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1、2006年第27卷第5期中北大学学报(自然科学版)Vol.27No.52006(总第109期)JOURNALOFNORTHUNIVERSITYOFCHINA(NATURALSCIENCEEDITION)(SumNo.109)文章编号:1673-3193(2006)05-0442-06胶束催化及其在有机合成中的应用刘启发,于亚明,高保娇(中北大学化工与环境学院,山西太原030051)摘要:概述了胶束催化作用的基本原理以及胶束催化在有机合成中的多方面应用.分析了各种因素对胶束催化的影响规律,并结合作者利用胶束催化对线型高聚物实施大分子反应的研究实践.提出了胶束催化在有机合成中将
2、具有广阔的应用前景,可将大量的油/水两相有机反应体系高效地推向工业化生产.关键词:胶束;胶束催化;有机合成中图分类号:TQ201文献标识码:AMicellarCatalysisanditsApplicationsinOrganicSynthesisLIUQi-fa,YUYa-ming,GAOBao-jiao(SchoolofChemicalEngineringandEnviornment,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China)Abstract:Thispapersummarizedtheprincipleofmicellarca
3、talysis,revieweditsvariousapplicationsinorganicsynthesis,anddescribedtheeffectsofdifferentfactorsonthemicellarcatalysis.Combiningwithauthor′spresentinvestigationcatalysissystem,itisindicatedthatmicellarcatalysishaswideapplicationforegroundinorganicsynthesis,andanumberoforganicreactantsystem
4、sbetweenphaseoilandwaterphasecanbeenintroducedintoindustrializationproductionthroughmicellarcatalysiswithhighefficien-cyandenvironmentalprotection.Keywords:micell;micellarcatalysis;organicsynthesis0引言在临界胶束浓度(CMC)以上,在疏水相互作用力的推动下,表面活性剂分子在水溶液中会发生自聚集,形成以非极性碳氢链为核,亲水的离子头(或极性头)为壳的胶束(纳米尺度的聚集体).胶束核内
5、是非极性的微区,外壳的极性头则处于被水溶剂化的状态,胶束外部是连续相的水介质,因此胶束体系是由极性区、弱极性区、非极性区等不同极性性质的区域所组成的体系.非极性区可以增溶非水溶性有机化合物,而弱极性区则提供了水溶性试剂与有机化合物进行反应的良好场所,在油/水两相界面扩大效应,反应物局部浓集效应,底物与胶束壳层离子头间静电作用等效应的作用下,油/水两相间的有机反应被大大加速,此即为胶束催化作用.胶束催化效应是在1959年被Duynstee等首先发现的,他们发现在[1]阳离子表面活性剂胶束体系中,OH-与取代的三甲苯基阳离子之间的反应被加速.1975年Fendler[2]和199
6、1年Gratzal对胶束的类型、特点和机理作了全面介绍,此后胶束催化作为化学动力学的一个新[3]领域,引起了广大学者极大的研究兴趣,目前已广泛应用于多种有机合成的研究之中.胶束催化的最大特点就是表面活性剂能在水中为不溶于水的有机物提供一个疏水的微环境,使原来许多油-水两相间[4]的有机反应的速率提高1000倍以上,而且可使反应条件变得更加温和,还能有效地避免副反应的发生,提高合成效率.比如,2,4-二硝基氯苯必须在温度大于100℃的高压釜中才能碱性水解,但使用阳收稿日期:2005-10-30基金项目:山西省自然科学基金资助项目(20040402)作者简介:刘启发(1975-
7、),男,助工,硕士.主要从事应用化学研究.(总第109期)胶束催化及其在有机合成中的应用(刘启发等)443离子表面活性剂溴代十六烷基吡啶时,由于胶束可增溶硝基氯苯,阳离子表面活性剂头基的正电荷对OH-离子又有静电吸引作用,两个因素都促进其水解速率的提高,在30℃下其水解速率比非胶束催[5]化体系提高了100倍;又比如,1,3-苯并二茂的氯甲基反应,使用仅为底物摩尔数0.28%的胶束催化剂,就可使转化率高达97%,且有效地抑制了过去使用路易斯酸催化剂时所引起的傅-克缩合副反应,避[6]免了二芳甲烷副产物的
