醇的脱水

醇是一条戴着 -OH 基团的碳链。用强酸加热它,就能劝它把那个氧连同一个相邻的氢一起扔掉,留下一分子水和一个崭新的双键。这种从醇上失去 H 和 OH(合起来即 H2O 的组成元素)以生成烯烃的过程,叫做脱水——字面意思就是除去水。

不过有个障碍:氢氧根(OH-)是个极差的离去基团,所以醇没法直接把它赶走。酸解决了这个问题。首先氧被质子化,生成𬭩离子(R-OH2+),它现在可以以中性水的形式离去——水是个很好的离去基团。对仲醇和叔醇,这一离去生成碳正离子(走 E1 路线),随后碳正离子把一个β质子交给溶液中的弱碱,形成烯烃。伯醇若走此路需要不稳定的伯碳正离子,因此倾向于走类似 E2 的协同脱水。常用的酸是硫酸或磷酸,并加热。

脱水是把廉价易得的醇转化为更活泼的烯烃以供后续化学的标准手段,也是酸催化水合(把水加到双键两端)的逆反应。由于碳正离子中间体会重排,又因为反应给出更稳定的烯烃,脱水通常遵循 Zaitsev 规则,偏向取代度更高的产物——而且叔醇比伯醇容易脱水得多。