El proceso de soluto que está rodeado por un solvente se llama solvatación, y el valor de solvatación se refiere al número de moléculas de solventes que rodean un ion. En términos generales, el grado de solvatación aumenta con el aumento del número de carga y la disminución del radio de iones.
La reactividad de una especie aumenta a medida que disminuye el grado de solvatación, a medida que las moléculas solvatadas protegen los reactivos y dispersan la carga.
Una parte de una molécula puede ser solvatada más fácilmente por otro solvente. Por ejemplo:
Los solventes dipolares no protones, como DMSO, cationes solvatados, lo que facilita la reaccionar de otra parte de los aniones.
Los éteres de la corona, comúnmente utilizados como catalizadores de transferencia de fase (PTC), también forman complejos con cationes para mejorar la actividad de los sitios aniónicos.
En una mezcla de solventes, dos solventes pueden solvorar diferentes partes de las moléculas, lo que resulta en una mejor solubilidad del solvente mixto que cualquier solvente único.
Existe un claro ejemplo de cómo la disminución en el grado de solvatación de hidróxido de sodio afecta su reactividad: la alcalinidad del hidróxido de sodio sólido (trihidrato) es 50000 veces mayor que la del hidroxido de sodio al 15% (11hidrato). Se dice que el PTC produce "aniones expuestos", pero es necesaria una pequeña cantidad de agua, especialmente para reacciones de transferencia de fase sólida-líquido. Por lo tanto. El contenido de humedad es un parámetro clave en el desarrollo de la catálisis de transferencia de fase. ) La solvatación es uno de los muchos factores importantes a considerar al elegir un solvente.
Las categorías de solventes también se pueden dividir en las siguientes categorías:
a. Solventes protónicos o solventes donantes de enlaces de hidrógeno (ácidos Lewis), como agua, etanol, ácido acético y amoníaco;
b. Solventes aceptantes de enlaces de hidrógeno (bases de Lewis), como agua, trietilamina, acetato de etilo, acetona y DMF;
do. Los solventes polares no protones, también conocidos como "solventes no hidroxilo", como DMSO, DMF y dimetilacetamida DMAC;
d. Solventes de alcano clorados, como diclorometano, cloroformo y tetracloruro de carbono;
mi. Solventes de fluorocarbono, como hexafluoroisopropanol;
F. Disolventes de hidrocarburos como hexano, isooctano y tolueno;
gramo. Líquidos iónicos;
h. Gases supercríticos, como el dióxido de carbono supercrítico.
El mejor disolvente debe ser capaz de cristalizar y precipitar directamente el producto de la reacción. Aunque esto puede ser difícil de lograr a veces, es importante considerar los siguientes puntos de guía:
a. Proporcionar condiciones de producción a gran escala seguras e inofensivas para equipos y operadores;
b. Las propiedades fisicoquímicas de los solventes, como la polaridad, el punto de ebullición y la misa de agua, afectan la velocidad de reacción, la separación de fases, el efecto de cristalización y la eliminación de componentes volátiles a través de sólidos azeotrópicos o secos;
do. Otras propiedades físicas y químicas, como la viscosidad de la mezcla, afectan la masa y la transferencia de calor, la formación de subproductos y el transporte físico;
d. La dificultad de reciclar y reutilizar solventes afecta en gran medida el costo del producto (COG).
El principio clave para seleccionar solventes para la ampliación de procesos rápidos es que las reacciones homogéneas suelen ser mucho más rápidas y más fáciles de ampliar que las reacciones heterogéneas. Si son necesarias condiciones heterogéneas, se deben seleccionar las condiciones de solvente y reacción para que la mezcla de reacción sea líquida y fácil de mezclar. Para las reacciones de hidrogenación tradicionales, la agitación efectiva es crucial debido al sistema de dispersión de gases líquido sólido. En muchos casos, la separación del producto puede impulsar la reacción para continuar. Es mejor cristalizar en lugar de formar precipitados o sustancias aceitosas, ya que esto involucrará las materias primas.
Para algunos procesos de reacción, las condiciones heterogéneas son ventajosas. Las condiciones heterogéneas pueden acelerar las reacciones o reducir la degradación de los productos en condiciones de reacción.
