环氧化反应是一类很重要的有机反应,也称为环氧化反应。它是指烯烃在试剂作用下生成环氧化物的反应。有机过酸例如过氧乙酸、过氧苯甲酸、间氯过氧苯甲酸等是实验室中常用的环氧化试剂。
释义
环氧化,英文名称为epoxidation,一般把烯烃在试剂作用下生成环氧化物的过程叫做环氧化,该化学反应叫做环氧化反应。环氧化反应条件温和,收率较高,在有机合成上应用较广泛。乙烯在银催化剂作用下,可与空气中的氧发生环氧化反应,这是工业上生产环氧乙烷的方法,在石油化学工业中占有重要地位。
如下图所示的通式。
机理及规则
烯烃与过氧酸形成环氧化物的反应机理如下图所示:
从反应机理看,过酸碳上的正电性越高反应越易进行,因此有吸电子基团的过酸反应快。例如,三氟过氧乙酸比过氧乙酸的反应快。双键上的电子云密度越高,环氧化反应越易进行,因此有给电子基团的烯烃反应快,给电子基团越多,反应越快。如下图所示的反应:
环氧化反应是顺式加成的,所以环氧化合物的构型与原料烯烃的构型保持一致。
因为环氧化反应可以在双键平面的任意一侧进行,所以当平面两侧空阻相同,而产物的环碳原子为手性碳原子时,产物是一对外消旋体。如下图所示的反应。
当平面的两侧位阻不同时,位阻小的反应快。环氧化物很活泼,遇酸或碱都会发生开环反应。
分类
环氧化的形式主要有两种。
1、间接环氧化:烯类先制成卤代醇,然后再用、或等脱环化。
2、直接环氧化:①烯类空气氧化法:低级烯烃在催化剂存在下用空气气相氧化。②烯类过氧酸氧化法:有机过氧酸可先由羧酸和作用制得。将烯类和一定量的过氧酸在无水惰性有机溶剂中及在酸催化剂(强酸性离子交换树脂)存在下进行低温反应(0℃至室温)。
改进的方法是将烯类溶于冰醋酸(乙酸),加入少量酸催化剂后在60-70℃左右分批加入,则反应系中生成的过氧(醋)醋对于反应。该法较安全,称为“原位环氧化方法”。
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