Эпоксиды (оксираны)
Основу названия этих соединений составляет наименование углеводорода, а на присутствие кислородного мостика указывает приставка "эпокси". Для простейших соединений сохраняется название этиленоксид и пропиленоксид. Используется также номенклатура гетероциклических соединений "оксираны". Например,
Методы получения
- Дегидрогалогенирование галогеналканолов (галогенгидринов)
- Окисление (эпоксидирование) алкенов (реакция Прилежаева)
В качестве катализаторов используют кислые соли вольфрамовой кислоты (Н2О2) и соединений молибдена (ROOH). Реакцию можно осуществлять некаталитически, если в качестве эпоксидирующего агента использовать органические надкислоты.
Первый член гомологического ряда этиленоксид, в промышленности получают парофазным окислением кислородом или воздухом.
Химические свойства
Химическое поведение оксиранов определяется тремя факторами: поляризацией связей С - О с образованием частичного положительного заряда на углероде оксидного цикла, электронодонорными свойствами атома кислорода и напряженностью оксидного цикла. Поэтому наиболее характерными реакциями оксиранов являются реакции нуклеофильного присоединения по положительно заряженному углероду цикла, сопровождающиеся разрывом связи С - О цикла, облегчаемым протонированием кислородного атома под действием протонодонорного агента.
Совместное действие этих факторов отчетливо проявляется в некаталитической реакции этиленоксида с водой
или суммарно:
Эта реакция протекает медленно, поскольку вода является слабым протонодонорным агентом. Для ускорения этой реакции необходимо использовать высокую температуру и давление.
Другие более сильные нуклеофилы (NH3, RNH2, RMgX) реагируют более легко.
Приведенные реакции имеют важное препаративное и промышленное значение. Получаемый гидратацией этилена этиленгликоль являются антифризом и исходным веществом для синтеза лавсана, этаноламины используются в качестве абсорбентов для извлечения кислых примесей из газов. Оксиэтилирование реактивов Гриньяра – важный способ увеличения длины углеродной цепи органических соединений на два углеродных атома.
Если в реакциях нуклеофильного замещения оксиранов участвуют нуклеофилы HNu, обладающие слабой нуклефильной активностью и слабой кислотностью (H2O, H2S, RSN), то для эффективного проведения этих реакций используют кислотный или основной катализ. Например, кислотно–каталитическая реакция со спиртами связана с эффективным протонированием оксирана, приводящим к увеличению положительного заряда на его углеродных атомах и делающим атаку нуклеофила более эффективной:
Или суммарно
Образующиеся в этих реакциях целлозольвы и карбитолы – универсальные растворители.
При основном катализе под действием основания продуцируется более эффективный нуклеофил, например, в реакциях с ROH, RSH, H2S, HCN, эффективно атакующий углеродный атом оксиранового цикла:
или суммарно:
