Epóxido

Um epóxi é um éter cíclico com três átomos que formam um anel. Este anel define aproximadamente um triângulo equilátero que o torna altamente tenso. Esse anel sob tensão torna o epóxi mais reactivo que os outros éteres. Os epóxis simples são nomeados a partir do composto original óxido de etileno ou oxirano tal como o clorometiloxirano. Como grupo funcional, os epóxis apresentam o prefixo epoxi-, tal como no composto 1,2-epoxiciclo-heptano que também pode ser chamado de ciclo-hepatno epóxi.

Epoxietano

Epóxi genérico

A estrutura química do epóxi glicidol, um intermediário químico comum

Um polímero que contém grupos epóxis por reagir é chamado poliepóxi. As resinas epóxi são usadas como adesivos ou materiais estruturais. A polimerização de um epóxi produz um poliéter — por exemplo, o óxido de etileno polimeriza para produzir polietileno glicol, também conhecido por óxido de polietileno —.

Síntese

Os epóxidos dominantes a nível industrial são o óxido de etileno e o óxido de propileno, que são produzidos a uma escala de 15 milhões e 3 milhões de toneladas respectivamente.

A epoxidação do etileno envolve a sua reacção catalítica de acordo com a seguinte estequiometria:

7 H₂C=CH₂ + 6 O₂ → 6 C₂H₄O + 2 CO₂ + 2 H₂O

A reação direta do oxigénio com os alcenos é apenas útil para este epóxi. Outros alcenos não reagem de maneira útil, mesmo o propileno.

Peroxidação Olefínica

A maioria dos epóxis são gerados pelo tratamento dos alcenos com peróxidos contendo reagentes que doam um único átomo de oxigénio. Os peróxidos reagentes típicos incluem a água oxigenada, ácidos peroxicarboxilicos e hidroperóxidos alquílicos. Em aplicações especializadas, outros peróxidos com grupos reagentes são empregues, tal como o dimetildioxirano.

Neste tipo de abordagem, a aplicação em maior escala é a produção de Óxido de propileno usando tanto o hidroperóxido de t-butil ou hidroperóxido de etilbenzeno.

Normalmente, para operações laboratoriais, a reacção de Prilezhaev é empregue. Esta abordagem envolve a oxidação do Alceno com um peroxiácido tal como o ácido 3-cloroperbenzoico. Ilustrativo é a epoxidação de estireno com o Ácido perbenzoico para a obtenção de óxido de estireno.

A reacção procede via, como é comummente chamado, "mecanismo de borboleta". O peróxido é visto como um electrófilo e o alceno como um nucleófilo. A reacção é considerada concertada (os números mostrados abaixo são simplificações).

Os hidroperóxidos são também usados em epoxidações catalíticas enantiosselectivas tais como a epoxidação de Sharpless e a epoxidação de Jacobsen. Nestes casos, o oxigénio é entregue a partir de um óxido metálico ou peróxido. Conjuntamente com a epoxidação Shi, estas reacções são úteis para a síntese enantiosselectiva de epóxidos quirais. Reagentes como a oxiziridina também podem ser usados para gerar epóxis a partir de alcenos.

Substituição intramolecular S_N2

Este método é uma variante da síntese de Wiliamson. Neste caso, um ião alcóxilo move um átomo de cloro dentro da mesma molécula. Os compostos percursores são chamados de halodrinas. Por exemplo, com 2-cloropropanol:

Cerca de metade da produção mundial de óxido de propileno é proveniente desta abordagem. Uma formação de epóxi intramolecular é um dos passos-chave na reacção de Darzens.

Na reacção de Johnson-Corey-Chaykovsky os epóxis são gerados a partir de grupos carbonilo e sulfónio. Nesta reacção, o sulfónio é o grupo que abandona em vez do cloro.

Os epóxidos são líquidos, incolores, solúveis em álcool, éter e benzeno.