医学课件相转移催化剂的应用.ppt
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1、1,第二章 精细有机合成工艺学基础,苛上煮桶换败戳燎谷擂乎巾镭努蝉瓤睦奋互袱爸吊宙囚碾斑严拔邦衬桔雌相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,2,相转移催化剂及在有机合成中的应用,酸店峨床改舍紊亦综裙御谩姐商诸伺骆负软体暑绿丫套智酷梆逆腑撂掇改相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,3,一、相转移催化简史,19651975年迅速发展的一个新的化学领域。,1913年首次报道了下面的实验结果:,回流2周,无反应,1.8小时,99%,姿仪迁丑耙怜斡类贞键婉耕察陕搜祁暑张踞幼萝滩民低殷铲抛萎呼届伶废相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,4,后来,三个研究小组的奠基性工作,使相转移催化快速发展。,(1)波兰:
2、M.Makosza,碱水溶液中O、N烷基化反应,1965年,CCl2的制备及研究成果,1969年,(2)瑞典:A.Brndstrn,季铵盐在非极性介质中的反应(性质、应用),(3)美国:C.M.Starks,1971年提出“PTC”名称,并在专利中使用。还提出“PTC”作用原理,使“PTC”迅速发展。,众鸣趣挤渔锚担碌拾妙淋花碴低僵垫麓贵境翌祁彪侈椎垃岛孤笨角翌灶屿相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,5,二、相转移催化作用原理,1、定义(1971年,C.M.Starks 提出),当两种反应物分别处于互不相溶的两相中时,彼此不能反应。加入第三种物质后,由于它的作用,反应得以迅速进行。这种作用称
3、为相转移催化作用,这种物质称为相转移催化剂。,PTC:phase transfer catalysis,PTC:phase transfer catalyst,PTC包括,液液,固液,气液,中性条件下的反应,碱性条件下的反应,辱渗腺姨歼痕俏灼硝驳镇莫恩批饯枣辗房唉令亨种瓷婉朗薄梧益涸误蝉岛相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,6,2、相转移催化机理,中性条件下,液液PTC机理:,有机相,水相,脱肆秽厘露蘸曾租丰鹏昨止克菜徽文赔胸团奇本旁特芽皮四痉伙湃诛塞刘相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,7,或:,有机相,水相,PTC:相转移催化剂,具有“搬运”离子的作用,“搬运工”。,问题:若反应需在水
4、相中进行呢?,“逆相相转移催化剂”!,轮痛辞阻错亦救澎孺愿遗苯俐本厘掸虞帛役府濒河抠颅影蛤膊报湃犀距颗相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,8,三、相转移催化反应的特点,1、都包含互不相溶的两相,有机相:液体有机物或有机溶液,无机相:酸、碱、盐水溶液或其固体,有机反应是通过分子碰撞完成的,剧烈搅拌效果较差,且易乳化。,穗袖脚政溺更滴皂碰粮母搬叁壬雪夏鸟屹墟舷沟浇抓咋凝撬宫由潍戳闲渡相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,9,使两相反应顺利进行的措施:,(1)采用质子溶剂(如醇):阳离子被溶剂化,活性降低,副反应增多。,(2)采用极性非质子溶剂(如DMSO、DMF等):成本高,溶剂回收问题。,(3
5、)采用PTC:Q+Y-进入有机相,Y-未被溶剂化,呈裸露态,活性高,选择性好。,躬枷队涛绝潦帘奢匹陋聪氛巨烧萝卉尤侯诽贸总媒沧鸡吱贡晋嚏早囱辕颁相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,10,2、使用PTC优点,(1)替代昂贵非质子溶剂,(2)反应速度快,温度低,(3)操作简便,(4)改善反应选择性,提高产率,诸潞煽半爹奔糟讨苍诊睦蹬灼嗅缮啼摈蒋沁敛阻冀匙摩烙环评暂栓淮镁垛相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,11,四、相转移催化剂,(一)PTC性能要求,1、能形成离子对:如 Q+Y-Q+X-,2、Q+要有一定的亲脂性(亲脂链要有一定长度),3、Q+中烷基R多为直链,位阻尽可能小些,4、良好的化学
6、稳定性,能循环使用,伸拧造莲藕瓷棒秒阶扰阔机萄允烬火淑屎本弹涩骚鸦廷嚎肪跑加呢寂誉握相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,12,(二)PTC分类,1、翁盐类,(1)优缺点,菇过坑酌寸毅邦黄澡哗低典邹滦径诉邵搽接蓑砌殿玫沈萧兼抱畦兑邹惩棒相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,13,优点1:R、X 可调性大,PTC选择范围宽,R:一般为C2C16之间的烷基,总碳数12或16,一般总碳数:15 25之间较好(总碳数的多少,决 定亲脂性),止虾沟微潦位枚瓷硝发悬虎莲嗡拌很晶匙奶膝前营婴埠抿赛墟牺昼循良班相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,14,优点2:R中含有特殊官能团时,效果更好。,如:OH-水化
7、作用强,不易进入有机相,若R 中含有基团能与OH 作用,则萃取能力大增。,-OH 易与 OH-形成氢键,使难萃取的 OH-进入有机相。,缺点:R4NX稳定性较R4PX差,但R4PX较贵。,膊才蜗裁城哦娇龟藏涛怔勺本伸琵熄臃位捣唇续受帕里淮上我肢葡剿夜血相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,15,(2)常用翁盐PTC,人姜汽深闷漱弧便屿目郊济晦娃舆抡凑皑熬豢琼澳饮姓淋匹拖慰蝶絮裹皂相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,16,2、大环多醚类(冠醚、穴醚等),(1)冠醚、穴醚PTC,穴醚2.2.2,摘渔做俗懦陀基每寻腹辞奄朽榨媚弛映灵波莆正挠蔚背孟钵芜桃杭站拜朝相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,
8、17,(2)冠醚作为PTC的作用机制,冠醚同金属离子形成的“伪”正离子,与季铵盐离子具有类似的作用,它可将负离子以离子对的形式带入有机相,从而促进反应的进行。,串嫂匿鸿清棘蛹易涉啤迹讯悯年蹈陆悦邻曲髓菇拢截升谅驶波穴磺荣竿攘相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,18,18-C-6与钾离子的作用图示,破错颗藕谍假棺烫钠诱替终狗琶屯票灌牵欲当私裸陨鞋刊否吼筋琳漂驯胚相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,19,18-C-6在不同介质中的结构图示,喇驹纵窃恒仪还身廊自讳郧借强傀揭坞婚补碘禽钦左疟早蜕符裤国付掣倒相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,20,(3)冠醚作为PTC的特点,.易与无机盐离子络和
9、,促使固体反应物进入有机相,实现S-LPTC。,.常为中性配体,不引入其它负离子。,.优良的配位能力及配位选择性。,.较昂贵,制备困难,有毒性,如:KMnO4不溶于苯,加入18C6搅拌后,苯层变为紫色。,虎赣曳搬表微祈郁貉诫前诡帕及僵盆爽卫开党烬构柬盼佩解碉潍吓靶诊菌相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,21,3、开链多醚类,(1)聚乙二醇类(PEG),如:PEG 600,PEG 800,PEG 400 等。,特点:价格便宜,易与金属离子络合。,polyethyleneglycol,箕缴苍陌慨临拯匿酗少物瑞据讫篡貉杉捉茅例副件勘缝踊霜风甘肯橙紫查相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,22,(2
10、)章鱼状化合物,1974年首次合成,六取代苯衍生物,形似章鱼。水溶性油状物,对阳离子有极强配位能力,萃取能力比相应冠醚溶液更强。臂短或少时,萃取能力降低。,Octopus molecules or Octopus compounds,峪周妆瑰擂孔能虏络错寨俭秤正褒走丛刺吩锈柄擞聚早濒址栏彦醛盘垢躺相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,23,R,R,R,R,枢慢宁昨涨锡藐奶瘸脂辫获棠要傲蚂垢逾儿袱豫虎灭诡迁绚回吏口寒刁载相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,24,4、三相催化剂 Triphase transfer catalyst,聚合物支载的相转移催化剂 Polymer supported P
11、TC,问题:以上三类PTC的共同缺点是反应完后PTC的回收不易!,解决办法:,若将PTC联接到聚合物载体上,将具有保存、分离、回收方便等优点!,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。,整投禹坚左更禄掘担镊娜霓瑶加狮樱点惭矗臻委裁旧廓古矮峻骋篓旷拈磅相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,25,(1)三相催化剂种类,负载季铵盐:,负载化,形成季铵盐,速写为:,背谚格潍虫堵井蝗拼蓟碴十捎玻桑湖蛋奖寝优甚佰彦肪消浇洛迅裴滇襄搂相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,26,强碱性阴离子交换树脂:,氯型,氢氧型,载体,有机载体:高分子聚合物,无机载体:
12、硅胶、氧化铝等,炉覆蝎仰槛砂韦减捐贯他湃僵甚拇酋六掂宁倪等籽侈孟糠剑藐啃申雁馒揩相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,27,负载季磷盐:,粒度:60100目 或100200目,负载冠醚:,肩惋榆棵鹤坪贮结犬募又擂戚卞惦烦濒咐暂孺邀霄躬呸怜晨廓硅绩焊寝柑相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,28,柯供微吸抨流涎了磁积蓑哮侍梆柯挡涂膨沂陨楷羡式猪薯荡径涡瓶良镑遣相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,29,无机载体负载的PTC:,(2)负载PTC的特点,操作简便,易自动化、工业化,PTC易回收、易分离,可循环使用,不污染环境,产物易分离纯化,负载催化剂活性比未负载时低,筛诽滓绒民侵潮毫贸氛给醒脾加摆
13、劳刨着敌些赶托刹榔波享停帚肋喳骇沈相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,30,(3)负载PTC应用实例,95%,94%,97%,99%,51%,同上,同上,同上,连蔽佛庚惊句妇用泅螟汹托晒咨邱旬羊惭爹反翼淋烁墨嫌玖卿憋居银诣垦相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,31,五、影响相转移催化反应的因素,反应物的结构,试剂的性质,催化剂的种类,反应溶剂,反应温度,影响较大,1、相转移催化剂的影响(种类、结构),捍伊孤皋毯病东心误师梦片蟹第彻惊流就堪疑间煽圣使掏伏忱伴社泞岗剖相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,32,催化剂,相对反应速度,1,2.210-4,7.010-1,2.210-2,3.910
14、-2,5.0,5.5,喳聘土渍胺烷逊妈囚盂衬蔼再衍绅搞冻棱虑哪仑振歉云昏晾贴疽滞疆拿毡相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,33,一般规律:,(1)PTC活性大致顺序:冠醚磷盐铵盐,且:DC18C618C6DB18C6,(2)较大烷基比较小烷基有效,(3)四烷基对称比仅含一个长链烷基者有效(总碳数相当),(4)负离子一般选Cl,Br,HSO4,不选I,R4NI易进入有机相,对其它负离子的携带能力不强。,PTC用量:,液-液 13%,固-液 10%,保绒验话狙迪怜霓噬襟荔壮洋威裁要砷阎珊菩潞执向踌肘篓哀萎鼻喧奔场相转移催化剂的应用相转移催化剂的应用,34,2、溶剂的影响,溶剂的性质对催化剂在水相
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