Apertura de anillo y mecanismo de compuestos epoxi.

Los epóxidos pueden reaccionar con una variedad de reactivos para abrir el anillo bajo catálisis ácida o básica. Tomando como ejemplo el óxido de etileno, su reacción principal es la siguiente:
Se considera que la reacción de apertura del anillo anterior se lleva a cabo según el mecanismo SN2. Ahora tomemos la reacción de hidrólisis como ejemplo para ilustrar el mecanismo de la reacción de apertura de anillo bajo catálisis ácida o básica.
En condiciones ácidas, el oxígeno se protona primero, lo que mejora la polaridad del enlace carbono-oxígeno y favorece el ataque del nucleófilo. El nucleófilo ataca desde la dirección opuesta al anillo para obtener el correspondiente producto de apertura del anillo trans.
En condiciones alcalinas, aunque el oxirano no es la forma más activa, la capacidad nucleófila del nucleófilo es fuerte y también se producirá la reacción de apertura del anillo y también se obtendrá el producto de apertura del anillo trans. Sin embargo, los éteres generales no sufren esta reacción en condiciones alcalinas.
Dirección de la reacción de apertura del anillo.
Cuando los epóxidos simétricos experimentan reacciones de apertura de anillo, sin importar a qué átomo de carbono ataque el nucleófilo, el producto resultante es el mismo. Sin embargo, cuando los epóxidos asimétricos sufren reacciones de apertura de anillo, se pueden obtener dos productos. Cuál de los dos productos es dominante, existe un problema de dirección de la reacción de apertura del anillo.
En condiciones alcalinas, los nucleófilos atacan al átomo de carbono con menos impedimento estérico (el átomo de carbono con menos sustituyentes).
Por ejemplo:
En condiciones ácidas, al abrir el anillo, los nucleófilos atacan principalmente al átomo de carbono con más sustituyentes. Por ejemplo:
Bajo catálisis ácida, dado que el compuesto epoxi protonado tiene mayor actividad y mejores grupos salientes, y la capacidad nucleofílica del reactivo utilizado es más débil; por lo tanto, la ruptura del enlace CC en la reacción precede a la formación del enlace entre el nucleófilo y el átomo de carbono del anillo, haciendo que la reacción SN2 tenga las propiedades de SN1. Cuando hay más sustituyentes (generalmente alquilo) unidos al átomo de carbono del anillo con carga positiva parcial, el átomo de carbono del anillo puede acomodar más cargas positivas, por lo que el nucleófilo ataca preferentemente al átomo de carbono del anillo con más sustituyentes.