Jacobsen水解动力学拆分

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Jacobsen水解动力学拆分   第1张

1995年,E.N. Jacobsen在发现 Jacobsen–Katsuki不对称环氧化反应 几年后,其团队报道了在催化量的手性Cr(III)(salen)配合物存在下,各种亲核试剂 (e.g., TMSN3)进攻内消旋的环氧化合物进行不对称开环反应(asymmetric ring-opening, ARO)。尽管之前有很多环氧对映选择性开环的报道,但是此种利用手性Cr(III)(salen)配合物催化的开环反应具有前所未有的高对映选择性。1997年,他们发现手性Cr(III)(salen)配合物催化消旋的端基环氧化合物水解,高对映选择性地得到端基环氧化合物和二醇,此方法被称为 Jacobsen水解动力学拆分( Jacobsen hydrolytic kinetic resolution, HKR)【 Science 1997, 277, 936-938】。

反应特点:一、消旋的端基环氧化合物非常容易制备;二、反应物为水,环境友好;三、催化剂用量很低 (0.5-5 mol%);四、催化剂的两种对映异构体都很容易制得,或已商业化;五、反应量(毫克级到吨级)对拆分的产率和产物的ee值没有影响;六、环氧开环的对映选择性极高(动力学拆分系数krel = >100);七、此反应底物适用范围极广,大部分端基环氧化合物都可以进行水解动力学拆分;八、水解动力学拆分的两个分离产物都具有很高ee值(>99% ee);九、由于生成的环氧化物和二醇在沸点、溶解度和极性方面都有极大的不同,可以直接分离;十、考虑到每种产品的理论最高收率为50%,此反应的收率一般都很高;十一、很多情况下此方法可以在无溶剂条件下进行(除非环氧化合物特别疏水),一般来说,体积生产率很高;十二、催化剂可以回收重复利用,使用多次后活性没有明显降低。

反应机理

Jacobsen HKR和ARO的机理是类似的。此反应对催化剂有二级依赖性,最有可能形成双金属络合机制。首先两种构型的环氧化合物对映体都能很好地与催化剂结合,因此对映选择性取决于其中一种环氧化合物的反应活性。此反应的活性物种是Co(III)salen-OH配合物,它是由L被OH取代生成的。对映选择性与催化剂的平衡离子有关:当L是弱亲核性时,拆分具有非常高水平的对映选择性。

反应实例

Jacobsen水解动力学拆分   第2张

Jacobsen水解动力学拆分   第3张

编译自:Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis, László Kürti and Barbara Czakó, Jacobsen hydrolytic kinetic resolution, page 220-221.


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