Dehydratace alkoholů

Termín "dehydratace" se používá v medicíně (což znamená dehydratace těla), v letectví (to je ztráta vody letadlem během letu), v chemii (reakce, v důsledku které se voda odděluje od molekuly organické hmoty). Reakce dehydratace alkoholů je charakteristická pro sloučeniny dříve nazývané alkohol. Proces probíhá při zahřátí za přítomnosti činidel odstraňujících vodu, jako jsou kyselina sírová, zinek chlorid, hliník oxid nebo kyselina fosforečná. V závislosti na reakčních podmínkách mohou být vytvořeny nenasycené uhlovodíky nebo ethery a je dále rozdělen na intramolekulární a intermolekulární dehydrataci.

Etery se tvoří, když se reakce provádí při nižší teplotě a přebytku alkoholu. V prvním stupni se získá ester kyseliny kyseliny sírové: C2H5OH + HO-SO2OH harr-C2H50-SO2OH + H20. V případě, že reakční směs se potom zahřeje, pak se vytvoří kyselina ethylsírová se nechá reagovat s nadbytkem alkoholu: C2H5O-SO2OH + C2H5OH → C2H5O-C2H5 + H2SO4. Výsledkem je diethyl (nebo síran) ether. Podle tohoto schématu probíhá intermolekulární dehydratace alkoholů. Výsledkem je, že oddělením alkoholu ze dvou molekul dva atomy vodíku a jeden atom kyslíku (tvoří molekulu jednu ve vodě), vytvořených ethery. V průmyslu, diethylether získává průchodem alkoholu přes dvojici oxidu hlinitého při teplotě 250 ° C, Reakční schéma je následující: 2C2H5-OH → C2H5-O-C2H5 + H2O.

Intramolekulární dehydratace alkoholů může probíhat pouze při vyšších teplotách. V tomto případě se z molekuly alkoholu (spíše než ze dvou, stejně jako v předchozím případě) odděluje molekula vody a mezi dvěma atomy uhlíku se vytvoří jedna dvojná vazba. Tato metoda se používá k výrobě nenasycených uhlovodíků. Pro tento účel se používají pouze jednosytné alkoholy. Například odstraňování vody z ethanolu probíhá při teplotě 500 ° C nad katalyzátorem odstraňujícím vodu, například oxidem hlinitým AI2O3 nebo chloridem zinečnatým ZnCl2.

Dehydratace alkoholů je jednoduchý způsob získávání plynných alkenů v laboratorních podmínkách. Používá se pro pro výrobu ethylenu z ethanolu: CH3-CH2-OH-CH2 = CH2 + H20. Dehydratace může probíhat za přítomnosti katalyzátoru, kterým je oxid hlinitý. Ethylalkoholová pára se vede přes prášek z topeného oxidu hlinitého. Oddělená voda ve formě páry se absorbuje, zatímco se uvolňuje čistý ethylen. V tomto procesu, kvalita katalyzátoru mohou být použity koncentrované kyseliny, např, sírová nebo fosforečná. Oni, stejně jako oxid hlinitý, mají vlastnosti odstraňující vodu. Vzhledem k tomu, kyselina sírová, je také silný oxidační prostředek, že produkuje velké množství vedlejších produktů (např., Alkohol se oxiduje na oxid uhličitý a kyselina redukuje na oxid siřičitý), takže produkovaný plyn vyžaduje další čištění.

Dehydratace cyklických alkoholů, například dehydratace cyklohexanolu, může probíhat v přítomnosti kyseliny fosforečné. Často se dává přednost tomu, aby obsahoval kyselinu sírovou, neboť má dobré vlastnosti, které odstraňují vodu, méně příznivé pro tvorbu vedlejších produktů a také bezpečnější. V důsledku této reakce vznikne cyklohexen. Skutečnost, že atomy uhlíku jsou spojeny v kruhu, nemění reakční chemii: C6H11-OH → C6H10 + H2O. Cyklohexanol se zahřeje s koncentrovanou kyselinou fosforečnou (V). Výsledný cyklický uhlovodík s jednou dvojitou vazbou v kruhu je kapalná látka, takže se destiluje, aby se odstranily nečistoty.

Je také možné, dehydratace alkoholů, které obsahují v molekule více hydroxylovými skupinami. Jako příklad pro vícemocnými alkoholy lze považovat reakce vede k eliminaci dvou molekul vody ze dvou molekul ethylenglykolu, čímž se vytvoří cyklický ether, dioxan: 2OH-CH 2-CH 2-OH → (C2H4O) 2. Dehydratace nastává během destilace ethylenglykolu v přítomnosti kyseliny sírové. Jedná se o jednu z průmyslových technologií pro výrobu dioxanu.

Tak lze říci, že dehydratace alkoholů má průmyslové i laboratorní využití. Výsledkem jsou chemické sloučeniny, které se používají pro výzkum, a také jako suroviny nebo pomocné chemikálie pro chemickou výrobu.