Un modello a sfera dell’ossido di etilene, il più semplice degli epossidi.

Un epossido è un etere ciclico con solo tre atomi di anello. L’epossido più semplice è l’ossido di etilene, noto anche come ossirano, che è considerato il composto “padre”. Così, i membri della classe degli epossidi sono chiamati anche ossirani. Gli epossidi sono più reattivi degli eteri ordinari.

Un polimero che contiene unità di epossido non reagite è chiamato poliepossido o epossi. Le resine epossidiche sono usate come adesivi e materiali strutturali. La polimerizzazione di un epossido dà un polietere. Per esempio, la polimerizzazione dell’ossido di etilene genera il polietilenglicole, noto anche come polietilene ossido, che è commercialmente la forma più importante di polietere.

Nomenclatura

Gli epossidi semplici prendono il nome dal composto padre ossirano (ossido di etilene), come nel clorometilossirano. Quando l’epossido è considerato un gruppo funzionale in un composto più grande, ci si riferisce ad esso con il prefisso epossidico. Un esempio è il composto 1,2-epoxycycloheptane, che può anche essere chiamato epossido di cicloeptene.

Un polimero che contiene unità di epossido non reagite è chiamato un poliepossido o un epossido.

Sintesi

Gli epossidi sono solitamente prodotti da una delle reazioni date di seguito.

Perossidazione delle olefine

La perossidazione delle olefine, nota anche come reazione di Prilezhaev, comporta l’ossidazione di un alchene con un perossido, di solito un perossiacido come l’acido meta-cloroperoxybenzoico (m-CPBA) o con un diossirano come il dimetildioxirano (DMDO). Un esempio è l’epossidazione dello stirene con l’acido perbenzoico a ossido di stirene:

La reazione procede attraverso quello che è comunemente conosciuto come il meccanismo a farfalla. È più facile considerare l’ossigeno come un elettrofilo e l’alchene come un nucleofilo, anche se entrambi operano in quella veste, e si pensa che la reazione sia concertata. (I numeri nel meccanismo qui sotto sono per semplificazione.)

I processi correlati includono alcune reazioni catalitiche enantioselettive, come la:

• Epossidazione senza striature
• Epossidazione Jacobsen
• Epossidazione Shi

Sostituzione intramolecolare SN2

Questo metodo è una variante della sintesi eterea di Williamson. In questo caso, lo ione alcossido e l’alogenuro sono proprio uno accanto all’altro nella stessa molecola (tali composti sono genericamente chiamati aloidrine), il che rende questa una semplice reazione di chiusura di anello. Per esempio, con il 2-cloropropanolo:

Reazione Johnson-Corey-Chaykovsky

Nella reazione Johnson-Corey-Chaykovsky, gli epossidi sono generati da gruppi carbonilici e ylidi di solfonio.

Reazioni

L’anello a tre membri dell’epossido è approssimativamente un triangolo equilatero, cioè i suoi angoli di legame sono circa 60°, il che lo rende altamente teso. L’anello teso rende gli epossidi più reattivi di altri eteri, specialmente verso i nucleofili. Le reazioni tipiche degli epossidi sono annotate qui sotto.

• L’addizione nucleofila ad un epossido può essere catalizzata da una base o da un acido.

• In condizioni acide, il nucleofilo attacca il carbonio che formerà il carbocation più stabile, cioè il carbonio più sostituito (simile ad uno ione alonio). In condizioni basiche, il nucleofilo attacca il carbonio meno sostituito, secondo il processo standard di reazione di addizione nuclefilica SN2.

• L’idrolisi di un epossido in presenza di un catalizzatore acido genera un glicole. Il processo di idrolisi degli epossidi può essere considerato come l’aggiunta nucleofila di acqua all’epossido in condizioni acide.

• La riduzione di un epossido con idruro di litio alluminio e acqua genera un alcol. Questo processo di riduzione può essere considerato come l’aggiunta nucleofila di idruro (H-) all’epossido in condizioni basiche.

• La riduzione con esacloruro di tungsteno e n-butillitio genera l’alchene. Questa reazione è in effetti una de-epossidazione:

Vedi anche

• Alcool
• Epossidico
• Etere
• Glicole etilenico
• Ossido di etilene
• Glicole polietilenico

Note

• March, Jerry. 1985. Advanced Organic Chemistry: Reazioni, Meccanismi e Struttura, 3a edizione. John Wiley & Sons. ISBN 0471854727.
• McMurry, John. 2004. Chimica organica, 6a edizione. Belmont, CA: Brooks/Cole. ISBN 0534420052.
• Morrison, Robert T., and Robert N. Boyd. 1992. Chimica organica, 6a edizione. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall. ISBN 0136436692.
• Solomons, T.W. Graham, e Craig B. Fryhle. 2004. Chimica organica, 8a edizione. Hoboken, NJ: John Wiley. ISBN 0471417998.
• Streitwieser, Andrew, e Clayton H. Heathcock. 1976. Introduzione alla chimica organica. New York: Macmillan. ISBN 0024180106.

Tutti i link recuperati il 19 agosto 2017.

• Ossidazione degli alcoli.
• Alcoli come acidi, eteri e tioli.
• Scheda di sicurezza: Ethylene Oxide Andersen Sterilizers, Haw River, NC.
• Ethylene Oxide National Institute for Occupational Safety and Health.