Ossetano

Ossetano
	Struttura dell'ossetano
	Struttura 3D
Nome IUPAC
	Ossetano
Nomi alternativi
	Ossido di trimetilene; Ossido di 1,3-propilene; 1,3-epossipropano; Ossaciclobutano
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	C3H6O
Massa molecolare (u)	58,08
Aspetto	liquido incolore
Numero CAS	503-30-0
Numero EINECS	207-964-3
PubChem	10423
SMILES	C1COC1
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	0,89
Indice di rifrazione	1,3895
Solubilità in acqua	681 g/L
Coefficiente di ripartizione 1-ottanolo/acqua	-0,14
Temperatura di fusione	-97 °C (176,15 K)
Temperatura di ebollizione	48 °C (321,15 K)
Tensione di vapore (Pa) a 293,15 K	35 000
Proprietà tossicologiche
DL50 (mg/kg)	500 (ratto, sottocutanea)
Indicazioni di sicurezza
Punto di fiamma	-37 °C (236,15 K)
Simboli di rischio chimico
	pericolo
Frasi H	225 - 302+312+332
Consigli P	210 - 233 - 302+352 - 403+235
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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]

Sintesi

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.

Reattività

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

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]

Note

^ Scheda dell'ossetano su IFA-GESTIS Archiviato il 16 ottobre 2019 in Internet Archive.
^ Frank C. Whitmore, ORGANIC CHEMISTRY, Chapman & Hall, Ltd., 1937, p. 374.
^ (EN) PubChem, Oxetane, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 17 agosto 2021.
^ Altre fonti parlano di grande solubilità, ma non completa.
^ L'omologo successivo, il tetraidropirano, con anello a sei termini, ha una solubilità in acqua pari a 80 g/L soltanto.
^ (EN) PubChem, Oxetane, su pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. URL consultato il 17 agosto 2021.
^ 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.
^ Michael B. Smith e Jerry March, MARCH’S ADVANCED ORGANIC CHEMISTRY, 6ª ed., Wiley-Interscience, 2007, p. 212, ISBN 0-471-72091-7.
^ ^a ^b C. R. Noller, Trimethylene Oxide, in Organic Syntheses, vol. 29, 1955, p. 92, DOI:10.15227/orgsyn.029.0092.
^ 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.
^ Michael B. Smith e Jerry March, MARCH’S ADVANCED ORGANIC CHEMISTRY, 6ª ed., Wiley-Interscience, 2007, pp. 565-566, ISBN 0-471-72091-7.
^ ^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.
^ (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.

Voci correlate

Altri progetti

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Collegamenti esterni

(EN) oxetane, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

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[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.

[noller-9] 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.

[het-12] 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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