6.8. Присоединение серной кислоты

Алкены реагируют на холоду с концентрированной серной кислотой с образованием кислых алкилсульфатов общей формулы . Эти вещества образуются в результате присоединения иона водорода к одному из атомов углерода, связанных двойной связью, и бисульфат-иона — к

другому. Важно отметить, что углерод образует связь с кислородом, а с серой.

Реакция протекает легко: газообразный алкен пропускают в кислоту, жидкий алкен перемешивают или встряхивают с кислотой. Поскольку кислые алкилсульфаты растворяются в серной кислоте, образуется прозрачный раствор. Кислые алкилсульфаты — твердые гигроскопичные вещества, которые трудно выделить. Как видно из приведенных ниже примеров, концентрация серной кислоты зависит от вводимого в реакцию алкена; объяснение приведено в разд. 6.11.

Если раствор кислого алкилсульфата в серной кислоте разбавить водой и нагреть, то образуется спирт, имеющий ту же алкильную группу, что и исходный кислый алкилсульфат. Кислые алкилсульфаты разлагаются водой с образованием спирта и серной кислоты, т. е. происходит гидролиз. Эта последовательность реакций приводит к спиртам; присоединение серной кислоты к алкенам обычно и проводится с этой целью.

Это хороший метод получения спиртов в больших масштабах, поскольку алкены сравнительно легко получаются при крекинге нефти. Присоединение серной кислоты происходит по правилу Марковникова, и поэтому некоторые спирты нельзя получить этим методом. Например, можно получить изопропиловый спирт, но не н-пропиловый спирт; можно синтезировать трет-бутиловый спирт, но не изобутиловый.

Свойство алкенов растворяться в холодной концентрированной серной кислоте с образованием кислых алкилсульфатов используется при очистке некоторых других соединений. Например, алканы или алкилгалогениды, которые не растворяются в серной кислоте, можно очистить от примеси алкена обработкой серной кислотой. Газообразный алкан пропускают через несколько сосудов с серной кислотой, а жидкие алканы встряхивают с серной кислотой в делительной воронке.