Гидратация в кислой среде и присоединение спиртов — Органическая химия для олимпиад

Гидратация в кислой среде и присоединение спиртов

52 задания

Гидратация

linkОпора

Карбокатион из урока 112 захватывает любой нуклеофил, оказавшийся рядом. Вода — слабый нуклеофил (урок 82), но с карбокатионом реагирует и она; получившийся оксониевый ион затем отдаёт протон, как на последней стадии \(S_N1\) (урок 87). Так из алкена и воды в кислой среде получается спирт.

Как гидратировать алкен в кислоте

  1. Разбавленная \(\ce{H2SO4}\) (или \(\ce{H3PO4}\) при нагревании): протон — по Марковникову, образуется катион.
  2. Вода атакует катион → оксониевый ион → отщепление протона → спирт.
  3. Кислота — катализатор. Равновесие: избыток воды и умеренная температура — к спирту, концентрированная кислота и нагревание — к алкену.
  4. Возможны перегруппировки (урок 115).
2-Метилпропен: протонирование, атака воды, отщепление протона
2-Метилпропен: протонирование, атака воды, отщепление протона

Примеры

1. 2-Метилпропен и вода. Протон даёт третичный катион, вода его захватывает, оксониевый ион отдаёт протон. Продукт — трет-бутанол.

Третичный катион образуется легко — гидратация идёт в мягких условиях
Третичный катион образуется легко — гидратация идёт в мягких условиях

2. Пропен и вода. Вторичный катион при C2 захватывает воду: получается пропан-2-ол. В промышленности пропен гидратируют на фосфорной кислоте, нанесённой на носитель.

Спирт по Марковникову: OH у более замещённого атома
Спирт по Марковникову: OH у более замещённого атома

3. Этилен и вода. Первичный катион очень невыгоден, поэтому этилен гидратируется только в жёстких условиях: 300 °C, 7 МПа, фосфорная кислота на носителе.

Единственный случай, когда приходится идти через первичный катион
Единственный случай, когда приходится идти через первичный катион

errorГидратация и дегидратация — одно и то же равновесие

Кислота не расходуется, она только катализирует переход в обе стороны. Куда сдвинется равновесие, решают условия: избыток воды и умеренная температура дают спирт, а концентрированная кислота, нагревание и отгонка воды возвращают алкен (урок 103). Поэтому, описывая реакцию, всегда указывайте условия.

edit_noteПопробуйте сами

Какой спирт образуется при гидратации 2-метилбут-2-ена?

expand_moreПоказать решение

2-Метилбутан-2-ол.

Спирты, кислоты и серная кислота

Карбокатион из первой части урока захватывает не только воду, а любой нуклеофил, которого много в растворе. Если реакцию вести в спирте, нуклеофилом станет спирт, если в карбоновой кислоте — кислота, а в концентрированной серной кислоте — гидросульфат-ион.

Как предсказать продукт с другими кислородными нуклеофилами

  1. Спирт + алкен + \(\ce{H+}\) → простой эфир.
  2. Карбоновая кислота + алкен + \(\ce{H+}\) → сложный эфир (так получают трет-бутиловые эфиры).
  3. Концентрированная \(\ce{H2SO4}\) → алкилсерная кислота; её гидролиз при нагревании — спирт.
МТБЭ, трет-бутилацетат, этилсерная кислота
МТБЭ, трет-бутилацетат, этилсерная кислота

Примеры

1. 2-Метилпропен и метанол. Третичный катион захватывает метанол, оксониевый ион отдаёт протон. Продукт — метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), который добавляют в бензин.

Нуклеофил — растворитель: в спирте получается простой эфир
Нуклеофил — растворитель: в спирте получается простой эфир

2. 2-Метилпропен и уксусная кислота. Тот же катион захватывает кислород карбоновой кислоты: получается трет-бутилацетат. Так получают трет-бутиловые эфиры кислот, которые нельзя получить обычной этерификацией.

Карбоновая кислота тоже нуклеофил по кислороду
Карбоновая кислота тоже нуклеофил по кислороду

3. Этилен и концентрированная серная кислота. Этилен поглощается кислотой с образованием этилсерной кислоты; при разбавлении водой и нагревании она гидролизуется до этанола. Это старый промышленный способ получения спиртов.

Два этапа: присоединение серной кислоты, затем гидролиз
Два этапа: присоединение серной кислоты, затем гидролиз

errorНуклеофилом становится растворитель

Карбокатион присоединяет ту молекулу, которая чаще всего оказывается рядом с ним, а в растворе это молекула растворителя. В воде получается спирт, в метаноле — метиловый эфир, в уксусной кислоте — ацетат. Если растворитель — смесь, получится смесь продуктов.

edit_noteПопробуйте сами

Что образуется из 2-метилпропена и этанола в присутствии серной кислоты?

expand_moreПоказать решение

трет-Бутилэтиловый эфир (ЭТБЭ).

push_pinГлавное

В кислой среде алкен протонируется по Марковникову, катион захватывает воду (спирт, кислоту), затем теряет протон: получается спирт (простой, сложный эфир). Кислота — катализатор, реакция обратима: избыток воды и умеренная температура — к спирту, концентрированная кислота и нагревание — к алкену. Концентрированная \(\ce{H2SO4}\) даёт алкилсерную кислоту, её гидролиз — спирт.

Закрепите теорию: 52 задания с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.

Органическая химия для олимпиад · репетитор-кузьмин.рф
© 2026. Курс органической химии для подготовки к региональному и заключительному этапам Всероссийской олимпиады школьников и к перечневым олимпиадам первого уровня.