з важливих об'єктів основного органічного синтезу і широко використовується для одержання багатьох хімічних речовин і напівпродуктів, зокрема етиленгліколь, етаноламінів, простих і складних гликолевих і полігліколевий ефірів та інших з'єднань.
2.1 Будова
Епоксидний цикл окису етилену являє собою практично правильний трикутник з валентними кутами близько 60 ° і значним кутовим напругою, для порівняння в спиртах кут COH становить близько 110 °, в простих ефірах кут CO-С: 120 °. Величина цієї напруги оцінюється енергією в 105 кДж/моль.
2.2 Реакційна здатність
Завдяки кутовому напрузі тричленного циклу епоксиди набагато більш реакційноздатні в порівнянні з ациклическими і ненапруженими циклічними простими ефірами. Найбільш характерними і мають найбільше значення в хімії епоксидів є реакції з нуклеофилами з розкриттям циклу.
Під дією нуклеофілів розкриття циклу відбувається за механізмом бімолекулярного нуклеофільного заміщення SN2, при цьому, у разі наявності в епоксидному кільці алкільних або арильних заступників, атака нуклеофілу направляється на найменш заміщений атом вуглецю, реакція йде стереоспеціфічность із збереженням конфігурації
2.3 Фізичні властивості
Окис етилену - безбарвний газ (при 25 ° C) або рухома рідина (при 0 ° C) з характерним ефірним солодкуватим запахом, відчутним при концентрації в повітрі понад 500 частин на мільйон. Добре розчинна у воді, спирті, ефірі і багатьох інших органічних розчинниках. Температура кипіння: 10,7 ° C; температура плавлення:? 111,3 ° C; густина рідкої окису етилену при температурі 10 ° C щодо води при тій же температурі: 0,8824. Основні термодинамічні характеристики:
2.4 Способи отримання
етиленоксидом був відкритий в 1859 році французьким хіміком-органіком Шарлем Адольфом Вюрцем дією гідроксиду калію на 2-хлоретанол:
Зручним і одним з найстаріших препаративних методів отримання окису етилену є дія лугу на хлоретілацетат:
3. Хімічні властивості
Завдяки особливостям молекулярної структури, окис етилену є досить реакционноспособним з'єднанням і легко вступає в реакції з різними сполуками з розривом CO зв'язку та розкриттям циклу. Для з'єднання найбільш характерні реакції з нуклеофилами, що проходять по механізму SN2 як в кислому (слабкі нуклеофіли: вода, спирти), так і лужному середовищі (сильні нуклеофіли: OH ?, RO ?, NH3, RNH2, RR NH та ін.).
Загальний вигляд реакцій:
3.1 Приєднання води і спиртів
Водні розчини окису етилену досить стійкі і можуть тривалий час існувати без помітного протікання хімічної реакції, проте додавання невеликої кількості кислоти відразу ж призводить до утворення етиленгліколю навіть при кімнатній температурі:
Реакцію можна проводити і в газовій фазі, використовуючи в ролі каталізатора солі фосфорної кислоти.
Використання лужних каталізаторів може призвести до утворення поліетиленгліколю:
Аналогічно протікає реакція зі спиртами, в результаті чого утворюються ефіри:
3.2 Приєднання карбонових кислот та їх похідних
При взаємодії окису етилену в присутності каталізаторів з карбоновими кислотами виходять неповні, а з ангідридами кислот - повні ефіри гліколів:
За аналогією можливо і приєднання амідів кислот:
3.3 Приєднання аміаку і амінів
Окис етилену вступає в реакцію з аміаком, утворюючи суміш моно-, ди- і триетаноламіну:
Аналогічно може протікати реакція і з первинними і вторинними амінами:
3.4 Приєднання галогеноводородов
Окис етилену легко реагує з водними розчинами галогеноводородов HCl, HBr і HI з утворенням галогенгідрінов:
Галогенгідріни також можна отримати, пропускаючи окис етилену через водні розчини галогенідів металів:
3.5 Приєднання металлорганіческіх з'єднань
Взаємодія окису етилену з магнійорганіческіе сполуками (реактивами Гриньяра) можна розглядати як нуклеофільне заміщення під дією карбаніони металоорганічного з'єднання. Кінцевим продуктом реакції буде первинний спирт:
Крім реактивів Гриньяра за аналогічною схемою приє...
