8.5 : Alkenlerin Asit Katalizli Hidrasyonu

Alkenler, bir asit varlığında suyla reaksiyona girerek bir alkol oluşturur. Asit yokluğunda alkenlerin hidrasyonu önemli oranda gerçekleşmez ve reaksiyonda asit tüketilmez. Bu nedenle alken hidrasyonu asit katalizli bir reaksiyondur.

Sülfürik asit gibi güçlü asitler sulu bir çözeltide tamamen ayrışır ve reaksiyona katılan asit, hidronyum iyonudur.

İlk adım, daha fazla değiştirilmiş karbokatyonu oluşturmak için bir alkenin daha az değiştirilmiş uçta yavaş protonasyonudur.

İkinci adım, bir oksonyum iyonu vermek üzere karbokatyonda suyun nükleofilik saldırısıdır.

Son aşamada, pK_a'sı 15,7 olan su, baz görevi görür ve pK_a'sı yaklaşık -2 olan asidik oksonyum iyonunu (protonlanmış alkol) protonsuzlaştırarak nihai ürünü verir.

Alkenlerin alkol oluşturmak için hidrasyonu ve alken oluşturmak için alkollerin dehidrasyonu olmak üzere iki işlem birbiriyle denge halindedir. Bu denge üzerindeki kontrol, dengedeki bir sistemin, sisteme uygulanan herhangi bir stresi en aza indirecek şekilde ayarlanacağını belirten Le Chatelier ilkesiyle açıklanabilir.

2-metilpropenin hidrasyonunda su reaksiyonun sol tarafındadır. Su miktarı arttığında denge sağa doğru kayar ve daha fazla alkol üretilir. Bunun tersine, sistemden suyun uzaklaştırılması dengeyi daha fazla alken üretecek şekilde değiştirir. Bu nedenle, seyreltik asitlerin varlığı alkenlerden alkol oluşumunu kolaylaştırırken, çok az su içeren konsantre asitlerin varlığında bunun tersi meydana gelir.

İlave reaksiyonları sıcaklığa bağlıdır. İşlem sırasında yeni bağlar oluştuğundan bu reaksiyonlar için entalpi terimi negatiftir. Buna karşılık, iki reaktan molekülü bir molekül ürün verdiğinden entropi terimi pozitiftir.

Düşük sıcaklıklarda entropi terimi küçüktür ve entalpi terimi baskındır. Dolayısıyla Gibbs serbest enerjisi negatiftir ve denge sabitinin birden büyük olması reaktanlar üzerinde ürün oluşumunu teşvik eder.

Ancak yüksek sıcaklıklarda büyük entropi terimi entalpi terimine hakim olur ve Gibbs serbest enerjisi pozitiftir. Denge sabitinin birden küçük olması reaksiyonu tersine çevirir, bu da reaktantların ürünlere göre tercih edileceği anlamına gelir.