UNIDAD 4
COMPUESTOS OXIGENADOS
EPÓXIDOS
¿QUÉ SON?
Los epóxidos son éteres de tres miembros que tienen una estructura de anillo muy tensa que contiene dos carbonos y un oxígeno (por ejemplo, el oxirano). Debido a la tensión de esta estructura, los epóxidos son bastante reactivos y representan un valioso grupo funcional para realizar una gran variedad de reacciones.
Por ello, los epóxidos son útiles en la síntesis de polímeros, productos farmacéuticos y química fina. Entre los epóxidos más comunes se encuentran dos productos químicos básicos, el óxido de propileno (PO) y el óxido de etileno (EO), que tienen numerosas aplicaciones.
¿Cómo se sintetizan los epóxidos?
La síntesis de la estructura del oxirano comienza con un reactivo que contiene un doble enlace (es decir, un alqueno). Un método de epoxidación emplea los peroxiácidos, en los que el grupo del ácido carboxílico contiene un oxígeno electropositivo. El átomo de oxígeno electrófilo reacciona con el enlace C=C nucleófilo en la molécula de sustrato y el átomo de oxígeno electropositivo se incorpora como parte de la estructura de oxirano de tres miembros. Otro método de epoxidación es la síntesis de la halohidrina, en la que la hidrobromación o la hidrocloración del enlace C=C forma la halohidrina correspondiente. Esta se trata entonces con una base, como el hidróxido de sodio, y se produce una reacción intramolecular para producir el epóxido.
Reacciones de epóxidos
La estructura del epóxido de oxirano proporciona un grupo altamente funcional para las síntesis orgánicas. Dado que las aperturas de anillos de epóxido pueden avanzar a través de mecanismos Sn1 o Sn2, la estructura del producto final depende de qué mecanismo se produzca y eso, a su vez, depende de las variables de reacción. La apertura de anillo Sn2 se inicia con un nucleófilo básico fuerte. Por ejemplo, si el nucleófilo es un alcóxido o un reactivo de Grignard, se forma un alcohol o un glicol sustituido. Un epóxido se someterá a la apertura de anillo Sn1 en presencia de agua si la reacción está catalizada por un ácido, lo que también conduce a la formación de un alcohol sustituido. Otros nucleófilos con apertura de anillos de epóxido son las moléculas que contienen, por ejemplo, grupos amino o mercapto. Los epóxidos reaccionan con:
-
Amoníaco para liberar β-hidroxiaminas
-
Tioles para liberar β-hidroximercaptanos
-
Alcoholes para liberar β-hidroxiéteres
-
Grupos cianos para liberar nitrilos
-
Aminas primarias o secundarias para liberar aminas secundarias o terciarias, respectivamente
-
Trifenilfosfina, que conduce a la formación de olefinas
-
Iluros de fósforo para liberar ciclopropanos
Aplicación de epóxidos
"Los epóxidos permiten que la resina y las pinturas se endurezcan y se vuelvan muy resistentes.”
Resina epóxica
-
La resina epóxica está formada por moléculas con grupos epóxido.
-
Al mezclarla con un endurecedor, el anillo epóxido se abre.
-
Al abrirse, las moléculas se conectan, formando una red sólida y muy resistente.
Pinturas epóxicas
-
Las pinturas epóxicas contienen resinas con grupos epóxido.
-
Cuando se aplican, ocurre la misma reacción el epóxido se abre y se forma una capa fuerte y adherente, esto crea una película protectora sobre la superficie.
