Hydratační reakce

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

Hydratační reakce je chemická reakce, při které se na molekulu substrátu naváže molekula vody. V organické chemii se voda váže na nenasycené uhlovodíky (alkeny a alkyny) a jejich deriváty. Tímto způsobem se průmyslově vyrábí ethanol, isopropylalkohol a butan-2-ol.

V organické chemii[editovat | editovat zdroj]

Přeměna epoxidů na glykoly[editovat | editovat zdroj]

Ročně se vyrobí několik milionů tun ethylenglykolu hydratací ethylenoxidu.

C2H4O + H2O → HO–CH2CH2–OH

Reakce probíhá v kyselém prostředí.

Hydratace alkenů[editovat | editovat zdroj]

Obecná rovnice hydratace alkenů vypadá takto:

R2C=CH2 + H2O/kyselina → R2C(OH)-CH3

Při hydrataci alkenů se na jeden uhlík tvořící dvojnou vazbu naváže hydroxylová skupina (OH), zatímco na druhý se naváže proton (H+); tato reakce je značně exotermní. Nejprve alken zreaguje s protonem podle Markovnikovova pravidla, následně se molekula vody naváže na více substituovaný uhlík. Atom kyslíku se tím stane trojvazným a kladně nabitým. Další molekula vody odštěpí proton a přemění se na hydroniový kation (H3O+). Při reakci vzniká řada vedlejších produktů (například při výrobě ethanolu se také tvoří diethylether).

Při původním postupu alken reaguje s kyselinou sírovou za tvorby alkylsíranového esteru; u výroby ethanolu lze tento děj zapsat takto:

H2SO4 + C2H4 → C2H5-O-SO3H

Následně se síranový ester hydrolyzuje, přičemž se obnoví kyselina sírová a vznikne ethanol:

C2H5-O-SO3H + H2O → H2SO4 + C2H5OH

Tento postup se nazývá nepřímý proces.

Při přímém procesu kyselina protonuje alken a voda reaguje s takto vzniklým karbokationtem na alkohol. Tento způsob je jednodušší a tak se provádí častěji. Jako katalyzátor se používá kyselina fosforečná. Hydratace 1-methylcyklohexenu na 1-methylcyklohexanol probíhá podle této rovnice:

Hydrationreaction.png

Existuje mnoho dalších postupů na výrobu alkoholů, jako jsou hydroboračně-oxidační reakce, Mukaijamova hydratace a redukce aldehydů a ketonů nebo biologická výroba kvašením.

Hydratace ostatních substrátů[editovat | editovat zdroj]

Hydratovat lze jakoukoliv sloučeninu obsahující násobné vazby. Acetylen se hydratuje za vzniku vinylalkoholu, který se tautomerizuje na acetaldehyd.[1] Při této reakci se používají rtuťnaté katalyzátory. Hg2+ se naváže na vazbu C≡C, která následně reaguje s vodou:

H2O + C2H2 → CH3CHO

Nitrily se hydratují na amidy:

H2O + RCN → RC(O)NH2

Tímto způsobem se vyrábí akrylamid.

Aldehydy, a někdy i ketony, mohou být hydratovány za tvorby geminálních diolů. Reakce je obzvlášť výrazná u formaldehydu, který se ve vodných roztocích vyskytuje z velké části jako methandiol.

Podobnými reakcemi jsou hydroaminace (adice aminů) a hydroalkoxylace (adice alkoholů).

V anorganické chemii[editovat | editovat zdroj]

Hydratační reakce se využívají i v mnoha dalších procesech jako je například výroba Portlandského cementu, při které probíhají reakce oxidu vápenatého s oxidem křemičitým za účasti vody.

Na principu hydratace fungují desikanty.

CuSO4·5H2O má modré zbarvení a jinou strukturu než příslušná bezvodá sůl
Bezvodý práškový CuSO4

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Hydration reaction na anglické Wikipedii.

  1. Marc Eckert, Gerald Fleischmann, Reinhard Jira, Hermann M. Bolt, Klaus Golka "Acetaldehyde" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2006, Wiley-VCH, Weinheim. DOI:10.1002/14356007.a01_031.pub2.

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]