Laboratorio de Química Orgánica III

Práctica No 1: A) Obtención del epóxido de la Menadiona.B) Apertura de 2-metil-2,3-epoxi-1,4-naftoquinona.

OBJETIVO

Que el alumno sintetice un anillo de tres miembros con un heteroátomo (oxígeno) conocido con el nombre de epóxido u oxirano , este se utilizará como intermediario en la síntesis del Ftiocol mediante la apertura del epóxido en medio ácido.

GENERALIDADES

Son éteres cíclicos que contienen un anillo de tres átomos. Este anillo posee ángulos de enlace de 60° y debido a su gran tensión, los epóxidos tienen una elevada reactividad.

      

Método de Preparación:

Los epóxidos se obtienen: por oxidación catalítica del etileno A partir de halohidrinas: las halohidrinas casi siempre se obtiene de

alquenos por adición de agua y halógeno al doble enlace. La halohidrina presencia de un hidróxido genera un éter cíclico

Por peroxidación de dobles enlaces carbono-carbono: se oxida el doble enlace directamente a epóxido por medio del ácido peroxibenzoico

Propiedades Físicas:

Son compuestos polares con puntos de ebullición menores que los de los alcoholes y más altos que los éteres; son solubles en agua.

Propiedades Químicas:

Los epóxidos sufren con gran facilidad reacciones catalizadas por ácidos y pueden ser degradados por bases; los enlaces resultan más débiles que un

éter ordinario y la molécula menos estable, por lo que generalmente se produce la apertura del anillo.

Los epóxidos se protonan por medio de ácidos y así ser atacados por reactivos nucleofílicos formando compuestos con dos grupos funcionales, en este caso un glicol.

Reacción con reactivos de Grignard: se utiliza para preparar alcoholes primarios con dos carbonos más que el grupo alquilo o arilo del reactivo de Grignard.

Uso & Aplicaciones:

Sustancia química que polimerizada se usa como plástico para estructuras, revestimientos y adhesivos.

Según su campo de aplicación pueden ser clasificadas en tres grandes grupos

Se utilizan para: abrasivos, materiales de fricción, textil, fundición, filtros, lacas y adhesivos.

Para madera y aislantes (RFMA) tienen su campo de aplicación en: lanas minerales, impregnaciones, materiales de madera, espumas.

Para polvos de moldeo (PM), que son suministradores de las industrias eléctrica, automovilística y electrodoméstica.

FUNDAMENTO

La síntesis de un epóxido se puede efectuar a partir de una olefina en presencia de un perácido o usando peróxido de hidrógeno en medio alcalino.En este caso particular se utiliza peróxido de hidrógeno debido a las características de los demás grupos funcionales de la molécula.La adición del peróxido de hidrógeno transcurre bajo una reacción de tipo Michael (1,4) por la cetona conjugada. Se utilizá peróxido de hidrógeno porque es menos toxica y volátil que un peroxiácido, además solo queda como residuo agua.

En 1937 Ansbacher y Fernholz le encontraron a la menadiona ciertas propiedades similares a las de las vitaminas antihemorrágicas. Existen en la naturaleza con un cadena lateral de fitilo en forma de vitamina K1 y con una cadena lateral de difomesilo en forma de vitamina K2 .El anillo de oxirano se abre fácilmente por la acción del ácido sulfúrico en frío obteniéndose de esta manera el FTIOCOL.Apertura de epóxidos en medio ácido.

Los epóxidos se abren por el tratamiento con ácido de la misma forma en que lo hacen otros éteres, pero bajo condiciones mucho más suaves debido a la tensión del anillo.

El epóxido experimenta con el agua una reacción catalizada por ácido y con ruptura de anillo (una hidrólisis) para dar el dialcohol (diol) correspondiente llamados glicol. La apertura del epóxido ocurre por un ataque posterior tipo SN2

del nucleófilo sobre el epóxido protonado.La regioquímica de la apertura del anillo catalizada por ácido depende de la estructura del epóxido, y con frecuencia se forma una mezcla de productos. Cuando ambos átomos de carbono del epóxido son primarios o secundarios, el ataque nucleófilo ocurre principalmente en el sitio menos sustituido, - un resultado tipo SN2-. Sin embargo cuando uno de los átomos de carbono del epóxido es terciario, el ataque núcleofilico ocurre principalmente en el sitio mas sustituido – tipo SN1

La primera síntesis de FTIOCOL por este camino fue realizada en 1933 por el químico español J. Madinaeita y en el mismo año fue encontrado por el americano Anderson el bacilo tuberculoso.

Mecanismo1) Formación del epóxido