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Epossidi

Metodi di preparazione e reattività degli epossidi

Gli epossidi, detti anche ossirani, sono eteri ciclici a tre atomi in cui uno dei tre atomi è l'ossigeno.

epossidi

Il più semplice tra questi composti è l'ossirano, detto anche ossido di etilene.

ossido-etilene

Preparazione

Vi sono due modi per preparare gli epossidi:

  • epossidazione degli alcheni
  • conversione di aloidrine vicinali

L'epossidazione degli alcheni è una reazione che coinvolge un alchene e un perossiacido e porta alla formazione di un epossido. Per maggiori informazioni si veda: epossidazione degli alcheni.

La conversione di aloidrine vicinali in epossidi avviene trattando una aloidrina vicinale con una base forte.

conversione di aloidrine vicinali in epossidi

La reazione evolve in due stadi. Nel primo stadio della reazione si ha la formazione dello ione alcossido (lo ione OH- strappa infatti uno ione H+ alla funzione alcolica della aloidrina).

ione alcossido

Nel secondo stadio della reazione, l'ossigeno alcossidico attacca l'atomo di carbonio che lega l'alogeno (alogeno = gruppo uscente) portando alla formazione dell'epossido.

formazione epossido da aloidrine

L'attacco dell'ossigeno avviene dalla parte opposta rispetto all'alogeno, per cui la reazione è stereospecifica.

I reagenti che erano cis- nell'alchene rimangono in posizione cis- anche nell'epossido e quelli che erano in trans- rimangono in trans-.

stereospecificità nella conversione delle aloidrine

Reazioni

Gli epossidi presentano una elevata tensione d'anello. Essi pertanto reagiscono facilmente in tutte quelle reazioni in cui si ha apertura di anello poichè viene eliminata la tensione e stabilizzato il sistema.

Reazione tra l'ossido di etilene e i reattivi di Grignard

L'apertura dell'anello avviene, ad esempio, facendo reagire l'ossido di etilene con i reattivi di Grignard

grignard + ossido di etilene

Per approfondimenti si veda: reazione di epossidi con reattivi di Grignard

Reazione tra l'ossido di etilene e un nucleofilo anionico

L'apertura dell'anello si può ottenere anche trattando l'ossido di etilene con nucleofili anionici in soluzioni basiche o neutre utilizzando acqua o alcoli come solvente.

Nella reazione si ha una iniziale formazione di uno ione alcossido che viene rapidamente trasformato in alcol grazie al trasferimento di uno ione H+ da parte del solvente.

epossido alcol

Reazione, in condizioni di catalisi acida, tra l'ossido di etilene e un nucleofilo che non è un anione

In questo caso l'apertura d'anello viene ottenuta trattando, in condizioni di catalisi acida, l'ossido di etilene con un nucleofilo che non è un anione.

catalisi acida epossido - alcol

La regioselettività di queste due ultime reazioni è diversa. Infatti, in caso di epossidi con sostituenti asimmetrici, il nucleofilo anionico si lega al carbonio meno sostituiti, mentre, in condizioni di catalisi acida, viene attaccato il carbonio più sostituito.

regioselettività apertura epossidi

Apertura di un anello epossidico ad opera della ammoniaca o delle ammine

Ammoniaca e ammine sono ottimi nucleofili e riescono ad aprire l'anello epossidico. Dalla reazione si ottengono β-amminoalcoli.

beta-amminoalcol

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