Катализаторы, механизм процесса

Все рассматриваемые реак­ции принадлежат к числу кислотно-каталитических процессов.

Катализаторами гидратации олефинов могут служить растворы серной или фосфорной кислот. Это был первый метод гидратации спиртов, называемый сернокислотным. Процесс является жидкофазным. Имеет следующие недостатки: многостадийность процесса, образование моно- и диалкилсульфатов, коррозия аппаратуры, необходимость утилизации отработанной серной кислоты.

Отмеченные недостатки сернокислотной гидратации олефинов привели к разработке методов прямой гидратации олефинов в присутствии гетерогенных кислотных катализаторов.

Твердыми катализаторами гидратации являются фосфорная кислота на носителе (алюмосиликат, силикагель, пемза), катализаторы на основе оксидов металлов (Al₂O₃, W₂O₃ и др.) и ионообменные смолы (сульфокатиониты).

При прочих равных условиях в присутствии твердых катализаторов процесс протекает значительно медленнее, чем в присутствии жидких, но зато значительно уменьшается или даже исключается коррозия. Снижение скорости можно компенсировать повышением температуры, но в этом случае снижается выход спирта и повышается выход побочных продуктов (эфиров, полимеров).

Роль катализаторов при гидратации состоит в протонировании оле­фина и образовании промежуточного карбокатиона:

Образование карбониевого иона (карбокатиона) II является стадией, лимитирующей скорость реакции. Его возникновению предшествует быстро и обратимо протекающий процесс образования π-комплекса I, медленно превращающегося в II: