Deschiderea inelului și mecanismul compușilor epoxidici

Epoxizii pot reacționa cu o varietate de reactivi pentru a deschide inelul sub cataliză acidă sau bazică. Luând ca exemplu oxidul de etilenă, reacția sa principală este următoarea:
Reacția de deschidere a inelului de mai sus este considerată a fi efectuată conform mecanismului SN2. Acum luați reacția de hidroliză ca exemplu pentru a ilustra mecanismul reacției de deschidere a inelului sub cataliză acidă sau bazică.
În condiții acide, oxigenul este mai întâi protonat, ceea ce sporește polaritatea legăturii carbon-oxigen și este favorabil atacului nucleofilului. Nucleofilul atacă din direcția opusă inelului pentru a obține produsul de deschidere a inelului trans corespunzător.
În condiții alcaline, deși oxiranul nu este cea mai activă formă, capacitatea nucleofilă a nucleofilului este puternică și va avea loc și reacția de deschidere a inelului și se va obține și produsul de deschidere a inelului trans. Cu toate acestea, eterii generali nu suferă această reacție în condiții alcaline.
Direcția reacției de deschidere a inelului
Când epoxizii simetrici suferă reacții de deschidere a inelului, indiferent de atomul de carbon pe care îl atacă nucleofilul, produsul rezultat este același. Cu toate acestea, atunci când epoxizii asimetrici suferă reacții de deschidere a inelului, se pot obține doi produși. Care dintre cele două produse este dominantă, există o problemă a direcției reacției de deschidere a inelului.
În condiții alcaline, nucleofilii atacă atomul de carbon cu mai puțină piedică sterică (atomul de carbon cu cei mai puțini substituenți).
De exemplu:
În condiții acide, la deschiderea inelului, nucleofilii atacă în principal atomul de carbon cu mai mulți substituenți. De exemplu:
Sub cataliză acidă, deoarece compusul epoxidic protonat are o activitate mai mare și grupări fugare mai bune, iar capacitatea nucleofilă a reactivului utilizat este mai slabă; prin urmare, ruperea legăturii CC în reacție precede formarea legăturii dintre nucleofil și atomul de carbon din inel, făcând ca reacția SN2 să aibă proprietățile SN1. Când există mai mulți substituenți (de obicei alchil) atașați la atomul de carbon din inel cu sarcină pozitivă parțială, atomul de carbon din inel poate găzdui mai multe sarcini pozitive, astfel încât nucleofilul atacă de preferință atomul de carbon din inel cu mai mulți substituenți.