Il processo di soluto circondato da un solvente si chiama solvatazione e il valore di solvatazione si riferisce al numero di molecole di solvente che circondano uno ione. In generale, il grado di solvatazione aumenta con l'aumento del numero di carica e la diminuzione del raggio di ioni.
La reattività di una specie aumenta quando il grado di solvatazione diminuisce, quando le molecole solvate proteggono i reagenti e disperdono la carica.
Una parte di una molecola può essere più facilmente solvata da un altro solvente. Per esempio:
I solventi non protonici dipolari, come DMSO, i cationi di solvato, rendono più facile reagire un'altra porzione di anioni.
Eteri a corona, comunemente usati come catalizzatori di trasferimento di fase (PTC), formano anche complessi con cationi per migliorare l'attività dei siti anionici.
In una miscela di solvente, due solventi possono solvare diverse parti di molecole, con conseguente migliore solubilità del solvente misto rispetto a qualsiasi singolo solvente.
Vi è un chiaro esempio di come la diminuzione del grado di solvatazione di idrossido di sodio influisce sulla sua reattività: l'alcalinità dell'idrossido di sodio solido (triidrato) sia 50000 volte superiore a quella dell'idrossido di sodio al 15% (11idrato). Si dice che il PTC produca "anioni esposti", ma è necessaria una piccola quantità di acqua, specialmente per le reazioni di trasferimento di fase liquide solide. Perciò. Il contenuto di umidità è un parametro chiave nello sviluppo della catalisi del trasferimento di fase. ) La solvatazione è uno dei tanti fattori importanti da considerare quando si sceglie un solvente.
Le categorie di solventi possono anche essere divise nelle seguenti categorie:
UN. Solventi protonici o solventi donatori di legame idrogeno (acidi Lewis), come acqua, etanolo, acido acetico e ammoniaca;
B. Solventi accettori di legame idrogeno (basi di Lewis), come acqua, trietilammina, acetato di etile, acetone e DMF;
C. Solventi non protonici polari, noti anche come "solventi non idrossilici", come DMSO, DMF e dimetilacetamide DMAC;
D. Solventi alcani clorurati, come diclorometano, cloroformio e tetracloruro di carbonio;
e. Solventi fluorocarburi, come esafluoroisopropanolo;
F. Solventi idrocarburi come esano, isooctano e toluene;
G. Liquidi ionici;
H. Gas supercritici, come anidride carbonica supercritica.
Il miglior solvente dovrebbe essere in grado di cristallizzare e precipitare direttamente il prodotto dalla reazione. Sebbene questo possa essere difficile da raggiungere a volte, è importante considerare i seguenti punti guida:
UN. Fornire condizioni di produzione su larga scala sicure e innocue per attrezzature e operatori;
B. Le proprietà fisico -chimiche dei solventi, come polarità, punto di ebollizione e miscibilità dell'acqua, influenzano la velocità di reazione, la separazione di fase, l'effetto di cristallizzazione e la rimozione di componenti volatili attraverso solidi azeotropici o asciutti;
C. Altre proprietà fisiche e chimiche, come la viscosità della miscela, influenzano il trasferimento di massa e calore, la formazione di sottoprodotti e il trasporto fisico;
D. La difficoltà di riciclaggio e riutilizzo dei solventi influisce notevolmente sul costo del prodotto (COG).
Il principio chiave per la selezione dei solventi per il ridimensionamento del processo rapido è che le reazioni omogenee sono generalmente molto più veloci e più facili da aumentare delle reazioni eterogenee. Se sono necessarie condizioni eterogenee, le condizioni di solvente e di reazione devono essere selezionate per rendere liquido la miscela di reazione e facile da miscelare. Per le reazioni tradizionali di idrogenazione, l'agitazione efficace è cruciale a causa del sistema di dispersione del gas solido liquido. In molti casi, la separazione del prodotto può guidare la reazione per continuare. È meglio cristallizzare invece di formare precipitati o sostanze oleose, poiché ciò coinvolgerà le materie prime.
Per alcuni processi di reazione, le condizioni eterogenee sono vantaggiose. Le condizioni eterogenee possono accelerare le reazioni o ridurre il degrado dei prodotti in condizioni di reazione.
