シャープレス不斉ジヒドロキシ化

シャープレス不斉ジヒドロキシ化（Sharpless asymmetric dihydroxylation）

シャープレス不斉ジヒドロキシ化とは、化学反応の一つで、四酸化オスミウムを用いてアルケンを酸化し、1,2-ジオールを合成する手法です。この反応では、キラルなアミンを添加することにより、光学的に活性なジオールが得られます。この技術は、特に有機合成において非常に重要であり、様々な枠組みの化学物質を作り出す際に利用されています。

歴史

この手法の歴史は1980年に遡ります。その当時、バリー・シャープレスを中心とする研究チームが、四酸化オスミウムを用いたアルケンの酸化反応にキニーネやその誘導体であるジヒドロキニン（DHQ）、ジヒドロキニジン（DHQD）を添加することで、光学活性なジオールを得られることを発見しました。ですが、当初の反応は効率が悪く、高価な四酸化オスミウムやキラルなアミンを大量に必要としました。

その後、シャープレス氏らはさらなる研究を進め、1992年には新たな手法を確立しました。この手法では、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムを共酸化剤、ビス（ジヒドロキニニル）フタラジンまたはビス（ジヒドロキニジニル）フタラジンをキラルアミンとして使用し、高い光学純度のジオールを多くのアルケンから得ることができるようになりました。これにより、触媒的不斉オスミウム酸化の技術が発展したのです。

反応の仕組み

具体的な反応としては、四酸化オスミウムの還元体であるK₂OsO₂(OH)₂、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウム、炭酸カリウム、及び（DHQ）2PHALや（DHQD）2PHALを混合した試薬が、AD-mix-αおよびAD-mix-βと呼ばれています。これを水/tert-ブチルアルコール溶液に溶かし、基質となるアルケンを加えるだけで反応が開始します。末端以外のアルケンでは、メタンスルホンアミドを加えることで反応が迅速化されることも特徴です。この反応では、導入される2つのヒドロキシ基は、通常の四酸化オスミウムによる酸化と同じく、シス（syn）の規則に従って配置されます。

エナンチオ選択性

この反応におけるエナンチオ選択性は、基質となるアルケンの4つの置換基の立体配座によって予測できます。具体的には、最も小さな立体的性質を持つ置換基は右下側に配置し、立体的に小さい置換基が複数存在する場合は左上側に配置するというルールに基づいています。こうした配置により、異なる置換基がα面またはβ面にアプローチする際に、どちらからジヒドロキシ化が行われるかが決まります。また、反応にN-ハロゲノスルホンアミダートを添加すると、一方のヒドロキシ基が置換アミノ基に置き換わる変法（シャープレス不斉アミノヒドロキシ化）が実現します。

このように、シャープレス不斉ジヒドロキシ化は、光学的に活性なジオールの合成における革新的な手法であり、さまざまな化学物質を効率的に合成することを可能にしています。

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