động học xúc tác xúc tác chuyển pha

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨMĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU XÚC TÁC CHUYỂN PHA Giảng viên: Diệp Khanh... KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨMXÚC TÁC CHUYỂN PHA Phase Transfer Catalysis –

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU

XÚC TÁC CHUYỂN PHA

Giảng viên: Diệp Khanh

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

XÚC TÁC CHUYỂN PHA

(Phase Transfer Catalysis – PTC)

 Khi phản ứng xảy ra trên bề mặt phân cách hai pha

lỏng không trộn lẫn tốc độ thường rất chậm => phản ứng chuyển pha.

 Tốc độ chậm là do nồng độ chất phản ứng trong pha này thường rất thấp so với trong pha kia Ðể tăng tốc phản ứng trong trường hợp này xúc tác cần có khả năng chuyển chất phản ứng từ pha này sang pha kia

=> Xúc tác chuyển pha.

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

 PTC không những xúc tác cho các phản ứng giữa các chất chỉ tan trong một trong hai pha dung môi không trộn lẫn (pha hữu cơ và pha nuớc), nó còn tăng độ chọn lọc, giảm chi phí dung môi, năng lượng, tham gia quá trình chuyển khối từ pha này sang pha khác

Trang 3

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Điều kiện:

 Xúc tác chuyển pha phải có cation trong cấu trúc

có tính ưa dầu cao (có ái lực mạnh với dung môi hữu cơ) Các chất xúc tác được thường được sử dụng phần lớn trong PTC là: các muối ammonium bậc bốn (Quat) và phosphonium bậc 4 và các eter crown Ví dụ như:

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

 Ví dụ:

Trang 5

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

 1-4: muối ammonium; 5-6: muối phosphonium

Trang 6

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

 crown ethers 7-9, cryptand 10 và tạo phức với cation Kali: 7 và 10

Trang 7

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

 Tổng hợp

Trang 8

TEBA

CROWN ETE

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

 Thông thường, trong PTC lỏng/lỏng thì dung môi thường sử dụng là dung môi hữu cơ như: toluen, chlorobenzen, HC.

 Đối với PTC rắn/lỏng thì dung môi sử dụng có độ phân cực hơn như Acrilonitril, DMF

Trang 9

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

 Cơ chế của phản ứng PTC

- Trong mọi trường hợp, khi có hỗn hợp hai chất lỏng không trộn lẫn, ví dụ: nước chứa muối (là bazo hay nucleophil) và một pha hữu cơ chứa chất cần phản ứng ( R + ) với muối ở pha nước ( Nu - ) Khi bổ xung xúc tác PTC (thường chứa cation

ưa dầu) vào hỗn hợp, xúc tác thường tan được ở cả hai pha sẽ thực hiện chức năng cầu trung chuyển anion dư từ pha nước vào pha hữu cơ:

sự chuyển tới pha cân bằng

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

 Khi một hạt ái nhân (nucleophil) hoặc bazơ có mặt trong pha hữu cơ thì sẽ xảy ra sự thay thế hoặc loại bỏ proton

để tạo sản phẩm phản ứng.

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Ví dụ:

Trang 12

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Different pathways for PTC: a the classic Starks (Charles Starks in the early 1970s) extraction mechanism; b the

Makosza interfacial mechanism.

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Ví dụ:

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

 Ích lợi của việc sử dụng PTC

- Tăng hiệu suất của phản ứng, giảm thời gian quay vòng, tăng hiệu năng của thiết bị và dễ tiến hành => Giảm giá thành sản xuất

- Giảm thiểu sự sử dụng dung môi nguy hại, Tăng độ chọn lọc và chất thải ra môi trường.

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

- Kỹ thuật PTC được sử dụng rất rộng rãi.

- Các phản ứng sử dụng PTC được tiến hành trong điều kiện trung hòa như:

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

* Các phản ứng sử dụng PTC trong điều kiện bazơ mạnh (được bazo hóa bởi các chất: NaOH, KOH, K 2 CO 3 , NaH…)

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

nghiệp

KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

22