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 complementaria a la epoxidación de Sharpless (usada para formar epóxidos a partir del doble enlace en alcoholes alílicos ). La epoxidación de Jacobsen obtiene su estereoselectividad de un ligando simétrico de manganeso (III) similar al salen en C 2 , que se usa en cantidades catalíticas . El átomo de manganeso transfiere un átomo de oxígeno del blanqueador de cloro o un oxidante similar. La reacción toma su nombre de su inventor, Eric Jacobsen , y a veces se incluye a Tsutomu Katsuki . Los catalizadores de dirección quirales 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 presenta un esquema general de reacción: [7]
A principios de los años 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 intentó 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 utilizado en la reacción. [2]
El grado de enantioselectividad depende de numerosos factores, a saber, la estructura del alqueno, la naturaleza del ligando donante axial en la especie de oxomanganeso activa 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 "desde arriba" (Jacobsen) o mediante un enfoque "desde el lado" (Katsuki) del alqueno.
El mecanismo de la epoxidación de Jacobsen-Katsuki no se entiende completamente, pero lo más probable es que una especie de manganeso (V) (similar al intermediario ferrilo del citocromo P450 ) sea el intermediario reactivo que se forma tras la oxidación del complejo Mn (III)-salen . Hay tres vías principales: la vía concertada, la vía del metalo-oxetano y la vía radical. El mecanismo más aceptado es el mecanismo de la vía concertada. Después de la formación del complejo Mn (V), el catalizador se activa y, por lo tanto, puede formar epóxidos con alquenos. El alqueno entra por el método "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 manganeso. Luego, el enlace Mn-O se rompe y se forma el epóxido. El complejo Mn (III)-salen se regenera, que luego puede oxidarse nuevamente para formar el complejo Mn (V). [2] [3]
El intermedio radical es responsable de 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 oxidante terminal). [9] Los complejos de Mn- salen se han utilizado con éxito para lograr la primera estrategia. [10]