Epoxid je cyklický éter, který má pouze tři kruhové atomy. Nejjednodušším epoxidem je ethylenoxid, známý také jako oxiran, který je považován za „mateřskou“ sloučeninu. Proto se členové třídy epoxidů nazývají také oxirany. Epoxidy jsou reaktivnější než běžné ethery.

Polymer obsahující nezreagované epoxidové jednotky se nazývá polyepoxid nebo epoxid. Epoxidové pryskyřice se používají jako lepidla a konstrukční materiály. Polymerací epoxidu vzniká polyether. Například polymerací ethylenoxidu vzniká polyethylenglykol, známý také jako polyethylenoxid, který je komerčně nejdůležitější formou polyetheru.

Nomenklatura

Jednotlivé epoxidy jsou pojmenovány podle mateřské sloučeniny oxiranu (ethylenoxidu), jako je tomu například u chlormethyloxiranu. Pokud je epoxid považován za funkční skupinu ve větší sloučenině, označuje se předponou epoxy. Příkladem je sloučenina 1,2-epoxycykloheptan, kterou lze také nazývat cyklohepten epoxid.

Polymer obsahující nezreagované epoxidové jednotky se nazývá polyepoxid nebo epoxid.

Syntéza

Epoxidy se obvykle vyrábějí jednou z níže uvedených reakcí.

Peroxidace olefinů

Peroxidace olefinů, známá také jako Priležajevova reakce, zahrnuje oxidaci alkenu peroxidem, obvykle peroxokyselinou, jako je kyselina meta-chlorperoxybenzoová (m-CPBA), nebo dioxiranem, jako je dimethyldioxiran (DMDO). Příkladem je epoxidace styrenu s kyselinou perbenzoovou na oxid styrenový:

Reakce probíhá prostřednictvím tzv. motýlího mechanismu. Nejjednodušší je považovat kyslík za elektrofil a alken za nukleofil, ačkoli oba působí v této funkci, a reakce je považována za sladěnou. (Čísla v níže uvedeném mechanismu jsou uvedena pro zjednodušení.)

Související procesy zahrnují některé katalytické enantioselektivní reakce, jako např:

• Neostrá epoxidace
• Jacobsenova epoxidace
• Shiova epoxidace

Intramolekulární SN2 substituce

Tato metoda je variantou Williamsonovy éterové syntézy. V tomto případě jsou alkoxidový ion a halogenid v jedné molekule hned vedle sebe (takové sloučeniny se obecně nazývají halohydriny), což z ní činí jednoduchou reakci uzavření kruhu. Například s 2-chlorpropanolem:

Johnson-Corey-Chaykovského reakce

Při Johnson-Corey-Chaykovského reakci vznikají epoxidy z karbonylových skupin a sulfonium ylidů.

Reakce

Tříčlenný kruh epoxidu je přibližně rovnostranný trojúhelník, to znamená, že jeho vazebné úhly jsou přibližně 60°, což jej činí vysoce napjatým. Díky napjatému kruhu jsou epoxidy reaktivnější než ostatní ethery, zejména vůči nukleofilům. Typické reakce epoxidů jsou uvedeny níže.

• Nukleofilní adice na epoxid může být katalyzována zásadou nebo kyselinou.

• Při kyselých podmínkách nukleofil napadá uhlík, který vytvoří nejstabilnější karbokation, tj. nejvíce substituovaný uhlík (podobně jako haloniový ion). Za bazických podmínek nukleofil napadá nejméně substituovaný uhlík, v souladu se standardním procesem SN2 nuklefilní adiční reakce.

• Hydrolýzou epoxidu v přítomnosti kyselého katalyzátoru vzniká glykol. Proces hydrolýzy epoxidů lze považovat za nukleofilní adici vody na epoxid za kyselých podmínek.

• Redukcí epoxidu hydridem lithia a hliníku a vodou vzniká alkohol. Tento redukční proces lze považovat za nukleofilní adici hydridu (H-) na epoxid za bazických podmínek.

• Redukcí hexachloridem wolframu a n-butyllithiem vzniká alken. Tato reakce v podstatě představuje depoxidaci:

Viz také

• Alkohol
• Epoxid
• Eter
• Etylenglykol
• Etylenoxid
• Polyethylenglykol

Poznámky

• March, Jerry. 1985. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structure, 3. vydání. John Wiley & Sons. ISBN 0471854727.
• McMurry, John. 2004. Organic Chemistry, 6. vydání. Belmont, CA: Brooks/Cole. ISBN 0534420052.
• Morrison, Robert T., and Robert N. Boyd. 1992. Organic Chemistry, 6th edition. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall. ISBN 0136436692.
• Solomons, T.W. Graham, and Craig B. Fryhle. 2004. Organic Chemistry, 8th edition. Hoboken, NJ: John Wiley. ISBN 0471417998.
• Streitwieser, Andrew a Clayton H. Heathcock. 1976. Introduction to Organic Chemistry (Úvod do organické chemie). New York: Macmillan. ISBN 0024180106.

Všechny odkazy vyhledány 19. srpna 2017.

• Oxidation of Alcohols.
• Alcohols as Acids, Ethers and Thiols.
• Material Safety Data Sheet:
• Ethylene Oxide National Institute for Occupational Safety and Health.

.