Den epoksydering Jacobsen , noen ganger kalt epoksydering Jacobsen-Katsuki, er en kjemisk reaksjon som tillater epoksideringsbetingelser enantioselektiv alkener bare substituert med alkyl eller arylgrupper. Det er komplementær til Sharpless epoksidasjon , som brukes til å danne epoksyder fra dobbeltbindingen i allyliske alkoholer . Jacobsen-epoksydering har sin stereoselektivitet fra mangan (III) ligander som er relativt lik salt , brukt i en katalytisk mengde , kalt "Jacobsen-katalysator" eller "Katsuki-katalysator", avhengig av deres natur. Mangan tillater overføring av et oksygenatom fra en oksidant , for eksempel natriumhypokloritt .
Reaksjonen er oppkalt etter oppfinneren Eric Jacobsen, som noen ganger også er assosiert med Tsutomu Katsuki . Bruken av katalysatorer for orientering av stereokjemien oppnår bare en enantiomer er nyttig for kjemiker som prøver å kontrollere stereokjemien til biologisk aktive forbindelser, og dermed produserer enantiopure medikamenter (in) .
Flere forbedrede prosedyrer er utviklet.
Reaksjonsbalansen er som følger:
Tidlig på 1990-tallet publiserte Jacobsen og Katsuki uavhengig sine første funn angående katalysatorene for enantioselektiv epoksydering av isolerte alkener. I 1991 ga Jacobsen ut en bok der han prøvde å forbedre katalysatoren. Han var i stand til å oppnå enantiomeriske overskuddsverdier større enn 90% for en rekke ligander. I tillegg oversteg ikke mengden katalysator 15% av mengden alken som ble brukt i reaksjonen.
Graden av enantioselektivitet avhenger av mange faktorer:
Sykliske og acykliske cis 1,2-disubstituerte alkener epoksideres med nesten 100% enantioselektivitet, mens trans 1,2-disubstituerte alkener er dårlige substrater for Jacobsen-katalysatorer. Imidlertid utviser trans 1,2-disubstituerte alkener bedre enantioselektivitet med Katsuki-katalysatorer. Den enantioselektive epoksydasjonen av konjugerte diener er mye høyere enn for ukonjugerte diener.
Enantioselektiviteten forklares enten ved en “top-on” tilnærming (Jacobsen), eller ved en “side-on” tilnærming (Katsuki) av alkenet.
Mekanismen for Jacobsen-Katsuki-epoksydering er ikke fullstendig forstått, men det er sannsynlig at et mangan (V) -bærende mellomprodukt (ligner ferryl-mellomproduktet til cytokrom P450 ) er mellomproduktet som dannes under oksydasjonen av mangansaltkomplekset .
Tre mekanismer er blitt foreslått: den samordnede mekanismen, den såkalte "metalla-oksetan" -veien og den radikale mekanismen. Den vanlig aksepterte mekanismen er den samordnede mekanismen.
I dannelsen av Mn (V) -komplekset aktiveres katalysatoren og kan derfor danne epoksider med alkener. Alkenet kommer i en "topp-på" -tilnærming (over katalysatorplanet) og oksygenatomet binder seg til de to karbonatomer (tidligere bundet av en C = C-binding), mens den fremdeles er bundet. Mangan. Deretter går Mn-O-bindingen i stykker, og epoksyen dannes. Mn (III) -salen-komplekset regenereres, og kan deretter oksyderes igjen for å danne Mn (V) -komplekset.
Den radikale mekanismen utgjør dannelsen av blandede epoksider når konjugerte alkener brukes som substrater.