失水反应

此条目的主題是化學/物理上去除水份子的過程。关于人體水分不足、擾亂新陈代谢而產生的生理反應，請見「脫水」。

失水反应（英語：dehydration reaction），也称脱水反应，是消除反应的一类，反应中反应物发生脫去水的化学反应。加速失水反应进行的化学试剂一般称为失水剂。醇失水成烯或醚的反应是常见的失水反应之一，反应通常需要借助布朗斯特酸催化，以使不好的离去基团羟基（-OH）转化为易离去的水（-OH₂⁺）。

脫水反應可成為化工生產中其中一道单元过程。脫水反應是水合的逆过程，把水分子从物质分子中解脱出来。对于单纯的水合物来说，比较容易，一般只要加热使水脱离蒸发就可以了，如将碳酸钠水合物晶体加热，就会脱水成为碳酸钠粉末。倘若抽出水份子後，原分子會成为新化合物的話，脱水就必须借助催化剂或控制其他条件，如将乙醇脱水制成乙烯或乙醚等。

有机合成中的失水反应

酯化反應

脫水反應的經典例子是費歇爾酯化反應，其中涉及用醇處理羧酸以生成酯

RCO₂H + R′OH ⇌ RCO₂R′ + H₂O

此類反應通常需要脫水劑（即與水發生反應的物質）的存在。

醚化反應

醇失水成醚：

2 R-OH → R-O-R + H₂O

兩個單醣，例如葡萄糖和果糖，可以透過脫水合成結合在一起（形成蔗糖）。由兩個單醣組成的新分子稱為雙醣。

腈的形成

腈類通常由一級酰胺脫水製備。

酰胺失水成腈：

RCONH₂ → R-CN + H₂O

乙烯酮的形成

透過加熱乙酸並捕獲產物可生成乙烯酮^[1]：

CH₃CO₂H → CH₂=C=O + H₂O

烯烴的形成

烯烴可以由醇脫水製成。醇失水成烯^[2]：

R-CH₂-CHOH-R → R-CH=CH-R + H₂O

這種轉化可用於將生物質轉化為液體燃料^[3]。 乙醇轉化為乙烯是一個基本例子^[4][5]：

   CH₃CH₂OH → H₂C=CH₂ + H₂O

硫酸和某些沸石等酸性催化劑可加速此反應。這些反應通常透過碳正離子中間體進行，如環己醇脫水反應所示。^[6]

有些醇類容易發生脫水反應。 3-羥基羰基，稱為羥基醛，在室溫下放置時會釋放水：

RC(O)CH₂CH(OH)R' → RC(O)CH=CHR' + H₂O

此反應是由脫水試劑引起的。例如，2-甲基環己-1-醇在馬丁硫烷存在下脫水生成1-甲基環己烯，後者與水不可逆反應^[7][8]

甘油轉化為丙烯醛則經過了雙重脫水^[9][10]：

其他反應

• 羧酸失水成酸酐：

2 RCO₂H → (RCO)₂O + H₂O

• 环己二烯醇重排反应（Dienol benzene rearrangement）：^[11][12][13]

• 蔗糖或其它有机化合物失水：[1]

C₁₂H₂₂O₁₁ + 98% H₂SO₄ → 12 C _(石墨粉) + 11 H₂O_(g) + 硫酸/水混合物

浓硫酸与水发生强烈放热反应，推动了上述反应进行。

常见的失水剂有：浓硫酸、浓磷酸、热氧化铝及热的陶瓷材料。

無機化學中的失水反應

焦磷酸鍵的形成是與生物能量學相關的重要脫水反應。

各種建築材料都是透過脫水生產的。熟石膏是由石膏在窯中脫水而生成的^[14][15]：

${\displaystyle {\ce {CaSO4.2H2O +{}}}}$ 熱 ${\displaystyle {\ce {->}}}$ ${\displaystyle {\ce {CaSO4.1/2H2O + 1 1/2H2O}}}$ (以蒸氣形式釋放).

將所得的乾粉與水混合，就可形成堅硬但可操作的硬化糊狀物。

参见

• 乾燥
• 水合反应
• 脱水缩合