Epossidi

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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 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[modifica | modifica wikitesto]

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[modifica | modifica wikitesto]

  • Ossidazione catalitica di alcheni:
CH2=CH2 + ½ O2  \xrightarrow{Ag\ 250\,^{\circ}\mathrm{C}} CH2-O-CH2


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 comunemente impiegato è l'acido meta-cloroperossibenzoico.

R-CH=CH2  \xrightarrow{R-COOH} R-CH--CH2
                       \ /
                        O 

L'epossidazione di Sharpless permette di formare un epossido con alta enantioselettività partendo da un alcol allilico.

     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


2CH2=CH2 + O2  \xrightarrow{Ag} 2 CH2-CH2
                      \ /
                       O

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

Reazioni[modifica | modifica wikitesto]

  • Addizione di acqua, formazione di glicoli
H2C-CH2 + H2O--> H+--> HO-CH2-CH2-OH
  \ /
   O 

(glicole etilenico)

  • Addizione di un gruppo amminico primario

H2C-CH2 + NH3 --> HO-CH2-CH2-NH2

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

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