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Die Dihydroxylierung ist eine oxidative Additionsreaktion, bei der zwei Hydroxylgruppen über eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung addiert werden, um 1,2-Diole oder Glykole zu bilden.
Die Dihydroxylierung von Alkenen kann auf zwei verschiedenen stereochemischen Wegen erfolgen: Anti-Dihydroxylierung und Syn-Dihydroxylierung.
Bei der Syndihydroxylierung wird ein Alken mit Osmiumtetroxid in Pyridin behandelt, wobei ein cyclischer Osmatester gebildet wird, gefolgt von einer Reduktion mit wässrigem Natriumbisulfit, um ein cis-Diol zusammen mit der reduzierten Form von Osmiumtetroxid zu erhalten.
Der Mechanismus ist ein zweistufiger Prozess, der mit der Zugabe von Osmiumtetroxid über die Alken-Doppelbindung in einer konzertierten Weise beginnt, um einen fünfgliedrigen zyklischen Osmatester zu bilden.
Osmiumtetroxid ist ein starkes Oxidationsmittel und von Natur aus elektrophil. Es nimmt bereitwillig Elektronen aus der Alken-π-Bindung auf und reduziert dadurch die Oxidationsstufe von Osmium von +8 auf +6.
Die beiden Sauerstoffatome addieren sich gleichzeitig über die gleiche Fläche der Alken-Doppelbindung mit syn-Stereochemie.
Im zweiten Schritt wird der Osmatester in Gegenwart von Natriumbisulfit hydrolysiert, das die Osmium-Sauerstoff-Bindung spaltet, ohne die Stereochemie der Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindung zu verändern, um ein cis-Diol zu bilden.
Obwohl die Reaktion stereospezifisch ist und cis-Diole in guten Ausbeuten erzeugt, ist der Einsatz von Osmiumtetroxid begrenzt, da es sehr giftig und teuer ist.
Um diese Einschränkungen zu überwinden, werden dem Reaktionsgemisch typische Co-Oxidantien wie N-Methylmorpholin-N-oxid oder tert-Butylhydroperoxid zugesetzt.
Das Co-Oxidationsmittel oxidiert Osmium +6 bis +8 und regeneriert das Osmiumtetroxid zur Oxidation der restlichen Alkene.
Da die Reaktion stereospezifisch ist, bildet die syn-Dihydroxylierung von (E)-hex-3-en ein Paar von Enantiomeren, während die syn-Dihydroxylierung von (Z)-hex-3-en ein Produkt bildet, das eine Mesoverbindung ist.
Eine freundlichere enantioselektive Methode zur Syndihydroxylierung von Alkenen wurde von Karl Barry Sharpless entwickelt, für die er den Nobelpreis erhielt. Die Reaktion wird in Gegenwart von chiralen Aminliganden durchgeführt und wird als Sharpless asymmetrische Dihydroxylierung bezeichnet.
Alkene werden durch einen Prozess namens Dihydroxylierung in 1,2-Diole oder Glykole umgewandelt. Dabei werden zwei Hydroxylgruppen über die Doppelbind…
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