에폭시드의 산 촉매 개환

에폭사이드는 상당한 고리 변형률을 가진 3원 고리입니다. 고도로 변형된 구조는 에폭사이드를 다른 고리형 및 비환식 에테르보다 더 반응성으로 만듭니다.

따라서 에폭사이드는 고리 변형을 완화하기 위해 산성 조건에서 친핵성 치환 반응을 쉽게 겪습니다.

이러한 산 촉매 고리 개방 반응은 할로겐산 또는 약한 산성 조건에서 물 및 알코올과 같은 다른 약한 친핵성 물질로 수행할 수 있습니다.

예를 들어, 옥시란의 가수분해에는 미량의 황산만 필요합니다.

반응 메커니즘은 산 촉매에서 에폭사이드 산소로의 양성자 전달을 통해 진행되어 가교 옥소늄 이온 중간체를 형성합니다. 따라서 양성자화는 에폭사이드 산소를 더 나은 이탈기로 변환합니다.

두 번째 단계에서, S_N2 방식으로 물에 의한 친핵성 공격은 에폭사이드 고리를 열어 양성자 알코올을 형성합니다. 주목할 만한 것은 떠나는 그룹이 떠나지 않는다는 것입니다. 대신, 동일한 분자 내에 남아 있습니다.

마지막으로, 양성자화된 알코올에서 용매로의 양성자 전달이 반응을 완료합니다.

산 촉매 고리 개방 반응의 위치 화학은 입체 또는 전자 효과에 의해 지배됩니다.

탄소가 1차 또는 2차인 비대칭 에폭사이드에서는 입체 효과가 지배적이며 S_N2와 같은 방식으로 덜 치환된 1차 탄소 원자에서 친핵성 공격을 선호합니다.

그러나 탄소 중 하나가 3차일 때 전자 효과가 지배적입니다.

3차 탄소는 1차 탄소보다 더 많은 탄소 양이온 특성을 가지므로 양성자화된 에폭사이드의 부분 양전하를 더 잘 안정화합니다.

따라서, 전자 효과는 S_N1과 같은 방식으로 더 치환된 3차 탄소 원자에 대한 친핵성 공격을 선호합니다.

산 촉매 고리 개구부의 입체 화학은 S_N2 반응과 유사합니다. 여기에는 OH와 알콕시 그룹이 서로 반대되는 구성의 반전이 포함됩니다.