Эпоксидирование Шарплесса: Энантиоселективный синтез эпоксидов из аллильных спиртов.
Sharpless epoxidation
Реакция Шарплесса: энантиоселективное эпоксидирование спиртов в эпоксиалкоголи. Катализатор на основе титана и винного камня. Получение диолов и эфиров.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Химическая реакция
Chemical reaction
Реакция эпоксидирования Шарплесса — это энантиоселективная химическая реакция, используемая для получения 2,3-эпоксиалкоголей из первичных и вторичных аллильных спиртов. В качестве окислителя используется трет-бутилгидропероксид. Метод основан на катализаторе, образованном из тетра(изопропоксида) титана и диэтилтартрата. 2,3-Эпоксиалкоголи могут быть превращены в диолы, аминоалкоголи и эфиры. Реагенты для эпоксидирования Шарплесса доступны в продаже и относительно недороги. К. Барри Шарплесс опубликовал статью об этой реакции в 1980 году и был удостоен Нобелевской премии по химии в 2001 году за эту и связанные с ней работы в области асимметричного окисления. Премию разделили с Уильямом С. Ноулзом и Рё́дзи Нойори.
The Sharpless epoxidation reaction is an enantioselective chemical reaction to prepare 2,3 epoxyalcohols from primary and secondary allylic alcohols. The oxidizing agent is tert butyl hydroperoxide. The method relies on a catalyst formed from titanium tetra(isopropoxide) and diethyl tartrate. 2,3 Epoxyalcohols can be converted into diols, aminoalcohols, and ethers. The reactants for the Sharpless epoxidation are commercially available and relatively inexpensive. K. Barry Sharpless published a paper on the reaction in 1980 and was awarded the 2001 Nobel Prize in Chemistry for this and related work on asymmetric oxidations. The prize was shared with William S. Knowles and Ryōji Noyori.
Катализатор
Обычно используется 5–10 мол.% катализатора. Необходимо присутствие молекулярных сит с размером пор 3Å (3Å MS). Структура катализатора не установлена, хотя предполагается, что это димер [].
5–10 mol% of the catalyst is typical. The presence of 3Å molecular sieves (3Å MS) is necessary. The structure of the catalyst is uncertain although it is thought to be a dimer of [].
Выборочность
Эпоксидирование аллильных спиртов — широко используемая реакция в тонком химическом синтезе. Хиральность продукта эпоксидирования по Шарплессу иногда предсказывают с помощью следующей мнемонической схемы. Вокруг двойной связи рисуют прямоугольник в той же плоскости, что и атомы углерода двойной связи (плоскость xy), помещая аллильный спирт в правый нижний угол, а остальные заместители — в соответствующие углы. В таком положении (−)-диэфир винной кислоты преимущественно взаимодействует с верхней половиной молекулы, а (+)-диэфир винной кислоты — с нижней половиной. Эта модель, по-видимому, сохраняет свою актуальность даже при наличии заместителей в олефине. Селективность снижается с увеличением R1, но повышается с увеличением R2 и R3 (см. введение).
The epoxidation of allylic alcohols is a well utilized conversion in fine chemical synthesis. The chirality of the product of a Sharpless epoxidation is sometimes predicted with the following mnemonic. A rectangle is drawn around the double bond in the same plane as the carbons of the double bond (the xy plane), with the allylic alcohol in the bottom right corner and the other substituents in their appropriate corners. In this orientation, the (−) diester tartrate preferentially interacts with the top half of the molecule, and the (+) diester tartrate preferentially interacts with the bottom half of the molecule. This model seems to be valid despite substitution on the olefin. Selectivity decreases with larger R1, but increases with larger R2 and R3 (see introduction).
Кинетическая разрешающая способность
Эпоксидирование по Шарплессу также может приводить к кинетическому разделению рацемической смеси вторичных 2,3-эпоксиспиртов. Хотя выход при кинетическом разделении не может превышать 50%, энантиомерный избыток в некоторых реакциях приближается к 100%.
The Sharpless epoxidation can also give kinetic resolution of a racemic mixture of secondary 2,3 epoxyalcohols. While the yield of a kinetic resolution process cannot be higher than 50%, the enantiomeric excess approaches 100% in some reactions.
Синтетическая полезность
Эпоксидирование по Шарплессу эффективно для широкого спектра первичных и вторичных алкенильных спиртов. Более того, за исключением указанного выше случая, данный диалкилтартрат будет преимущественно присоединяться к одной и той же стороне, независимо от заместителей на алкене. Для демонстрации синтетической применимости эпоксидирования по Шарплессу группа Шарплесса синтезировала промежуточные соединения для различных природных продуктов: метимицина, эритромицина, лейкотриена C1 и (+) дисперлюра. Будучи одной из немногих высокоэнантиоселективных реакций того времени, было разработано множество методов манипулирования 2,3-эпоксиалкоголями. Эпоксидирование по Шарплессу используется для полного синтеза различных сахаров, терпенов, лейкотриенов, феромонов и антибиотиков. Основным недостатком этого метода является необходимость наличия аллильного спирта. Эпоксидирование по Якобсену, альтернативный метод энантиоселективного окисления алкенов, решает эту проблему и допускает более широкий спектр функциональных групп.
The Sharpless epoxidation is viable with a large range of primary and secondary alkenic alcohols. Furthermore, with the exception noted above, a given dialkyl tartrate will preferentially add to the same face independent of the substitution on the alkene. To demonstrate the synthetic utility of the Sharpless epoxidation, the Sharpless group created synthetic intermediates of various natural products: methymycin, erythromycin, leukotriene C 1, and (+) disparlure. As one of the few highly enantioselective reactions during its time, many manipulations of the 2,3 epoxyalcohols have been developed. The Sharpless epoxidation has been used for the total synthesis of various saccharides, terpenes, leukotrienes, pheromones, and antibiotics. The main drawback of this protocol is the necessity of the presence of an allylic alcohol. The Jacobsen epoxidation, an alternative method to enantioselectively oxidise alkenes, overcomes this issue and tolerates a wider array of functional groups.