Otvaranje prstena i mehanizam epoksidnih jedinjenja

Epoksidi mogu reagirati s različitim reagensima kako bi otvorili prsten pod kiselom ili baznom katalizom. Uzimajući etilen oksid kao primjer, njegova glavna reakcija je sljedeća:
Smatra se da se gornja reakcija otvaranja prstena odvija prema SN2 mehanizmu. Sada uzmite reakciju hidrolize kao primjer kako biste ilustrirali mehanizam reakcije otvaranja prstena pod kiselom ili baznom katalizom.
U kiselim uslovima, kiseonik se prvo protonira, što pojačava polaritet veze ugljenik-kiseonik i pogoduje napadu nukleofila. Nukleofil napada iz suprotnog smjera od prstena kako bi dobio odgovarajući proizvod otvaranja trans-prstena.
U alkalnim uslovima, iako oksiran nije najaktivniji oblik, nukleofilna sposobnost nukleofila je jaka, a takođe će doći do reakcije otvaranja prstena, a takođe će se dobiti i produkt otvaranja trans-prstena. Međutim, opšti etri ne prolaze kroz ovu reakciju u alkalnim uslovima.
Smjer reakcije otvaranja prstena
Kada simetrični epoksidi prolaze kroz reakciju otvaranja prstena, bez obzira na koji atom ugljika nukleofil napada, rezultirajući proizvod je isti. Međutim, kada se asimetrični epoksidi podvrgnu reakcijama otvaranja prstena, mogu se dobiti dva proizvoda. Koji od ova dva proizvoda je dominantan, postoji problem smjera reakcije otvaranja prstena.
U alkalnim uslovima, nukleofili napadaju atom ugljika sa manje steričke smetnje (atom ugljika sa najmanje supstituenata).
na primjer:
U kiselim uslovima, prilikom otvaranja prstena, nukleofili uglavnom napadaju atom ugljenika sa više supstituenata. na primjer:
Pod kiselom katalizom, budući da protonirani epoksi spoj ima veću aktivnost i bolje izlazne grupe, a nukleofilna sposobnost korištenog reagensa je slabija; stoga, prekid CC veze u reakciji prethodi formiranju veze između nukleofila i atoma ugljika u prstenu, čime reakcija SN2 ima svojstva SN1. Kada postoji više supstituenata (obično alkil) vezanih za atom ugljika u prstenu s djelomičnim pozitivnim nabojem, atom ugljika u prstenu može primiti više pozitivnih naboja, tako da nukleofil prvenstveno napada atom ugljika u prstenu s više supstituenata.