相转移催化技术原理及应用
相转移催化原理和应用
高产率
PTC：季铵盐、冠醚、穴醚 RCOO- 进入有机相，亲核性增强！
例1：卢言菊,赵振东,陈玉湘,等. 相转移催化法合成 松香树脂酸烯丙酯工艺.化工进展,2009,28(7):12611265.
PTC：CTMAB，收率90.2%. 十六烷基三甲基溴化铵
例2：酯类香精羧酸苄酯的合成
RCOONa
+
（1）NaOH水溶液（50%~60%）/R4NX： 使pKa为22~25的底物去质子化。 如：醛、酮、酯、腈的α- H，酸性N-H、 ROH、ArOH、 端炔氢等
O NH O
N H
常见酸性N—H： 亚胺类：(C H ) NH
6 5 2
N N H N H N H N H
O
O NH O
酰亚胺： 腙：
R R'
7.9×105 2.9×104
* 萃取常数E R4N+（Pic-) = [R4N+Pic-]/{[R4N+]水· -]水}，Pic为苦味酸根 [Pic
相转移催化剂：鎓盐类催化剂(2)
不同季铵盐由水相到1，2-二氯乙烷中的萃取常数 Q+BrN(n-C16H33)(CH3)3Br N(n-C15H31)(CH3)3Br N(n-C14H29)(CH3)3Br N(n-C12H25)(CH3)3Br Cn 19 18 17 13 logE 3.88 3.28 2.66 0.34 Q+BrN(n-C14H29)(C2H5)3Br N(n-C12H25)(C2H5)3Br N(n-C10H21)(C2H5)3Br N(n-C10H21)(n-C3H5)3Br N(n-C10H21)(n-C4H9)3Br Cn 20 18 16 19 22 logE 3.72 2.54 1.36 3.91 4.15
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。
相转移催化技术的原理及应用.doc
相转移催化技术的原理及应用相转移催化原理及应用:介绍了相转移催化的基本原理，并分别讨论了液-液相转移催化、固-液相转移催化和三相催化的特点。
着重介绍了近年来相转移催化技术在制药工业和化学工业中的应用进展。
该相转移催化技术具有操作简单、反应条件温和、收率高、质量好等优点，对工业生产改进工艺技术、降低生产成本具有重要的现实意义。
关键词:相转移催化技术、原理、制药工业、化学工业及应用进展相转移催化反应(简称PTC反应)是XXXX几年来发展起来的一种新的非均相反应理论和方法。
它能顺利进行传统方法难以实现的多相反应，加快反应速度，降低反应温度，改变反应的选择性，抑制副反应的发生。
同时，相转移催化反应不需要使用昂贵的无水溶剂或非质子溶剂，对碱的要求低，可以使用碱金属和碱土金属氧化物的水溶液。
因此，该技术的研究和应用发展迅速。
目前，相转移催化技术已应用于化学合成的大部分领域，涉及医药、农药、香料、造纸、化工、制革、高分子材料等重要领域。
1.相转移催化反应的原理虽然相转移催化反应涉及的化学反应种类很多，但可以分为三类:液-液相转移催化、固-液相转移催化和三相催化。
1.1固-液相转移催化在固-液相转移催化反应中，广泛使用的络合剂有冠醚、穴醚和聚乙二醇，其中价格低廉的聚乙二醇等两亲性化合物在工业上应用广泛。
聚乙二醇是一种常见的螺旋结构化工产品。
其催化机理类似于冠醚等。
它们都是通过氧原子与金属阳离子的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。
聚乙二醇是理想的冠醚替代品，因为它可以形成类似冠醚的环，并且不受孔大小的限制。
1.2液-液相转移催化液-液相转移催化反应在不混溶的两相体系中进行。
一个相(通常是水相)是作为亲核试剂的碱或盐，另一个相是有机相，它包含与上述盐反应的反应物。
加入相转移催化剂后，这些物质中的阳离子是亲脂性的，可溶于水相和油相中。
当遇到分布在水相中的盐时，水相中多余的阴离子与相转移催化剂中的阴离子交换。
相转移催化在有机合成中的应用
相转移催化在有机合成中的应用相转移催化是一种常用于有机合成中的重要方法，它能够提高反应速率、改善反应选择性，并减少副反应的生成。
本文将介绍相转移催化在有机合成中的应用，并探讨其原理和优势。
一、相转移催化的原理和优势相转移催化是一种在两相体系中进行的催化反应。
它的基本原理是通过添加相转移剂，将两相中的底物和催化剂有效地转移至反应中心，从而实现反应的进行。
相转移剂通常是一种能够在有机溶剂和水之间形成可溶性离子对的化合物，如季铵盐、季磷盐等。
相转移催化的优势主要体现在以下几个方面：1. 扩大反应底物范围：相转移催化可以使底物在两相体系中均匀分布，从而扩大了反应底物的范围。
许多对水敏感的有机底物，在传统的有机反应中往往无法使用，但在相转移催化条件下，可以通过选择合适的相转移剂来实现反应。
2. 提高反应速率：相转移催化使底物和催化剂之间的质量传递更加快速，从而提高了反应速率。
相比传统的有机反应，相转移催化可以在更温和的条件下进行，从而减少能量消耗和废物产生。
3. 改善反应选择性：相转移催化可以通过调节相转移剂的类型和用量来控制反应的选择性。
相转移剂可以形成离子对，使底物和催化剂之间形成亲疏水性相互作用，从而选择性地催化特定的反应。
相转移催化在有机合成中有广泛的应用，以下将介绍其中几个典型的应用。
1. 酯化反应：酯化反应是有机合成中常见的反应之一。
在传统的酯化反应中，常使用酸性催化剂，但这种反应条件下往往伴随着副反应的生成。
相转移催化可以通过选择合适的相转移剂和催化剂，实现高效、选择性的酯化反应。
2. 羧化反应：羧化反应是合成羧酸的重要方法。
传统的羧化反应常需要高温和高压条件下进行，反应速率较慢，且伴随着副反应的生成。
相转移催化可以在温和条件下实现羧化反应，提高反应速率和选择性。
3. 氨化反应：氨化反应是合成胺类化合物的常用方法。
传统的氨化反应往往需要高温和高压条件下进行，且反应速率较慢。
相转移催化可以在温和条件下实现氨化反应，并提高反应速率和产率。
相转移催化技术在药物合成中的应用
二、相转移催化剂
1．相转移催化剂的要求 ． 具备形成离子对的条件;或者能与反应物 形成复合离子。 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。 R的结构位阻应尽可能小，R基为直链居 多 稳定并便于回收
2．常用的相转移催化剂 ． 鎓盐类、冠醚和非环多醚三大类 （1）鎓盐类: 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，其中季铵盐（R4N+X—） 应用最广
CHO OH (CH3)2SO 4 OCH3
40%NaOH/PhH TEBA
CHO OCH3 NaOSO2OCH3 H2O OCH3
需要指出：
在相转移反应中，使用碘代烷效果不好 在相转移反应中，
①碘代烷价格高； ②碘离子在非极性溶剂中与季铵盐阳离 子选择性地形成离子对，妨碍了生成铵 的醇盐，结果使反应变慢或停止。
第八章 相转移催化技术在 药物合成中的应用
制药工程教研室 李丽娟
工作任务： 工作任务
相转移催化技术合成药物及中间体 采用相转移催化技术 相转移催化技术
学习目标： 学习目标
1.了解相转移催化反应的原理 2.熟悉常用相转移催化剂、影响相转移催化 反应的主要因素 3.掌握典型 典型相转移催化技术的操作方法 典型 4.了解相转移催化技术在科研与生产中的应 用与发展。
一、相转移催化的原理
C 8 H 17 C l
有机相
N aC N
水相
C 8 H 17 C N
有机相
N aC l
水相
1
C8H17X
Q CN
1
C8H17CN
Q X
有机相 相界面
NaX
Q CN
NaCN
Q X
水相
相转移催化剂的应用原理
相转移催化剂的应用原理1. 相转移催化剂的定义相转移催化剂是指具有两种不相溶相（比如有机相和水相）之间可转移的反应物催化剂。
它们能够在两相界面之间催化反应，并且能够通过改变界面的性质来促进反应进程。
2. 相转移催化剂的类型2.1 相转移催化剂的基本分类- 相转移催化剂可分为两类：水相转移催化剂（Phase Transfer Catalyst, PTC）和有机相转移催化剂（Liquid-Liquid Phase Transfer Catalyst, LLPTC）。
- 水相转移催化剂的特点是在水相中活化反应物，并促进反应物进入有机相中进行反应。
- 有机相转移催化剂也被称为双相催化剂，可以在有机相中形成催化反应的临界微环境。
2.2 相转移催化剂的具体分类相转移催化剂可以根据催化机理的不同进一步分类，包括：- 表面活性剂型催化剂：如季铵盐类、硫酸亚铁、碘和多巴酸铵等。
- 配位性催化剂：如一些过渡金属离子和有机配体组成的络合物等。
- 键键相转移催化剂：如它们通过共价键与反应物发生作用，然后通过非共价成键与另一个相中的反应物发生作用的催化剂。
3. 相转移催化剂的应用原理3.1 反应物的传递相转移催化剂通过调控界面的性质来促进反应物的传递，并降低反应的活化能。
它们能够将水溶性的反应物转移至有机相，或者将有机溶剂中的反应物转移到水相。
这种转移过程可以降低反应物之间的扩散阻力，提高反应的效率。
3.2 反应物的激活在相转移催化剂的作用下，反应物可以在界面处经历激活过程。
水相转移催化剂通常通过阴离子或阳离子的形式激活反应物，使其更易于反应。
有机相转移催化剂则通过形成络合物或其他非共价键的方式激活反应物。
3.3 反应物的选择性相转移催化剂的选择性主要取决于其结构和配体的性质。
不同的催化剂对于不同的反应物具有不同的选择性。
通过合理选择催化剂，可以实现对于特定反应物的高选择性催化作用。
3.4 反应物的回收相转移催化剂能够促进反应的进行，并确保反应物在两相中的传递。
相转移催化
相转移催化相转移催化是一种重要的催化反应，它在有机合成、材料科学、环境保护等领域都有广泛的应用。
相转移催化的基本原理是利用水溶性的催化剂在有机相和水相之间传递电子或离子，从而促进反应的进行。
本文将从相转移催化的基本原理、应用领域和发展趋势等方面进行探讨。
相转移催化是一种特殊的催化反应，它的基本原理是利用水溶性的催化剂在有机相和水相之间传递电子或离子，从而促进反应的进行。
相转移催化的反应机理可以分为两种类型：一种是离子型相转移催化，另一种是电子型相转移催化。
离子型相转移催化是指催化剂在有机相和水相之间传递离子，从而促进反应的进行。
这种催化反应通常需要使用季铵盐、季磺酸盐等离子型催化剂。
例如，季铵盐可以在有机相中形成季铵离子，然后通过水相中的反应物与季铵离子发生反应，从而促进反应的进行。
电子型相转移催化是指催化剂在有机相和水相之间传递电子，从而促进反应的进行。
这种催化反应通常需要使用钯、铑等过渡金属催化剂。
例如，钯催化剂可以在有机相中形成钯配合物，然后通过水相中的反应物与钯配合物发生反应，从而促进反应的进行。
二、相转移催化的应用领域相转移催化在有机合成、材料科学、环境保护等领域都有广泛的应用。
1. 有机合成相转移催化在有机合成中有着广泛的应用，可以用于合成各种有机化合物，如酯、醚、酰胺、酰化反应等。
相转移催化可以提高反应的速率和选择性，同时还可以减少催化剂的用量和废弃物的产生，具有很高的经济效益和环保效益。
2. 材料科学相转移催化在材料科学中也有着广泛的应用，可以用于合成各种材料，如金属有机框架材料、纳米材料、多孔材料等。
相转移催化可以控制反应的速率和选择性，同时还可以控制材料的形貌和结构，具有很高的研究价值和应用前景。
3. 环境保护相转移催化在环境保护中也有着广泛的应用，可以用于处理各种废水和废气，如有机废水、重金属废水、有机废气等。
相转移催化可以降低废水和废气中有害物质的含量，同时还可以提高废水和废气的处理效率，具有很高的环保效益和社会效益。
相转移催化技术原理及应用
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，应用较多的络合剂主要有冠醚、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，其中含与上述盐类起反应的作用物。
第五章 相转移催化技术及应用
第五章相转移催化技术及应用随着新技术、新反应、新材料的不断出现，精细化工产品的合成工艺研究和改进有了更多的技术依托。
采用新技术、新反应、新材料研究产品制备工艺，改进旧工艺，提高产品收率和质量，减少“三废”产生的产生，是精细化工领域的长期课题（应用研究，工程比研究更重要）。
一、概述PTC是20世纪70年代初发展起来的催化技术，40年来有了巨大的发展。
由于PTC能使反应速度加快，产率提高，反应条件温和，以及能在非均相系统中进行，因此近年来PTC技术发展很快。
目前，已广泛应用于有机反应的绝大多数领域，同时相转移催化反应在工业上也广泛应用于化工、无机化工等行业。
近年来，相转移催化发展迅速，逆相转移催化技术，相转移催化与微波技术联用，以及相转移催化氧化脱除汽油中含硫化合物的研究，成为人们研究的一些焦点。
采用PTC技术具有如下几大优点：（1）可节约昂贵的非质子极性溶剂。
（2）在很多反应中可用NaOH、KOH等代替昂贵的NaH、LiR实现反应。
（3）具有反应快、条件温和产品产率高的优点。
（4）操作简便、安全。
实例：黄莲素生产中的甲基化反应。
采用TEBA PCT后，收率提高25%，单耗下降37%，三废减少1/3。
相转移催化剂的概念：非均相反应中，能使反应物从水相转入有机相，从而改变离子的溶剂化，增大离子的活性，加速反应的试剂，称为相转移催化剂（phase transfer catalust)。
二、相转移催化的原理分子间发生反应的前提条件——发生碰撞。
相转移催化剂的典型实例如下。
例如：溴辛烷和NaCN加热作用15天无任何反应；采用非质子极性溶剂（DMSO,DMF等）上述反应可以进行；采用相转移催化剂则上述反应容易进行。
相转移催化原理：互不混溶的二相系统，其中一相为含亲核试剂相（如NaOH,NaCN,KOH,KCN,KCl等盐、碱，多为水相），体系中会产生两个转移和平衡：A.离子交换平衡：Q+X-(水相）+M+Nu-+Nu-(水相）+M+X-(水相）B.相转移平衡：Q+Nu-+Nu-（有机相）上述平衡促进了相间物质离子（原子）的转移，从而促进了反应的进行。
相转移催化原理和应用
相转移催化剂的分类
相转移催化剂的作用主要是在两相系统中将反应物与催化剂形成的离子对抽提 到非质子溶剂中，可以避免反应物由于质子溶剂的溶剂化作用，从而加速 了反应的进行。 因此，作为相转移催化剂应具有以下性能:
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。；
相转移催化的活化作用
• 反应物的活化
良好的相转移催化剂，不仅应顺利将活性组分阴 离子转移到有机相中，还应活化它的反应活性。 活化阴离子方法有两种：一是尽可能增大阴，阳 离子距离，反应物活性在一定程度上取决于反应 物分子的离域能；二是通过相转移催化剂阳离子 与活性组分结合成新的离子对，可减弱活性组分 阴离子的水合作用，从而提高反应活性。
相转移催化剂的分类
其他相转移催化剂 1杯芳烃 2反相PTC 3含硫聚合物 4三相催化剂 5离子液体 6杂多酸相转移催化剂
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）
SK
+
n-C8H17Br
PTC
S- C8H17-n
RCH2X
+ KF
+ n-C16 H33P(n-Bu)3 Br or 18C6
RCH2F + KX
X：Cl、Br
18C6 O2N CH3CN
O2N
Cl NO2
+
KF
F NO2
100%
CH3COCl
Br
+ KF
+ KF
18C6
CH3COF
100% 100%
18C6
相转移催化技术
相转移催化在有机合成中的应用摘要：概述了相转移催化剂的相转移催化原理，相转移催化剂的种类；并以此为基础讨论了相转移催化在有机合成中的应用。
关键词：相转移催化，有机合成，应用。
前言：相转移催化作用(P1℃)是20世纪60年代发展起来的新的化学合成方法，该方法具有许多优点。
能够加快反应速率，简化操作过程，降低反应温度，改变反应的选择性，抑制副反应而提高得率。
相转移催化属于两相反应。
目前所提到的两相通常是指盐类水溶液或固态盐类，另一相是溶有反应物的有机介质溶液。
由于反应只发生在两相的接触面上，通常这种转化反应速度较慢，得率较低，甚至完全不能发生反应，加入相转移催化剂以后，相转移催化剂能使离子化合物与不溶于水的有机物在低极性溶剂中进行反应．或加速这些反应。
一．相转移催化原理二．相转移催化剂（Phase transfer catalyst）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。
在有机合成中常遇到非均相有机反应，这类反应的通常速度很慢，收率低。
但如果用水溶性无机盐，用极性小的有机溶剂溶解有机物，并加入少量（0.05mol以下）的季铵盐或季磷盐，反应则很容易进行，这类能促使提高反应速度并在两相间转移负离子的鎓盐，称为相转移催化剂三．常用的相转移催化剂1、聚醚链状聚乙二醇:H(OCH2CH2)nOH链状聚乙二醇二烷基醚:R(OCH2CH2)nOR2、环状冠醚类：18冠6、15冠5、环糊精等3、季铵盐：常用的季铵盐相转移催化剂是苄基三乙基氯化铵（TEBA）、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵（TBAB）、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵等。
4、叔胺:R4N X ,吡啶,三丁胺等5、季铵碱（其碱性与氢氧化钠相近）易溶于水，强吸湿性。
6、季膦盐四.相转移催化剂的优点：(1)不使用昂贵的特殊溶剂,且不要求无水操作,简化了工艺;(2)由于相转移催化剂的存在,使参加反应的负离子具有较高的反应活性;(3)具有通用性,应用广泛.(4)原子经济性。
相转移催化反应研究
相转移催化反应研究相转移催化反应是近年来在化学领域发展较快的一项技术，它被广泛运用于精细化学品的制备、新材料的开发以及新药研发等领域。
本文就相转移催化反应的原理、性质、应用及研究前景进行综述和讨论。
一、相转移催化反应的原理相转移催化反应是化学反应中用于调节反应速率和反应均衡的方法，它通过改变反应体的空间结构，从而有效的改变反应速率和反应均衡。
主要的相转移催化反应包括一系列有机反应，如：电子转移催化反应、拉曼光谱（Raman）催化反应、光化学催化反应等。
电子转移催化反应是典型的相转移催化反应，其原理是：催化剂在反应物之中形成一对稳定的电子捕获共价键，这对电子捕获共价键的形成会使反应物的电子结构发生变化，从而调节反应体的构型空间和性质。
二、相转移催化反应的性质相转移催化反应具有以下几个重要特点：（1）空间结构变化：相转移催化反应能够改变反应物及反应产物的空间结构，以改变反应物之间的相互作用，从而调节反应性质。
（2）结构灵活性：相转移催化反应可以产生复杂大分子结构，从而大大增加结构灵活性。
（3）选择性：相转移催化反应具有很强的选择性，可以有效的分离反应混合物中的特定组分，或者有效的阻止特定的反应产物的形成。
三、相转移催化反应的应用相转移催化反应在化学领域得到了广泛的应用，可以用于制备精细化学品、新材料的开发以及新药研发等领域。
其中比较典型的有以下几种应用：（1）药物合成：相转移催化反应可以有效地改变反应物的结构，从而有效的促进合成药物的速度、稳定性以及选择性。
（2）新材料开发：相转移催化反应可以在改变反应物的空间结构的同时，增加其结构灵活性，从而有效的利用原材料的优势，开发出新材料。
（3）环境保护：相转移催化反应可以减少反应过程中的污染，保护环境。
四、相转移催化反应的研究前景随着科学技术的进步，相转移催化反应将被广泛应用到化学领域的各个方面，特别是在新材料的开发、新药的研究以及环境保护等领域。
在未来的研究中，研究人员除了继续加强对相转移催化反应的基础理论研究外，还要继续探索新的应用方法，以推动相转移催化反应在化学反应中的发展。
相转移催化剂的应用
磺酸型表面活性剂类相转移催化剂包括十二烷基苯磺酸、十六烷基硫酸等，它们能够将有机相中的反应物质转移 到水相中，促进反应的进行。这类催化剂在水-有机两相体系中广泛应用于酯化、水解、烷基化等反应。
03 相转移催化剂的应用领域
有机合成
相转移催化剂在有机合成中广泛应用 于卤代烃、磺酸盐、羧酸盐等亲核试 剂的亲核取代反应，以及醇的烷基化 反应等。
局限性
01
成本较高
相转移催化剂多为有机金属化合 物，价格较高，增加了生产成本
。
03
可能产生有毒废弃物
部分相转移催化剂在反应过程中 可能会产生有毒的副产物和废弃 物，对环境造成一定的影响。
02
可能产生副反应
在某些情况下，相转移催化剂可 能会引发一些不必要的副反应，
影响产物的纯度和产率。
04
操作要求高
开发适用于不同反应类型 和底物的相转移催化剂， 扩大相转移催化在工业生 产中的应用范围。
相转移催化反应机理的深入研究
深入理解
深入研究相转移催化反应的机理， 了解催化剂与底物、产物之间的 相互作用机制，为新型催化剂的 设计提供理论支持。
预测性
建立反应机理模型，预测催化剂在 反应中的行为，提高催化剂设计的 准确性和效率。
相转移催化剂能够促进污染物在 处理过程中的反应速率和转化效 率领域中还用 于土壤修复和水体治理等方面， 改善生态环境质量，保障人类健
康。
04 相转移催化剂的优势与局 限性
优势
高反应效率
相转移催化剂能够有效地提高 化学反应的速率，从而缩短反
相转移催化剂的应用
contents
目录
• 引言 • 相转移催化剂的种类 • 相转移催化剂的应用领域 • 相转移催化剂的优势与局限性 • 未来展望
相转移催化在药物合成中的应用优秀课件
O HC H C l3 /N a O H /T E B A C
H +
O H O H
O
3、氧化还原反应
常用的氧化剂和还原剂多数是无机物， 在有机溶液中溶解度较小，因此一般有机物 的氧化还原反应都耗时长，产率低。利用相 转移剂可将氧化剂（还原剂）带入有机相， 有利于反应的进行，如利用冠醚或季铵盐可 将KMnO4溶入苯中。
O
CH3
Br
Br,Fe, AlCl3
溴 化
I2,甲 酸 乙 酯
30% KOH,甲 醇
O
HCl
重 排
O CH3
PhOH
PEG 200 相 转 移 催 化
CH3 OH
O
NaOH
CaCl 成 盐
O
O
CH3
CH3
O
OH
Ca· H2O
O
2
局部抗真菌药硝酸芬替康唑 （fenticonazole nitrate）合成时以二甲 基亚砜为溶剂，在无水无氧条件下，以NaH 为催化剂，所得产物利用硅胶柱分离，最 终收率不超过60%。
相转移催化反应一般分为两步：
第一步：阴离子从水相转移到有机相， 简称界面传质步骤。
氰化物从水相转移到有机相称为转移步 骤，它由三个阶段构成：①Q+X-从有机相 返回水相②CN-与X-在水相的置换反应③ Q+CN-从水相转移到有机相。
RX + 反应物
Q+CN-
Q+X- + RCN 相转移催化剂 产物
相转移催化在药物合成中的应 用优秀课件
一、相转移催化反应机理
相转移催化反应主要用于液-液体系， 也适用于固-液体系。就液-液体系反应而言， 其催化原理为：利用催化剂解离出的阳离 子与反应物缔合为较稳定的离子对，迁移 到另一相进行反应，使互不相溶的两种或 多种 反应物增加接触而加快反应。
【精品】相转移催化原理与应用
【精品】相转移催化原理与应用
相转移催化被广泛应用于有机合成、环境治理和化学分析等领域。
其基本原理是通过
氧化还原反应将水溶液中的离子化合物转移到有机相中，然后在有机相中进行反应，最后
将反应产物转移回水相。
相转移催化是一种常用的催化反应，它利用表面活性剂将水相中的离子转移到有机相中，从而促进有机化学反应的进行。
整个过程需要在水相和有机相之间反复转移，因此又
称之为“水-油-水”三相反应。
相转移催化不仅可以促进反应速率和选择性，还可以将水
相中的有毒污染物转移到有机相中进行处理，因此在环境治理中也有很多应用。
相转移催化的实质是将水溶性物质转移到有机相中，一般采用的是烷基三甲基铵（CnH2n+1N(CH3)3X）和十六烷基三甲基溴化铵（C16H33N(CH3)3Br）等季铵盐类表面活性剂，它们可以在水相-有机相界面形成胶束结构。
以砷酸钠还原反应为例，通过三甲基氯
硅烷（TMSCl）将阴离子砷酸根转移至有机相中，然后还原成元素砷，最后再将产物转移回水相中。
这种方法可以避免砷元素在水中被还原成As(III)，从而减少了处理成本。
除了有机合成和环境治理，相转移催化在化学分析中也有广泛应用。
经典的例子是用
复合铵盐浓缩法提取水样中的氯离子，然后通过Th（NO3）4还原成氯离子，最后测定氯离子的量。
相转移催化不仅可以提高分析灵敏度和准确性，还能对复杂样品进行高效提取和
富集。
总之，相转移催化是一种实用、高效的化学技术，其应用范围非常广泛。
在有机合成、环境治理和化学分析等领域中，相转移催化已经成为不可或缺的技术手段之一，具有很大
的发展潜力。
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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，应用较多的络合剂主要有冠
醚、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, 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、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- 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、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即所谓提取烃化反应, 扩大到应用于许多亲核性的烃化( 包括C- 烃化、O- 烃化及S- 烃化等) ,取代和缩合等反应。
利用相转移催化以产生二氯卡宾, 然后与烯烃、胺类、羟基、羰基以及羧酸衍生物的反应来制得各类化合物, 从而发展了卡宾化学。
在氧化还原反应方面, 用相转移催化也有其独特的点。
最近几年反应的类型一再增加, 以扩展到了许多方面, 诸如: 加成、消除、重排、酰化、酯化、偶合、高分子聚合, 有机金属化合物以及有机磷的制备等,均显示了各有特色的优点, 对各类反应的研究虽尚属开始, 但已突破了亲核反应的范围, 形成一个比较完整的催化体系。
2.2相转移技术在医药合成的应用
在制药行业中应用相转移催化法[4]，可以实现简化操作、收率提高等目标，而且可以利用廉价材料替代昂贵材料，这能够很好地改善工艺技术，对提高药物合成收率和降低成本，最终为提高市场竞力具非常重要的现实意。
2.2.1 抗炎镇痛药替尼达普( tenidap) , 化学名为5- 氯- 3- ( 2- 噻吩甲酰) - 2- 羟吲哚- 1- 草酰胺, 商品名为Enablex, 临床上用
于类风湿性关节炎的治疗[ 5]。
其中间体5- 氯- 2, 3- 二氢吲哚- 2- 酮是由5- 氯- 2, 3- 二氢吲哚二酮还原制得, 反应分步进行, 操作较烦琐, 收率为54%。
申永存等以PEG- 400 为相转移催化剂, 一步完成, 收率达63. 8%。
2.2.2 抗菌增效剂澳莫替林。
嗅莫替林作为二氢叶酸的还原酶
抑制剂，也是甲氧节氨嘧啶( TMP) 的替代性新产品。
金熔等合成5 －二甲氧基苯甲醛和其中间体4 －溴－ 3 时，使用PEG － 400 作为相转移催化剂进行还原反应，结果和不加入相转移催化剂对比，收率提高了大约30%。
2.2.3 酮洛芬[6]。
3 －苯甲酞基－ 2 －甲基苯乙酸是酮洛芬的化学名，这是一种消炎镇痛药物。
合成报道很多，但都不是非均相反应生成，大部分合成过程存在反应慢、操作复杂、收率低等问题。
范琦等用阳离子表面活性剂度米芬作为相转移催化剂，以氢氧化钠水溶液为水相、以苯为有机相，由此合成酮洛芬，收率约为70%，纯度99.5%。
2.2.4 克林霉素磷酸醋。
克林霉素磷酸醋作为克林霉素的衍生物，具有水溶性强、抗菌性高、吸收迅速以及副作用小等优势，目前在广泛应用于临床医学。
胡国强等在进行克林霉素磷酸醋合成时，利用TI3AI 实施催化磷酸化反应，以此获得中间体，其收率约达到86%。
3 展望
相转移催化技术由于可以简化操作，提高反应效率，使用普通非极性溶剂和价廉的碱性底物原料，对于生产厂家进行工艺技术改进，降低生产成本，提高市场竞争力，具有重要的现实意义。
但常用的催化
剂价格昂贵，难以回收和净化，因此还需要进一步研究探索相转移催化反应机理，以获得廉价高效的催化剂和反应工艺。
在制药行业中应用相转移催化法，可以实现简化操作、收率提高等目标，而且可以利用廉价材料替代昂贵材料，这能够很好地改善工艺技术，对提高药物合成收率和降低成本，最终为提高市场竞争力具非常重要的现实意义。
［1］赵地顺．相转移催化原理及其应用［M］．北京: 化学工业出版社，2007: 3 － 4
[2] 卞觉新.相转移催化剂[J].化学世界, 1982, 23( 1) : 25.
[3]王乃兴, 李纪生. 有机合成中的相转移催化作用[ J] .化学世界, 1994, 9: 450- 453.
[4]孙昌俊, 曹晓冉, 王秀菊. 药物合成反应- 理论与实践[M] . 北京: 化学工业出版社, 2007. 5: 210- 211
[5]周瑛. 抗类风湿新药替尼达普[ J] . 中国新药杂志,1997, 6( 5) : 341- 343.
[6]范琦, 程秀华, 张琴, 等. 酮洛芬的相转移催化氧化合成[ J] . 中国医药工业杂志, 2005, 36(11) :664- 666.。