Organic Chemistry Portal: Sharpless Epoxidation

Sharpless-Epoxidierung

Die Sharpless-Epoxidierung ermöglicht die enantioselektive Darstellung von Epoxiden aus prochiralen Allylalkoholen. Die Selektivität wird durch Zugabe von Weinsaeurediethylester erreicht (DET: Diethyltartrat), dessen (R/R)- und (S/S)-Form natürlich vorkommen.

Als Epoxidierungsreagenz dient tert-Butylhydroxyperoxid; die Reaktion wird am Titan(IV)-isopropylat katalysiert, wobei des Edukt und alle anderen Reagenzien über die Sauerstoff-Atome an das Metall komplexiert sind (siehe unten).

Mechanismus

Das nachfolgende Beispiel einer kinetischen Racemat-Trennung hilft verstehen, dass die die Gruppen während der Übertragung des Sauerstoffes rigide angeordnet sind:

Während der Reaktion werden Isopropylat-Reste durch Tartrat und tert-Butylhydroperoxid ersetzt. Die folgende Struktur, welche die Reaktion kurz vor der Sauerstoff-Übertragung abbildet, zeigt die Funktion der allylischen Hydroxy-Gruppe auf (sie dient zur Bindung an den Katalysator):

Der chirale Katalysator kann mit einem Oxidationsmittel regeneriert werden. In den meisten Reaktionen werden allerdings stöchiometrische Mengen Reagenzien eingesetzt.

Das Vorhandensein von Wasser stört die Enantioselektivität empfindlich. Ein Äquivalent Wasser senkt den Enantiomerenüberschuss von >90% auf 50% ee.

Die erhaltenen Epoxide lassen sich zu Alkoholen, Diolen, Ethern und weiteren Verbindungen umsetzen, weshalb die Sharpless-Epoxidierung in der Naturstoffsynthese unverzichtbar wurde.

Prof. Karl Barry Sharpless (1941-)

Der US-amerikanische Chemiker Sharpless doktorierte an der Stanford University. Nach Postdoc-Arbeiten in Stanford und Harvard wurde er Professor am Massachusetts Institute of Technology in Boston. Mit einem Unterbruch von drei Jahren, wo er in Standford lehrte, blieb er 17 Jahre am MIT, bevor Sharpless zum Scripps Research Institute in San Diego wechselte. Seine Forschungstätigkeit umfasste insbesondere katalysierte enantioselektive Oxidationen, wie die Dihydroxylierung, die Aminohydroxylierung und die oben beschriebene Epoxidierung. Für diese Reaktionen erhielt Sharpless 2001 den Nobelpreis.