相转移催化剂分析
位转移和相转移的例子
位转移和相转移的例子相转移催化反应的特点(1)采用极性非质子溶剂以克服溶剂化所产生的不良影响。
乙腈、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、六甲基磷酸三酰胺(HMPT)。
这些物质全都具有亲油性的甲基和极性官能团，所以，它们可以溶解在水和烃、醇以及含氧烃等有机介质中，使盐和有机物二者很好地互溶。
因为极性非质子溶剂不含有羟基，从而避免了溶剂化。
但是该类溶剂存在以下一些缺点:一般沸点比较高，在反应完成后，很难从混合物中除去，回收提纯比较困难;少量水的存在对反应有干扰作用，反应要求在无水条件下进行:比普通的醇、烃、含氧烃等溶剂价格高得多;一般毒性较大。
相转移催化剂:在两相反应体系中，通过加入少量的第三种物质，即相转移催化剂，使一种反应物从一相转移到另一相中，并且与后一相中的另一反应物反应，从而变非均相反应为均相反应，并使反应速度加快。
并顺利进行。
相转移催化反应的特点(2)提高反应速率，提高反应的专一性;耗费较低的能源;可使用廉价非毒性、能回收的溶剂，或直接使用液体试剂作为溶剂;相转移催化使用的催化剂和介质极易获得;工艺流程简单、设备尺寸小:产品容易分离。
相转移催化剂:盐类催化剂 (3)1季铵盐阳离子的结构为了使季铵盐阳离子既具有较好的亲油性，又具有较好的亲水性，季铵盐阳离子中的四个烷基的总碳原子数一般以1 5-25 为官,为了提高亲水试剂中阴离子的活性，亲核试剂的阳离子与阴离子在有机溶剂中应该容易分开，即阳离子和阴离子之间的中心距离应尽可能大一些，因此，四个烷基最好是相同的季镀盐中阴离子的影响常用的季铵盐是季铵的氩化物，因为它们制备容易、价格较便官。
如果当亲核试剂的阴离子Nu-(如F-、OH-) 比CI-更难提取到有机相时，就需要使用季铵酸性硫酸盐，因为HSO，在碱性介质中会转变成更难提取的SO 2-.由于季铵酸性硫酸盐的制备较复杂、价格较贵，使用较少。
相转移催化剂
相转移催化剂
催化剂可以用来驱动催化反应，使化学反应发生变化，比如氧化反应、还原反应、水解反应、分解反应和合成反应等。
其中，相转移催化剂可用
来加速跨越反应水平的过程，以连接所有的反应体。
它可以通过改变溶剂、抑制剂或产物的极性，来改变反应的速率或方向。
例如，甲烷的加氢反应
是一种常见的相转移反应，在此反应中，甲烷和氢气可被转移到一种更稳
定的反应态，即甲烷加氢后形成的甲醛。
在这种反应中，铑（Rh）是一种
常用的相转移催化剂，它可以驱动反应，将活性的氢气从反应体中分离并
传递到铑表面，从而促进反应的进行。
另外，铂（Pt）和镍（Ni）也是常
用的相转移催化剂，能够有效地促进反应的速率。
第五章 (有机合成)相转移催化剂的应用ppt课件
如：KMnO4不溶于苯，加入18-C-6搅拌后，苯层变为紫色。
Ⅱ. 常为中性配体，不引入其它负离子。
Ⅲ. 优良的配位能力及配位选择性。
Ⅳ. 较昂贵，制备困难，有毒性
（2）章鱼状化合物*
Octopus molecules or Octopus compounds
相转移催化作用原理 相转移催化剂 相转移催化在有机合成中的应用 相转移催化近期的发展
相转移催化(Phase transfer)，简称PT，是20 世纪70 年代以来在有机合成中应用日趋广泛的一种新的合 成技术。
1913年首次报道了下面的实验结果：
回流2周无反应
n-C8 H17Cl +NaCN(H 2O)
X：Cl、Br
O2 N
18C6
Cl+ K F C H3 C N O2 N N O2
F 100%
N O2
C H C 3 O C l+ K F 18C C H C 3 O 6F 100%
Br +KF
18C6
100%
（3）长链醇制长链卤代烷
R O H+HZ n C C l2 R lC l+ H 2 OR≤C4~C6
1975年，S. L. Regen首次报道了支载的三烷基苄铵 盐的应用，提出“三相催化剂”这一术语。
（1）三相催化剂种类
负载季铵盐：
C (H 2 - C H)nHCHC ( O H 2 C -H +)n H R N 3ClC ( H 2 C -H)n
Z n C l2
C H C 2l
+C H N 2R C 3l
相转移催化剂的原理及应用
相转移催化剂的原理及应用1. 相转移催化剂的基本概念相转移催化剂（Phase Transfer Catalyst，简称PTC）是一种特殊的催化剂，其原理是通过在两相体系中传递离子以实现催化反应。
相转移催化剂通常是具有高度可溶性的季铵盐类化合物，能在两相体系中稳定存在，并能转移来自一个相中的离子到另一个相中，从而促进反应的进行。
2. 相转移催化剂的原理相转移催化剂的原理可以通过以下步骤来说明： - 第一步：相转移催化剂在两相体系中稳定存在，并能在有机相和水相之间快速传递离子。
- 第二步：催化剂从有机相中捕获亲核离子，如负离子，形成化学活性的复合物。
- 第三步：催化剂将活性复合物转移到水相中，使其转化为相应的中间产物。
- 第四步：中间产物在水相中进一步反应，形成最终产物。
- 第五步：催化剂在反应结束后重新回到有机相中，准备进行下一轮催化反应。
相转移催化剂通常通过离子对的形式催化反应，其中一个离子在有机相中，另一个离子在水相中。
该过程使得通常不相容的底物和反应条件能够同时存在，从而实现了一些特殊反应的高效催化。
3. 相转移催化剂的应用相转移催化剂在有机合成中具有广泛的应用。
以下是其中一些主要的应用领域：3.1 反应条件温和相转移催化剂通常能够在温和的反应条件下完成催化反应，如室温下或轻度加热下。
这样的反应条件对于一些温度敏感的底物很有利，能够避免产生副反应和底物失活。
3.2 反应底物选择性相转移催化剂常常能够实现一些传统催化剂无法实现的选择性合成。
通过调节催化剂的结构和反应条件，可以选择性地引发特定的反应途径，从而得到期望的产物。
3.3 应用于不相容溶剂中的反应一些有机反应需要在水相中进行，而底物和催化剂却是有机溶剂可溶的。
相转移催化剂的引入使得这些不相容溶剂中的反应得以顺利进行，提高了反应的效率和收率。
3.4 可控化学反应相转移催化剂在一些高附加值化学反应中发挥了重要作用。
通过合理选择催化剂和调节反应条件，能够实现反应速率的可控和产物分布的选择性。
相转移催化剂的作用原理
相转移催化剂的作用原理相转移催化剂自20世纪80年代以来，已成为催化领域中的重要发展方向之一，因其在有机合成、精细化工生产和环境保护等领域中具有显著优越性而备受瞩目。
相转移催化剂（PTC）是指一类能够在两种氢氧根、氧化根等负离子不同相之间传递反应物和产物的分子化合物，其中包括类阴离子和阳离子两种类型。
PTC 催化剂的应用在有机合成、精细化工生产领域中已具有了广泛的应用，如氨氧化、氧化脱氢、酯化、烷基化、烷基加成等反应。
其优越性有以下几个方面：1、扩大反应的适用范围。
有些反应需要在不同相中进行，用传统的催化剂难以实现。
而PTC催化剂的转移作用可以实现反应的跨相进行。
2、提高反应的速率和产率。
PTC催化剂的存在可以减小反应物的悬浮度，使反应物分子更容易接近，从而提高了反应的速率和产率。
3、提高反应的选择性和特异性。
PTC催化剂通过调控反应物的分布和存在方式，可以选择性地加快目标产物的生成，并减小或防止不必要的催化反应发生。
PTC催化剂的作用机理主要包括两种：单相机理和双相机理。
在单相机理中，PTC催化剂的作用是增加了反应物之间的接触机会，促进反应活性中心形成，同时减小反应物和产物的溶解度限制，增加了反应体系的灵活性和选择性。
例如，一些酯化反应需要在非极性溶剂中进行，但酯的产品是不溶于该溶剂的，此时PTC催化剂可促进酯的生成。
在双相机理中，PTC催化剂通常位于两相之间，将非极性溶剂和水溶剂中的反应物和催化剂联系起来。
在该体系中，PTC催化剂作为传递反应物的媒介，通过离子对、反应物离子对和催化离子对的形式实现反应，从而提高反应活性和选择性。
常用的PTC催化剂有四步法行者，负离子型催化剂和阳离子型催化剂。
四步法行者是阳离子型PTC催化剂的代表，可以通过四步反应将水相反应物转移到有机相，以实现跨相反应。
其基本反应可以分为以下四步：1、阳离子型PTC催化剂被负离子元素按照官能团的规律结合；2、负离子原料在水相中与阳离子型PTC催化剂结合，生成离子对；3、离子对穿过有机相，到达另一相，再通过有机相中的阳离子型PTC催化剂与反应物结合；4、生成离子对穿过有机相返回水相，DHUP离子通过有机相中阳离子型PTC催化剂离开有机相返回水相。
液固两相相转移催化剂
液固两相相转移催化剂
液固两相相转移催化剂是一种在液-固两相中同时进行催化反
应的催化剂。
通常，液相中的底物与溶剂发生反应生成中间体，然后由催化剂转移到固相中进行后续的反应步骤。
液固两相相转移催化剂具有如下特点：
1. 可以在反应前期将底物转移到固相催化剂表面，提高反应速率。
2. 可以同时发生液相和固相催化反应，提高反应效率。
3. 可以有效地控制液相和固相之间的质量传递和热传递，提高反应选择性和产率。
4. 可以实现催化剂的循环使用。
液固两相相转移催化剂在有机合成中具有广泛的应用。
它可以用于催化酯化、醚化、缩醛缩酮、环化等反应，同时也可以用于不对称合成、有机合成等方面。
常见的液固两相相转移催化剂包括膦类催化剂、胺类催化剂、金属有机酸类催化剂等。
这些催化剂通常具有良好的溶解性和亲油性，同时也能够与固相催化剂有效地结合，形成有效的催化系统。
相转移催化剂精讲
• 例如KMnO4水溶液对烯烃的氧化效果很差， 而冠醚对KMnO4的氧化催化性能却很突 出．反应可表示如下
开链聚醚类
开链聚醚又称为足体，作为相转移催化剂具有相对较高的化学稳定性， 毒性小，合成方便，价格低廉，因此受到较多的研究，最具有代表性的是 聚乙二醇（PEG)和聚二乙醇二甲醚等。与冠醚，环糊精等相转移催化剂 的作用类似，都与客体分子形成超分子结构，但开链聚醚PTC是柔性的长 链分子，可以折叠，弯曲成合适的形状结构，可以与不同大小的离子配合 ，从而具有更广泛的适用性
相转移催化剂 ---王素平
CONTENTS
相转移催化反应(简称PTC反应)是20世纪70年 代发展起来的有机合成新方法，它能使采用 传统方法难以实现的反应顺利进行，如反应 速度快，反应条件温和，操作简便，副反应 少，选择性好，不需要价格昂贵的无水溶剂 或非质子溶剂，可以用碱金属氧化物水溶液 代替酚盐、烷氧盐、氨基钠及氰化钠等，因 此受到广泛的重视
鎓盐类
• 季磷盐的结构和季铵盐相似，催化的原理 也相同，季磷盐作为相转移催化剂虽然比 季铵盐的价格要稍贵一些，但季磷盐对碱 和热的稳定性要比季铵盐好，因此季磷盐 也逐渐被采用。
作用机理
• 如图所示，季铵盐和水相中的反应物反应形成季铵碱，其在有机相中 的溶解度比水相更大．因此，一部分Q +Nu-会进入有机相和RX反应， 再得到产物RNu．这样，除从反应(4)可得到产物外，经反应 (1)→(2)→(3)也得到产物，而且相转移催化剂Q+X-还可以自动再 生．这样，使用极少的Q+X-即可大量获得产物．
• 以聚乙二醇类(PEG)为相转移催化剂，其催 化机理是由于链节可以折迭成螺旋状并自 由滑动的链，如下所示
三相相转移催化剂
ptc相转移催化剂
ptc相转移催化剂摘要：1.PTC 相转移催化剂的定义和作用2.PTC 相转移催化剂的分类3.PTC 相转移催化剂的应用4.我国在PTC 相转移催化剂研究方面的进展正文：一、PTC 相转移催化剂的定义和作用PTC（Phase Transfer Catalysis）相转移催化剂，即相转移催化剂，是一种在两种不同相之间进行催化反应的催化剂。
这种催化剂可以在两种相之间转移，从而实现催化反应。
PTC 相转移催化剂广泛应用于有机合成、环境保护等领域。
二、PTC 相转移催化剂的分类根据催化剂的性质和反应类型，PTC 相转移催化剂可以分为以下几类：1.酸性相转移催化剂：这类催化剂具有酸性，可以在酸性条件下进行催化反应。
2.碱性相转移催化剂：这类催化剂具有碱性，可以在碱性条件下进行催化反应。
3.中性相转移催化剂：这类催化剂在酸性和碱性条件下都可以进行催化反应。
4.金属有机相转移催化剂：这类催化剂是由金属有机化合物组成的，可以在有机相中进行催化反应。
三、PTC 相转移催化剂的应用PTC 相转移催化剂在许多领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.有机合成：PTC 相转移催化剂可以用于催化有机合成反应，如酯化、醚化、酰化等。
2.环境保护：PTC 相转移催化剂可以用于环境保护领域，如催化降解有机污染物、废水处理等。
3.精细化工：PTC 相转移催化剂可以用于精细化工领域，如催化合成高附加值化合物等。
4.材料科学：PTC 相转移催化剂可以用于材料科学领域，如催化合成高性能材料等。
四、我国在PTC 相转移催化剂研究方面的进展我国在PTC 相转移催化剂研究方面取得了显著的进展。
我国科研人员已经成功研发出多种PTC 相转移催化剂，并在有机合成、环境保护等领域取得了实际应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 例如KMnO4水溶液对烯烃的氧化效果很差， 而冠醚对KMnO4的氧化催化性能却很突 出．反应可表示如下
开链聚醚类
开链聚醚又称为足体，作为相转移催化剂具有相对较高的化学稳定性， 毒性小，合成方便，价格低廉，因此受到较多的研究，最具有代表性的是 聚乙二醇（PEG)和聚二乙醇二甲醚等。与冠醚，环糊精等相转移催化剂 的作用类似，都与客体分子形成超分子结构，但开链聚醚PTC是柔性的长 链分子，可以折叠，弯曲成合适的形状结构，可以与不同大小的离子配合 ，从而具有更广泛的适用性
鎓盐类PTC
是应用较为广泛的一类PTC，以通式Q+Y- 表示。由中心原子、中心原 子上的取代基和负离子三部分组成。价廉，毒性小，应用广泛，包括 季铵盐和季磷盐， 锍盐的钾盐，其中季铵盐（R4N+X-）应用最广 ， 季铵盐类SAA 是最早应用于药物合成的
常用的是四丁基溴化铵( TBAB) 、三甲基苄基氯化铵( TMBAC) 、三 辛基甲基氯化铵( TOMAC) 、十六烷基三甲基溴化铵(HTMAB) 、三乙 基苄基氯化铵( TEBAC) 、四丁基铵硫酸氢盐( TBAHSO4 ) 和三烷基 甲基氯化铵( TRMAC) 等。另外,季铵盐型阳离子交换树脂也能用于相 转移催化。
1.萃取机理
三相相转移催化
2.界面机理 杂多酸相转移催化 3其他类型相转移1971年，Starks就液-液相SN2亲核取代反应提出了著名的催化 循环原理，奠定了相转移催化反应的理论基础。
相转移催化反应萃取模型
以鎓盐相转移催化剂为例。鎓盐在水相及有机相均有一定的溶解 度，按照溶解性不同分为以下两种循环模型
3. 相转移催化剂的分类
1．相转移催化剂的要求 ① 具备形成离子对的条件;或者能与反应物形成复合离子； ② 有足够的碳原子，以便形成的离子对具有亲有机溶剂的能力。；
③ R的结构位阻应尽可能小，R基为直链居多 ；
④ 在反应条件下，应该是化学稳定的，并便于回收 。
目前常用的相转移催化剂有鎓盐类PTC，包结物结构的PTC ，开链聚醚PTC,其他相转移催化剂等
鎓盐类
• 季磷盐的结构和季铵盐相似，催化的原理 也相同，季磷盐作为相转移催化剂虽然比 季铵盐的价格要稍贵一些，但季磷盐对碱 和热的稳定性要比季铵盐好，因此季磷盐 也逐渐被采用。
作用机理
• 如图所示，季铵盐和水相中的反应物反应形成季铵碱，其在有机相中 的溶解度比水相更大．因此，一部分Q +Nu-会进入有机相和RX反应， 再得到产物RNu．这样，除从反应(4)可得到产物外，经反应 (1)→(2)→(3)也得到产物，而且相转移催化剂Q+X-还可以自动再 生．这样，使用极少的Q+X-即可大量获得产物．
2.相转移催化的原理
• 相转移催化反应步骤 • 相转移催化反应的机理
相转移催化的反应步骤
如图所示：相转移催化反应一般分为两步进行： 1）阴离子从水相转移到有机相，简称界面传质步骤。氰化物 从水相中转移到有机相为转移步骤 2）有机相中的置换反应，简称化学反应步骤。
相转移催化机理
相转移催化反应一般属于两相反应，反应过程主要包括反 应物从一相向另外一相的转移以及被转移物质与待转移物 质发生化学反应。至今为止发展了多种不同的催化反应机 理
CONTENTS
通常相转移催化反应过程至少包括两个 步骤: 1)一种反应物从本相转移至另一相； 2)转移的反应物与没有转移的反应物发 生反应．
主要内容
相转移催化剂的作用
相转移催化的机理 相转移催化剂的种类
相转移催化剂的应用
1.相转移催化剂的作用
1.相转移催化剂的转移 作用 2. 活化作用 A.界面张力的降低 反应物活性组分与相转移催化结合为 离子对后很容易分布在两相界面上， 从而大大降低了表面张力，界面张力 的降低使有机相与水相接触更加 充分，从而提高反应速率。 B.反应物的活化 通过相转移催化剂阳离子与活性组分 结合成新的离子对，减弱活性组分阴 离子的水合作用，从而提高反应活性 C.界面过渡态的改变 3. 提高反应选择性
• 以聚乙二醇类(PEG)为相转移催化剂，其催 化机理是由于链节可以折迭成螺旋状并自 由滑动的链，如下所示
三相相转移催化剂
以高分子或硅胶等载体将季铵盐、季磷盐、冠醚、聚乙二醇等联在高分 子链上作为相转移使用，应用中由 于反应中存在固相（催化剂）—水相— 有机相三相体系，称为三相催化剂
• 冠醚：一般含有若干个乙氧基重复单元-O-CH2-CH2-,每含 1个极性亲水氧原子，就相含有1个非极性亲油的亚甲基， 所以能在极性和非极性间表现出惊人的平衡能力。 • 冠醚催化原理主要是利用环中氧原子与金属离子形成配位 阳离子.冠醚类相转移催化剂常用于固一液型反应．在这 类反应中，反应物先溶于有机溶剂中，然后此溶液与固体 盐类试剂接触，当溶液中有冠醚时，盐与冠醚形成络合物 而溶解于有机相中，随即在其中进行反应．
模型一：当鎓盐阳离子亲水性较强时（OP代表有机相，AP代表水相）
PTC在两相中分配，此时相转移是鎓盐把Y-从水相输送到有机相， 然后鎓盐阳离子又把X-输送到水相
模型二：当鎓盐阳离子亲油性较强时
模型二中的相转移催化剂阳离子交换发生在界面上，PTC的作用是以 离子对的形式反复萃取阴离子Y-进入有机相，不需要催化剂阳离子在 两相中的转移
相转移催化剂 ---王素平
CONTENTS
相转移催化反应(简称PTC反应)是20世纪70年 代发展起来的有机合成新方法，它能使采用 传统方法难以实现的反应顺利进行，如反应 速度快，反应条件温和，操作简便，副反应 少，选择性好，不需要价格昂贵的无水溶剂 或非质子溶剂，可以用碱金属氧化物水溶液 代替酚盐、烷氧盐、氨基钠及氰化钠等，因 此受到广泛的重视
Q+ 表示季铵盐离子：M+ Nu‾表示溶于水的反应物；Nu-表示反应试剂中的亲核基团
包结类PTC
冠醚、环糊精、杯芳烃等具有独特的结构、性能，从而成为一类重要 的PTC.这类PTC都具有分子内空腔结构，通过PTC与反应物分子形成氢键，范 德华力等，从而形成包结物超分子结构并将客体分子带入另一相中释放，从 而使两相之间反应得以发生