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.
Il più semplice tra questi composti è l'ossirano, detto anche ossido di 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.
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).
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.
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-.
Reazioni
Gli epossidi presentano una elevata tensione d'anello. Essi pertanto reagiscono facilmente in tutte quelle reazioni in cui si ha apertura di anello poiché 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
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.
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.
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.
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.
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