Gli epossidi sono composti costituiti da una struttura ciclica a tre membri di cui uno è l’ossigeno e pertanto, a causa della tensione dell’anello sono particolarmente reattivi. Gli epossidi, detti anche ossirani, sono infatti degli eteri. Contrariamente a questi ultimi, tuttavia, hanno una elevata reattività.
Gli atomi di carbonio presenti negli epossidi sono attaccati da nucleofili per dare prodotti in cui si verifica l’apertura dell’anello. La tensione di anello provoca una reattività maggiore rispetto a quella degli eteri alifatici o ciclici ad almeno 5 termini
Reazione con nucleofili
I nucleofili che sono utilizzati prevalentemente per questa reazione sono:
- reattivi di Grignard RMgX
- composti litio-organici LiR
- litio alluminio idruro LiAlH4
- ione idrossido OH–
- alcossidi RO–
Meccanismo
Gli epossidi reagiscono secondo un meccanismo SN2 . Il nucleofilo, se un in un epossido gli atomi di di carbonio presentano sostituenti, attacca il carbonio meno sostituito .
Come in tutte le reazioni che avvengono tramite meccanismo SN2 l’attacco del nucleofilo avviene sulla parte opposta rispetto al gruppo uscente. Il prodotto della reazione presenterà un’inversione di configurazione.
Nel caso di reazioni di epossidi in ambiente basico l’ossigeno è considerato il gruppo uscente sebbene esso non si allontani dalla molecola ma rimane legato a un atomo di carbonio nel prodotto di reazione.
Si consideri, ad esempio, la reazione del 2,2-dimetilossirano con etanolo CH3CH2OH in presenza di etossido di sodio CH3CH2Na
Il 2,2-dimetilossirano
presenta un atomo di carbonio a cui sono legati due gruppi -CH3 e un atomo di carbonio legato a due atomi di idrogeno.
L’etossido attacca quest’ultimo carbonio che è quello meno sostituito e si ha l’apertura dell’anello con formazione di un intermedio in cui l’ossigeno presenta la carica negativa.
Quest’ultimo attacca l’idrogeno del gruppo -OH presente nell’etanolo con formazione dell’1-etossi-2-metil-2-propanolo CH3CH2OCH2C(OH)(CH3)2
