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Verwandte Reaktionen: Sharpless-Dihydroxylierung

Organic Chemistry Portal: Sharpless Aminohydroxylation

Sharpless-Aminohydroxylierung

Die Sharpless-Aminohydroxylierung erlaubt die syn-selektive Herstellung von 1,2-Aminoalkoholen durch Reaktion von Alkenen mit N-Haloamin-Salzen von Sulfonamiden, Amiden und Carbamaten unter Verwendung von OsO4 als Katalysator. Enantioselektivität wird mittels Zugabe von Liganden erzielt, welche aus Dihydrochinin- oder Dihydrochinidin abgeleitet sind.


Mechanismus

Der Katalysator bildet zuerst eine Imidotrioxoosmium(VIII)-Spezies durch Oxidation von OsO3 mit dem deprotonierten N-Chloramin-Derivat.

Diese Zwischenstufe addiert syn-spezifisch zu einem Alken - wahrscheinlich in einer  (3+2)-Cycloaddition. Ein weiterer Mechanismus könnte eine (2+2)-Cycloaddition gefolgt von einer Ringerweiterung umfassen (siehe Dihydroxylierung). Auch wenn theoretische Berechnungen Gewicht auf den (3+2)-Mechanimus legen, so benötigt der Schritt, in dem die Bindungen geknüpft werden, noch genauere mechanistische Untersuchungen. Der Ligand erhöht die Reaktionsrate, beeinflusst die Regioselektivität und kann Enantioselektivität induzieren.

Das Osmium(VI)-Azaglycolat wird durch das N-Chloramin aufoxidiert und das Produkt nach einer Hydrolyse freigesetzt. Daraus ergibt sich der folgende katalytische Zyklus:

Es ist denkbar, dass der reoxidierte Metallacyclus eine zweite Cycloaddition zu einem Osmium(VI)-bis(Azaglycolat) eingeht. Diese Nebenreaktion führt in den meisten Fällen zu einer Verringerung der Enantioselektivität. Reaktionsdurchführung im wässrigen Medium unter verdünnten Bedingungen bevorzugt die Freisetzung des Produktes.

Hauptproblem ist die Regioselektivität der Reaktion. Für einige Substrate ist die Selektivität sehr schlecht, kann aber mit der geschickten Auswahl an N-Haloamiden und dem Ligand beeinflusst werden. Das kommerziell erhältliche Chloramin-T [TsN(Na)Cl] bleibt zwar das am häufigsten verwendete Reagenz, aber aktuelle Methoden, weitere Stickstoff-Quellen wie N-Bromacetamid und CBz-N(Na)Cl auch im Grossmasstab herzustellen, erlauben die Verwendung einer grösseren Bandbreite an Vorstufen, welche nach Entschützung Aminoalkohole ergeben. Aber auch der Ligand beeinflusst die Regioselektivität bis hin zu einer gegenteiligen Regioselektion wie durch Sharpless unter Verwendung von Liganden mit PHAL- oder AQN-Kern gezeigt wurde:

Die Sharpless-Aminohydroxylierung von höher substituierten Alkenen und die Vorhersage der Regioselektivität sind Gebiete, die noch zu erforschen sind. Aktuelle Entwicklungen inklusive der Besprechung einer grösseren Auswahl von Alkenen und Stickstoff-Quellen können in einem Review von McLeod gefunden werden (J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2002, 1, 2733. DOI).

Für weitere Beispiele nutzen Sie bitte auch die Literatur-Sektion.