Modèle à bille de l’oxyde d’éthylène, l’époxyde le plus simple.

Un époxyde est un éther cyclique avec seulement trois atomes du cycle. L’époxyde le plus simple est l’oxyde d’éthylène, également connu sous le nom d’oxirane, qui est considéré comme le composé « parent ». Ainsi, les membres de la classe des époxydes sont également appelés oxiranes. Les époxydes sont plus réactifs que les éthers ordinaires.

Un polymère contenant des unités époxydes n’ayant pas réagi est appelé un polyépoxyde ou un époxy. Les résines époxydes sont utilisées comme adhésifs et matériaux structurels. La polymérisation d’un époxyde donne un polyéther. Par exemple, la polymérisation de l’oxyde d’éthylène génère du polyéthylène glycol, également connu sous le nom d’oxyde de polyéthylène, qui est commercialement la forme la plus importante de polyéther.

Nomenclature

Les époxydes simples sont nommés à partir du composé parent oxirane (oxyde d’éthylène), comme dans le chlorométhyloxirane. Lorsque l’époxyde est considéré comme un groupe fonctionnel dans un composé plus important, il est désigné par le préfixe époxy. Un exemple est le composé 1,2-époxycycloheptane, qui peut également être appelé époxyde de cycloheptène.

Un polymère contenant des unités époxydes non réagies est appelé un polyépoxyde ou un époxyde.

Synthèse

Les époxydes sont généralement produits par l’une des réactions données ci-dessous.

Péroxydation des oléfines

La peroxydation des oléfines, également connue sous le nom de réaction de Prilezhaev, implique l’oxydation d’un alcène avec un peroxyde, généralement un peroxyacide comme l’acide méta-chloroperoxybenzoïque (m-CPBA) ou avec un dioxirane comme le diméthyldioxirane (DMDO). Un exemple est l’époxydation du styrène avec l’acide perbenzoïque en oxyde de styrène :

La réaction se déroule via ce qui est communément appelé le mécanisme papillon. Il est plus facile de considérer l’oxygène comme un électrophile et l’alcène comme un nucléophile, bien qu’ils opèrent tous deux à ce titre, et on pense que la réaction est concertée. (Les chiffres dans le mécanisme ci-dessous sont pour la simplification.)

Les processus apparentés comprennent certaines réactions catalytiques énantiosélectives, telles que la :

• Époxydation sharpless
• Époxydation de Jacobsen
• Époxydation de Shi

Substitution SN2 intramoléculaire

Cette méthode est une variante de la synthèse des éthers de Williamson. Dans ce cas, l’ion alcoxyde et l’halogénure sont juste à côté l’un de l’autre dans la même molécule (de tels composés sont génériquement appelés halohydrines), ce qui en fait une simple réaction de fermeture de cycle. Par exemple, avec le 2-chloropropanol:

Réaction de Johnson-Corey-Chaykovsky

Dans la réaction de Johnson-Corey-Chaykovsky, des époxydes sont générés à partir de groupes carbonyles et d’ylures de sulfonium.

Réactions

Le cycle à trois chaînons de l’époxyde est approximativement un triangle équilatéral, c’est-à-dire que ses angles de liaison sont d’environ 60°, ce qui le rend très tendu. L’anneau tendu rend les époxydes plus réactifs que les autres éthers, en particulier vis-à-vis des nucléophiles. Les réactions typiques des époxydes sont notées ci-dessous.

• L’addition nucléophile à un époxyde peut être catalysée par une base ou un acide.

• Dans des conditions acides, le nucléophile attaque le carbone qui formera le carbocation le plus stable, c’est-à-dire le carbone le plus substitué (semblable à un ion halonium). Dans des conditions basiques, le nucléophile attaque le carbone le moins substitué, conformément au processus standard de réaction d’addition nucléphile SN2.

• L’hydrolyse d’un époxyde en présence d’un catalyseur acide génère un glycol. Le processus d’hydrolyse des époxydes peut être considéré comme l’addition nucléophile de l’eau sur l’époxyde dans des conditions acides.

• La réduction d’un époxyde avec de l’hydrure de lithium aluminium et de l’eau génère un alcool. Ce processus de réduction peut être considéré comme l’addition nucléophile de l’hydrure (H-) à l’époxyde dans des conditions basiques.

• La réduction avec l’hexachlorure de tungstène et le n-butyllithium génère l’alcène. Cette réaction est en fait une désépoxydation :

Voir aussi

• Alcool
• Epoxy
• Ether
• Ethylène glycol
• Oxyde d’éthylène
• Polyéthylène glycol

Notes

• March, Jerry. 1985. Chimie organique avancée : Réactions, mécanismes et structure, 3e édition. John Wiley & Sons. ISBN 0471854727.
• McMurry, John. 2004. Chimie organique, 6e édition. Belmont, CA : Brooks/Cole. ISBN 0534420052.
• Morrison, Robert T., et Robert N. Boyd. 1992. Chimie organique, 6e édition. Englewood Cliffs, NJ : Prentice Hall. ISBN 0136436692.
• Solomons, T.W. Graham, et Craig B. Fryhle. 2004. Chimie organique, 8e édition. Hoboken, NJ : John Wiley. ISBN 0471417998.
• Streitwieser, Andrew, et Clayton H. Heathcock. 1976. Introduction à la chimie organique. New York : Macmillan. ISBN 0024180106.

Tous les liens ont été récupérés le 19 août 2017.

• Oxydation des alcools.
• Les alcools en tant qu’acides, éthers et thiols.
• Fiche de données de sécurité : Oxyde d’éthylène Andersen Sterilizers, Haw River, NC.
• Oxyde d’éthylène Institut national pour la sécurité et la santé au travail.