Quelltext der Seite Asymmetrische Dihydroxylierung

Die '''Asymmetrische Dihydroxylierung''' (im Englischen oft abgekürzt als '''SAD''' für Sharpless Asymmetric Dihydroxylation<ref>{{Literatur |Autor=Laszlo Kurti, Barbara Czako |Titel=Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis: Background and Detailed Mechanisms |Verlag=Elsevier Academic Press |ISBN=978-0124297852 |Seiten=406}}</ref>) ist eine von [[Barry Sharpless]] entwickelte katalytische [[asymmetrische Oxidation]] eines [[Alkene|Olefins]] zu einem cis-vicinalen [[Diol]]. Die hohe [[Enantioselektivität]] der Reaktion kommt durch den Einsatz eines [[Chiralität (Chemie)|chiralen]] [[Ligand]]en zustande.

== Reagenzien ==
[[Datei:Structural formula of (DHQ)2PHAL.svg|mini|350px|(DHQ)<sub>2</sub>PHAL, der chirale Ligand im AD-Mix α.]]
[[Datei:Structural formula of (DHQD)2PHAL.svg|mini|350px|(DHQD)<sub>2</sub>PHAL, der chirale Ligand im AD-Mix β.]]
Die Reaktion wird mit einer katalytischen Menge [[Osmiumtetroxid|Osmium(VIII)-oxid]] durchgeführt, das meistens als ein Os(VI)-Salz zugegeben wird und im Reaktionsverlauf von einem Kooxidans – [[Kaliumhexacyanidoferrat(III)|K<sub>3</sub>Fe(CN)<sub>6</sub>]]<ref>Makoto Minato, Keiji Yamamoto und [[Jiro Tsuji]]: ''Osmium Tetraoxide Catalyzed Vicinal Hydroxylation of Higher Olefins by Using Hexacyanoferrate(III) Ion as a Cooxidant.'' In: ''[[The Journal of Organic Chemistry]].'' Band 55, Nr. 2, 1990, S. 766–768, [[doi:10.1021/jo00289a066]].</ref> oder auch [[N-Methylmorpholin-N-oxid|NMO]] – zur Os(VIII)-Spezies oxidiert wird.

Als chirale Liganden werden oft Dihydrochinin- oder Dihydrochinidinderivate<ref>Philippe Dupau, Robert Epple, Allen A. Thomas, Valery V. Fokin und K. Barry Sharpless: ''Osmium-Catalyzed Dihydroxylation of Olefins in Acidic Media: Old Process, New Tricks.'' In: ''[[Advanced Synthesis & Catalysis]].'' Band 344, Nr. 3–4, Juni 2002, S. 421–433, {{ISSN|1615-4150}}, {{DOI|10.1002/1615-4169(200206)344:3/4<421::AID-ADSC421>3.0.CO;2-F}}.</ref> zugesetzt, was im Handel als ''AD-Mix'' angeboten wird. ''AD-Mix α'' enthält neben K<sub>2</sub>OsO<sub>2</sub>(OH)<sub>4</sub>, K<sub>3</sub>Fe(CN)<sub>6</sub> und [[Kaliumcarbonat|K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>]] den Liganden (DHQ)<sub>2</sub>PHAL in katalytischer Menge, während ''AD-Mix β'' als Liganden (DHQD)<sub>2</sub>PHAL enthält. Als Lösungsmittel wird ein Zwei-Phasen-Gemisch – beispielsweise [[Tert-Butylalkohol|''tert''-Butanol]] und Wasser – verwendet, um eine vorzeitige Reoxidation des cyclischen Osmats und den damit einhergehenden Verlust der Enantioselektivität zu verhindern. Zudem wird oft [[Methansulfonamid]] eingesetzt, das die Hydrolyse beschleunigt und als Phasentransferkatalysator fungiert.<ref>Mikko H. Junttila und Osmo O. E. Hormi: ''Methanesulfonamide: A Cosolvent and a General Acid Catalyst in Sharpless Asymmetric Dihydroxylations.'' In: ''The Journal of Organic Chemistry.'' Band 74, Nr. 8, 2009, S. 3038–3047, [[doi:10.1021/jo8026998]].</ref>
[[Datei:Sharpless-AD-attack-sites.png|miniatur|300px|Angriffsrichtungen des jeweiligen AD-Mixes.]]

Das Osmium(VIII)oxid wird über ein freies Elektronenpaar im sp<sup>3</sup>-Atomorbital des Stickstoffs eines Dihydrochinidins (siehe Grafik) gebunden, was eine [[Dihydroxylierung#Ligandenbeschleunigung|Ligandenbeschleunigung]] zur Folge hat und die gesamte Reaktion über den Reaktionspfad des chiralen [[Komplexchemie|Komplexes]] ablaufen lässt. Dies wiederum hat die hohe Enantioselektivität zur Folge. Aufgrund der durch die Konformation des Liganden und des daran gebundenen Osmium(VIII)-oxids wird eine „chirale Tasche“ gebildet, ähnlich dem [[Aktives Zentrum|aktiven Zentrum]] eines Enzyms, in der sich das Olefin nur in einer bestimmten Konformation orientiert.<ref>[[Elias James Corey Jr.|E. J. Corey]], Mark C. Noe und Sepehr Sarshar: ''X-Ray Crystallographic Studies Provide Additional Evidence that an Enzyme-Like Binding Pocket is Crucial to the Enantioselective Dihydroxylation of Olefins by OsO<sub>4</sub>—bis-cinchona Alkaloid Complexes.'' In: ''[[Tetrahedron Letters]].'' Band 35, Nr. 18, 2. Mai 1994, S. 2861–2864, [[doi:10.1016/S0040-4039(00)76644-5]].</ref><ref>Hartmuth C. Kolb, Pher G. Andersson und K. Barry Sharpless: ''Toward an Understanding of the High Enantioselectivity in the Osmium-Catalyzed Asymmetric Dihydroxylation (AD). 1. Kinetics.'' In: ''Journal of the American Chemical Society.'' Band 116, Nr. 4, 1994, S. 1278–1291, [[doi:10.1021/ja00083a014]].</ref>

== Reaktionsmechanismus ==
Aus dem Olefin und dem Osmium(VIII)-oxid-Ligand-Komplex geht durch eine [3+2]-[[Cycloaddition]] ein fünfgliedriges cyclisches Intermediat hervor, das hydrolysiert und das [[Diole|Diol]] freisetzt. Zudem entsteht das reduzierte Osmat, welches von dem überstöchiometrisch zugesetzten Kooxidans reoxidiert wird.

[[Datei:Sharpless-AD-reaction-scheme.png|miniatur|links|700px|Reaktionsmechanismus der Asymmetrischen Dihydroxylierung. Die cyclische Addition findet in der organischen Phase statt, während die Rückoxidation des Katalysators in der wässrigen Phase geschieht.]]
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== Siehe auch ==
'''Andere Reaktionen von Barry Sharpless'''
* [[Sharpless-Epoxidierung|Sharpless Asymmetrische Epoxidierung (SAE)]]
* [[Sharpless-Aminohydroxylierung|Sharpless Asymmetrische Aminohydroxylierung (SAA)]]

== Einzelnachweise ==
<references />

== Literatur ==
* [[Hartmuth C. Kolb]], Michael S. Van Nieuwenhze und K. Barry Sharpless: ''Catalytic Asymmetric Dihydroxylation.'' In: ''[[Chemical Reviews]].'' Band 94, Nr. 8, 1994, S. 2483–2547, [[doi:10.1021/cr00032a009]].
* [[Reinhard Brückner (Chemiker)|Reinhard Brückner]]: ''Reaktionsmechanismen. Organische Reaktionen, Stereochemie, moderne Synthesemethoden.'' 2. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg und Berlin 2003, ISBN 3-8274-1189-0, S. 753–758.
* [[Jie Jack Li]] und [[Elias James Corey Jr.|E. J. Corey]]: ''Name Reactions of Functional Group Transformations.'' Wiley Interscience, New York 2007, ISBN 978-0-471-74868-7, S. 67–83.

[[Kategorie:Oxidation]]
[[Kategorie:Katalyse]]