Sharpless asymmetric dihydroxylation (also called the Sharpless bishydroxylation) is the chemical reaction of an alkene with osmium tetroxide in the presence of a chiral quinine ligand to form a vicinal diol.
Dihidroksilasi asimetris Sharpless (disebut juga dengan bishidroksilasi Sharpless) adalah reaksi kimia alkena dengan osmium tetroksida dengan keberadaan ligan khiral kuinina untuk membentuk suatu diol visinal.
It is common practice to perform this reaction using a catalytic amount of osmium tetroxide, which after reaction is regenerated with reoxidants such as potassium ferricyanide or N-methylmorpholine N-oxide.
Sudah menjadi praktik umum melakukan reaksi ini menggunakan sejumlah kecil osmium tetroksida sebagai katalis, yang setelah reaksi dapat diregenerasi menggunakan kalium ferisianida atau N-metilmorfolina N-oksida.
This dramatically reduces the amount of the highly toxic and very expensive osmium tetroxide needed.
Hal ini mengurangi secara drastis kebutuhan osmium tetraoksida yang sangat beracun dan sangat mahal.
These four reagents are commercially available premixed ("AD-mix").
Keempat pereaksi ini tersedia secara komersial sebagai premiks ("AD-mix").
The mixture containing (DHQ)2-PHAL is called AD-mix-α, and the mixture containing (DHQD)2-PHAL is called AD-mix-β.
Campuran yang mengandung (DHQ)2-PHAL yang disebut Ad-mix-α, sedangkan campuran yang mengandung (DHQD)2-PHAL disebut AD-mix-β.
Alkene dihydroxylation by osmium tetroxide is an old and extremely useful method for the functionalization of alkenes.
Dihidroksilasi alkena menggunakan osmium tetroksida adalah metod lawas dan sangat berguna bagi fungsionalisasi olefin.
However, since osmium(VIII) reagents like osmium tetroxide (OsO4) are expensive and extremely toxic, it has become desirable to develop catalytic variants of this reaction.
Namun, karena osmium(VIII) mahal dan sangat beracun, maka perlu dikembangkan variasi katalitik untuk reaksi ini.
Some stoichiometric terminal oxidants that have been employed in these catalytic reactions include potassium chlorate, hydrogen peroxide (Milas hydroxylation), N-Methylmorpholine N-oxide (NMO, Upjohn dihydroxylation), tert-butyl hydroperoxide (tBHP), and potassium ferricyanide (K3Fe(CN)6).
Beberapa oksidan terminal stoikiometrik yang telah digunakan dalam reaksi katalitik ini antara lain kalium klorat, hidrogen peroksida (hidroksilasi Milas), NMO (dihidroksilasi Upjohn), tBHP (tert-butil hidroperoksida), dan kalium ferisianida.
K. Barry Sharpless was the first to develop a general, reliable enantioselective alkene dihydroxylation, referred to as the Sharpless asymmetric dihydroxylation (SAD).
K. Barry Sharpless adalah yang pertama mengembangkan dihidroksilasi alkena enansioselektif yang berlaku umum dan handal, dirujuk sebagai Dihidroksilasi Asimetris Sharpless (Sharpless Asymmetric Dihydroksilasi, SAD).
The reaction mechanism of the Sharpless dihydroxylation begins with the formation of the osmium tetroxide – ligand complex (2).
Mekanisme reaksi dihidroksilasi Sharpless diawali dengan pembentukan kompleks osmium tetroksida – ligand (2).
Finally, the stoichiometric oxidant regenerates the osmium tetroxide – ligand complex (2).
Terakhir, oksidan stoikiometris meregenerasi kompleks osmium tetroksida – ligand (2).
The mechanism of the Sharpless asymmetric dihydroxylation has been extensively studied and a potential secondary catalytic cycle has been identified (see below).
Mekanisme Dihidroksilasi Asimetris Sharpless telah dipelajari mendalam dan potensi siklus katalitik sekunder telah berhasil diidentifikasi (lihat di bawah).
A schematic showing this secondary catalytic pathway is shown below.
Skema di bawah menunjukkan jalur katalitik sekunder ini.
In 1989 E. J. Corey published a slightly different variant of this reaction and suggested that the reaction most likely proceeded via a [3+2] cycloaddition of OsO4 with the alkene to directly generate the osmylate ester.
Corey memublikasikan varian reaksi ini yang sedikit berbeda dan mengusulkan bahwa reaksi lebih mungkin melalui sikloadisi [3+2] OsO dengan alkena untuk menghasilkan ester osmilat secara langsung.
Corey's suggestion was based on a previous computational study done by Jorgensen and Hoffmann which determined the [3+2] reaction pathway to be the lower energy pathway.
Usulan Corey berdasarkan pada studi komputasional sebelumnya yang dilakukan oleh Jorgensen dan Hoffman yang menentukan jalur reaksi [3+2] adalah jalur dengan energi yang lebih rendah.
The next ten years saw numerous publications by both Corey and Sharpless, each supporting their own version of the mechanism.
[2+2] Sepuluh tahun berikutnya muncul sejumlah publikasi, baik oleh Corey maupun Sharpless, yang masing-masing menunjang versi mekanisme yang merka yakini.
For example, Sharpless provided evidence for the reaction proceeding via a step-wise mechanism.
Sebagai contoh, Sharpless memberikan bukti bahwa reaksi berlangsung melalui mekanisme bertahap.
Corey also showed that the catalyst obeys Michaelis-Menten kinetics and acts like an enzyme pocket with a pre-equilibrium.
U. Corey juga menunjukkan bahwa katalis mematuhi kinetika Michaelis-Menten dan bertindak selaku kantung enzim dengan suatu pra-kesetimbangan.
In the February 1997 issue of the Journal of the American Chemical Society Sharpless published the results of a study (a Hammett analysis) which he claimed supported a [2+2] cyclization over a [3+2].
Pada Journal of the American Chemical Society terbitan Februari 1997, Sharpless memublikasikan hasil studi (analisis Hammett) yang ia klaim lebih mendukung siklisasi
In the October issue of the same year, however, Sharpless also published the results of another study conducted in collaboration with Ken Houk and Singleton which provided conclusive evidence for the [3+2] mechanism.
Namun, pada terbitan Oktober 1997, Sharpless juga memublikasikan hasil studi lainnya yang dilakukan bekerja sama dengan Ken Houk dan Singleton dengan kesimpulan yang mendukung mekanisme [3+2].
Thus Sharpless was forced to concede the decade-long debate.
Oleh karena itu, Sharpless dipaksa untuk mengakui perdebatan yang berlangsung selama satu dekade.
Numerous catalytic systems and modifications have been developed for the SAD.
Sejumlah sistem dan modifikasi katalitik telah dikembangkan untuk SAD.
Stoichiometric Oxidant: Peroxides were among the first stoichiometric oxidants to be used in this catalytic cycle; see the Milas hydroxylation.
Peroksida merupakan oksidan stoikiometris pertama yang digunakan dalam siklus katalitik ini; lihat hidroksilasi Milas.
Trialkylammonium N-oxides, such as NMO—as in the Upjohn Reaction—and trimethylamine N-oxide.
Trialkilamonium N-oksida, misalnya NMO—seperti dalam reaksi Upjohn—dan trimetilamina N-oksida.
Osmium tetroxide is an electrophilic oxidant and as such reacts slowly with electron-deficient olefins.
Aditif: Asam sitrat: Osmium tetroksida adalah suatu oksidan elektrofilik dan bereaksi lambat dengan olefin yang kekurangan elektron.
It has been found that the rate of oxidation of electron-deficient olefins can be accelerated by maintaining the pH of the reaction slightly acidic.
Telah diketahui bahwa laju oksidasi olefin yang kekurangan elektron dapat diakselerasi dengan mempertahankan pH reaksi sedikit asam.
On the other hand, a high pH can increase the rate of oxidation of internal olefins, and also increase the enantiomeric excess (e.e.) for the oxidation of terminal olefins.
Di lain pihak, pH tinggi dapat meningkatkan laju oksidasi olefin internal, dan juga meningkatkan kelebihan enansiomer (enantiomeric excess (e.e.))
In this example SAD gives the diol of the alkene closest to the (electron-withdrawing) para-methoxybenzoyl group, albeit in low yield.
Pada contoh ini, SAD memberikan diol alkena terdekat kepada gugus para-metoksibenzoil (penarik elektron), meskipun dalam hasil rendah.
The diastereoselectivity of SAD is set primarily by the choice of ligand (i.e. AD-mix-α versus AD-mix-β), however factors such as pre-existing chirality in the substrate or neighboring functional groups may also play a role.
Diastereoselektivitas SAD ditentukan terutama berdasarkan pemilihan ligan (yaitu, AD-mix-α vs AD-mix-β), namun, faktor-faktor seperti khiralitas yang sudah ada dalam substrat atau gugus fungsi tetangga dapat juga memainkan peranan.
In the example shown below, the para-methoxybenzoyl substituent serves primarily as a source of steric bulk to allow the catalyst to differentiate the two faces of the alkene.
Dalam contoh di bawah, substituen para-metilbenzoil bertindak terutama sebagai sumber sterik besar demi memungkinkan katalis membedakan dua wajah alkena.