每周一个人名反应(一)
在有机合成中,如果想要构建不对称中心,一种方法是采用诱导基团,但是,这种方法常常耗费多于一当量的手性试剂,这对于应用昂贵的手性试剂的反应,将极大的提高使用成本。
直到180年,Sharpless小组首先发表了关于高价锇催化的不对称双羟基化反应。最早应用的l-2-(2-薄荷基)吡啶配体并不尽如人意,ee值仅有3~18%;后来的研究发现,使用金鸡纳碱衍生物二氢奎宁乙酸酯(下图右边的两个)作为配体,ee值可以达到94%。
以NMO作为辅助氧化剂的机理如下,包括一个高ee值的催化循环和一个低ee值的催化循环。首先发生四氧化锇和烯烃的环加成,另外,反应也有可能先发生2+2环加成,再发生一步扩环历程,得到中间体2。但是,只有特定的取向可以结合,这也是为什么配体决定反应的面选择性,这将在下文更详尽的阐述。
对于反应的具体机理,Corey和Sharpless提出了两种机理。我们先来看看Corey的机理:
和四氧化锇配位的手性配体,结合形成一个手性袋。这种手性U型结合袋可以使底物获得有利的范德华作用。其中,甲氧基喹啉基团充当“墙壁”,1,2-二嗪化合物作为底。
从而,底物烯烃为了进入口袋,必须采取特定的取向。
箭头所指的是三级胺的孤对电子,这个孤对电子和四氧化锇的中心结合,从而固定催化剂的取向。由于底物具有C2对称性,因此这两个三级胺的孤对电子是完全等价的。
下面我们来看看Sharpless机理:
在形成锇氧杂四元环中间体的过程中,烯烃取代基和配体 的芳杂环之间的范德华相互作用,直接决定了烯烃氧化的面选择性。下面我们来通过一个例子看一下Sharpless不对称双羟化的双重选择性:
在不对称化合物中,还可以进行不对称拆分,在下面的例子中,反应的相对速率达到62倍!由此可见,这种动力学拆分是十分高效的。由于二茂铁可以看作是一种基团(姑且将其认为是一个手性导向基团),就算不用不对称试剂,也会出现四种化合物。当然,这样得到的是一对对映体混合物,如果要得到单一的氧化产物,可以拆分再分离。