Номенклатура и получаване на епоксиди

Възможно е да имаме етери в пръстенни системи. Има много различни типове на пръстенни системи, които могат да имат етери в тях. Тези, които са изучавани най-мнаго, са епоксидите поради тяхната реактивност. Това е най-простият епоксид. Един начин за неговото именуване е етилен оксид, защото тази молекула се състои от етилен, от който идват двата въглерода. Така че можеш да го наричаш етилен оксид, или можеш да го именуваш по IUPAC. И понеже съдържа два въглерода, името по IUPAC ще съдържа етан като корен. Знаем, че епоксидът се получава между въглероди едно и две. Значи записваме 1,2-епоксиетан като наименование по IUPAC. Да видим още едно. Поставям тук повече въглероди, значи ще поставя тук повече въглероди и ще го именувам по номенклатурата на IUPAC. Отново, намираме най-дългата верига, нали? Значи определяме колко въглеродни атома има в най-дългата верига. Това са едно, две, три и четири. Записвам бутан като основно име. Тук записвам бутан. След това ще номерирам моята въглеродна верига, за да получа най-ниският възможен номер на заместителите. В този случай е най-добре да започнем номерирането отляво. Имаме едно, две, три и четири, за да имаме най-ниските възможни номера на заместителите. Виждам, че епоксидът се пада между въглероди две и три. Затова пиша 2,3-епоксибутан. Тук имам и метилова група, която се разклонява при въглерод две. За да допълня името, записвам отпред 2-метил. Става 2-метил-2,3-епоксибутан като наименование по IUPAC. Как получаваме епоксиди? Вече видяхме един начин за това. В предишно видео започнахме с алкен, като към алкена добавихме перокси киселина. Перокси киселината изглежда като карбоксилна киселина, но има един кислород повече. Механизмът за каталитично окисление на алкени видяхме, че е синхронизиран механизъм, в който един от тези кислородни атоми се присъединява и се получава епоксид. Провери предишните видео уроци, за да видиш как става каталитичното окисление на алкени. В това видео ще разгледаме друг начин за получаване на епоксиди с използване на халохидрини. За да получиш халохидрин започваш с алкен. Видяхме този механизъм в предишно видео, когато добавихме халоген и вода. Ще добавим бром и вода. Накрая присъединяваме ОН и един бромен атом към двата края на двойната връзка. Получихме анти-присъединяване на ОН и бром. Те се присъединяват на противоположните страни един спрямо друг. Тази молекула се нарича халохидрин. Пак ти препоръчвам да гледаш предишното видео за механизма за получаване на халохидрин. След като получиш халохидрин, можеш да го използваш за получаване на епоксид. Хайде да вземем този халохидрин и да видим механизма на получаване на епоксид. Ще препиша този халохидрин. Тук ще поставя ОН и несподелените електронни двойки. Тук имам бром, и поставям и неговите несподелени електронни двойки. И сега можем да кажем, че всичко може да се свърже към това, а в следващото видео ще разгледаме стереохимията. Сега трябва да добавим основа. Нещо като натриев хидроксид ще свърши работа. Ще добавим натриев хидроксид, Na+ OH–. Хидроксидният анион ще действа като основа. Имаме несподелена електронна двойка при кислорода, която ще отнеме този протон от алкохола. Тези електрони тук ще се преместят при кислорода. Сега ще напиша продуктите от тази реакция на киселина и основа. Какво получаваме? Имаме кислород с три несподелени електронни двойки, което дава на кислорода заряд –1. И все още имаме нашия бром тук. После имаме тези други групи, свързани с въглерода. В следващата стъпка трябва да видим поляризацията на връзката между въглерода и халогена. Нашият халоген е по-електроотрицателен, така че халогенът ще отнеме малко от тази електронна плътност във връзката между въглерода и брома. Следователно бромът ще има частично отрицателен заряд. Този въглерод ще загуби част от електронната плътност. Значи този въглерод е частично положителен. И алкоксидът, който се получи, когато алкохолът отдаде протон, ще има отрицателен заряд. Той ще действа като нуклеофил. Частично положителният въглерод иска електрони. Той ще действа като електрофил. Ще получим нуклеофилна атака на алкоксидния анион върху частично положителния въглерод. Това е всъщност вътремолекулен синтез на етер по Уилямсон. Ако го разгледаш, ако тези електрони тук атакуват този въглерод, тези електрони ще отидат при брома. Това е вътремолекулен синтез на етер по Уилямсон, където алкоксидът е нуклеофил в механизъм SN2. Ако запиша продукта, този кислород е свързан с този въглерод отдясно. Той също така е свързан с въглерода отляво, и с брома отляво. Това е напускащата група. И накрая получаваме епоксид при този механизъм. Хайде сега бързо да решим един пример. Получаване на епоксид от алкен. Започваме с циклохексан. Това е молекулата на циклохексана. Можем да получим епоксид по два начина, нали? При първия начин добавяме перокси киселина, като има няколко подходящи. Но една от най-използваните е пероксиоцетна киселина. Пероксиоцетната киселина прилича много на оцетната, но има един кислород повече. Значи епоксилиране на алкен. Когато записвам продукта... ще запиша продукта за получаване на епоксид. Ще използвам удебелена черта тук. Тук има кислород, който излиза така спрямо равнината. Ако именуваме продукта, общото име ще бъде циклохексан, а нашият епоксид ще се получи между въглероди едно и две, така че това е 1,2-епоксициклохексан. Хайде сега да видим друга реакция с циклохексан. Започваме с циклохексан и този път в първата стъпка добавяме малко вода и бром, при което ще се получи халохидрин. Във втората стъпка добавяме натриев хидроксид, който ще действа като основа. Имаме вътремолекулен синтез на етери по Уилямсон, като ще получим същия продукт. Ще получим 1,2-епоксициклохексан. В тази реакция няма защо да се тревожим за стереохимията. Ако си представиш, че кислородът се присъединява от другата страна на пръстена, няма защо да се тревожим за стереохимията на продуктите, защото кислородът, присъединен от другата страна на пръстена, всъщност това е една и съща молекула, 1,2-епоксициклохексан. Ще оставим стереохимията за следващото видео, когато ще се фокусираме върху това какво се случва, когато присъединяваме кислород от двете страни на равнината.