Epoxidación sin filo
La reacción de epoxidación Sharpless es una reacción química enantioselectiva para preparar 2,3-epoxialcoholes a partir de alcoholes alílicos primarios y secundarios. El agente oxidante es hidroperóxido de terc-butilo. El método se basa en un catalizador formado por tetra(isopropóxido) de titanio y tartrato de dietilo.
Los 2,3-epoxialcoholes se pueden convertir en dioles, aminoalcoholes y éteres. Los reactivos para la epoxidación de Sharpless están disponibles comercialmente y son relativamente económicos. K. Barry Sharpless publicó un artículo sobre la reacción en 1980 y recibió el Premio Nobel de Química de 2001 por este y otros trabajos relacionados sobre oxidaciones asimétricas. El premio fue compartido con William S. Knowles y Ryōji Noyori.
Catalizador
5-10 mol% del catalizador es típico. Es necesaria la presencia de tamices moleculares de 3Å (3Å MS). La estructura del catalizador es incierta, aunque se cree que es un dímero de [Ti(tartrato)(OR)2].
Selectividad
La epoxidación de alcoholes alílicos es una conversión muy utilizada en la síntesis química fina. La quiralidad del producto de una epoxidación de Sharpless a veces se predice con la siguiente regla nemotécnica. Se dibuja un rectángulo alrededor del doble enlace en el mismo plano que los carbonos del doble enlace (el plano xy), con el alcohol alílico en la esquina inferior derecha y los otros sustituyentes en sus esquinas correspondientes.. En esta orientación, el tartrato de diéster (-) interactúa preferentemente con la mitad superior de la molécula, y el tartrato de diéster (+) interactúa preferentemente con la mitad inferior de la molécula. Este modelo parece ser válido a pesar de la sustitución de la olefina. La selectividad disminuye con R1 más grandes, pero aumenta con R2 y R3 más grandes (ver introducción).
Sin embargo, este método predice incorrectamente el producto de 1,2-dioles alílicos.
Resolución cinética
La epoxidación de Sharpless también puede proporcionar una resolución cinética de una mezcla racémica de 2,3-epoxialcoholes secundarios. Mientras que el rendimiento de un proceso de resolución cinética no puede ser superior al 50 %, el exceso enantiomérico se acerca al 100 % en algunas reacciones.
Utilidad sintética
La epoxidación de Sharpless es viable con una amplia gama de alcoholes alquénicos primarios y secundarios. Además, con la excepción mencionada anteriormente, un tartrato de dialquilo determinado se agregará preferentemente a la misma cara independientemente de la sustitución del alqueno. Para demostrar la utilidad sintética de la epoxidación de Sharpless, el grupo de Sharpless creó intermediarios sintéticos de varios productos naturales: metimicina, eritromicina, leucotrieno C-1 y (+)-disparlure.
Como una de las pocas reacciones altamente enantioselectivas durante su tiempo, se han desarrollado muchas manipulaciones de los 2,3-epoxialcoholes.
La epoxidación de Sharpless se ha utilizado para la síntesis total de diversos sacáridos, terpenos, leucotrienos, feromonas y antibióticos.
El principal inconveniente de este protocolo es la necesidad de la presencia de un alcohol alílico. La epoxidación de Jacobsen, un método alternativo para oxidar alquenos de forma enantioselectiva, supera este problema y tolera una gama más amplia de grupos funcionales.
Referencias de interés histórico
- Katsuki, T.; K. Barry Sharpless (1980). "El primer método práctico para la epoxidación asimétrica". J. Am. Chem. Soc. 102 (18): 5974. doi:10.1021/ja00538a077.
- Gao, Y.; Hanson, R. M.; Klunder, J. M.; Ko, S. Y.; Masamune, H.; Sharpless, K. B. (1987). "Epoxidación asimétrica catalítica y resolución cinética: Procedimientos modificados incluyendo derivación in situ". J. Am. Chem. Soc. 109 (19): 5765–5780. doi:10.1021/ja00253a032.