Dehydrierung primärer Alkohole. Katalytische Dehydrierung von Alkoholen. Reaktionen mit Beteiligung der Hydroxylgruppe

Das grundlegende Problem bei der Oxidation von Alkoholen zu Aldehyden besteht darin, dass Aldehyde im Vergleich zu den Ausgangsalkoholen sehr leicht einer weiteren Oxidation unterliegen. Aldehyde sind im Wesentlichen aktive organische Reduktionsmittel. Daher muss bei der Oxidation primärer Alkohole mit Natriumdichromat in Schwefelsäure (Beckmann-Gemisch) der entstehende Aldehyd vor einer weiteren Oxidation zur Carbonsäure geschützt werden. Beispielsweise ist es möglich, den Aldehyd aus dem Reaktionsgemisch zu entfernen. Und dies wird häufig verwendet, da der Siedepunkt des Aldehyds normalerweise niedriger ist als der Siedepunkt des Ausgangsalkohols. Auf diese Weise können zunächst niedrigsiedende Aldehyde gewonnen werden, beispielsweise Essigsäure, Propionsäure, Isobuttersäure:

Bild 1.

Bessere Ergebnisse können erzielt werden, wenn Eisessig anstelle von Schwefelsäure verwendet wird.

Um aus den entsprechenden primären Alkoholen hochsiedende Aldehyde zu gewinnen, wird als Oxidationsmittel tert.-Butylester der Chromatsäure verwendet:

Figur 2.

Bei der Oxidation ungesättigter Alkohole mit tert.-Butylchromat (in aprotischen unpolaren Lösungsmitteln) werden Mehrfachbindungen nicht besetzt und es entstehen in hohen Ausbeuten ungesättigte Aldehyde.

Die Oxidationsmethode, bei der Mangandioxid in einem organischen Lösungsmittel, Pentan oder Methylenchlorid, verwendet wird, ist recht selektiv. Beispielsweise können auf diese Weise Alyl- und Benzylalkohole zu den entsprechenden Aldehyden oxidiert werden. Die entstehenden Alkohole sind in unpolaren Lösungsmitteln leicht löslich, und die durch Oxidation entstehenden Aldehyde sind in Pentan oder Methylenchlorid viel besser löslich. Daher gelangen Carbonylverbindungen in die Lösungsmittelschicht und somit kann der Kontakt mit dem Oxidationsmittel und eine weitere Oxidation verhindert werden:

Figur 3.

Die Oxidation sekundärer Alkohole zu Ketonen ist viel einfacher als die Oxidation primärer Alkohole zu Aldehyden. Die Ausbeuten sind hier höher, weil erstens die Reaktivität sekundärer Alkohole höher ist als die primärer Alkohole und zweitens die gebildeten Ketone deutlich resistenter gegen Oxidationsmittel sind als Aldehyde.

Oxidationsmittel zur Oxidation von Alkoholen

Bei der Oxidation von Alkoholen sind die am häufigsten verwendeten Oxidationsmittel Reagenzien auf Basis von Übergangsmetallen – Derivate von sechswertigem Chrom, vier- und siebenwertigem Mangan.

Für die selektive Oxidation von primären Alkoholen zu Aldehyden gelten als beste Reagenzien derzeit der Komplex von $CrO_3$ mit Pyridin – $CrO_(3^.) 2C_5H_5N$ (Sarrett-Collins-Reagenz), das Corey-Reagenz – Pyridiniumchlorchromat $CrO_3Cl ^-C_5H_5N^ wird auch häufig verwendet +H$ in Methylenchlorid. Der rote Komplex $CrO_(3^.) 2C_5H_5N$ wird durch langsame Wechselwirkung von $CrO_(3^.)$ mit Pyridin bei 10-15 $^\circ$С erhalten. Orangefarbenes Pyridiniumchlorchromat wird durch Zugabe von Pyridin zu einer Lösung von Chrom(IV)-oxid in 20 %iger Salzsäure hergestellt. Beide Reagenzien sind in $CH_2Cl_2$ oder $CHCl_3$ löslich:

Figur 4.

Diese Reagenzien liefern sehr hohe Ausbeuten an Aldehyden, Pyridiniumchlorchromat hat jedoch den wichtigen Vorteil, dass dieses Reagenz die Doppel- oder Dreifachbindungen in den Ausgangsalkoholen nicht beeinflusst und daher besonders wirksam für die Herstellung ungesättigter Aldehyde ist.

Um $α¸β$-ungesättigte Aldehyde durch Oxidation substituierter Allylalkohole zu erhalten, ist Mangan(IV)-oxid $MnO_2$ ein universelles Oxidationsmittel.

Nachfolgend sind Beispiele für Reaktionen von Alkoholen mit diesen Oxidationsmitteln aufgeführt:

Katalytische Dehydrierung von Alkoholen

Streng genommen läuft die Oxidation von Alkoholen zu Carbonylverbindungen auf die Abstraktion von Wasserstoff aus dem Ausgangsalkoholmolekül hinaus. Eine solche Eliminierung kann nicht nur durch die zuvor diskutierten Oxidationsmethoden, sondern auch durch katalytische Dehydrierung erfolgen. Unter katalytischer Dehydrierung versteht man den Prozess der Entfernung von Wasserstoff aus Alkoholen in Gegenwart eines Katalysators (Kupfer-, Silber-, Zinkoxid, eine Mischung aus Chrom- und Kupferoxiden) sowohl mit als auch ohne Beteiligung von Sauerstoff. Die Dehydrierungsreaktion in Gegenwart von Sauerstoff wird als oxidative Dehydrierungsreaktion bezeichnet.

Als Katalysatoren werden am häufigsten feindisperses Kupfer und Silber sowie Zinkoxid verwendet. Die katalytische Dehydrierung von Alkoholen eignet sich besonders für die Synthese von Aldehyden, die sehr leicht zu Säuren oxidiert werden.

Die oben genannten Katalysatoren werden in hochdispersem Zustand auf inerte Träger mit entwickelter Oberfläche, beispielsweise Asbest, Bimsstein, aufgebracht. Das Gleichgewicht der katalytischen Dehydrierungsreaktion stellt sich bei einer Temperatur von 300-400 °^\circ$С ein. Um eine weitere Umwandlung der Dehydrierungsprodukte zu verhindern, müssen die Reaktionsgase schnell abgekühlt werden. Die Dehydrierung ist eine sehr endotherme Reaktion ($\triangle H$ = 70-86 kJ/mol). Der erzeugte Wasserstoff kann verbrannt werden, wenn der Reaktionsmischung Luft zugesetzt wird, dann ist die Gesamtreaktion stark exotherm ($\triangle H$ = -(160-180) kJ/mol). Dieser Vorgang wird oxidative Dehydrierung oder autotherme Dehydrierung genannt. Obwohl die Dehydrierung hauptsächlich in der Industrie eingesetzt wird, kann die Methode auch im Labor für präparative Synthesen eingesetzt werden.

Die Sättigungsdehydrierung aliphatischer Alkohole verläuft in guten Ausbeuten:

Abbildung 9.

Bei hochsiedenden Alkoholen wird die Reaktion unter vermindertem Druck durchgeführt. Unter Dehydrierungsbedingungen werden ungesättigte Alkohole in die entsprechenden gesättigten Carbonylverbindungen umgewandelt. Die Hydrierung der Mehrfachbindung $C = C$ erfolgt mit Wasserstoff, der während der Reaktion entsteht. Um diese Nebenreaktion zu verhindern und durch katalytische Dehydrierung ungesättigte Carbonylverbindungen gewinnen zu können, wird der Prozess im Vakuum bei 5–20 mm Hg durchgeführt. Kunst. in Gegenwart von Wasserdampf. Diese Methode ermöglicht die Gewinnung einer ganzen Reihe ungesättigter Carbonylverbindungen:

Abbildung 10.

Anwendungen der Alkoholdehydrierung

Die Dehydrierung von Alkoholen ist eine wichtige industrielle Methode zur Synthese von Aldehyden und Ketonen wie Formaldehyd, Acetaldehyd und Aceton. Diese Produkte werden in großen Mengen sowohl durch Dehydrierung als auch durch oxidative Dehydrierung an einem Kupfer- oder Silberkatalysator hergestellt.

Abhängig von der Art des Kohlenwasserstoffrests sowie teilweise auch den Eigenschaften der Bindung der -OH-Gruppe an diesen Kohlenwasserstoffrest werden Verbindungen mit einer hydroxylfunktionellen Gruppe in Alkohole und Phenole unterteilt.

Alkohole sind Verbindungen, bei denen die Hydroxylgruppe an einen Kohlenwasserstoffrest gebunden ist, jedoch nicht direkt an den aromatischen Ring gebunden ist, sofern ein solcher in der Struktur des Rests vorhanden ist.

Beispiele für Alkohole:

Wenn die Struktur eines Kohlenwasserstoffrestes einen aromatischen Ring und eine Hydroxylgruppe enthält und direkt mit dem aromatischen Ring verbunden ist, spricht man von solchen Verbindungen Phenole .

Beispiele für Phenole:

Warum werden Phenole als eine von Alkoholen getrennte Klasse eingestuft? Immerhin zum Beispiel die Formeln

sind sehr ähnlich und erwecken den Eindruck von Stoffen derselben Klasse organischer Verbindungen.

Die direkte Verbindung der Hydroxylgruppe mit dem aromatischen Ring beeinflusst jedoch die Eigenschaften der Verbindung erheblich, da das konjugierte System der π-Bindungen des aromatischen Rings auch mit einem der freien Elektronenpaare des Sauerstoffatoms konjugiert ist. Aus diesem Grund ist die O-H-Bindung in Phenolen im Vergleich zu Alkoholen polarer, was die Beweglichkeit des Wasserstoffatoms in der Hydroxylgruppe deutlich erhöht. Mit anderen Worten: Phenole haben deutlich ausgeprägtere saure Eigenschaften als Alkohole.

Chemische Eigenschaften von Alkoholen

Einwertige Alkohole

Substitutionsreaktionen

Substitution eines Wasserstoffatoms in der Hydroxylgruppe

1) Alkohole reagieren mit Alkali, Erdalkalimetallen und Aluminium (gereinigt vom Schutzfilm Al 2 O 3), es bilden sich Metallalkoholate und es wird Wasserstoff freigesetzt:

Die Bildung von Alkoholaten ist nur bei Verwendung von Alkoholen möglich, in denen kein Wasser gelöst ist, da Alkoholate in Gegenwart von Wasser leicht hydrolysiert werden:

CH 3 OK + H 2 O = CH 3 OH + KOH

2) Veresterungsreaktion

Bei der Veresterungsreaktion handelt es sich um die Wechselwirkung von Alkoholen mit organischen und sauerstoffhaltigen anorganischen Säuren, die zur Bildung von Estern führt.

Diese Art von Reaktion ist reversibel. Um das Gleichgewicht in Richtung Esterbildung zu verschieben, ist es daher ratsam, die Reaktion unter Erhitzen sowie in Gegenwart von konzentrierter Schwefelsäure als wasserentfernendem Mittel durchzuführen:

Substitution der Hydroxylgruppe

1) Wenn Alkohole Halogenwasserstoffsäuren ausgesetzt werden, wird die Hydroxylgruppe durch ein Halogenatom ersetzt. Als Ergebnis dieser Reaktion entstehen Halogenalkane und Wasser:

2) Durch Leiten einer Mischung aus Alkoholdampf und Ammoniak durch erhitzte Oxide einiger Metalle (meistens Al 2 O 3) können primäre, sekundäre oder tertiäre Amine erhalten werden:

Die Art des Amins (primär, sekundär, tertiär) hängt in gewissem Maße vom Verhältnis des Ausgangsalkohols zu Ammoniak ab.

Eliminationsreaktionen

Dehydrierung

Bei Alkoholen unterscheidet sich die Dehydrierung, bei der eigentlich Wassermoleküle abgespalten werden, um intermolekulare Dehydrierung Und intramolekulare Dehydrierung.

Bei intermolekulare Dehydrierung In Alkoholen entsteht ein Wassermolekül durch die Abstraktion eines Wasserstoffatoms von einem Alkoholmolekül und einer Hydroxylgruppe von einem anderen Molekül.

Als Ergebnis dieser Reaktion entstehen Verbindungen, die zur Klasse der Ether (R-O-R) gehören:

Intramolekulare Dehydrierung Der Alkoholprozess läuft so ab, dass von einem Molekül Alkohol ein Molekül Wasser abgespalten wird. Diese Art der Dehydratisierung erfordert etwas strengere Bedingungen, die darin bestehen, dass im Vergleich zur intermolekularen Dehydratisierung eine deutlich stärkere Erwärmung erforderlich ist. In diesem Fall entstehen aus einem Molekül Alkohol ein Molekül Alken und ein Molekül Wasser:

Da das Methanolmolekül nur ein Kohlenstoffatom enthält, ist eine intramolekulare Dehydratisierung für es unmöglich. Bei der Dehydratisierung von Methanol kann nur Ether (CH 3 -O-CH 3) entstehen.

Es ist notwendig, die Tatsache klar zu verstehen, dass im Falle der Dehydratisierung unsymmetrischer Alkohole die intramolekulare Eliminierung von Wasser gemäß der Zaitsev-Regel abläuft, d. h. Wasserstoff wird vom am wenigsten hydrierten Kohlenstoffatom entfernt:

Dehydrierung von Alkoholen

a) Die Dehydrierung primärer Alkohole beim Erhitzen in Gegenwart von Kupfermetall führt zur Bildung Aldehyde:

b) Bei sekundären Alkoholen führen ähnliche Bedingungen zur Bildung Ketone:

c) Tertiäre Alkohole gehen keine ähnliche Reaktion ein, d.h. unterliegen keiner Dehydrierung.

Oxidationsreaktionen

Verbrennung

Alkohole reagieren leicht bei der Verbrennung. Dabei entsteht viel Wärme:

2CH 3 -OH + 3O 2 = 2CO 2 + 4H 2 O + Q

Unvollständige Oxidation

Eine unvollständige Oxidation primärer Alkohole kann zur Bildung von Aldehyden und Carbonsäuren führen.

Bei unvollständiger Oxidation sekundärer Alkohole können nur Ketone entstehen.

Eine unvollständige Oxidation von Alkoholen ist möglich, wenn sie verschiedenen Oxidationsmitteln ausgesetzt werden, beispielsweise Luftsauerstoff in Gegenwart von Katalysatoren (metallisches Kupfer), Kaliumpermanganat, Kaliumdichromat usw.

In diesem Fall können Aldehyde aus primären Alkoholen gewonnen werden. Wie Sie sehen, führt die Oxidation von Alkoholen zu Aldehyden im Wesentlichen zu denselben organischen Produkten wie die Dehydrierung:

Es ist zu beachten, dass bei der Verwendung von Oxidationsmitteln wie Kaliumpermanganat und Kaliumdichromat in saurer Umgebung eine tiefere Oxidation von Alkoholen, nämlich zu Carbonsäuren, möglich ist. Dies äußert sich insbesondere dann, wenn beim Erhitzen ein Überschuss an Oxidationsmittel verwendet wird. Nur unter diesen Bedingungen können sekundäre Alkohole zu Ketonen oxidiert werden.

BEGRENZTE POLYATHISCHE ALKOHOLE

Substitution von Wasserstoffatomen durch Hydroxylgruppen

Mehrwertige Alkohole sind dasselbe wie einwertige reagieren mit Alkali, Erdalkalimetallen und Aluminium (vom Film entfernt).Al 2 Ö 3 ); in diesem Fall kann eine unterschiedliche Anzahl von Wasserstoffatomen von Hydroxylgruppen im Alkoholmolekül ersetzt werden:

2. Da die Moleküle mehrwertiger Alkohole mehrere Hydroxylgruppen enthalten, beeinflussen sie sich gegenseitig durch einen negativ induktiven Effekt. Dies führt insbesondere zu einer Schwächung der O-H-Bindung und einer Erhöhung der sauren Eigenschaften von Hydroxylgruppen.

B Ö Der höhere Säuregehalt mehrwertiger Alkohole zeigt sich darin, dass mehrwertige Alkohole im Gegensatz zu einwertigen Alkoholen mit einigen Hydroxiden von Schwermetallen reagieren. Sie müssen beispielsweise bedenken, dass frisch gefälltes Kupferhydroxid mit mehrwertigen Alkoholen reagiert und eine leuchtend blaue Lösung der Komplexverbindung bildet.

So führt die Wechselwirkung von Glycerin mit frisch gefälltem Kupferhydroxid zur Bildung einer leuchtend blauen Lösung von Kupferglycerat:

Diese Reaktion ist Qualität für mehrwertige Alkohole. Um das Einheitliche Staatsexamen zu bestehen, reicht es aus, die Anzeichen dieser Reaktion zu kennen, es ist jedoch nicht erforderlich, die Interaktionsgleichung selbst schreiben zu können.

3. Mehrwertige Alkohole können ebenso wie einwertige Alkohole eine Veresterungsreaktion eingehen, d. h. reagieren mit organischen und sauerstoffhaltigen anorganischen Säuren unter Bildung von Estern. Diese Reaktion wird durch starke anorganische Säuren katalysiert und ist reversibel. Dabei wird bei der Durchführung der Veresterungsreaktion der entstehende Ester aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert, um das Gleichgewicht nach dem Prinzip von Le Chatelier nach rechts zu verschieben:

Reagieren Carbonsäuren mit vielen Kohlenstoffatomen im Kohlenwasserstoffrest mit Glycerin, werden die entstehenden Ester Fette genannt.

Bei der Veresterung von Alkoholen mit Salpetersäure kommt ein sogenanntes Nitriergemisch zum Einsatz, bei dem es sich um eine Mischung aus konzentrierter Salpeter- und Schwefelsäure handelt. Die Reaktion wird unter ständiger Kühlung durchgeführt:

Ein Ester aus Glycerin und Salpetersäure, genannt Trinitroglycerin, ist ein Sprengstoff. Darüber hinaus hat eine 1%ige Lösung dieser Substanz in Alkohol eine starke gefäßerweiternde Wirkung, die bei medizinischen Indikationen zur Vorbeugung von Schlaganfällen oder Herzinfarkten eingesetzt wird.

Substitution von Hydroxylgruppen

Reaktionen dieser Art laufen über den Mechanismus der nukleophilen Substitution ab. Zu solchen Wechselwirkungen gehört die Reaktion von Glykolen mit Halogenwasserstoffen.

Beispielsweise verläuft die Reaktion von Ethylenglykol mit Bromwasserstoff mit dem sequentiellen Ersatz von Hydroxylgruppen durch Halogenatome:

Chemische Eigenschaften von Phenolen

Wie gleich zu Beginn dieses Kapitels erwähnt, unterscheiden sich die chemischen Eigenschaften von Phenolen deutlich von den chemischen Eigenschaften von Alkoholen. Dies liegt daran, dass eines der einzelnen Elektronenpaare des Sauerstoffatoms in der Hydroxylgruppe mit dem π-System konjugierter Bindungen des aromatischen Rings konjugiert ist.

Reaktionen mit Beteiligung der Hydroxylgruppe

Säureeigenschaften

Phenole sind stärkere Säuren als Alkohole und werden in wässriger Lösung in sehr geringem Maße dissoziiert:

B Ö Der höhere Säuregehalt von Phenolen im Vergleich zu Alkoholen im Hinblick auf die chemischen Eigenschaften drückt sich darin aus, dass Phenole im Gegensatz zu Alkoholen mit Alkalien reagieren können:

Allerdings sind die sauren Eigenschaften von Phenol weniger ausgeprägt als selbst eine der schwächsten anorganischen Säuren – Kohlensäure. So verdrängt insbesondere Kohlendioxid, wenn es durch eine wässrige Lösung von Alkaliphenolaten geleitet wird, als noch schwächere Säure als Kohlensäure freies Phenol aus dieser:

Offensichtlich verdrängt auch jede andere stärkere Säure Phenol aus Phenolaten:

3) Phenole sind stärkere Säuren als Alkohole und Alkohole reagieren mit Alkali- und Erdalkalimetallen. In diesem Zusammenhang ist es offensichtlich, dass Phenole mit diesen Metallen reagieren. Das einzige ist, dass die Reaktion von Phenolen mit aktiven Metallen im Gegensatz zu Alkoholen Erhitzen erfordert, da sowohl Phenole als auch Metalle Feststoffe sind:

Substitutionsreaktionen im aromatischen Ring

Die Hydroxylgruppe ist ein Substituent erster Art, was bedeutet, dass sie den Ablauf von Substitutionsreaktionen erleichtert ortho- Und Paar- Positionen in Bezug auf sich selbst. Reaktionen mit Phenol laufen im Vergleich zu Benzol unter viel milderen Bedingungen ab.

Halogenierung

Die Reaktion mit Brom erfordert keine besonderen Bedingungen. Wenn Bromwasser mit einer Phenollösung gemischt wird, bildet sich sofort ein weißer Niederschlag von 2,4,6-Tribromphenol:

Nitrierung

Wenn Phenol einem Gemisch aus konzentrierter Salpeter- und Schwefelsäure (Nitriergemisch) ausgesetzt wird, entsteht 2,4,6-Trinitrophenol, ein gelber kristalliner Sprengstoff:

Additionsreaktionen

Da Phenole ungesättigte Verbindungen sind, können sie in Gegenwart von Katalysatoren zu den entsprechenden Alkoholen hydriert werden.

Der allgemein anerkannte Mechanismus der Dehydratisierung von Alkoholen ist wie folgt (der Einfachheit halber wird Ethylalkohol als Beispiel genommen):

Der Alkohol fügt in Schritt (1) ein Wasserstoffion hinzu, um einen protonierten Alkohol zu bilden, der in Schritt (2) dissoziiert und ein Wassermolekül und ein Carboniumion ergibt; dann verliert der Carboniumionschritt (3) ein Wasserstoffion und es entsteht ein Alken.

Somit wird die Doppelbindung in zwei Stufen gebildet: dem Verlust der Hydroxylgruppe als [Schritt (2)] und dem Verlust von Wasserstoff (Schritt (3)). Dies ist der Unterschied zwischen dieser Reaktion und der Dehydrohalogenierungsreaktion, bei der die Abspaltung von Wasserstoff und Halogen gleichzeitig erfolgt.

Die erste Stufe stellt das Säure-Base-Gleichgewicht nach Bronsted-Lowry dar (Abschnitt 1.19). Beim Lösen von Schwefelsäure in Wasser kommt es beispielsweise zu folgender Reaktion:

Ein Wasserstoffion bewegt sich von einer sehr schwachen Base zu einer stärkeren Base und bildet ein Oxoniumion. Die grundlegenden Eigenschaften beider Verbindungen beruhen natürlich auf dem freien Elektronenpaar, das das Wasserstoffion binden kann. Alkohol enthält außerdem ein Sauerstoffatom mit einem freien Elektronenpaar und seine Basizität ist mit der von Wasser vergleichbar. Die erste Stufe des vorgeschlagenen Mechanismus lässt sich höchstwahrscheinlich wie folgt darstellen:

Das Wasserstoffion wandert vom Bisulfat-Ion zur stärkeren Base (Ethylalkohol) und bildet das substituierte Oxoniumion des protonierten Alkohols.

In ähnlicher Weise besteht Schritt (3) nicht in der Ausstoßung eines freien Wasserstoffions, sondern in seinem Übergang zur stärksten verfügbaren Base, nämlich

Der Einfachheit halber wird dieser Prozess oft als Addition oder Eliminierung eines Wasserstoffions dargestellt, es sollte jedoch klar sein, dass in allen Fällen tatsächlich die Übertragung eines Protons von einer Base auf eine andere erfolgt.

Alle drei Reaktionen werden als Gleichgewichtsreaktionen angegeben, da jede Stufe reversibel ist; Wie weiter unten gezeigt wird, handelt es sich bei der Rückreaktion um die Bildung von Alkoholen aus Alkenen (Abschnitt 6.10). Gleichgewicht (1) ist sehr stark nach rechts verschoben; Es ist bekannt, dass Schwefelsäure in einer Alkohollösung fast vollständig ionisiert ist. Da die Konzentration der jeweils vorhandenen Carboniumionen sehr gering ist, verschiebt sich das Gleichgewicht (2) stark nach links. Irgendwann reagiert eines dieser wenigen Carboniumionen gemäß Gleichung (3) zu einem Alken. Bei der Dehydratisierung wird üblicherweise das flüchtige Alken aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert, wodurch sich das Gleichgewicht (3) nach rechts verschiebt. Dadurch kommt die gesamte Reaktion zum Erliegen.

Das Carboniumion entsteht durch die Dissoziation eines protonierten Alkohols; in diesem Fall wird das geladene Teilchen abgetrennt

Neutrales Teilchen Offensichtlich erfordert dieser Prozess deutlich weniger Energie als die Bildung eines Carboniumions aus dem Alkohol selbst, da in diesem Fall das positive Teilchen vom negativen getrennt werden muss. Im ersten Fall wird eine schwache Base (Wasser) viel leichter von einem Carboniumion (Lewis-Säure) abgespalten als eine sehr starke Base, ein Hydroxylion, d. h. Wasser ist eine bessere Abgangsgruppe als ein Hydroxylion. Es hat sich gezeigt, dass das Hydroxylion fast nie vom Alkohol abgespalten wird; Bindungsspaltungsreaktionen in Alkohol erfordern in fast allen Fällen einen Säurekatalysator, dessen Aufgabe, wie im vorliegenden Fall, darin besteht, den Alkohol zu protonieren.

Abschließend ist zu beachten, dass die Dissoziation des protonierten Alkohols nur durch die Solvatation des Carboniumions möglich ist (vgl. Abschnitt 5.14). Die Energie zum Aufbrechen der Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindung wird durch die Bildung einer großen Anzahl von Ionen-Dipol-Bindungen zwischen dem Carboniumion und dem polaren Lösungsmittel gewonnen.

Das Carboniumion kann verschiedene Reaktionen eingehen; Welcher auftritt, hängt von den Versuchsbedingungen ab. Alle Reaktionen von Carboniumionen enden auf die gleiche Weise: Sie nehmen ein Elektronenpaar auf, um das Oktett eines positiv geladenen Kohlenstoffatoms zu füllen. In diesem Fall wird ein Wasserstoffion von einem Kohlenstoffatom abgespalten, das an ein positiv geladenes, elektronenarmes Kohlenstoffatom angrenzt; Ein Elektronenpaar, das zuvor mit diesem Wasserstoff verbunden war, kann nun eine -Bindung eingehen

Dieser Mechanismus erklärt die Säurekatalyse während der Dehydrierung. Erklärt dieser Mechanismus auch die Tatsache, dass die Dehydratisierungsleichtigkeit von Alkoholen in der Tertiär-Sekundär-Primär-Reihe abnimmt? Bevor diese Frage beantwortet werden kann, muss zunächst herausgefunden werden, wie sich die Stabilität von Carboniumionen verändert.