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Ossetano

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Ossetano
Struttura dell'ossetano
Struttura dell'ossetano
Struttura 3D
Struttura 3D
Nome IUPAC
Ossetano
Nomi alternativi
Ossido di trimetilene
Ossido di 1,3-propilene
1,3-epossipropano
Ossaciclobutano
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolareC3H6O
Massa molecolare (u)58,08
Aspettoliquido incolore
Numero CAS503-30-0
Numero EINECS207-964-3
PubChem10423
SMILES
C1COC1
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)0,89
Indice di rifrazione1,3895
Solubilità in acqua681 g/L
Coefficiente di ripartizione 1-ottanolo/acqua-0,14
Temperatura di fusione-97 °C (176,15 K)
Temperatura di ebollizione48 °C (321,15 K)
Tensione di vapore (Pa) a 293,15 K35 000
Proprietà tossicologiche
DL50 (mg/kg)500 (ratto, sottocutanea)
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma-37 °C (236,15 K)
Simboli di rischio chimico
infiammabile irritante
pericolo
Frasi H225 - 302 312 332
Consigli P210 - 233 - 302 352 - 403 235 [1]

L'ossetano o ossido di 1,3-propilene, noto anche come ossido di trimetilene,[2] è un composto eterociclico a quattro termini contenente tre atomi di carbonio e uno di ossigeno ed è quindi un etere ciclico, l'omologo superiore dell'ossido di etilene. La sua formula molecolare è (CH2)3O e a temperatura ambiente si presenta come un liquido mobile incolore, dall'odore aromatico gradevole[3] e molto infiammabile; è solubile in acqua in ogni proporzione (come anche il suo omologo THF)[4][5] come pure in alcool, molto solubile in etere, acetone e nei comuni solventi organici.[6] La molecola è un po' più polare (μ = 1,94 D) dell'ossido di etilene (μ = 1,89 D) e dell'acqua (μ = 1,86 D)[7].

Sebbene non sia un epossido partecipa, limitatamente, ad alcune reazioni d'apertura d'anello (reazioni di addizione) che sono tipiche degli epossidi. Questo perché negli anelli a quattro termini permane una certa tensione d'anello, che però risulta minore che nel ciclobutano, da cui l'ossetano formalmente deriva. Mentre infatti la tensione angolare (parte della tensione d'anello dovuta agli angoli di legame) è praticamente invariata (anelli a quattro termini per entrambi), la tensione di eclissamento è un po' minore, derivando da 3 metileni (CH2), invece di 4, soggetti ad eclissamento in conformazione planare. Questo comporta che l'anello dell'ossetano, pur piegato lungo le diagonali (alternativamente), è più vicino alla planarità di quello del ciclobutano.[8]

Un metodo tipico di sintesi consiste nella reazione fra l'idrossido di potassio e il 3-cloropropil acetato a 150 °C:[9]

La resa in ossetano di questa reazione è del 40% circa, avendosi una varietà di sottoprodotti.

Un metodo alternativo sfrutta la ciclizzazione del 3-cloropropan-1-olo in presenza di una base forte:

La resa di quest'ultima reazione è ancora inferiore a quella della precedente (20-25%).[9]

Un'altra possibile sintesi usa la reazione di Paternò-Büchi. L'anello di ossetano può formarsi pure tramite la ciclizzazione di un diolo e la decarbossilazione di esteri ciclici dell'acido carbonico a sei atomi.

Reagisce con i reattivi di Grignard o con i reattivi di organolitio in soluzione eterea alchilandosi [10] al C-2 (o C-4):

(CH2)3O RMgX → R(CH2)3OH
(CH2)3O RLi → R(CH2)3OH

ad esempio, con CH3MgI (o con metilitio) in THF dà, dopo idrolisi, l'1-butanolo.

Reagisce con le ammine per dare 1,3-amminopropanoli:[11]

(CH2)3O RNH2 → RNH(CH2)3OH

Gli acidi di Lewis come il trifluoruro di boro (BF3) possono legarsi all'ossetano attraverso un doppietto non condiviso dell'ossigeno. Utilizzando come solvente il diclorometano, in questo modo si ottiene una ciclo-oligomerizzazione con la formazione prevalente di un trimero ciclico (1):[12]

In condizioni di reazione differenti, specialmente in presenza di acqua, si ottengono polieteri lineari [–CH2CH2CH2O–]n.[12]

Presenza in natura

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Il taxolo è un composto naturale, estratto originariamente dalla corteccia del tasso del Pacifico (Taxus brevifolia), che contiene un anello di ossetanico e viene utilizzato come farmaco anticancro in grado di inibire la mitosi.[13]

  1. ^ Scheda dell'ossetano su IFA-GESTIS Archiviato il 16 ottobre 2019 in Internet Archive.
  2. ^ Frank C. Whitmore, ORGANIC CHEMISTRY, Chapman & Hall, Ltd., 1937, p. 374.
  3. ^ (EN) PubChem, Oxetane, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 17 agosto 2021.
  4. ^ Altre fonti parlano di grande solubilità, ma non completa.
  5. ^ L'omologo successivo, il tetraidropirano, con anello a sei termini, ha una solubilità in acqua pari a 80 g/L soltanto.
  6. ^ (EN) PubChem, Oxetane, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 17 agosto 2021.
  7. ^ Haynes, William M., ed., Thomas J. Bruno, associate ed. e David R. Lide, Internet ed., CRC Handbook of Chemistry and Physics, Internet Version 2016, Boca Raton, FL: CRC Press., 1988, p. 9-58.
  8. ^ Michael B. Smith e Jerry March, MARCH’S ADVANCED ORGANIC CHEMISTRY, 6ª ed., Wiley-Interscience, 2007, p. 212, ISBN 0-471-72091-7.
  9. ^ a b C. R. Noller, Trimethylene Oxide, in Organic Syntheses, vol. 29, 1955, p. 92, DOI:10.15227/orgsyn.029.0092.
  10. ^ T. W. G. Solomons, C. B. Fryhle e S. A. Snyder, 12, in Organic Chemistry, 11ª ed., John Wiley & Sons, Inc., 2013, p. 575, ISBN 978-1-118-13357-6.
  11. ^ Michael B. Smith e Jerry March, MARCH’S ADVANCED ORGANIC CHEMISTRY, 6ª ed., Wiley-Interscience, 2007, pp. 565-566, ISBN 0-471-72091-7.
  12. ^ a b Theophil Eicher, Siegfried Hauptmann e Andreas Speicher, The Chemistry of Heterocycles, Wiley-VCH, 2012, pp. 45-48, ISBN 978-3-527-32747-8.
  13. ^ (EN) Dan Willenbring e Dean J. Tantillo, Mechanistic possibilities for oxetane formation in the biosynthesis of Taxol’s D ring, in Russian Journal of General Chemistry, vol. 78, n. 4, 2008-04, pp. 723–731, DOI:10.1134/S1070363208040336. URL consultato il 17 agosto 2021.

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