بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
عنوان: کاتالیست های انتقال فاز
اسلاید 3 :
کاتالیستهای انتقال فاز
اصل PTC توسط سجوبر و رابن در سال 1981 عنوان شد.
علت نامگذاري كاتاليستهای انتقال فاز در روش عملكرد آنها است.
اسلاید 4 :
کاتالیستهای انتقال فاز
كاتاليستهاي انتقال فاز PTC، عاملي مانند شاتل در مسير معيني در رفت و آمد هستند.
این رفت و آمدها براي انتقال آنيون و تركيبات طبيعي از فاز آبي (Aqueous) يا جامد به فاز آلي (Organic) يا ناحيه ما بين دو فاز است.
در آنجا واكنشگر آلي تجمع يافته و واكنش با سرعت نسبتاً زياد صورت ميگيرد.
اين افزایش سرعت به دليل كاهش آبپوشي يا تجمع حلال با آنيونها يا تركيبات طبيعي در فاز آلي است.
اسلاید 5 :
کاتالیستهای انتقال فاز
مشکل واکنشهایی که در آنها دو گونه که یکی نوکلئوفیل (Nucleophile) قابل حل در آب و یکی الکتروفیل (Electrophile) غیر قابل حل در آب است، با افزایش حلالهایی مانند آب و اتانول حل میشود.
به علت حلالیت زیاد نوکلئوفیل میزان افزایش سرعت کم است.
اسلاید 6 :
کاتالیستهای انتقال فاز
حلالهای قطبی غیرپروتیک (Aprotic) گران قیمت مانند دی متیل فرمامید یا دی متیل سولفوکساید میتوانند استفاده شوند اما عیب آنها:
جداسازی سخت و پرهزینه از مخلوط واکنش است.
یک روش کارآمد و آسان استفاده از مقادیر کاتالیتیکی عاملهای انتقال فاز است.
اسلاید 7 :
انواع کاتالیستهای انتقال فاز
عاملهایی که به عنوان کاتالیست انتقال فاز استفاده می شوند شامل:
نمکهای آمونیوم و فسفونیوم،
اترهای تاجی (Crown Ether)،
اترهای بزرگ حلقه آزا (Aza Crown)،
کریپتاندها (Cryptand)،
پلی اترهای زنجیر باز مانند:
پلی اتیلن گلیکول و دی متیل اترها
نمکهای آمونیوم و فسفونیوم نوع چهارم بیشترین استفاده را به عنوان کاتالیست انتقال فاز دارند.
اسلاید 8 :
انواع کاتالیستهای انتقال فاز
زماني كه كاتاليست انتقال فاز مانند نمكهاي چهارتايي آمونيم وفسفونيوم (براي مثال تترا بوتيل آمونيوم) باشد به آنها quat گفته ميشود.
quat در واكنشها با علامت اختصاري Q+ و يا به صورت جفت يون Q+X- (X- آنيون) نشان داده مي شود.
این نمکها بیشترین کاربرد صنعتی دارند.
لیگاندهای چند دندانه مشابه اترهای تاجی و کریپتاندها به طور گستردهای به عنوان کاتالیستهای PT استفاده میشوند.
اسلاید 9 :
لیگاندهای چند دندانه در سیستمهای جامد-مایع کاربرد دارند،
این امر به علت توانایی بالای آنها برای کمپلکس شدن و حل کردن کاتیونهای فلزی است.
فعالیت بالای این لیگاندها به عنوان کاتالیست انتقال فاز برای کاربردهای صنعتی به علت هزینه های بالا و سمیت آنها مناسب نیست.
پلی اترهای زنجیر باز مانند پلی اتیلن گلیکول و مشتقات آنها نیز به طور گسترده ای به عنوان کاتالیست PT استفاده می شوند.
این لیگاندها فعالیت کمتری نسبت به نمکهای نوع چهارم آمین و اترهای تاجی دارند اما امنیت زیست محیطی بیشتری دارند.
اسلاید 10 :
ویژگیهای پلی اتیلن گلیکول:
پایداری
بازیافت آسان
غیر سمی بودن
زیست تخریب پذیری
در دسترس بودن
اسلاید 11 :
امروزه کاتالیستهای PT مختلفی توسعه یافتهاند که کاربردهای ویژهای در انواع خاصی از واکنشها دارند، که از آن جمله مشابههای پلیمری حلالهای دی پلار آپروتیک هستند، مانند.
N,N-دی متیل فرمامید
N-متیل-2- پرولیدون
تترا متیل اوره
این مواد در فرم محلول و یا تثبیت شده بر فاز جامد استفاده میشوند.
اسلاید 12 :
TDA-1 (تریس (6و3- دی اکساهلپتیل) آمین) کاتالیست سنتزی و پایدار برای واکنشهای جامد-مایع است.
این کاتالیست در شرایط بازی قوی و دماهای بالا پایدار است.
نمک N-آلکیله 4- دی آلکیل آمینوپیریدین نیز کاتالیست انتقال فازی است.
برای سنتز پلیمرها و مونومرها در دمای بالا از این کاتالیزور استفاده می شود.
اسلاید 13 :
کاتالیستهای انتقال فاز چند سایتی در فرمهای غیر پلیمری محلول از بسترهای پلی هالوژنه سنتز می شوند، مانند..
کاتالیست دی آمونیوم دی کلرید در واکنش افزایشی دی کلروکاربن به استایرن گزارش شده است.
از مزایای کاتالیست انتفال فازچند سایتی..
فعالیت کاتالیتیکی بالا در هر گرم کاتالیست استفاده شده
شرایط ملایم
آلودگی کم محصول
اسلاید 14 :
دسته بندی سیستمهای کاتالیست انتقال فاز
واکنشهای PTC دو دسته اند:
PTC قابل حل
PTC غیر قابل حل
در هر دسته بسته به فازهای واقعی، واکنشها بیشتر به صورت موارد زیر است:
PTC مایع-مایع LLPTC (Liquid-Liquid PTC)
PTC گاز-مایع (Gas-Liquid PTC) GLPTC
PTC جامد-مایع(Solid-Liquid PTC) SLPTC
اسلاید 15 :
دسته بندی سیستمهای کاتالیست انتقال فاز
در LLPTC نوکلئوفیل (M+Y-) در یک فاز آلی حل میشود.
در SLPTC نوکلئوفیل، یک جامد معلق در فاز آلی است.
به طور متداول، بیشترین کاربرد PTC در سیستمهای مایع-مایع گزارش شده است.
اسلاید 16 :
انتخاب یک کاتالیست PT
دو نیاز اساسی یک کاتالیست انتقال فاز:
عامل PT باید کاتیونی باشد.
عامل PT باید به اندازه کافی ساختار آلی داشته باشد تا شرکت آنیون نوکلئوفیلی را به درون فاز آلی میسر سازد.
پیوند آنیون- کاتیون باید به اندازه کافی سست باشد تا واکنش پذیری بالای آنیون را تضمین کند.
اسلاید 17 :
فاکتورهای مناسب در انتخاب یک کاتالیست PT
پایداری شرایط واکنش
تهیه آسان
در دسترس بودن کاتالیست
جداسازی و بازیافت آسان
فعالیت بالا
سمیت کم
اسلاید 18 :
مكانيسمهاي واكنشهاي انتقال فاز
واكنشهاي آنيونی كه در آنها كاتاليست انتقال فاز به كار برده ميشود به دو دسته تقسيم می شوند:
واكنشهايي كه آنيون به صورت نمك در فاز آبي در دسترس است (مانند سديم سيانيد، سديم آزيد، سديم استات و.)
واكنشهايي كه آنيونها بايد به صورت همزمان تهيه شوند مانند الكوكسيدها، فنولاتها، N-آنيونها از آميدها يا هتروسيكلها و.
توجه به اين نكته ضروري است كه پيوند ما بين جفت يون -Q+X بسيار سستتر از پيوند جفت يون است.
اسلاید 19 :
مكانيسمهاي واكنشهاي انتقال فاز
سست بودن پيوند - Q+Xكليد اصلي براي عوامل زیر است:
افزايش فعاليت
افزايش محصول دلخواه
كاهش زمان واكنش
افزايش گزينش پذيري در واكنشهاي شيميايي
معمولاً در پايان واكنش يك گروه ترك كننده آنيوني توليد ميگردد.
اين تركيب به راحتي به فاز آبي يا جامد انتقال مييابد.
با استفاده از PTC محصولات به راحتي از مواد آلوده كننده جدا می شوند.
به اين مكانيسم، مكانيسم استخراج با استفاده از PTC گفته ميشود.
اسلاید 20 :
منافع استفاده از اين مكانیسم:
فعاليت بالا
به دليل وجود واكنشگرهايي با حداقل حلال پوشي در يك فاز و داشتن پيوند سست با جفت يون
نهايت انعطاف پذيري در انتخاب
حذف حلال
با انتخاب يك كاتاليست مناسب انتقال فاز، تقريباً تمام آنيونها (آنيون حاصل از محصولات و حاصل از واكنشگرهاي آلي) در هر محيط آلي استخراج می شود.
نتيجتاً استخراج فقط توسط كاتاليست و در شرايط بدون حلال صورت ميگيرد.
