Sharpless不对称双羟基化反应（Sharpless Dihydroxylation）

Sharpless不对称双羟基化反应，常直接称为不对称双羟基化反应（AD反应），是巴里·夏普莱斯在 Upjohn双羟基化反应的基础上，于1987年发现的以金鸡纳碱衍生物催化的烯烃不对称双羟基化反应。与Sharpless环氧化反应一样，该反应也是现代有机合成中最重要的反应之一。

典型的反应条件是以四氧化锇（OsO4）和二氢奎宁（DHQ）或二氢奎尼丁（DHQD）的手性配体衍生物作为催化剂，以计量的铁氰化钾、N-甲基吗啉N-氧化物（NMO）或叔丁基过氧化氢作为再氧化剂，并加入其他添加剂如碳酸钾和甲磺酰胺等。现实条件中常用非挥发性的锇酸盐 K2OsO2(OH)4 代替 OsO4。市售的二羟化混合物试剂称为AD-mix，有 AD-mix α [含 (DHQ)2-PHAL]和 AD-mix β[含 (DHQD)2-PHAL]两种。

大多数烯烃在上述条件下，能都以高产率、高ee值生成光学活性的邻二醇，而且反应条件温和，无需低温、无水、无氧等条件。DHQ 和 DHQD 衍生物可分别用于一对对映异构邻二醇的合成，反应产物的立体构型可根据烯烃的结构进行预测。DHQ 和 DHQD的各类衍生物都可用作催化剂的手性配体，但最有效的配体是酞嗪（2,3-二氮杂萘）衍生物 (DHQ)2-PHAL 和 (DHQD)2-PHAL。

AD-mix-β

AD-mix-α

反应机理

配体加速反应并传递手性信息。

在二羟基化产物通过水解从配合物中释放出来之后，金属发生再氧化。在此示例中使用亚氯酸钠，它可以再生两当量的催化剂。

如果烯烃浓度太高，则第二当量的底物可能在不存在手性配体的情况下结合至催化中心，并进行二羟基化。 该副反应将降低对映选择性。

实验数据表明可能涉及两个单独的步骤。 因此，在这些讨论中出现的问题是，关键步骤是通过最初的[3+2]加成还是通过[2+2]加成，然后是金属环的扩展而发生。

量子化学计算表明，OsO4的初始[3 + 2]加成在能量上更有利。 然而，例如，在相关的Re（VII）氧化物添加中，该能量差明显较小。(D. V. Deubel, G. Frenking, Acc. Chem. Res., 2003, 36, 645. DOI).

反应实例

Catalytic Asymmetric Dihydroxylation of Olefins with Reusable OsO42- on Ion-Exchangers: The Scope and Reactivity Using Various Cooxidants
B. M. Choudary, N. S. Chodari, K. Jyothi, M. L. Kantam, J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 5341-5349.

Methanesulfonamide: a Cosolvent and a General Acid Catalyst in Sharpless Asymmetric Dihydroxylations
M. H. Junttila, O. O. E. Hormi, J. Org. Chem., 2009, 74, 3038-3047.

Sodium Chlorite as an Efficient Oxidant and Hydroxy Ion Pump in Osmium-Catalyzed Asymmetric Dihydroxylation
M. H. Junttila, O. E. O. Hormi, J. Org. Chem., 2004, 69, 4816-4820.

Ionic Liquids as a Convenient New Medium for the Catalytic Asymmetric Dihydroxylation of Olefins Using a Recoverable and Reusable Osmium/Ligand
L. C. Branco, C. A. M. Afonso, J. Org. Chem., 2004, 69, 4381-4389.

A New Practical Method for the Osmium-Catalyzed Dihydroxylation of Olefins using Bleach as the Terminal Oxidant
G. M. Mehltretter, S. Bhor, M. Klawonn, C. Dbler, U. Sundermeier, M. Eckert, H.-C. Militzer, M. Beller, Synthesis, 2003, 295-301.