有机合成百科

夏普莱斯-香月不对称环氧化反应(Sharpless-Katsuki Asymmetric Epoxidation )

  • 概要

利用Ti(OiPr)4-手性酒石酸二乙酯(DET)-过氧化叔丁醇(TBHP)的体系,进行的烯丙醇的不对称环氧化的方法。

生成的环氧化物的绝对构型只由DET的绝对构型所决定(参照下图所示的经验论)。到目前为止,无一例外,都是使用前手性底物作为反应物。底物的官能团不影响最后的立体选择性,所以一般在全合成中也经常被使用。该反应在放大生产上也是非常实用有效的。

反映在反应在3Å 或者4Å的分子筛的存在下只需催化量的Ti(OiPr)4与DET即可反应。即使少量的水也能破坏催化剂,所以除水干燥是必须的。

二级烯丙醇的动力学拆分也是可以实现的。该情况下,酒石酸二异丙酯是最适合的,作为配合物来使用的话。

Z形的烯丙醇反应性比较低,往往不能得到满意的的不对称产物。

生成的环氧化物,有时候会由于体系中存在的过氧化物而发生开环的反应,但是可以把Ti(OiPr)4替换成Ti(OBu)4,来改善这一弊端。

Scripps研究所的巴里·夏普莱斯(K.B.Sharpless)因为此反应以及夏普莱斯不对称双羟基化反应获得了2001年的诺贝尔化学奖。

 

  • 基本文献

・ Katsuki, T.; Sharpless, K. B. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 5974. DOI: 10.1021/ja00538a077
・ Hanson,, R. M.; Sharpless, K. B. J. Org. Chem. 1986, 51, 1922. DOI: 10.1021/jo00360a058
・ Gao, Y.; Klunder, J. M.; Hanson, R. M.; Masamune, H.; Ko, S. Y.; Sharpless, K. B. J. Am. Chem. Soc. 1987109, 5765. DOI: 10.1021/ja00253a032
・ Review: Johnson, R. A.; Sharpless, K. B. Comprehensive Organic Synthesis 1991, 7, 389.
・ Review: Johnson, R. A.; Sharpless, K. B. Catalytic Asymmetric Synthesis Ojima, I. Ed. VCH Publishers, Weinheim, New York, 1993.
・ Review: Katsuki, T.; Martin, V. S. Org. React. 199648, 1.

 

  • 反应机理

从亲缘配体的晶体解析以及生成物的立体构型,分析认为形成了如下二价活性中间体配位物。(参考:J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 6430. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 106.)

katsuki_sharpless_epoxidation_2.gif

 

  • 反应实例

确实是需要引入不对称氧原子的时候被使用。对于烯丙醇・高烯丙醇以外的烯烃,通常情况下都不反应。[1, 2]

katsuki_sharpless_epoxidation_3.gif

katsuki_sharpless_epoxidation_4.gif

Ti-DET体系一般情况下比较难以诱发高烯丙醇的不对称环氧化反应,山本等人开发的钒催化剂成功的克服了这个限制。[3]

katsuki_sharpless_epoxidation_5.gif

 

 

  • 实验步骤

催化条件的实例[4]

katsuki_sharpless_epoxidation_7.gif

 

  • 实验技巧

由于TBHP存在潜在的爆炸性,所以大量使用的时候,请使用防爆挡板,带好护具在通风橱中进行,这点必须得注意。

 

  • 参考文献
[1][2] Hatakeyama, S. et al. J. Am. Chem. Soc. 1988110, 5201. DOI: 10.1021/ja00223a055
[3] Zhang, W.; Yamamoto, H. J. Am. Chem. Soc. 2007129, 286. DOI: 10.1021/ja067495y
[4] Gao, Y.; Klunder, J. M.; Hanson, R. M.; Masamune, H.; Ko, S. Y.; Sharpless, K. B.J. Am. Chem. Soc. 1987109, 5765.DOI: 10.1021/ja00253a032

 

 

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京都大学药学博士,现某化学企业小职员,化学空间员工副代表,网页小编&翻译。
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