En epoxid är en cyklisk eter med endast tre ringatomer. Den enklaste epoxiden är etylenoxid, även kallad oxiran, som anses vara den ”moderföreningen”. Medlemmar i klassen epoxider kallas därför också oxiraner. Epoxider är mer reaktiva än vanliga etrar.

En polymer som innehåller oreagerade epoxidenheter kallas polyepoxid eller epoxi. Epoxihartser används som lim och konstruktionsmaterial. Polymerisering av en epoxid ger en polyeter. Till exempel ger polymerisation av etylenoxid polyetylenglykol, även känt som polyetenoxid, som kommersiellt sett är den viktigaste formen av polyeter.

Nomenklatur

Enkla epoxider benämns efter moderföreningen oxiran (etylenoxid), till exempel i klormetyloxiran. När epoxid betraktas som en funktionell grupp i en större förening benämns den med prefixet epoxi. Ett exempel är föreningen 1,2-epoxycykloheptan, som också kan kallas cykloheptenepoxid.

En polymer som innehåller oreagerade epoxidenheter kallas polyepoxid eller epoxi.

Syntes

Epoxider framställs vanligen genom en av de reaktioner som anges nedan.

Olefinperoxidation

Olefinperoxidation, även känd som Prilezhaev-reaktionen, innebär att en alken oxideras med en peroxid, vanligen en peroxysyra som meta-kloroperoxibensoesyra (m-CPBA) eller med en dioxiran som dimetyldioxiran (DMDO). Ett exempel är epoxidering av styren med perbenzoesyra till styrenoxid:

Reaktionen går via vad som vanligen kallas Butterflymekanismen. Det är enklast att betrakta syret som en elektrofil och alkenet som en nukleofil, även om de båda verkar i den egenskapen, och reaktionen anses vara samordnad. (Siffrorna i mekanismen nedan är för att förenkla.)

Relaterade processer inkluderar vissa katalytiska enantioselektiva reaktioner, som t.ex:

• Sharpless epoxidation
• Jacobsen epoxidation
• Shi epoxidation

Intramolekylär SN2-substitution

Denna metod är en variant av Williamson etersyntesen. I det här fallet ligger alkoxidjonen och halogeniden precis bredvid varandra i samma molekyl (sådana föreningar kallas generiskt för halohydriner), vilket gör detta till en enkel ringstängningsreaktion. Till exempel med 2-chlorpropanol:

Johnson-Corey-Chaykovsky-reaktion

I Johnson-Corey-Chaykovsky-reaktionen bildas epoxider från karbonylgrupper och sulfoniumylider.

Reaktioner

Den treledade epoxidringen är ungefär en liksidig triangel, det vill säga dess bindningsvinklar är ungefär 60°, vilket gör den mycket spänd. Den spända ringen gör epoxider mer reaktiva än andra etrar, särskilt mot nukleofiler. Typiska epoxidreaktioner noteras nedan.

• Nukleofil addition till en epoxid kan katalyseras av en bas eller en syra.

• Under sura förhållanden angriper nukleofilen det kol som kommer att bilda den mest stabila karbokationen, dvs. det mest substituerade kolet (liknande en haloniumjon). Under basiska förhållanden angriper nukleofilen det minst substituerade kolet, i enlighet med standardprocessen för SN2 nukleofil additionsreaktion.

• Hydrolys av en epoxid i närvaro av en sur katalysator genererar en glykol. Hydrolysprocessen för epoxider kan betraktas som nukleofil addition av vatten till epoxiden under sura förhållanden.

• Reduktion av en epoxid med litiumaluminiumhydrid och vatten genererar en alkohol. Denna reduktionsprocess kan anses vara nukleofil addition av hydrid (H-) till epoxiden under basiska förhållanden.

• Reduktion med volframhexaklorid och n-butyllitium genererar alken. Denna reaktion är i praktiken en avepoxidering:

Se även

• Alkohol
• Epoxi
• Eter
• Etylenglykol
• Etylenoxid
• Polyetylenglykol

Anteckningar

• March, Jerry. 1985. Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structure, 3rd edition. John Wiley & Sons. ISBN 0471854727.
• McMurry, John. 2004. Organic Chemistry, 6:e upplagan. Belmont, CA: Brooks/Cole. ISBN 0534420052.
• Morrison, Robert T. och Robert N. Boyd. 1992. Organic Chemistry, 6:e upplagan. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall. ISBN 0136436692.
• Solomons, T.W. Graham och Craig B. Fryhle. 2004. Organisk kemi, 8:e upplagan. Hoboken, NJ: John Wiley. ISBN 0471417998.
• Streitwieser, Andrew och Clayton H. Heathcock. 1976. Introduktion till organisk kemi. New York: Macmillan. ISBN 0024180106.

Alla länkar hämtade 19 augusti 2017.

• Oxidation av alkoholer.
• Alkoholer som syror, etrar och tioler.
• Säkerhetsdatablad: Ethylenoxid Andersen Sterilizers, Haw River, NC.
• Ethylenoxid National Institute for Occupational Safety and Health.