Epossidi

Ossido di etilene (ossirano)

Un epossido è un etere ciclico in cui l'ossigeno è uno degli atomi di un anello a tre termini. Vengono classificati, per ovvie ragioni, come eteri, ma a differenza di essi presentano una reattività del tutto eccezionale e delle sintesi differenti.

La reattività degli epossidi è causata dalla tensione angolare dell'anello a tre termini. Infatti l'ibridizzazione sp³ presuppone angoli di legame di 109°, contro i 60° formati dagli epossidi. Questo porta ad una facile apertura dell'anello.

Nomenclatura

Il più comune fra questi composti è detto epossido di etilene; per la nomenclatura degli altri composti l’atomo di ossigeno è considerato un sostituente col nome epossi-, preceduto dai numeri degli atomi sopra cui si trova, ad esempio: (3R)-4,6-difenil-5,6-epossi-es-1-en-3-olo.

Gli epossidi più semplici vengono denominati come derivati dell'ossido di etilene, che è l'epossido base. Se l'epossido fa parte di un altro sistema ciclico si utilizza il prefisso epossi-. I nomi comuni sono ottenuti dall'alchene di partenza seguito da ossido o preceduto da ossido di.

Sintesi

• Ossidazione catalitica di alcheni:

CH2=CH2 + 1/2 O2-->Ag 250 °C-->CH2-O-CH2

• Ossidazione di alcheni:

Si utilizzano acidi perossicarbossilici, ovvero acidi carbossilici di formula -COOOH anziché -COOH. È il metodo di maggior impiego nelle sintesi fatte in laboratorio. Il reagente più comunumente impiegato è l'acido meta-cloroperossibenzoico.

        RCOOOH
R-CH=CH2 ---> R-CH--CH2
                 \ /
                  O 

• Sostituzione nucleofila interna delle aloidrine:

     X
     |
R-CH-CH2 + NaOH --> R-CH--CH2 + NaX + H2O
  |                     \ /
  OH                     O

In questa reazione X può essere un atomo di cloro o un atomo di bromo; in alternativa ad NaOH è anche possibile utilizzare K₂CO₃

• Sintesi dell'ossido di etilene:

              Ag
2CH2=CH2 + O2 --> CH2-CH2
                   \ /
                    O

Questa sintesi non funziona con altri alcheni, però è l'unica ad essere stata portata su scala industriale.

Reazioni

• Addizione di acqua, formazione di glicoli

H2C-CH2 + H2O--> H+--> OH-CH2-CH2-OH
  \ /
   O 

(glicole etilenico)

• Apertura dell'anello per reazione con nucleofili:

R-CH-CH2 + CH3O-Na+ --> R-CH-CH2-OCH3
   \ /                    |
    O                     O-Na+

Si tratta, più precisamente, di una reazione di sostituzione nucleofila 2 interna alla molecola.

• Apertura dell'anello mediante catalisi acida:

              H+
CH2-CH2 + H2O --> HO-CH2-CH2-OH
 \ /
  O

Il prodotto dell'apertura dell'anello mediante catalisi acida per l'ossido di etilene è il glicole etilenico, prodotto interessante per utilizzi di vario genere.

• Riduzione:

   R                     R
   |                     |
R'-C-CH2 + LiAlH4 --> R'-C-CH3  
   \ /                   |
    O                    OH

• Reazione con i reattivi di Grignard:

                                     H3O+
CH2-CH2 + R-Mg-X --> R-CH2-CH2-O-MgX+ ---> R-CH2-CH2-OH 
 \ /
  O

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