Sharpless-Epoxidierung

Es sei daran erinnert, dass die Epoxidierung von Alkenen entweder durch Peroxysäuren oder durch Halohydrincyclisierung auf die Synaddition folgt und ein racemisches Gemisch von Epoxiden ergibt.

Die Bildung von nur einem Enantiomer im Überschuss aus Alkenen kann durch einen chiralen Katalysator erreicht werden, der die Epoxidierung an nur einer Facette des Alkens begünstigt.

Ein chiraler Katalysator wirkt, indem er die Aktivierungsenergie für die Bildung eines Enantiomers stärker senkt als das andere, was zu einem Enantiomerenüberschuss führt.

Dies bildet die Grundlage für die Sharpless asymmetrische Epoxidierung, die allylische Alkohole in chirale Epoxidalkohole mit sehr hoher Enantioselektivität umwandelt.

Zu den Reagenzien für die Sharpless-Epoxidierung gehören tert-Butylhydroperoxid oder TBHP, Titantetraisopropoxid und ein spezifisches Stereoisomer von Diethyltartrat oder DET.

Während TBHP als Oxidationsmittel fungiert, verbinden sich Titantetraisopropoxid und optisch aktives DET und wirken als chiraler Katalysator für die Epoxidierung.

Das Enantiomer von DET, das bei der Sharpless-Epoxidierung verwendet wird, ist entweder L-(+)-Diethyltartrat oder D-(--diethyltartrat).

Bei der Sharpless-Epoxidierung hängt die Stereochemie des Produkts davon ab, welches Enantiomer von DET verwendet wird.

Wenn beispielsweise trans-2-Hexen-1-ol in Gegenwart von Titantetraisopropoxid und L-(+)-DET mit TBHP reagiert, wird das2 S,3 S-Enantiomer des Produkts mit einer Reinheit von 97 % erhalten.

Bei D-(-DET) wird jedoch das andere – 2R,3 R – Enantiomer im Überschuss erhalten.

Der Reaktionsmechanismus beinhaltet einen schnellen Ligandenaustausch von Titantetraisopropoxid mit DET, TBHP und dem Allylalkohol, was dazu führt, dass das achirale Alken und das Oxidationsmittel in einer festen stereochemischen Position geklemmt werden.

Folglich wird der Epoxidsauerstoff unabhängig vom Substitutionsmuster aus dem gleichen Enantioface des Alkens zugeführt.

Bei der Vorhersage der Stereochemie des resultierenden Epoxids ist die Alkeneinheit in der Ebene so ausgerichtet, dass der Hydroxymethylsubstituent an der unteren rechten Position erscheint.

In dieser Position gibt der Titan-(-)-DET-Komplex den Epoxidsauerstoff an die Oberseite des Alkens ab, und der Titan-(+)-DET-Komplex gibt den Sauerstoff an die Unterseite des Alkens ab.