Les systèmes biphasiques
Certaines réactions se déroulent en système biphasique, avec deux solvants, généralement l'eau et un solvant organique. Ces réactions ont de nombreux avantages. Plutôt que de s’attarder dans de grands discours, traitons un exemple illustrant le principe.
Soit une réaction qui se déroule en phase organique mais qui nécessite un réactif minéral. Ce réactif minéral n’étant pas soluble en milieu organique, il est nécessaire de l’amener dans la phase organique. On utilise pour ceci un agent de transfert de phase (Agent). On utilise généralement des amines quaternaires solubles à la fois en milieu aqueux car polaire mais aussi en milieu organique puisque possédant des chaînes aliphatiques :
(R4N+, X-)
On utilise aussi d’autres agent comme des éthers cycliques (molécules cages de J.M. Lehn, professeur au collège de France, prix Nobel de Chimie 1987). Cet agent va transférer l’agent réactif (Réactif) de la solution aqueuse à la solution organique (1). La réaction se déroule (2), puis l’agent de transfert de phase retourne en solution aqueuse afin de se régénérer (3).
Remarquons que toutes les réactions sont interfaciales, elles se déroulent à l’interface entre les deux phases.
Ces réactions sont qualifiées de réactions par transfert de phase et l’agent de catalyseur de transfert de phase.
Nous choisissons ici un système biphasique eau-solvant organique dont la densité est inférieure à 1 (solvant non chloré).
Sans même réaliser une réaction chimique, les systèmes biphasiques sont couramment utilisés pour réaliser des
extractions par décantation.
Catalyse par transfert de phase
La catalyse par transfert de phase est très utilisée. Elle est applicable à des synthèses d’éther. Nous avons besoin ici de travailler en milieu basique pour déprotoner l’alcool et former l’alcoolate, mais la soude (base forte facile d’emploi) n’est pas soluble en milieu organique. On utilise alors un agent de transfert de phase, une amine quaternaire : l’ion tétrabutylammonium, à la fois soluble en milieu aqueux et en milieu organique.
Bibliographie
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Catalyse par transfert de phase
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- Weber et Gokel 1977 - Phase Transfert Catalysis in Organic Synthesis - Springer Verlag New York.
Bibliographie expérimentale
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- Worley J.D. 1994 - The Distribution of Cyclohexanone between Cyclohexane and Water - J. Chem. Educ., 71, p. A145-A146.
Réaction du dichlorocarbène sur le cyclohexène catalysée par transfert de phase
- Ault A. et Wright B. 1976 - 2,2-Dichlorobicyclo[4,1,0]heptane from Cyclohexene and Dichlorocarbene by Phase Transfer Catalysis - J. Chem. Ed., 53, p. 589.
Synthèse de la vaniline
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Synthèse d'éther
- Rowe J.E. 1980 - The Preparation of p-Cresyl Propyl Ether by Phase Transfer Catalysis - J. Chem. Ed., 57, p. 162.
Réaction de Corey
- Lanpman G.M., Koops R.W. et Olden C.C. 1985 - Phosphorus and Sulfur Ylide Formation. Preparation of 1-Benzoyl-2-phneylcyclopropane and 1,4-Diphenyl-1,3-butadiene by Phase TRansfer Catalysis - J. Chem. Ed., 62, p. 267-268.
