Un modelo de óxido de etileno, el epóxido más simple.

Un epóxido es un éter cíclico con sólo tres átomos de anillo. El epóxido más simple es el óxido de etileno, también conocido como oxirano, que se considera el compuesto «padre». Por ello, los miembros de la clase de los epóxidos también se denominan oxiranos. Los epóxidos son más reactivos que los éteres ordinarios.

Un polímero que contiene unidades de epóxido sin reaccionar se denomina poliepóxido o epoxi. Las resinas epoxi se utilizan como adhesivos y materiales estructurales. La polimerización de un epóxido da lugar a un poliéter. Por ejemplo, la polimerización del óxido de etileno genera polietilenglicol, también conocido como óxido de polietileno, que es comercialmente la forma más importante de poliéter.

Nomenclatura

Los epóxidos simples se denominan a partir del compuesto padre oxirano (óxido de etileno), como en el clorometiloxirano. Cuando el epóxido se considera un grupo funcional en un compuesto mayor, se denomina con el prefijo epoxi. Un ejemplo es el compuesto 1,2-epoxicicloheptano, que también puede denominarse epóxido de ciclohepteno.

Un polímero que contiene unidades de epóxido sin reaccionar se denomina poliepóxido o epóxido.

Síntesis

Los epóxidos suelen producirse mediante una de las reacciones que se indican a continuación.

Peroxidación de olefinas

La peroxidación de olefinas, también conocida como reacción de Prilezhaev, implica la oxidación de un alqueno con un peróxido, normalmente un peroxiácido como el ácido metacloroperoxibenzoico (m-CPBA) o con un dioxirano como el dimetildioxirano (DMDO). Un ejemplo es la epoxidación del estireno con el ácido perbenzoico a óxido de estireno:

La reacción procede a través de lo que se conoce comúnmente como el Mecanismo de la Mariposa. Es más fácil considerar el oxígeno como electrófilo y el alqueno como nucleófilo, aunque ambos operan en esa capacidad, y se cree que la reacción es concertada. (Los números en el mecanismo de abajo son para simplificar.)

Los procesos relacionados incluyen algunas reacciones catalíticas enantioselectivas, como la:

• Epoxidación sin cáscara
• Epoxidación de Jacobsen
• Epoxidación de Shi

Sustitución intramolecular SN2

Este método es una variante de la síntesis del éter de Williamson. En este caso, el ion alcóxido y el haluro se encuentran uno al lado del otro en la misma molécula (tales compuestos se denominan genéricamente halohidrinas), lo que hace que se trate de una simple reacción de cierre de anillo. Por ejemplo, con el 2-cloropropanol:

Reacción de Johnson-Corey-Chaykovsky

En la reacción de Johnson-Corey-Chaykovsky, se generan epóxidos a partir de grupos carbonilo y ylidos de sulfonio.

Reacciones

El anillo de tres miembros del epóxido es aproximadamente un triángulo equilátero, es decir, sus ángulos de enlace son de unos 60°, lo que lo hace muy tenso. El anillo tenso hace que los epóxidos sean más reactivos que otros éteres, especialmente frente a los nucleófilos. Las reacciones típicas de los epóxidos se indican a continuación.

• La adición nucleófila a un epóxido puede ser catalizada por una base o un ácido.

• En condiciones ácidas, el nucleófilo ataca el carbono que formará el carbocatión más estable, es decir, el carbono más sustituido (similar a un ion halonio). En condiciones básicas, el nucleófilo ataca el carbono menos sustituido, de acuerdo con el proceso estándar de reacción de adición nucleófila SN2.

• La hidrólisis de un epóxido en presencia de un catalizador ácido genera un glicol. El proceso de hidrólisis de epóxidos puede considerarse como la adición nucleófila de agua al epóxido en condiciones ácidas.

• La reducción de un epóxido con hidruro de litio y aluminio y agua genera un alcohol. Este proceso de reducción puede considerarse como la adición nucleófila del hidruro (H-) al epóxido en condiciones básicas.

• La reducción con hexacloruro de tungsteno y n-butilitio genera el alqueno. Esta reacción, en efecto, es una desepidación:

Véase también

• Alcohol
• Epoxi
• Éter
• Glicol de etileno
• Oxido de etileno
• Glicol de polietileno

Notas

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

Todos los enlaces recuperados el 19 de agosto de 2017.

• Oxidación de alcoholes.
• Alcoholes como ácidos, éteres y tioles.
• Ficha de seguridad: Ethylene Oxide Andersen Sterilizers, Haw River, NC.
• Ethylene Oxide National Institute for Occupational Safety and Health.