La dihidroxilación de olefinas con tetróxido de osmio o anión permanganato puede crear diastereoselectivamente dos nuevos estereocentros para dar un racemato de dioles vecinales.

Por otra parte es conocido que algunas aminas terciarias como la piridina entran en la esfera de coordinación del osmio participando en la reacción, que transcurre por un mecanismo pericíclico del siguiente tipo, a través de un estado de transición cíclico de seis electrones pi[1].

La primera versión asimétrica se llevó a cabo utilizando cantidades estequiométricas de tetróxido de osmio y de una amina quiral derivada de alcaloides del tipo quinina o quinidina, pero posteriormente Sharpless encontró que la misma transformación enantioselectiva podía realizarse con cantidades catalíticas tanto de tetróxido de osmio como de ligando quiral y utilizando N-óxido de N-metilmorfolina como reoxidante[2]. También se ha establecido una regla para este caso, que permite predecir las configuraciones de los dos nuevos centros según se utilice el p-clorobenzoato de quinidina o de quinina. La utilización del primer alcaloide da lugar a la cis-dihidroxilación por la cara de arriba del plano dibujado en el esquema siguiente y el otro por la de abajo obteniendose de forma complementaria, según se utilice uno u otro, cada uno de los productos enantioméricos.

Una desventaja de este proceso catalítico con respecto al estequiométrico es que en alquenos 1,1-disustituidos hay un considerable descenso de los excesos enantioméricos, consecuencia de una falta casi total de estereodiferenciación facial[3].

Para explicar esto Sharpless sugiere que en la reacción catalítica operan dos ciclos[4]: el primero con una alta enantioselectividad, mientras que el segundo con una muy baja. La etapa de hidrólisis del intermedio formado, en el primer ciclo, por oxidación del aducto quiral alqueno-osmio complejo es bastante lenta, de forma que permite la salida del ligando quiral y la coordinación a una segunda molécula de alqueno, pero ahora de forma no discriminatoria entre sus caras ya que el complejo ha perdido su quiralidad. Tras la oxidación e hidrólisis el diol que se libera es racémico produciendose por tanto quiralidad sólo en el primer ciclo. Así, la producción del diol racémico es mucho más elevada que la del diol quiral.

Sin embargo, la adición muy lenta al medio de reacción del alqueno minimiza el segundo ciclo y proporciona así excesos enantioméricos del mismo orden que los de la reacción estequiométrica.

Recientemente se han descrito algunas modificaciones[5] que mejoran la enantioselección del proceso, que suponen por ejemplo el uso de: hexacianoferrato(III) de potasio como agente reoxidante, la introducción de sulfamidas orgánicas al medio de reacción (que aceleran la etapa lenta de hidrólisis del primer ciclo) y una mezcla 1/1 de terc-butanol/agua (que parece ser que suprime el segundo ciclo catalítico). Esto junto con la utilización de otros ligandos quirales, derivados de ftalazina-dihidroquinidina y ftalazina-dihidroquinina, ha llevado a la síntesis enantioselectiva de dioles vecinales con excesos enantioméricos realmente elevados.

Por otra parte, comentar que el inconveniente que supone emplear tetróxido de osmio, por su alta toxicidad, se ha solucionado por el empleo de osmatos (no volátiles).