夏普莱斯不对称双羟基化反应

夏普莱斯不对称双羟基化反应（Sharpless asymmetric dihydroxylation），常直接称为不对称双羟基化反应（AD反应），是巴里·夏普莱斯在 Upjohn双羟基化反应的基础上，于1987年发现的以金鸡纳碱衍生物催化的烯烃不对称双羟基化反应。^[1]^[2]^[3] 与夏普莱斯环氧化反应一样，该反应也是现代有机合成中最重要的反应之一。

典型的反应条件是以四氧化锇（OsO₄）和二氢奎宁（DHQ）或二氢奎尼丁（DHQD）的手性配体衍生物作为催化剂，以计量的铁氰化钾^[4]^[5]、N-甲基吗啉N-氧化物（NMO）^[6]^[7] 或叔丁基过氧化氢作为再氧化剂，并加入其他添加剂如碳酸钾和甲磺酰胺等。现实条件中常用非挥发性的锇酸盐 K₂OsO₂(OH)₄ 代替 OsO₄。^[1]^[3] 市售的二羟化混合物试剂称为AD-mix，有 AD-mix α（含 (DHQ)₂-PHAL）和 AD-mix β（含 (DHQD)₂-PHAL）两种。^[8]

大多数烯烃在上述条件下，能都以高产率、高ee值生成光学活性的邻二醇，而且反应条件温和，无需低温、无水、无氧等条件。^[9] DHQ 和 DHQD 衍生物可分别用于一对对映异构邻二醇的合成，反应产物的立体构型可根据烯烃的结构，利用下图来进行预测。DHQ 和 DHQD 的各类衍生物都可用作催化剂的手性配体，但最有效的配体是酞嗪（2,3-二氮杂萘）衍生物 (DHQ)₂-PHAL 和 (DHQD)₂-PHAL。

反应机理

反应的催化循环如下。由锇酸钾原位生成的四氧化锇与配体结合为络合物 2，该络合物对烯烃发生对映选择性的 [3+2] 环加成反应（锇氧化反应）。^[10]^[11] 生成的锇酸酯 4 经水解得到二醇和被还原的锇酸盐。后者被计量的再氧化剂氧化为四氧化锇而重复使用。

实例

1、氮杂糖 6 合成中的 1 至 2 一步：^[12]

2、Isao Kuwajima的紫杉醇全合成中也用到了一个夏普莱斯不对称双羟化反应。

参见

参考资料

[1]
Jacobsen, E. N.; Marko, I.; Mungall, W. S.; Schroeder, G.; Sharpless, K. B. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1968. doi:10.1021/ja00214a053
[2]
Kolb, H. C.; Van Nieuwenhze, M. S.; Sharpless, K. B. Chem. Rev. 1994, 94, 2483-2547. （综述）doi:10.1021/cr00032a009
[3]
Gonzalez, J.; Aurigemma, C.; Truesdale, L. Org. Syn., Coll. Vol. 10, p.603 (2004); Vol. 79, p.93 (2002). 链接（页面存档备份，存于互联网档案馆）
[4]
Minato, M.; Yamamoto, K.; Tsuji, J. J. Org. Chem. 1990, 55, 766-768. doi:10.1021/jo00289a066
[5]
Oi, R.; Sharpless, K. B. Org. Syn., Coll. Vol. 9, p.251 (1998); Vol. 73, p.1 (1996). 链接（页面存档备份，存于互联网档案馆）
[6]
VanRheenen, V.; Kelly, R. C.; Cha, D. Y. Tetrahedron Lett. 1976, 1973-1976.
[7]
McKee, B. H.; Gilheany, D. G.; Sharpless, K. B. Org. Syn., Coll. Vol. 9, p.383 (1998); Vol. 70, p.47 (1992). 链接（页面存档备份，存于互联网档案馆）
[8]
Sharpless, K. B., et al. J. Org. Chem. 1992, 57, 2768-2771. doi:10.1021/jo00036a003
[9]
Kolb, H. C.; van Nieuwenhze, M. S.; Sharpless, K. B. Chem. Rev. 1994, 94, 2483-2547.（综述）doi:10.1021/cr00032a009
[10]
Corey, E.J.; Noe, M. C.; Grogan, M. J. Tetrahedron Lett. 1996, 37, 4899-4902.
[11]
DelMonte, A. J.; Haller, J.; Houk, K. N.; Sharpless, K. B.; Singleton, D. A.; Strassner, T.; Thomas, A. A. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9907-9908. doi:10.1021/ja971650e
[12]
Ulf M. Lindström, Rui Ding, Olle Hidestål. Efficient asymmetric synthesis of an azasugar in water. Chemical Communications. 2005, 13: 1773–4.

[#1-1] [1]
Jacobsen, E. N.; Marko, I.; Mungall, W. S.; Schroeder, G.; Sharpless, K. B. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1968. doi:10.1021/ja00214a053

[2] [2]
Kolb, H. C.; Van Nieuwenhze, M. S.; Sharpless, K. B. Chem. Rev. 1994, 94, 2483-2547. （综述）doi:10.1021/cr00032a009

[#2-3] [3]
Gonzalez, J.; Aurigemma, C.; Truesdale, L. Org. Syn., Coll. Vol. 10, p.603 (2004); Vol. 79, p.93 (2002). 链接（页面存档备份，存于互联网档案馆）

[4] [4]
Minato, M.; Yamamoto, K.; Tsuji, J. J. Org. Chem. 1990, 55, 766-768. doi:10.1021/jo00289a066

[5] [5]
Oi, R.; Sharpless, K. B. Org. Syn., Coll. Vol. 9, p.251 (1998); Vol. 73, p.1 (1996). 链接（页面存档备份，存于互联网档案馆）

[6] [6]
VanRheenen, V.; Kelly, R. C.; Cha, D. Y. Tetrahedron Lett. 1976, 1973-1976.

[7] [7]
McKee, B. H.; Gilheany, D. G.; Sharpless, K. B. Org. Syn., Coll. Vol. 9, p.383 (1998); Vol. 70, p.47 (1992). 链接（页面存档备份，存于互联网档案馆）

[8] [8]
Sharpless, K. B., et al. J. Org. Chem. 1992, 57, 2768-2771. doi:10.1021/jo00036a003

[9] [9]
Kolb, H. C.; van Nieuwenhze, M. S.; Sharpless, K. B. Chem. Rev. 1994, 94, 2483-2547.（综述）doi:10.1021/cr00032a009

[10] [10]
Corey, E.J.; Noe, M. C.; Grogan, M. J. Tetrahedron Lett. 1996, 37, 4899-4902.

[11] [11]
DelMonte, A. J.; Haller, J.; Houk, K. N.; Sharpless, K. B.; Singleton, D. A.; Strassner, T.; Thomas, A. A. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9907-9908. doi:10.1021/ja971650e

[12] [12]
Ulf M. Lindström, Rui Ding, Olle Hidestål. Efficient asymmetric synthesis of an azasugar in water. Chemical Communications. 2005, 13: 1773–4.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]