Введение
Вещество, которое способствует фазовому переходу реагента В химии, фазовый переходный катализатор или PTC - это катализатор, который способствует переходу реагента из одной фазы в другую, где происходит реакция. Фазопереводный катализатор является специальной формой катализатора и может действовать с помощью методов гомогенного или гетерогенного катализа в зависимости от используемого катализатора. Ионные реагенты часто растворимы в водной фазе, но нерастворимы в органической фазе в отсутствие катализатора фазового переноса. Катализатор действует как моющее средство для растворения солей в органическую фазу. Фазопередаточный катализатор - это ускорение реакции при добавлении катализатора фазопередачи. Используя процесс ПТК, можно достичь более быстрых реакций, получить более высокие преобразования или урожаи, получить меньше побочных продуктов, устранить необходимость в дорогих или опасных растворителях, которые растворят все реагенты в одной фазе, устранить необходимость в дорогостоящем сырье и / или свести к минимуму проблемы с отходами. Фазовые переходные катализаторы особенно полезны в экологической химии, поскольку они позволяют использовать воду, снижая потребность в органических растворителях. Вопреки распространенному мнению, ПТК не ограничивается системами с гидрофильными и гидрофобными реагентами. ПТК иногда используется в реакциях жидкость/твердое вещество и жидкость/газ. Как следует из названия, один или несколько реактивов переносятся во вторую фазу, которая содержит оба реактива.
In chemistry, a phase transfer catalyst or PTC is a catalyst that facilitates the transition of a reactant from one phase into another phase where reaction occurs. Phase transfer catalysis is a special form of catalysis and can act through homogeneous catalysis or heterogeneous catalysis methods depending on the catalyst used. Ionic reactants are often soluble in an aqueous phase but insoluble in an organic phase in the absence of the phase transfer catalyst. The catalyst functions like a detergent for solubilizing the salts into the organic phase. Phase transfer catalysis refers to the acceleration of the reaction upon the addition of the phase transfer catalyst. By using a PTC process, one can achieve faster reactions, obtain higher conversions or yields, make fewer byproducts, eliminate the need for expensive or dangerous solvents that will dissolve all the reactants in one phase, eliminate the need for expensive raw materials and/or minimize waste problems. Phase transfer catalysts are especially useful in green chemistry—by allowing the use of water, the need for organic solvents is reduced. Contrary to common perception, PTC is not limited to systems with hydrophilic and hydrophobic reactants. PTC is sometimes employed in liquid/solid and liquid/gas reactions. As the name implies, one or more of the reactants are transported into a second phase which contains both reactants.
Типы
Фазовые переходные катализаторы для анионных реагентов часто представляют собой кватернарные соли аммония. Коммерчески важные катализаторы включают бензилтриэтиламониевый хлорид, метилтрикаприламониевый хлорид и метилтрибутиламониевый хлорид. Также используются органические соли фосфония, например, гексадецилтрибутилфосфониевый бромид. Соли фосфония переносят более высокие температуры, но нестабильны по отношению к основанию, разлагаясь до оксида фосфина. Последующие работы показали, что многие такие реакции могут быть быстро выполнены при комнатной температуре с использованием таких катализаторов, как тетранбутиламониевый бромид и метилтриоктиламониевый хлорид в бензолево-водяных системах. Альтернатива использованию "кватовых солей" заключается в преобразовании катионов щелочных металлов в гидрофобные катионы. В исследовательской лаборатории для этой цели используются короновые эфиры. Полиэтиленгликолы чаще используются в практических целях. Эти лиганды инкапсулируют катионы щелочных металлов (обычно Na+ и K+), обеспечивая большие липофильные катионы. Эти полиэфиры имеют гидрофильные "внутренние части", содержащие ион, и гидрофобные внешние части. Также были продемонстрированы хиральные катализаторы фазового переноса.
Приложения
ПТК широко используется в промышленности. Например, полиэстеры изготавливаются из ацилхлоридов и бисфенола А. Пестициды на основе фосфотиоатов получают при PTC-катализованном алкилировании фосфотиоатов. Одно из наиболее сложных применений ПТК включает в себя асимметричные алкиляции, которые каталитизируются хиральными кватернарными солями аммония, полученными из алкалоидов цинхоны.