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고리형 에테르는 탄소 원자와 함께 고리에 산소 원자가 있는 헤테로고리 화합물입니다. 이는 고리 시스템에 존재하는 탄소 원자의 수에 따라 명명됩니다. 3원 고리 시스템을 갖는 고리형 에테르는 "옥시란", 사원자 고리 시스템은 "옥세탄", 오원자 고리 시스템은 "옥솔란",…
고리에 산소 원자가 통합된 에테르의 순환 유사체를 고리 에테르라고 합니다. 고리 에테르의 일반 공식은 (CH2)nO이며, 여기서 n은 고리에 있는 탄소 원자의 수를 나타냅니다. 따라서, 사이클릭 에테르는 3원, 4원, 5원 또는 6원 고리 시스템일 수 있다.
3원 고리형 에테르를 에폭사이드라고 합니다. 그들의 기본 구조는 하나의 산소 원자와 두 개의 탄소 원자로 구성됩니다.
3원 고리 시스템은 정삼각형에 근사하며 변형률이 높습니다.
변형은 이상적인 사면각, 즉 109.5°에서 내부 결합 각도의 편차로 인해 발생하며, 이는 결합 각도의 압축으로 이어집니다. 이 고리 변형은 에폭사이드를 다른 에테르에 비해 반응성이 높게 만듭니다.
에폭사이드는 그들이 형성되는 부모 알켄의 이름에서 일반적인 이름을 파생하고 그 뒤에 "산화물"이라는 단어가 뒤따릅니다. 예를 들어, 가장 단순한 에폭사이드인 에틸렌 옥사이드는 부모 알켄인 에틸렌에서 이름을 파생합니다.
다른 예로는 시스-2-부텐 옥사이드 및 시클로펜텐 옥사이드가 있으며, 이는 각각 시스-2-부텐 및 시클로펜텐에서 공식적으로 파생됩니다.
IUPAC 명명법에서 탄소 원자에 치환이 없는 가장 단순한 에폭사이드는 옥시란(oxirane)이라고 명명됩니다. 치환된 에폭사이드는 최대 4개의 R기를 가질 수 있으며 옥시란의 유도체로 명명됩니다.
예를 들어, (2R,3S)-2,3-디메틸옥시란과 (2R,3S)-2,3-디에틸-2,3-디메틸옥시란은 각각 2개와 4개의 치환체를 갖는다. oxirane의 번호는 산소 원자에서 시작하며 치환기는 알파벳순으로 나열되고 그 뒤에 oxirane이라는 단어가 표시됩니다.
에폭사이드가 다른 탄화수소 시스템의 일부로 존재하는 경우 접두사 "에폭시"가 부모 이름 앞에 추가됩니다.
예를 들어, 1,2-에폭시시클로펜탄은 다른 고리 시스템의 일부로 에폭사이드 고리를 가지고 있습니다. 유사하게, 2,3-디메틸-2,3-에폭시 펜탄은 에폭사이드를 직선 탄화수소 사슬의 일부로 가지고 있습니다.
모쇄는 에폭시 탄소 원자가 가능한 가장 낮은 번호를 받는 방식으로 번호가 매겨집니다.
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Q1: What is the basic structure of an epoxide?
An epoxide is a three-membered cyclic ether containing one oxygen atom and two carbon atoms. This compact ring structure approximates an equilateral triangle and is highly strained because the interior bond angles deviate significantly from the ideal tetrahedral angle of 109.5 degrees, compressing the bonds and making epoxides highly reactive compared to other ethers.
Q2: Why are epoxides more reactive than other ethers?
Epoxides are more reactive due to ring strain in their three-membered ring system. The compressed bond angles deviate substantially from the ideal tetrahedral angle of 109.5 degrees, creating significant angular strain. This strain makes the ring unstable and prone to ring-opening reactions, which is why epoxides undergo acid-catalyzed ring opening of epoxides and base-catalyzed ring opening of epoxides more readily than larger cyclic ethers.
Q3: How are epoxides named using common nomenclature?
Common names for epoxides are derived from their parent alkene by adding the suffix 'oxide.' For example, ethylene oxide comes from ethylene, cis-2-butene oxide from cis-2-butene, and cyclopentene oxide from cyclopentene. This naming convention directly reflects the alkene precursor from which each epoxide is formed.
Q4: What is the IUPAC name for the simplest epoxide?
The simplest epoxide with no substituents is named oxirane in IUPAC nomenclature. Substituted epoxides are named as derivatives of oxirane, with numbering starting from the oxygen atom and substituents listed alphabetically. For example, (2R,3S)-2,3-dimethyloxirane has two methyl substituents on the oxirane ring.
Q5: How is the epoxy prefix used in IUPAC nomenclature?
When an epoxide is part of a larger hydrocarbon system rather than the main functional group, the prefix 'epoxy' is added before the parent structure name. For example, 1,2-epoxycyclopentane has the epoxide ring incorporated into a cyclopentane system, and 2,3-dimethyl-2,3-epoxypentane has the epoxide within a pentane chain. Parent chain numbering ensures epoxy carbons receive the lowest possible numbers.
Q6: What are the different types of cyclic ethers based on ring size?
Cyclic ethers are classified by the number of carbons in their ring system. Three-membered rings are called oxiranes or epoxides, four-membered rings are oxetanes, five-membered rings are oxolanes, and six-membered rings are oxanes. Ring strain increases as ring size decreases, making three-membered epoxides significantly more strained and reactive than larger cyclic ethers.
Q7: How does ring size affect strain in cyclic ethers?
Ring strain is inversely related to ring size in cyclic ethers. Three-membered rings experience the greatest strain because their bond angles deviate most from the ideal tetrahedral angle of 109.5 degrees. As ring size increases to four, five, or six-membered systems, the strain decreases because the rings can accommodate more normal bond angles, making larger cyclic ethers significantly less reactive than epoxides.