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三辛基甲基氯化铵/甲基三辛基氯化铵(TA811 ,CAS:5137-55-3):相转移催化

时间:2026-01-04    阅读:
三辛基甲基氯化铵作为相转移催化剂,其核心功能是解决水相和有机相中反应物无法接触的难题。

⚙️ 工作原理:分子级的“离子搬运工”

  1. 独特结构:其分子像一个“蝌蚪”,亲水的季铵盐头能深入水相,亲油的三个辛基长尾则牢牢锚定在有机相。

  2. 工作过程:它进入水相,与反应所需的阴离子(如OH⁻、CN⁻)结合,形成离子对,然后利用长烷基链的疏水性,将这个“包裹”了的离子对拉入有机相,使反应在均相的有机相中高速进行。反应结束后,它又能将副产物离子带回水相,自身循环使用。

🧪 典型应用案例:威廉姆森醚合成

以经典的威廉姆森醚合成为例,说明其价值:

 
 
条件 不使用 PTC(传统法) 使用 三辛基甲基氯化铵(PTC法)
反应体系 两相分离严重,反应界面有限 催化剂在两相间穿梭,高效传递反应离子
反应效率 极低,反应缓慢,收率差 极高,反应加速数百至数千倍
反应条件 强极性溶剂(如DMF、DMSO),成本高、难回收 可使用廉价、低毒溶剂(如甲苯、二氯甲烷)
操作与后处理 条件苛刻,后处理复杂 条件温和,操作简便,产物易分离

反应方程式示例
R-Br (有机相) + Na⁺OH⁻ (水相) → R-OH + NaBr 无法直接发生。
加入PTC后,过程变为:

  1. Q⁺Cl⁻ (有机相催化剂) + Na⁺OH⁻ (水相) → Q⁺OH⁻ (转入有机相) + NaCl (水相)

  2. R-Br (有机相) + Q⁺OH⁻ (有机相) → R-OH + Q⁺Br⁻ (有机相)

  3. Q⁺Br⁻ (有机相) → 返回相界面,重复循环

通过此循环,水相中的OH⁻被持续“搬运”到有机相与R-Br反应。

🏭 关键优势与操作要点

  • 核心优势大幅提高反应速率与收率降低反应温度与压力减少或替代昂贵/有毒溶剂简化后处理流程

  • 操作要点

    • 常用浓度:通常为反应底物摩尔量的1-5%。

    • 搅拌至关重要:需要充分搅拌以扩大两相接触面积。

    • 碱的选择:常与浓NaOH或KOH水溶液联用。

    • 温度:多数反应在室温至80°C下即可高效进行。

  • 应用领域:除上述醚化反应外,还广泛用于烷基化、酯化、水解、氧化(高锰酸盐氧化)、卡宾反应以及金属离子的液-液萃取

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