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8.10 : 알켄의 산화: 오스뮴 테트라옥사이드를 사용한 신 디하이드록실화

알켄은 디하이드록실화라는 과정을 통해 1,2-디올 또는 글리콜로 전환됩니다. 이는 두 가지 서로 다른 입체화학적 접근법, 즉 안티(anti)와 신(syn)을 사용하여 이중 결합을 가로질러 두 개의 하이드록실 그룹을 추가하는 것과 관련됩니다. 오스뮴 테트옥사이드를 사용한 디하이드록실화는 합성 입체화학으로 진행됩니다.

Figure1

신 디하이드록실화 메커니즘

반응은 2단계 메커니즘으로 구성됩니다. 이는 분리되고 특성화될 수 있는 중간체로서 오원자 고리형 오스메이트 에스테르를 형성하는 공동 방식으로 알켄 이중 결합을 가로질러 사산화오스뮴을 첨가하는 것으로 시작됩니다. 사산화오스뮴은 본질적으로 친전자성이며 강력한 산화제 역할을 합니다. 이는 +VIII에서 +VI로 환원되는 알켄 π 결합으로부터 전자쌍을 받아들입니다.

다음 단계에서 고리형 삼산에스테르는 Os-O 결합을 절단하는 중아황산나트륨과 같은 환원제와 반응하여 새로 형성된 두 C-O 결합의 합성 입체화학을 유지하면서 시스-글리콜을 생성합니다.

Figure2

이 방법의 주요 단점은 독성이 있고 값비싼 사산화오스뮴을 사용한다는 것입니다. 이를 극복하기 위해 사산화오스뮴은 N-메틸모르폴린 N-산화물(NMO) 또는 tert-부틸 하이드로과산화물(TBHP)과 같은 공산화제와 함께 촉매로 자주 사용됩니다. 공산화제는 오스뮴 +VI 종을 +VIII로 재산화하여 나머지 알켄의 추가 산화를 위해 사산화오스뮴을 재생합니다.

입체화학적 결과

사산화오스뮴을 사용한 알켄의 산화는 입체특이성 합성 첨가 공정이므로 사산화오스뮴의 두 산소가 알켄 π 결합의 동일한 면에 동시에 첨가됩니다. 이를 바탕으로 (E)-hex-3-ene의 디하이드록실화는 한 쌍의 거울상 이성질체를 생성하고, (Z)-hex-3-ene은 메조 화합물을 생성합니다.

Figure3

샤프리스 비대칭 디하이드록실화

흥미롭게도 배리 샤프리스는 알켄의 신디하이드록실화를 위한 거울상 선택적 방법을 개발하여 노벨상을 받았습니다. 이 방법은 사산화오스뮴, 공산화제의 화학양론적 양 및 키랄 아민 리간드를 사용하여 수행되는 샤프리스 비대칭 디히드록실화로 알려져 있습니다.

Figure4

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OxidationAlkenesDihydroxylationOsmium TetroxideSyn StereochemistryMechanismOsmate EsterElectrophilicReductionCleavageGlycolCatalystCo oxidantsStereochemical Outcome

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