La epoxidación de Jacobsen , a veces también denominada epoxidación de Jacobsen-Katsuki, es una reacción química que permite la epoxidación enantioselectiva de alquenos sustituidos con alquilo y arilo no funcionalizados. [1] [2] [3] Es complementario a la epoxidación Sharpless (utilizada para formar epóxidos a partir del doble enlace en alcoholes alílicos ). La epoxidación de Jacobsen obtiene su estereoselectividad a partir de un ligando tipo salen de manganeso (III) simétrico C 2 , que se utiliza en cantidades catalíticas . El átomo de manganeso transfiere un átomo de oxígeno del blanqueador con cloro o de un oxidante similar. La reacción toma su nombre de su inventor, Eric Jacobsen , y en ocasiones se incluye a Tsutomu Katsuki . Los catalizadores de dirección quiral son útiles para los químicos orgánicos que intentan controlar la estereoquímica de compuestos biológicamente activos y desarrollar fármacos enantiopuros .
Se han desarrollado varios procedimientos mejorados. [4] [5] [6]
A continuación se muestra un esquema de reacción general: [7]
A principios de la década de 1990, Jacobsen y Katsuki publicaron de forma independiente sus hallazgos iniciales sobre sus catalizadores para la epoxidación enantioselectiva de alquenos aislados. [1] [3] En 1991, Jacobsen publicó un trabajo en el que intentaba perfeccionar el catalizador. Pudo obtener valores de ee superiores al 90% para una variedad de ligandos. Además, la cantidad de catalizador utilizada no fue más del 15% de la cantidad de alqueno utilizada en la reacción. [2]
El grado de enantioselectividad depende de numerosos factores, a saber, la estructura del alqueno, la naturaleza del ligando donante axial de las especies de oxomanganeso activas y la temperatura de reacción. Los alquenos cis -1,2-disustituidos cíclicos y acíclicos se epoxidan con casi un 100% de enantioselectividad, mientras que los alquenos trans -1,2-disustituidos son sustratos pobres para los catalizadores de Jacobsen, pero aún así dan enantioselectividades más altas cuando se utilizan los catalizadores de Katsuki. Además, la epoxidación enantioselectiva de los dienos conjugados es mucho mayor que la de los dienos no conjugados. [8]
La enantioselectividad se explica mediante un enfoque "superior" (Jacobsen) o "lateral" (Katsuki) del alqueno.
El mecanismo de la epoxidación de Jacobsen-Katsuki no se comprende completamente, pero lo más probable es que una especie de manganeso (V) (similar al intermedio ferril del citocromo P450 ) sea el intermedio reactivo que se forma tras la oxidación del Mn (III). complejo salen . Hay tres caminos principales. La vía concertada, la vía del metala oxetano y la vía radical. El mecanismo más aceptado es el mecanismo de vía concertada. Después de la formación del complejo de Mn(V), el catalizador se activa y por tanto puede formar epóxidos con alquenos. El alqueno llega desde el enfoque "arriba" (por encima del plano del catalizador) y el átomo de oxígeno ahora está unido a los dos átomos de carbono (anteriormente enlace C=C) y todavía está unido al metal de manganeso. Luego, el enlace Mn-O se rompe y se forma el epóxido. Se regenera el complejo Mn(III)-saleno, que luego puede oxidarse nuevamente para formar el complejo Mn(V). [2] [3]
El radical intermedio explica la formación de epóxidos mixtos cuando se utilizan dienos conjugados como sustratos. [8]
El dimetildioxirano]] se puede utilizar como fuente de átomos de O. DMD de un catalizador de metal quiral seguido de epoxidación, o (2) epoxidación por dioxiranos quirales, que se generan in situ a partir de una cantidad catalítica de cetona y una cantidad estequiométrica de un terminal. oxidante). [9] Los complejos Mn- salen se han utilizado con éxito para lograr la primera estrategia. [10]