Kataliza przeniesienia międzyfazowego (PTC, ang. Phase Transfer Catalysis) - technika ta polega na prowadzeniu reakcji w układzie dwufazowym: ciecz-ciecz, lub ciało stałe-ciecz, w której odpowiednie katalizatory poprzez tworzenie lipofilowej pary jonowej zapewniają transport jednego z reagentów z fazy wodnej lub stałej do fazy organicznej.

Reakcje chemiczne zachodzące pomiędzy reagentami znajdującymi się w dwóch nie mieszających się fazach są często hamowane z powodu braku kontaktu. Konwencjonalne sposoby rozwiązania tego problemu polegają na użyciu intensywnego mieszania lub zastosowaniu odpowiednich rozpuszczalników, w których oba reagenty się rozpuszczają. Jeżeli reakcja przebiega na granicy faz, można się spodziewać, że szybkie mieszanie zwiększy powierzchnię kontaktu faz, a tym samym przyśpieszy reakcję.

Rozpuszczalniki, w których w pewnym zakresie rozpuszczają się równocześnie związki organiczne o małej polarności, takie jak halogenki alkilowe i sole nieorganiczne, np. cyjanek potasu, są rozpuszczalnikami protonowymi wśród których wyróżnić można: metanol, etanol i ich mieszaniny z wodą, lub też dipolarnymi, aprotonowymi takimi jak acetonitryl, sulfotlenek dimetylowy lub dimetyloformamid. Jakkolwiek użycie takich rozpuszczalników w pewnym zakresie może rozwiązywać problemy związane z rozpuszczalnością substratów, to jednak ma wiele wad. W rozpuszczalnikach protonowych obserwuje się często konkurencyjną hydrolizę i obniżenie aktywności nukleofili na skutek solwatacji, natomiast rozpuszczalniki aprotonowe są często toksyczne (HMPA), drogie i trudno z nich wydzielić produkt.

Pierwsze doniesienia na temat katalizy przeniesienia międzyfazowego pochodzą z roku 1965, aczkolwiek rozwój tej techniki syntezy datuje się od roku 1971, kiedy to Starks, Mąkosza i Brändstöm przedstawili jej fundamenty.

Technika ta oferuje wiele znaczących korzyści takich jak:
- przyspieszenie tempa reakcji w łagodnych warunkach
- użycie niedrogich i łatwo dostępnych katalizatorów
- wykorzystanie tanich, nietoksycznych i odzyskiwalnych rozpuszczalników
- możliwość użycia tanich zasad nieorganicznych, służących do generowania anionów
- możliwość prowadzenia reakcji bez używania rozpuszczalnika
- polepszenie wydajności i enancjoselektywności produktu
- możliwość prowadzenia reakcji na dużą skalę.

Zasada działania PTC polega na ciągłym generowaniu par jonowych składających się z reagującego anionu organicznego lub nieorganicznego oraz lipofilowego kationu, takiego jak amoniowy, fosfoniowy lub kationu metalu alkalicznego skompleksowanego eterem koronowym. Aniony mogą być dostępne w postaci soli sodowych lub potasowych, ewentualnie należy je wytworzyć poprzez działanie odpowiedniej zasady – najczęściej KOH.

PTC jest szczególnie skuteczną metodą syntezy różnych związków na drodze substytucji nukleofilowej, w wyniku czego otrzymuje się halogenoalkany, nitryle, azydki, aminokwasy i wiele innych.

Klasyczną katalizę przeniesienia fazowego można podzielić na: katalizę w układzie ciecz-ciecz (LL-PTC) oraz na katalizę w układzie ciało stałe–ciecz (SL-PTC). Fazą ciekłą może być rozpuszczalnik bądź ciekłe substraty. Faza stała lub wodna jest z kolei źródłem reagujących anionów organicznych bądź nieorganicznych, albo też zasady.





Zródło: A. Krawczyk, Praca magisterska, WCh UW, 2007

Tagi: kataliza przeniesienia międzyfazowego PTC