Оксетан

Оксетан (1,3-пропиленоксид, триметиленоксид, 1-оксациклобутан) — четырёхчленный кислородсодержащий насыщенный гетероцикл, содержащий один атом кислорода. Бесцветная жидкость, хорошо растворимая в воде, этаноле, диэтиловом эфире и полярных органических растворителях.

Оксетан является циклическим простым эфиром и обладает сходной реакционной способностью. Молекула оксетана плоская, электронная плотность на атоме кислорода выше, а на α-атомах углерода ниже, чем у ненапряжённых простых эфиров.

Вместе с тем, за счёт напряжённости четырехчленного цикла и повышенной, по сравнению с ненапряженными простыми эфирами, электрофильности α-углеродных атомов и нуклеофильности кислорода, для оксетана и его гомологов характерны реакции раскрытия цикла:

(CH₂)₃O + RNH₂ ${\displaystyle \to }$ RNH(CH₂)₃OH

(CH₂)₃O + RMgX ${\displaystyle \to }$ R(CH₂)₃OH

(CH₂)₃O + HCl ${\displaystyle \to }$ Cl(CH₂)₃OH

В присутствии кислот Льюиса в неполярных растворителях оксетан полимеризуется:

n(CH₂)₃O ${\displaystyle \to }$ (CH₂CH₂CH₂O)_n

Оксетаны получают действием щелочей на 3-галоген-1-пропанолы (или их сложные эфиры), при этом происходит внутримолекулярное алкилирование с замыканием оксетанового цикла. Так, незамещённый оксетан может быть синтезирован циклизацией 3-хлорпропилацетата под действием гидроксида калия при 150 °C, выход при этом составляет ~40 %^[3]:

ClCH₂CH₂CH₂OCOCH₃ + 2KOH ${\displaystyle \to }$ (CH₂)₃O + CH₃COOK + KCl + H₂O

Другим методом синтеза оксетанов является фотохимическое 1,2-присоединение карбонильных соединений к алкенам (реакция Патерно-Бюхи):

В качестве карбонильного компонента в таком циклоприсоединении могут участвовать алифатические и ароматические альдегиды и кетоны, хиноны, и т. п., в качестве алкенового — ациклические и циклические олефины, некоторые гетероциклы (например, фуран) и кетенимины; при использовании несимметрично замещённых алкенов образуются смеси изомерных оксетанов.

Пропиолактон