8.10: Oxidación de alquenos: dihidroxilación sintética con tetraóxido de osmio

Los alquenos se convierten en 1,2-dioles o glicoles mediante un proceso llamado dihidroxilación. Implica la adición de dos grupos hidroxilo a través del doble enlace con dos enfoques estereoquímicos diferentes, a saber, anti y syn. La dihidroxilación con tetróxido de osmio progresa con estereoquímica sintetizada.

Mecanismo de dihidroxilación sintética

La reacción comprende un mecanismo de dos pasos. Comienza con la adición de tetróxido de osmio a través del doble enlace del alqueno de manera concertada formando un éster de osmato cíclico de cinco miembros como intermedio, que puede aislarse y caracterizarse. El tetróxido de osmio es de naturaleza electrófila y actúa como un fuerte agente oxidante. Acepta un par de electrones del enlace alqueno π que sufre una reducción de +VIII a +VI.

En el siguiente paso, el éster de osmato cíclico reacciona con un agente reductor como el bisulfito de sodio que escinde el enlace Os-O produciendo un cis-glicol con retención de la estereoquímica sin de los dos enlaces C-O recién formados.

Un inconveniente importante del método es el uso de tetróxido de osmio, tóxico y costoso. Para superar esto, el tetróxido de osmio se utiliza a menudo como catalizador junto con cooxidantes como el N-óxido de N-metilmorfolina (NMO) o el hidroperóxido de terc-butilo (TBHP). Los cooxidantes reoxidan la especie de osmio +VI a +VIII, regenerando así el tetróxido de osmio para una mayor oxidación de los alquenos restantes.

Resultado estereoquímico

Como la oxidación de alquenos usando tetróxido de osmio es un proceso de adición estereoespecífica, los dos oxígenos del tetróxido de osmio se agregan simultáneamente a la misma cara del enlace π del alqueno. En base a esto, la dihidroxilación de (E)-hex-3-eno produce un par de enantiómeros, mientras que (Z)-hex-3-eno da un compuesto meso.

Dihidroxilación asimétrica sin Sharpless

Curiosamente, Karl Barry Sharpless desarrolló un método enantioselectivo para la sindihidroxilación de alquenos, por el que recibió el premio Nobel. Este método se conoce como dihidroxilación asimétrica de Sharpless y se lleva a cabo utilizando tetróxido de osmio, una cantidad estequiométrica del cooxidante y un ligando de amina quiral.