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8.10 : 烯烃的氧化:用四氧化锇进行顺式二羟基化

烯烃通过二羟基化过程转化为 1,2-二醇或二醇。 它涉及通过两种不同的立体化学方法(即反式和顺式)在双键上添加两个羟基。 使用四氧化锇的二羟基化以顺式立体化学进行。

Figure1

顺式二羟基化机制

该反应包括两步机制。 首先以协调的方式在烯烃双键上加成四氧化锇,形成五元环锇酸酯作为中间体,可以对其进行分离和表征。 四氧化锇本质上是亲电子的,是一种强氧化剂。 它接受来自烯烃π键的电子对,从+VIII还原到+VI。

在下一步中,环状锇酸酯与亚硫酸氢钠等还原剂反应,裂解 Os-O 键,产生顺式二醇,并保留两个新形成的 C-O 键的顺式立体化学。

Figure2

该方法的一个主要缺点是使用有毒且昂贵的四氧化锇。 为了克服这个问题,四氧化锇通常与 N-甲基吗啉 N-氧化物 (NMO) 或叔-丁基过氧化氢 (TBHP) 等助氧化剂一起用作催化剂。 助氧化剂将锇+VI物质再氧化为+VIII,从而再生四氧化锇以进一步氧化剩余的烯烃。

立体化学结果

由于使用四氧化锇氧化烯烃是立体定向顺式加成过程,四氧化锇的两个氧同时加成到烯烃π键的同一面上。 基于此,(E)-己-3-烯的二羟基化产生一对对映体,而 (Z)-己-3-烯产生内消旋化合物。

Figure3

Sharpless不对称二羟基化

有趣的是,Karl Barry Sharpless 开发了一种烯烃顺式二羟基化的对映选择性方法,并因此获得了诺贝尔奖。 该方法称为 Sharpless 不对称二羟基化,使用四氧化锇、化学计量的助氧化剂和手性胺配体进行。

Figure4

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OxidationAlkenesDihydroxylationOsmium TetroxideSyn StereochemistryMechanismOsmate EsterElectrophilicReductionCleavageGlycolCatalystCo oxidantsStereochemical Outcome

来自章节 8:

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