相轉移催化劑

相轉移催化劑

相轉移催化劑(Phase transfer catalyst,PTC)是可以幫助反應物從一相轉移到能夠發生反應的另一相當中,從而加快異相系統反應速率的一類催化劑。一般存在相轉移催化的反應,都存在水溶液和有機溶劑兩相,離子型反應物往往可溶於水相,不溶於有機相,而有機底物則可溶於有機溶劑之中。不存在相轉移催化劑時,兩相相互隔離,幾個反應物無法接觸,反應進行得很慢。相轉移催化劑的存在,可以與水相中的離子所結合(通常情況),並利用自身對有機溶劑的親和性,將水相中的反應物轉移到有機相中,促使反應發生。

基本介紹

  • 中文名:相轉移催化劑
  • 外文名:Phase transfer catalyst
  • 簡稱:PTC
  • 其他類型:三相相轉移催化
簡介,催化機理,優點,常用類型,要求,種類,

簡介

相轉移催化劑
有機合成中常遇到非均相有機反應,這類反應的通常速度很慢,收率低,反應不完全的缺點。但如果用水溶性無機鹽,用極性小的有機溶劑溶解有機物,並加入少量(0.05mol以下)的季銨鹽或季磷鹽,反應則很容易進行,這類能促使提高反應速度並在兩相間轉移負離子的鎓鹽,稱為相轉移催化劑。一般存在相轉移催化的反應,都存在水溶液和有機溶劑兩相,離子型反應物往往可溶於水相,不溶於有機相,而有機底物則可溶於有機溶劑之中。不存在相轉移催化劑時,兩相相互隔離,幾個反應物無法接觸,反應進行得很慢。相轉移催化劑的存在,可以與水相中的離子所結合(通常情況),並利用自身對有機溶劑的親和性,將水相中的反應物轉移到有機相中,促使反應發生。

催化機理

相轉移催化反應一般屬於兩相反應,反應過程主要包括反應物從一相向另外一相的轉移以及被轉移物質與待轉移物質發生化學反應。至今為止發展了多種不同的催化反應機理:
1.萃取機理
1971年,Starks就液-液相SN2親核取代反應提出了著名的催化循環原理,奠定了相轉移催化反應的理論基礎。
以鎓鹽相轉移催化劑為例。鎓鹽在水相及有機相均有一定的溶解度,按照溶解性不同分為以下兩種循環模型:
PTC在兩相中分配,此時相轉移是鎓鹽把Y-從水相輸送到有機相,然後鎓鹽陽離子又把X-輸送到水相
模型二中的相轉移催化劑陽離子交換髮生在界面上,PTC的作用是以離子對的形式反覆萃取陰離子Y-進入有機相,不需要催化劑陽離子在兩相中的轉移
2.界面機理
3其他類型
三相相轉移催化
雜多酸相轉移催化
離子液體相轉移催化

優點

相轉移催化劑具有下列突出優點:
1. 不要求無水操作,相轉移催化反應可以在水和有機溶劑兩相反應;
2. 加快反應速率;
3. 降低反應溫度;
4. 產品收率高,相轉移催化劑的作用,使反應物充分接觸,因而反應比較徹底;
5. 合成操作簡便,降低了溫度壓力等,對設備要求強度低,操作也較簡單;
6. 避免使用常規方法所需的危險試劑
7. 廣泛適應於各種合成反應,並有可能完成使用其他方法不能實現的合成反應;
8. 副反應易控制,提高選擇性。

常用類型

要求

①具備形成離子對的條件;或者能與反應物形成複合離子;
②有足夠的碳原子,以便形成的離子對具有親有機溶劑的能力;
③R的結構位阻應儘可能小,R基為直鏈居多 ;
④在反應條件下,應該是化學穩定的,並便於回收 。

種類

1、聚醚
鏈狀聚乙二醇:H(OCH2CH2)nOH
鏈狀聚乙二醇二烷基醚:R(OCH2CH2)nOR
2、環狀冠醚類:18冠6、15冠5、環糊精等。
3、季銨鹽:常用的季銨鹽相轉移催化劑是苄基三乙基氯化銨TEBA)、四丁基溴化銨(TBAB)、四丁基氯化銨四丁基硫酸氫銨三辛基甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨、十四烷基三甲基氯化銨等。
4、叔胺:R4N X ,吡啶,三丁胺等。
5、季銨鹼(其鹼性與氫氧化鈉相近)易溶於水,強吸濕性
6、季膦鹽

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們