相转移催化技术原理及应用

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1、.相转移催化技术原理及应用摘要:介绍了相转移催化技术的基本原理,分别讨论了液一液相转移催化反应、固一液相转移催化反应和三相催化反应的特点。着重记述了近年来相转移催化技术在医药工业和化工中的应用进展。采用相转移催化技术具有操作简便、反应条件温和、收率高、质量好等优点,对于工业生产进行工艺技术改进、降低生产成本,具有重要现实意义。关键词：相转移催化技术、原理、医药工业、化工、应用进展相转移催化反应(简称PTC反应)是20世纪60年代发展起来的一种异相反应的新理论和方法。它能使采用传统方法难以实现的异相反应顺利进行，能够加快反应速

2、率，降低反应温度，改变反应的选择性，抑制副反应发生。同时相转移催化反应无需使用价格昂贵的无水溶剂或非质子溶剂，且对碱的要求低，可以使用碱金属、碱土金属氧化物的水溶液。因此该技术的研究和应用得到了迅速发展。现在，相转移催化技术已经应用到了化学合成的绝大多数领域，涉及到医药、农药、香料、造纸、化工、制革、高分子材料等重要领域［1］。1、相转移催化反应的原理相转移催化反应虽然涉及的各种类型化学反应很多,但概括起来可分为三大类:液一液相转移催化、固一液相转移催化和三相催化。1.1固一液相转移催化在固－液相转移催化反应中，应用较多的络

3、合剂主要有冠醚、word资料.穴醚和聚乙二醇类等，其中工业上使用较多的为价格低廉的聚乙二醇等两亲类化合物。聚乙二醇是一类大众化工产品，结构呈螺旋构象它的催化机理与冠醚等的催化机理相似，均为通过氧原子与金属阳离子络合，将活性阴离子带入有机相，从而达到相转移催化的目的。聚乙二醇的自动活动的链可以形成与冠醚类似的环，且不受孔穴大小的限制，因此是理想的冠醚取代物，得到了广泛的应用。1.2液一液相转移催化液－液相转移催化反应是在一个互不混溶的两相系统中进行。其中一相(一般为水相)为碱或含起亲核试剂作用的盐类，另一相为有机相，其中含与上

4、述盐类起反应的作用物。在加入相转移催化剂后，这些物质中的阳离子是亲油性的，既溶于水相也溶于油相。当在水相中碰到分布在其中的盐类时，水相中过剩的阴离子便与相转移催化剂中的阴离子进行交换。因此，通常的相转移催化反应过程至少包括两个步骤:一种反应物从本相转移至另一相；转移的反应物与没有转移的反应物发生反应。在相转移催化剂机理中，亲核取代反应发生在有机相，并且是控制步骤。1.3三相催化为了解决相转移催化剂回收难、价格高的问题,近年来发展了一种新的相转移催化法:三相催化反应,将相转移催化剂连接在聚合物载体上,它是一种不溶水也不溶于有机

5、相的固体高分子,因此称为三相催化剂,也称聚合物催化剂。此法的显要优势是催化剂可定量回收,干燥后活性不受影响,可重复使用,因此该领域研究开发的时间不长,但发展很快,并积累了大量的理论和实践经验,word资料.在选择和应用固载的PTC时应考虑以下几个方面的问题:（1）三相催化剂粒子的大小:粒子小活性大,但粒子太小,不易过滤,后处理困难,选择100~150目较为合适。（2）载体树脂的交联度:交联度小的活性比较好,大于2%时效果较差,以0.6%为好。（3）反应的搅拌速度:合适的搅拌速度能控制物质传递速度,更好的发挥催化剂的活性。2、

6、相转移催化技术的应用2.1相转移催化技术在化工中的应用随着化学工业的发展，相转移催化反应技术在近年来得到了充分的发展空间。相转移催化反应在制备有机化学中已占重要地位，大量的催化剂被制备出来并且得到了应用[2]。在液-液相转移催化反应中,应用最多的是季铵盐类催化剂,其次是季磷盐类,季锑盐和季铋盐因毒性较大,一般不使用。冠醚类的催化剂应用也广泛，冠醚可以折叠成一定半径的空穴,使氧原子处于一边,所以能与适当大小的正离子形成络合物。形成的络合正离子能与水相中的负离子形成离子对进入有机相中,从而起到相转移催化作用。例如,过氢二苯-18

7、-冠-6可将高锰酸钾溶于苯中(其空穴络合K+),成为有机化合物在温和条件下的一种方便的氧化剂,可以将烯烃、醇、醛及烷基苯等定量的氧化成酮和羧酸钾,而无进一步的氧化所产生的杂质,且收率高于高锰酸钾水溶液氧化所得。因其价格昂贵又有一定的毒性,现有被替代之势。聚乙二醇也是一种常用的相转移催化剂,它多用于杂环化学反应、过渡金属配合物催化的反应及其它催化反应中,它可以折叠、弯曲成合适的形状结构和不同大小的离子络合。常用的催化剂有PEG-400、word资料.PEG-600、PEG单醚、PEG双醚以及PEG单醚单酯等,可以用于亲核取代反

8、应、烃基化反应、缩合反应、氧化反应以及有机金属化合物的合成制备等。如硫脲衍生物的合成反应中,使用PEG-400相转移催化剂可以取得良好的反应效果。相转移催化在有机合成方面的应用发展很快,现已成为重要的有机合成技术之一[3]。随着这一领域研究的不断发展,由最初仅限于有活泼氢的化合物的烃化反应