Model cu bilă și baston al oxidului de etilenă, cea mai simplă epoxidă.

O epoxid este un eter ciclic cu numai trei atomi de ciclu. Cea mai simplă epoxidă este oxidul de etilenă, cunoscut și sub numele de oxiran, care este considerat ca fiind compusul „părinte”. Astfel, membrii clasei epoxizilor se mai numesc și oxirani. Epoxizii sunt mai reactivi decât eterii obișnuiți.

Un polimer care conține unități epoxidice care nu au reacționat se numește poli-epoxid sau epoxid. Rășinile epoxidice sunt utilizate ca adezivi și materiale structurale. Polimerizarea unei epoxidice dă un polieter. De exemplu, polimerizarea oxidului de etilenă generează polietilenglicol, cunoscut și sub numele de polietilenoxid, care este, din punct de vedere comercial, cea mai importantă formă de polieter.

Nomenclatură

Epoxizii simpli sunt numiți de la compusul părinte oxiran (oxid de etilenă), cum ar fi în cazul clorometiloxiranului. Atunci când epoxidul este considerat o grupare funcțională într-un compus mai mare, acesta este denumit cu prefixul epoxi. Un exemplu este compusul 1,2-epoxicicloheptan, care poate fi numit și cicloheptene epoxid.

Un polimer care conține unități epoxidice nereacționate se numește poli-epoxid sau epoxid.

Sinteză

Epoxizii sunt de obicei produși prin una dintre reacțiile prezentate mai jos.

Peroxidarea olefinelor

Peroxidarea olefinelor, cunoscută și sub numele de reacția Prilezhaev, implică oxidarea unei alchene cu un peroxid, de obicei un peroxiacid cum ar fi acidul meta-cloroperoxibenzoic (m-CPBA) sau cu un dioxiran cum ar fi dimetildioxiranul (DMDO). Un exemplu este epoxidarea stirenului cu acid perbenzoic la oxid de stiren:

Reacția se desfășoară prin ceea ce este cunoscut în mod obișnuit sub numele de mecanismul fluturelui. Cel mai simplu este să considerăm oxigenul ca fiind electrofil și alchena ca nucleofilă, deși ambele acționează în această calitate, iar reacția este considerată a fi concertată. (Numerele din mecanismul de mai jos sunt pentru simplificare.)

Procesele conexe includ unele reacții enantioselective catalitice, cum ar fi:

• Epoxidarea fără șarjă
• Epoxidarea Jacobsen
• Epoxidarea Shi

Substituție SN2 intramoleculară

Această metodă este o variantă a sintezei Williamson ether. În acest caz, ionul de alcoxid și halogenul se află chiar unul lângă altul în aceeași moleculă (astfel de compuși sunt numiți generic halohidrine), ceea ce face ca aceasta să fie o reacție simplă de închidere a inelului. De exemplu, cu 2-cloropropanol:

Reacția Johnson-Corey-Chaykovsky

În reacția Johnson-Corey-Chaykovsky, epoxizii sunt generați din grupări carbonil și ylide de sulfoniu.

Reacții

Inelul cu trei membri al epoxidului este aproximativ un triunghi echilateral, adică unghiurile legăturilor sale sunt de aproximativ 60°, ceea ce îl face foarte tensionat. Inelul încordat face ca epoxizii să fie mai reactivi decât alți eteri, în special față de nucleofili. Reacțiile tipice ale epoxidelor sunt notate mai jos.

• Adația nucleofilă la o epoxidă poate fi catalizată de o bază sau de un acid.

• În condiții acide, nucleofilul atacă carbonul care va forma cel mai stabil carbocation, adică carbonul cel mai substituit (similar cu un ion de haloniu). În condiții bazice, nucleofilul atacă carbonul cel mai puțin substituit, în conformitate cu procesul standard al reacției de adiție nuclefilă SN2.

• Hidroliza unui epoxid în prezența unui catalizator acid generează un glicol. Procesul de hidroliză a epoxidelor poate fi considerat ca fiind adiția nucleofilă a apei la epoxid în condiții acide.

• Reducerea unei epoxid cu hidrură de litiu și aluminiu și apă generează un alcool. Acest proces de reducere poate fi considerat ca fiind adiția nucleofilă a hidridei (H-) la epoxid în condiții bazice.

• Reducerea cu hexaclorură de wolfram și n-butilithiu generează alchena. Această reacție este, de fapt, o de-epoxidare:

Vezi și

• Alcooli
• Epoxi
• Eter
• Etilenglicol
• Oxid de etilenă
• Polietilenglicol

Note

• March, Jerry. 1985. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structure, ediția a 3-a. John Wiley & Sons. ISBN 0471854727.
• McMurry, John. 2004. Organic Chemistry, ediția a 6-a. Belmont, CA: Brooks/Cole. ISBN 0534420052.
• Morrison, Robert T., și Robert N. Boyd. 1992. Chimie organică, ediția a 6-a. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall. ISBN 0136436692.
• Solomons, T.W. Graham, și Craig B. Fryhle. 2004. Chimie organică, ediția a 8-a. Hoboken, NJ: John Wiley. ISBN 047141717998.
• Streitwieser, Andrew, și Clayton H. Heathcock. 1976. Introducere în chimia organică. New York: Macmillan. ISBN 002418180106.

Toate linkurile recuperate la 19 august 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.