Az etilén-oxid, a legegyszerűbb epoxid gömbölyded modellje.

Az epoxid olyan ciklikus éter, amelynek csak három gyűrűs atomja van. A legegyszerűbb epoxid az etilén-oxid, más néven oxirán, amelyet “anyavegyületnek” tekintünk. Így az epoxidok osztályának tagjait oxiránoknak is nevezik. Az epoxidok reakcióképesebbek, mint a közönséges éterek.

A reagálatlan epoxidegységeket tartalmazó polimert poliepoxidnak vagy epoxinak nevezzük. Az epoxigyantákat ragasztóként és szerkezeti anyagként használják. Az epoxid polimerizációja poliétert eredményez. Például etilén-oxid polimerizációja során polietilén-glikol, más néven polietilén-oxid keletkezik, amely a poliéter kereskedelmi szempontból legfontosabb formája.

Nómenklatúra

Az egyszerű epoxidokat az alapvegyületről, az oxiránról (etilén-oxid) nevezik el, mint például a klórmetiloxiránt. Ha az epoxidot egy nagyobb vegyület funkciós csoportjának tekintjük, akkor az epoxi előtaggal hivatkozunk rá. Példa erre az 1,2-epoxi-cikloheptán vegyület, amelyet cikloheptén-epoxidnak is nevezhetünk.

A reagálatlan epoxidegységeket tartalmazó polimert poliepoxidnak vagy epoxinak nevezzük.

Szintézis

Az epoxidokat általában az alábbiakban megadott reakciók valamelyikével állítják elő.

Olefinperoxidáció

Az olefinperoxidáció, más néven Prilezsajev-reakció, egy alkén oxidációját jelenti egy peroxiddal, általában egy peroxisavval, mint a metaklór-peroxibenzoesav (m-CPBA) vagy egy dioxiránnal, mint a dimetil-dioxirán (DMDO). Egy példa a sztirol epoxidációja perbenzoesavval sztirol-oxiddá:

A reakció az általánosan ismert Butterfly-mechanizmuson keresztül megy végbe. A legegyszerűbb az oxigént elektrofilnek, az alként pedig nukleofilnek tekinteni, bár mindketten ebben a minőségben működnek, és a reakciót összehangoltnak gondolják. (Az alábbi mechanizmusban szereplő számok az egyszerűsítést szolgálják.)

A kapcsolódó folyamatok közé tartozik néhány katalitikus enantioszelektív reakció, mint például a:

• Sharpless epoxidáció
• Jacobsen epoxidáció
• Shi epoxidáció

Intramolekuláris SN2 helyettesítés

Ez a módszer a Williamson-éter szintézis egyik változata. Ebben az esetben az alkoxidion és a halogenid közvetlenül egymás mellett van ugyanabban a molekulában (az ilyen vegyületeket általánosan halohidrineknek nevezik), így ez egy egyszerű gyűrűzárási reakció. Például 2-klórpropánnal:

Johnson-Corey-Chaykovsky reakció

A Johnson-Corey-Chaykovsky reakcióban karbonilcsoportokból és szulfonium-ilidekből epoxidok keletkeznek.

Reakciók

Az epoxid háromtagú gyűrűje megközelítőleg egyenlő oldalú háromszög, azaz kötésszögei körülbelül 60°-osak, ami erősen feszítetté teszi. A feszes gyűrű miatt az epoxidok reaktívabbak, mint más éterek, különösen nukleofilokkal szemben. Az alábbiakban tipikus epoxidreakciókat jegyezzük meg.

• Az epoxid nukleofil addícióját bázis vagy sav katalizálhatja.

• Savas körülmények között a nukleofil azt a szenet támadja meg, amely a legstabilabb karbokációt, azaz a leginkább szubsztituált szenet (a halóniumionhoz hasonlóan) képezi. Bázikus körülmények között a nukleofil a legkevésbé szubsztituált szenet támadja meg, a standard SN2 nukleofil addíciós reakció folyamatának megfelelően.

• Egy epoxid hidrolízise savas katalizátor jelenlétében glikolt hoz létre. Az epoxidok hidrolízisfolyamatát tekinthetjük víz nukleofil addíciójának az epoxidhoz savas körülmények között.

• Egy epoxid redukciója lítium-alumínium-hidriddel és vízzel alkoholt hoz létre. Ezt a redukciós folyamatot tekinthetjük hidrid (H-) nukleofil addíciójának az epoxidhoz bázikus körülmények között.

• Volfram-hexakloriddal és n-butil-lítiummal történő redukció során alkén keletkezik. Ez a reakció tulajdonképpen egy de-epoxidáció:

Vö. még

• Alkohol
• Epoxi
• Éter
• Ethilénglikol
• Ethilénoxid
• Polietilénglikol

Megjegyzések

• March, Jerry. 1985. Haladó szerves kémia: Reakciók, mechanizmusok és szerkezet, 3. kiadás. John Wiley & Sons. ISBN 0471854727.
• McMurry, John. 2004. Szerves kémia, 6. kiadás. Belmont, CA: Brooks/Cole. ISBN 0534420052.
• Morrison, Robert T., and Robert N. Boyd. 1992. Szerves kémia, 6. kiadás. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall. ISBN 0136436692.
• Solomons, T.W. Graham, and Craig B. Fryhle. 2004. Szerves kémia, 8. kiadás. Hoboken, NJ: John Wiley. ISBN 0471417998.
• Streitwieser, Andrew, and Clayton H. Heathcock. 1976. Bevezetés a szerves kémiába. New York: Macmillan. ISBN 0024180106.

All links retrieved August 19, 2017.

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