相转移催化剂
相转移催化剂
（3）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旳化学稳定性， 毒性小，合成以便，价格低廉，所以受到较多旳研究，最具有代表性旳是 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 旳作用类似，都与客体分子形成超分子构造，但开链聚醚PTC是柔性旳长 链分子，能够折叠，弯曲成合适旳形状构造，能够与不同大小旳离子配合 ，从而具有更广泛旳合用性
英文缩写
TOMAC HTEAB OTEAB DTEAB LTEAB CTEAB CTMAB TOMAC
（2）包结类PTC
冠醚、环糊精、杯芳烃等具有独特旳构造、性能，从而成为一类主要 旳PTC.此类PTC都具有分子内空腔构造，经过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构造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
5. 合成操作简便，降低了温度压力等，对设备要求强度低，操作也 较简朴；
6. 防止使用常规措施所需旳危险试剂；
7. 广泛适应于多种合成反应，并有可能完毕使用其他措施不能实现 旳合成反应；
8. 副反应易控制，提升选择性。
得到人们越来越多旳关注，研究与应用
2.相转移催化作用
相转移催化剂至少要满足一下两个基本要求：1. 能将所需要旳离子从水 相或固相转移到有机相（假如反应发生在有机相中）；2. 对反应起到活化 作用，能够活化反应物或者降低反应物穿越界面旳能耗
（4）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
固载化三相相转移催化剂旳载体类型有诸多种，可分为无机载体和有机 载体两大类。 其中无机载体涉及硅胶，氧化铝等； 有机载体涉及聚苯乙烯树脂、甲基苯烯酸缩水脂-乙二醇二异丁烯酸脂大孔 共聚体，氯化聚氯乙烯等
相转移催化反应
相转移催化机理
想象一下，你有两个完全不相融的朋友，一个是水里的鱼儿，另一个是油里的老鼠，它们平时根本玩不到一起去。
但有一天，你这位神奇的“催化剂”出现了，就像个和事佬，硬是把这两个小家伙拉到了一块儿，让它们能愉快地玩耍、反应，甚至产生新的东西。
这就是相转移催化的魅力所在。
它就像是化学世界里的“媒婆”，专门负责给那些平时没法接触、没法反应的物质牵线搭桥。
比如说，有些离子化合物喜欢待在水里，而有些有机物质则更喜欢在油里晃悠。
平时，它们就像两条平行线，永远不会有交集。
但有了相转移催化剂这个“媒婆”，嘿，它们就能在某个神奇的瞬间相遇、反应，生成我们想要的新物质。
而且啊，这个“媒婆”还特别贴心，它不仅能促成反应，还能让反应变得更快、更顺畅。
就像是给两个害羞的朋友加了点勇气，让他们能更勇敢地表达自己，从而碰撞出更绚烂的火花。
这样一来，我们就能用更低的温度、更简单的操作，得到更高的产率和更好的产品质量。
下次当你再听到“相转移催化”这个词的时候，不妨想象一下那个神奇的“媒婆”，正在化学世界里忙碌地牵线搭桥，是不是觉得它变得亲切多了呢？哈哈，这就是科学的魅力所在，它不仅能让我们了解世界的奥秘，还能让我们在探索的过程中，发现更多的乐趣和惊喜。
相转移催化剂
相转移催化剂引言相转移催化剂是一类特殊的催化剂，常被应用于有机合成反应中。
与传统的催化剂相比，相转移催化剂具有独特的催化机制和优越的催化效果。
本文将介绍相转移催化剂的定义、催化机制以及应用领域等内容。
定义相转移催化剂是指在两相体系中，能够在有机相和水相之间传输催化活性物种的催化剂。
它通常由两个主要组成部分组成：一个是水溶性离子，如季铵盐或季铵碱；另一个是有机相中的配体，它必须能够与催化反应物接触并转移催化活性物种。
催化机制相转移催化剂的催化机制主要包括两个步骤：萃取步骤和反应步骤。
1.萃取步骤在萃取步骤中，相转移催化剂的水溶性离子与有机反应物发生相互作用，将有机物从有机相中萃取到水相中。
这个步骤使得催化剂能够与反应物接触并转移催化活性物种。
2.反应步骤在反应步骤中，催化剂中的水溶性离子与有机反应物发生反应，生成所需的产物。
由于催化剂能够在两个相之间传输活性物种，相转移催化剂通常能够提供更高的反应效率和选择性。
应用领域相转移催化剂在许多有机合成反应中广泛应用。
以下是几个常见的应用领域：1.酯化反应相转移催化剂常被用于促进酯化反应，例如酯的酯化合成和酸酐的合成。
相转移催化剂在该反应中起到了良好的催化效果，并且能够提供较高的产率和选择性。
2.氧化反应相转移催化剂也被广泛用于氧化反应中，如氧化脱氢、氧化羧酸和醇的氧化等。
相转移催化剂在这些反应中可以提供高效的催化效果，并且对底物的官能团容忍性较好。
3.环化反应相转移催化剂还常被应用于环化反应中，如环化醇化合物的合成和环化酮的合成。
相转移催化剂在这些反应中能够加速反应速率，并且提供较高的产率和选择性。
结论相转移催化剂是一类重要的催化剂，在有机合成反应中具有广泛的应用。
它能够在有机相和水相之间传输催化活性物种，提供了更高的反应效率和选择性。
通过理解相转移催化剂的催化机制和应用领域，我们可以更好地利用它们进行有机合成反应的设计和优化。
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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
常用的相转移催化剂
常用的相转移催化剂
1. 铂（Pt）：常用于氢气化、氧化和羰基加氢等反应。
2. 钯（Pd）：常用于取代反应、加氢裂化和羰基加氢等反应。
3. 钌（Ru）：常用于氢化、氯代反应、烯烃同分异构化和环化等反应。
4. 铑（Rh）：广泛应用于各种气相和液相羰基加氢反应、羰基还原等
反应。
5. 镍（Ni）：常用于丁二烯的水合、顺丁烯氢化和乙烯水合等反应。
6. 钼（Mo）：常用于氢化和氯代反应、环加成和环化等反应。
7. 铬（Cr）：通常用于氧化反应和硬化反应。
8. 钨（W）：通常用于加氢环化和羰基加氢等反应。
9. 铬酸（H2CrO4）：常用于氧化反应和硫化反应。
10. 磷钨酸（H3PW12O40）：常用于酯化反应和异构化反应。
第五章 (有机合成)相转移催化剂的应用
2、相转移催化机理
C8H17Cl
有机相
NaCN
水相
C8H17CN
有机相
+ -
NaCl
水相
+
水相 界面 有机相
季铵盐 亲核试剂 相转移 + - + Q X
Q X + NaCN
+ -
+
- 负离子交换
Na X + Q CN
-
离子对 相转移 + -
R CN
目的产物
R X + Q CN
有机反应物
PTC：相转移催化剂，具有“搬运”离子的作用，“搬运 工”。 问题：若反应需在水相中进行呢？ “逆相相转移催化剂”！
2、腈的制备
RX + KCN NaCN
PTC
RCN + KX NaX
不同RX的反应速度：1°RX ＞ 2°RX
PTC：鎓盐、冠醚（18C6、15C5）
由氰乙酸甲酯合成丙戊酸类抗癫痫药中间体时形成的碳 — 碳键，也可用固液相相转移催化合成反应；收率可达 96%。
蒽酮用卤代烃进行 C — 烷基化时，也可不同程度的产 生O—烷基化反应。例如蒽酮在30%氢氧化钠水溶液中， 以二氯甲烷为溶剂和氯化三乙基苄铵作相转移催化剂， 用不同的卤代烃，收率和产物各不相同。
而且试剂昂贵；而相转移催化方法可使这类反应在浓氢氧化 钠溶液和有机溶剂两相体系中，于较温和条件下进行，可有 较好的选择性和较高的收率。
（2）RF 的制备
RCH2 X + KF
X：Cl、Br
n-C16H33 P(n-Bu)3Br or 18C6
18C6 CH3CN
+
-
相转移催化剂的结构
相转移催化剂的结构相转移催化剂是一种在有机合成中广泛应用的催化剂类型，它具有分子形状可调控、高活性和高选择性的特点。
相转移催化剂主要由两部分组成：水溶性第四族金属配合物和水溶性缔合络合物。
本文将对相转移催化剂的结构进行详细介绍。
1.水溶性第四族金属配合物水溶性第四族金属配合物是相转移催化剂的关键组成部分之一、该类金属配合物通常由过渡金属离子和包合配体组成。
过渡金属离子可以选择铑（Rh）、铱（Ir）、钌（Ru）等元素，常见的包合配体有二茂铁（dicyclopentadienyl）和三茂铁（tricyclopentadienyl）等。
这些水溶性第四族金属配合物在溶液中具有较高的稳定性和溶解度，可通过调整配体结构和金属离子选择实现对催化活性和选择性的调控。
2.水溶性缔合络合物水溶性缔合络合物是相转移催化剂的另一部分组成。
它主要通过缔合络合改善金属配合物的亲溶性，从而增强催化剂与反应物之间的反应速率。
常见的水溶性缔合络合物有胺类、酒类等有机溶剂和酸性物质等。
缔合络合物的形成可以通过配体控制荷电性和空间构型，从而实现对催化剂活性和选择性的调节。
3.结构调控策略（1）选择合适的金属离子和配体：通过选择不同的金属离子和配体，可以实现对催化剂的活性和选择性的调节。
（2）改变配体的骨架和取代基：通过改变配体的骨架和取代基，可以改变配体的电子性质和空间构型，从而调节催化剂的活性和选择性。
（3）调节反应条件：通过调节反应条件，如溶剂、温度、反应时间等，可以实现对相转移催化剂活性和选择性的调控。
（4）引入辅助配体：通过引入辅助配体，可以增强催化剂的稳定性和活性。
（5）构建多金属配合物：通过构建多金属配合物，可以增加催化剂的活性和选择性。
总结：相转移催化剂的结构包括水溶性第四族金属配合物和水溶性缔合络合物。
水溶性第四族金属配合物由过渡金属离子和包合配体组成，水溶性缔合络合物通过缔合络合改善金属配合物的亲溶性。
结构调控策略包括选择合适的金属离子和配体、改变配体的骨架和取代基、调节反应条件、引入辅助配体和构建多金属配合物等。
相转移催化剂
（3）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
模型一：当鎓盐阳离子亲水性较强时（OP代表水相，AP代表有机相）
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
所以相转移催化作用包括: 1.相转移催化剂的转移作用
2. 活化作用
一般从一下三个方面实现反应的活化作用
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
固载化三相相转移催化剂的载体类型有很多种，可分为无机载体和有机 载体两大类。 其中无机载体包括硅胶，氧化铝等； 有机载体包括聚苯乙烯树脂、甲基苯烯酸缩水脂-乙二醇二异丁烯酸脂大孔 共聚体，氯化聚氯乙烯等
-
Bu4N+BrC6H5CH2NBu3+ BrBu4N+HSO4(C8H17)4N+Br(C6H13)4N+Br-
有机合成相转移催化剂课件ppt
n-C12H25Cl 91%
但是，若底物的反应活性低时，应避免使用CH2Cl2，否则CH2Cl2可能和 底物竞争参加反应；如例4；若Nu－具有强碱性时，应避免使用CHCl3，否则 会生成活泼的二氯卡宾（二氯碳烯）（参见本节四2）；
例4：
OH
CH2Cl2 +
NaOH/H2O R4N+Cl-
H2 OC O
四、应用： 1. 中性条件下的PTC反应： （1）亲核取代反应：
这类反应特别适合于用PTC反应进行，是PTC反应研究最多的一种； 如例1－3。
（2）氧化反应：
例5： KMnO4/C6H6/H2O
CH3(CH2)7CH=CH2 (n-C8H17)3N+CH3 . Cl- CH3(CH2)7COOH + HCO2H
91%
例6：
KMnO4/C6H6
O
二环己烷－18－C－6 H3C C
有机相相溶，使得无机盐和有机物的反应可在均相中进行；
另外，使用偶极极性非质子溶剂，还可避免阴离子在质子性溶剂中的溶
剂化而引起的亲核性降低；如：
O
O
H C N(CH3)2
H C N(CH3)2
Oδ- δ+ H C N(CH3)2
位阻大
δ+
H(R)
NU H O
位阻小
（2）使用相转移催化剂（Q+ X－）：以RX和NaCN反应生成RCN为例说明相 转移催化原理；
88% OCH3
4. 酸性条件下PTC反应：
δ+ δ-
R4N+ . X - + H-Y
（亲水）
R4N+ . X - H-Y （亲油）
例21：
18冠醚6相转移催化剂
18冠醚6相转移催化剂
18冠醚6是一种配体，常用于金属配合物催化剂中的配合离子。
18冠醚6通常具有比较好的配位能力和选择性，能够与金属离子形成稳定的配合物。
相转移催化（phase-transfer catalysis，简称PTC）是一种催化反应的方法，常用于两相（例如水相和有机相）之间的反应。
在相转移催化反应中，催化剂能够转移至有机相，促进两相之间的反应，并且可以在反应结束后自行从有机相中回收。
18冠醚6常常被用作相转移催化剂的配体之一。
例如，在某些有机合成反应中，18冠醚6可以与阳离子形成稳定的配合物，并且这个配合物在有机相和水相之间能够有效地转移金属离子，促进反应的进行。
这种相转移催化剂常用于促进有机相中的亲核取代反应、碱催化反应等。
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
相转移催化剂加速氧化剂降解
相转移催化剂加速氧化剂降解
相转移催化（Phase Transfer Catalysis, PTC）是一种常用的催化剂应用技术，通过将不溶于反应体系中的催化剂转移到反应体系中，加速反应的进行。
相转移催化剂常用于那些涉及两个不相容相（例如有机溶剂和水）的反应中。
在氧化剂降解反应中，相转移催化剂可以加速氧化剂对底物的反应。
传统的氧化剂降解反应通常需要高温和高压下进行，反应速率慢，而且反应中的催化剂可能会被废物中的杂质或多余氧化剂污染。
相转移催化剂可以解决这些问题。
相转移催化剂可以在有机溶剂和水之间传递催化活性，将溶剂相中的氧化剂催化剂转移到水相中，使反应更为高效。
而且，相转移催化剂选择合适的体积分数，可以避免过量的氧化剂存在，减少副反应的发生。
相转移催化剂在氧化剂降解反应中的应用可以提高反应速率、产率和选择性，并减少副产物的生成。
因此，相转移催化剂加速氧化剂降解是一种有效的催化剂应用技术。
不同相转移催化剂的影响
不同相转移催化剂的影响催化剂在化学反应中起到关键作用，可以加速反应速率并提高反应的选择性。
相转移催化剂是一类特殊的催化剂，其特点是在两个不同相中（例如液相和固相、液相和气相）促进反应的进行。
不同相转移催化剂对反应的影响是多方面的，下面将就此展开论述。
首先，不同相转移催化剂可以提供更大的反应界面。
由于催化剂同时存在于两个不同相中，例如液相和固相，这种多相界面可以提供更大的接触面积和反应表面，从而使反应物更容易与催化剂接触并发生反应。
这种增大的界面有助于提高反应速率和反应的有效性。
其次，不同相转移催化剂可以促进反应底物的转移和扩散。
底物在液相和固相之间进行相转移时，催化剂可以协助底物的扩散，减小扩散路径和能量障碍，从而提高底物在催化剂上的吸附和反应速率。
这种扩散过程可以有效地增加底物与催化剂之间的接触机会，加快反应速度。
此外，不同相转移催化剂还可以改变反应系统的极性。
在液相和气相之间进行相转移的催化剂，例如磺酸盐类催化剂，可以改变反应体系的极性，使其更接近于理想的反应条件，提高反应物的活性和选择性。
这种改变极性的作用有助于调节反应过程中的平衡和竞争反应，进而影响反应的结果。
最后，不同相转移催化剂还可以调控反应的产物分布和选择性。
催化剂的存在和特性对反应的产物生成具有直接影响。
相转移催化剂中的特定功能基团或活性位点可以选择性地与某些反应底物发生相互作用，引发特定的反应途径和产物生成。
通过合理选取不同相转移催化剂，可以实现对反应路径和产物分布的精确控制。
总之，不同相转移催化剂在化学反应中的应用具有广泛的影响。
通过提供更大的界面、促进底物扩散、改变反应体系极性和调控产物生成，它们能够加速反应速率、提高选择性，并为合成化学、有机合成以及环境保护等领域的反应提供新的解决方案。
相转移催化剂的定义
相转移催化剂的定义一、相转移催化剂的概念及作用相转移催化剂是一种特殊的催化剂，其在反应体系中扮演着重要的角色。
相转移催化剂能够在两个不相容的相（如水和有机溶剂）之间促进反应的进行，从而提高反应效率和产率。
相转移催化剂可以通过形成可溶于两相的配合物或表面活性剂来实现相转移，从而实现两相之间的物质传递。
二、相转移催化剂的分类1. 水相转移催化剂水相转移催化剂是指在水相中起作用的相转移催化剂。
水相转移催化剂通常采用阳离子型表面活性剂作为催化剂，如季铵盐、季磺酸盐等。
这些催化剂能够形成胶束结构，使有机物溶于水相中，从而实现两相之间的传递。
2. 油相转移催化剂油相转移催化剂是指在有机溶剂中起作用的相转移催化剂。
油相转移催化剂通常采用阴离子型表面活性剂作为催化剂，如相应的醇盐、酸盐等。
这些催化剂能够形成胶束结构，使水溶性物质溶于有机相中，从而实现两相之间的传递。
3. 液相转移催化剂液相转移催化剂是指在液相中起作用的相转移催化剂。
液相转移催化剂可以是水相转移催化剂或油相转移催化剂的混合物，也可以是其他类型的催化剂。
液相转移催化剂的选择需要考虑反应的具体条件和要求。
三、相转移催化剂的优点相转移催化剂具有以下优点：1.提高反应速率：相转移催化剂能够促进两相之间的物质传递，从而加快反应速率。
2.提高反应选择性：相转移催化剂能够选择性地促进某些反应路径，从而提高反应的选择性。
3.减少副反应：相转移催化剂可以将反应物聚集在一起，减少副反应的发生。
4.降低催化剂用量：相转移催化剂能够有效地利用催化剂，降低催化剂用量。
5.提高产率：相转移催化剂能够提高反应的产率，从而提高化学过程的经济性。
四、相转移催化剂的应用领域相转移催化剂在许多领域都有广泛的应用，包括有机合成、环境保护、能源储存等。
以下是一些常见的应用领域：1. 有机合成相转移催化剂在有机合成中起到了重要的作用。
通过相转移催化剂，可以实现两相之间的传递，从而提高反应效率和产率。
相转移催化剂
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。
一般存在相转移催化的反应，都存在水溶液和有机溶剂两相，离子型反应物往往可溶于水相，不溶于有机相，而有机底物则可溶于有机溶剂之中。
不存在相转移催化剂时，两相相互隔离，几个反应物无法接触，反应进行得很慢。
相转移催化剂的存在，可以与水相中的离子所结合（通常情况），并利用自身对有机溶剂的亲和性，将水相中的反应物转移到有机相中，促使反应发生。
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。
相转移催化剂的缺点：催化剂价格较贵。
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、季膦盐一、相转移催化的原理1．相转移催化原理Q X N a C N QC N N a X水相水相水相水相亲核试剂进入有机相，发生取代反应形成产物。
Q C N水相C N Q 有机相1C 8H 17XC 8H 171XXQ N aC NCNQ N aX 相界面2．实现相转移催化具备的条件条件1：有一个互不相溶的二相系统，其中一相（一般是水相）含有亲核试剂的盐类；另一相为有机相，其中含有与上述盐类起反应的有机作用物。
第五章 (有机合成)相转移催化剂的应用
（1）三相催化剂种类
负载季铵盐：
( CH2- CH )n HC HO + HC l (CH2-CH ) n
ZnCl 2 R3N
(CH2-CH ) n + CH2NR3Cl
CH2Cl
速写为：
Ps
CH2NR3Cl
PS
CH2 N C 2H5 (CH2)9 O
O
O O
O
O O O O O O
O
Ps
(CH2)nOCH2
无机载体负载的PTC：
O + O S i (CH2)3 P(n-Bu)3Br O
（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
相转移催化剂的要求 具备形成离子对的条件;或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 实现工业化的条件 用量少，效率高，自身不消耗或失去转移特定离子 的能力； 制备简单，价格合理； 毒性小。
而且试剂昂贵；而相转移催化方法可使这类反应在浓氢氧化 钠溶液和有机溶剂两相体系中，于较温和条件下进行，可有 较好的选择性和较高的收率。
（2）RF 的制备
RCH2 X + KF
X：Cl、Br
n-C16H33 P(n-Bu)3Br or 18C6
18C6 CH3CN
+
-
RCH2 F + KX
O2 N
Cl + KF NO2
相转移催化剂[1]
![相转移催化剂[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/3336fa3c3968011ca3009113.png)
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。
一般存在相转移催化的反应，都存在水溶液和有机溶剂两相，离子型反应物往往可溶于水相，不溶于有机相，而有机底物则可溶于有机溶剂之中。
不存在相转移催化剂时，两相相互隔离，几个反应物无法接触，反应进行得很慢。
相转移催化剂的存在，可以与水相中的离子所结合（通常情况），并利用自身对有机溶剂的亲和性，将水相中的反应物转移到有机相中，促使反应发生。
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。
相转移催化剂的缺点：催化剂价格较贵。
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、季膦盐一、相转移催化的原理1．相转移催化原理Q X Na CN Q CN Na X水相水相水相水相亲核试剂进入有机相，发生取代反应形成产物。
Q CN水相CN Q 有机相1C 8H 17XC 8H 171XXQ NaCNCNQNaX 相界面2．实现相转移催化具备的条件条件1：有一个互不相溶的二相系统，其中一相（一般是水相）含有亲核试剂的盐类；另一相为有机相，其中含有与上述盐类起反应的有机作用物。
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1.3相转移催化机理
从相转移催化原理看，整个反应可视为络合物动力学 ⑴ 有机相中反应； ⑵ 继续转移负离子到有机相
若⑴比⑵快，过程被负离子
若⑵比⑴快，则称为“界面型”或“相界型”相转移
催化
PTC：相转移催化剂，
具有“搬运”离子的作用，“搬运工”。
1.3.1鎓盐类相转移催化(LLPTC)
2.1 组成要求
• 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； • ③R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 。
2.2分类
2.2.1鎓盐类PTC 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 催化剂
1.2发展历史
20世纪60年代后期，一种克服非均相体系溶解 性差的新方法问世，Starks称这一新技术为相 转移催化（PTC） 它通过加入催化剂量的第三种物质（即相转移 催化剂）或采用具有特殊性质的反应物。 使一种反应物从一相转移到另一相中，并且与 后一相中另一反应物反应，从而变非均相反应 为均相反应，确保并加速了反应的顺利进行。
O HO O M O O
O A-
冠醚
冠醚于1962年被首次合成，该化合物的命名为： x-冠-y，其中x表示环上原子的总数，y表示氧原子 数。
O O O O O O
18-冠-6
O O O O O
K+
O
MnO4
-
KMnO4 18-冠 -6
HOOC(CH2)4COOH 100%
第二节 相转移催化反应概述
Q+—— 相转移催化的正离子 QY—— 不带电的离子对 RY—— 预想产物
1.3.2卤代烃类相转移催化
• 卤代烃的氰基化反应：
有机相 n-CH3(CH2)7Cl + Q+CN水 相 Na+Cl+ Q+CNn-CH3(CH2)7CN + Q+Cl Na+CN+ Q+Cl-
(QX)org
+ NaCN (QCN)org + NaX 离子交换-萃取机理
2.2.3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
提出问题：
正辛烷与NaCN溶液反应，在加热条件下搅拌3h, 产率仅为3%，如何加快反应速率提高产率？
问题分析：
两物质只能在相界面反应，速率很慢。
问题结论：
这是一个相间传质控制速率的反应。 • 要加快此反应，就要加快相间传质， 就要加快试剂在有机相中的溶解度 • 思考：如何加快反应速率，提高产率？
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相转移催化剂
• 1相转移催化作用原理（钮嘉宝） 1.1 定义 1.2发展历史 1.3作用机理 • 2相转移催化剂概述（王春迪） 2.1 组成要求 2. 2 分类 2.3 优点 • 3相转移催化作用影响的因素（孙鑫） 3.1 试剂的种类和结构 3.2溶剂的影响 • 4相转移催化在有机合成中的应用 4.1.无外加碱的相转移催化取代反应 4.2.有外加碱的相转移催化取代反应（宋东庭） • 5相转移催化的问题与前景发展
• 解决方法
1.使用一种能同时溶解试剂和底物的溶剂 实质：回避相间传质问题，使反应在均相中 进行，速率大。 缺点：但分离困难，溶剂回收问题
2.将试剂可逆地转变成亲油物质，进入有机相， 并将离去部分带回水相。 特点：加快了相间传质，速率大，容易分离。
这就是相转移的基本思路。
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相转移催化剂
英文缩写
TOMAC HTEAB OTEAB DTEAB LTEAB CTEAB CTMAB TOMAC
2.2.2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
(CH3)4NBr (C3H7)4NBr (C4H9)4NBr (C4H9)4NI (C4H9)4NCl (C2H5)3C6H5CH2NCl (C2H5)3C6H5CH2NBr (C4H9)4NHSO4
英文缩写 催化剂
TMAB TPAB TBAB TBAI TBAC TEBAC TEBAB TBAHS (C8H17)3NCH3Cl C6H13N(C2H5)3Br C8H17N(C2H5)3Br C10H21N(C2H5)3Br C12H25N(C2H5)3Br C16H33N(C2H5)3Br C16H33N(CH3)3Br (C8H17)3NCH3Br
• 1971年Starks就 液-液相 SN2亲核取代反应提出著名的 催化循环理论，奠定了相转移催化反应的理论基础：
有机相 界 面 水 相 QY QY + RX RY + QX QX
Q+ + Y- + XY- + Q+ + X鎓盐的液-液相转移催化机理
Yˉ—— 反应物负离子 RX—— 有机反应物 QX—— 离子对
（Phase transfer catalyst）简称PTC或PT
1.1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，彼此不能反应或反应速率慢。 加入第三种物质后，由于它的作用， 反应得以迅速进行。 这种作用称为相转移催化作用，这种 物质称为相转移催化剂。
starks的相转移催化理论主要是 由水相中离子交换过程和由水相到有机相的萃取过 程组成.
1.3.3冠醚类相转移催化
主要用于固-液反应，固体盐与冠醚形成络合物
O O O O O O O O
而溶于有机溶剂中；
KMnO4 +
O O
K
O O
MnO4
HO(CH2CH2O)nH + M A
+ -
O O
属于配位络合-萃取反应机理；