Model kulisty tlenku etylenu, najprostszego epoksydu.

Epoksyd jest cyklicznym eterem posiadającym tylko trzy atomy pierścienia. Najprostszym epoksydem jest tlenek etylenu, znany również jako oksiran, który jest uważany za związek „macierzysty”. Dlatego też epoksydy są również nazywane oksiranami. Epoksydy są bardziej reaktywne niż zwykłe etery.

Polimer zawierający nieprzereagowane jednostki epoksydowe nazywany jest poliepoksydem lub epoksydem. Żywice epoksydowe są stosowane jako kleje i materiały konstrukcyjne. Polimeryzacja epoksydów daje polieter. Na przykład polimeryzacja tlenku etylenu generuje glikol polietylenowy, znany również jako tlenek polietylenu, który jest najważniejszą handlowo formą polieteru.

Nomenklatura

Proste epoksydy są nazywane od związku macierzystego oksiran (tlenek etylenu), tak jak w chlorometylooksiranie. Gdy epoksyd jest uważany za grupę funkcyjną w większym związku, jest on określany przedrostkiem epoksydowy. Przykładem jest związek 1,2-epoksycykloheptan, który może być również nazywany epoksydem cykloheptenu.

Polimer zawierający nieprzereagowane jednostki epoksydowe jest nazywany poliepoksydem lub epoksydem.

Synteza

Epoxydy są zwykle wytwarzane w jednej z reakcji podanych poniżej.

Nadtlenianie alkenów

Nadtlenianie alkenów, znane również jako reakcja Prilezhaeva, obejmuje utlenianie alkenu nadtlenkiem, zwykle kwasem nadtlenowym, takim jak kwas meta-chloroperoksybenzoesowy (m-CPBA) lub dioksiranem, takim jak dimetylodioksiran (DMDO). Przykładem jest epoksydacja styrenu kwasem nadbenzoesowym do tlenku styrenu:

Reakcja przebiega w sposób powszechnie znany jako mechanizm Motyla. Najłatwiej jest traktować tlen jako elektrofil, a alken jako nukleofil, chociaż obaj działają w tym charakterze, a reakcja jest uważana za skoordynowaną. (Liczby w poniższym mechanizmie są podane dla uproszczenia.)

Podobne procesy obejmują niektóre katalityczne reakcje enancjoselektywne, takie jak:

• Bezostre epoksydowanie
• Epoksydowanie Jacobsena
• Epoksydowanie Shiego

Intramolekularne podstawienie SN2

Metoda ta jest wariantem syntezy eterowej Williamsona. W tym przypadku jon alkoksydowy i halogenek znajdują się tuż obok siebie w tej samej cząsteczce (związki takie nazywane są ogólnie halohydrynami), co sprawia, że jest to prosta reakcja zamknięcia pierścienia. Na przykład z 2-chloropropanolem:

Reakcja Johnsona-Coreya-Chaykovsky’ego

W reakcji Johnsona-Coreya-Chaykovsky’ego epoksydy są generowane z grup karbonylowych i ylidów sulfonowych.

Reakcje

Trójczłonowy pierścień epoksydu jest w przybliżeniu trójkątem równobocznym, to znaczy, że jego kąty wiązań wynoszą około 60°, co sprawia, że jest on bardzo napięty. Naprężony pierścień sprawia, że epoksydy są bardziej reaktywne niż inne etery, zwłaszcza wobec nukleofili. Poniżej przedstawiono typowe reakcje epoksydowe.

• Dodatek nukleofilowy do epoksydu może być katalizowany przez zasadę lub kwas.

• W warunkach kwaśnych nukleofil atakuje węgiel, który utworzy najbardziej stabilną karbokację, czyli najbardziej podstawiony węgiel (podobnie jak jon halonowy). W warunkach zasadowych, nukleofil atakuje najmniej podstawiony węgiel, zgodnie ze standardowym procesem reakcji addycji nukleofilowej SN2.

• Hydroliza epoksydu w obecności katalizatora kwasowego generuje glikol. Proces hydrolizy epoksydów może być uważany za nukleofilową addycję wody do epoksydu w warunkach kwasowych.

• Redukcja epoksydu wodorkiem glinowo-litowym i wodą generuje alkohol. Ten proces redukcji może być uważany za nukleofilową addycji wodorku (H-) do epoksydu w warunkach zasadowych.

• Redukcja z heksachlorkiem wolframu i n-butylolitu generuje alkenu. Reakcja ta w efekcie jest de-epoksydacją:

Zobacz też

• Alkohol
• Epoxy
• Ether
• Glikol etylenowy
• Tlenek etylenu
• Glikol polietylenowy

Notatki

• March, Jerry. 1985. Advanced Organic Chemistry: Reakcje, mechanizmy i struktura, 3rd edition. John Wiley & Sons. ISBN 0471854727.
• McMurry, John. 2004. Chemia organiczna, 6th edition. Belmont, CA: Brooks/Cole. ISBN 0534420052.
• Morrison, Robert T., and Robert N. Boyd. 1992. Chemia organiczna, 6th edition. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall. ISBN 0136436692.
• Solomons, T.W. Graham, and Craig B. Fryhle. 2004. Chemia organiczna, wydanie 8. Hoboken, NJ: John Wiley. ISBN 0471417998.
• Streitwieser, Andrew, and Clayton H. Heathcock. 1976. Wprowadzenie do chemii organicznej. 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.

.