động học xúc tác xúc tác chuyển pha

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
Các phản ứng của PTC
-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
Các quá trình sử dụng PTC trong công
nghiệp
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
22