相转移催化可以减少相对昂贵、环境污染较大的非极性质子溶剂的使用，可以用普通的NaOH替代需要无水条件的碱金属强碱如NaH，以及具有反应速率快而温和、产率高和操作简单安全等优点。
1 相转移催化
1951年，M. J. Jarrousse发现苯乙腈能在两相系统中发生烷基化反应，因为其中有少量季铵盐存在。
1960年，Maerker等人发现苄基三甲基氯化铵可以促进脂肪酸钠与环氧氯丙烷的烷基化反应。
1971年，Starks在他的论文中将这一现象称为“相转移催化”，这一名称随即被广泛采纳和通用。
相转移催化剂(Phase transfer catalyst, PTC)是帮助反应物从一相转移到能够发生反应的另一相当中，从而加快异相系统反应速率的一类催化剂。一般存在相转移催化的反应，都存在水溶液和有机溶剂两相，离子型反应物往往可溶于水相，不溶于有机相，而有机底物则可溶于有机溶剂之中。不存在相转移催化剂时，两相相互隔离，几个反应物无法接触，反应进行得很慢。相转移催化剂的存在，可以与水相中的离子所结合（通常情况），并利用自身对有机溶剂的亲和性，将水相中的反应物转移到有机相中，促使反应发生。
2 相转移催化剂分类
相转移催化剂一般要符合以下条件：(1) 具有形成离子对的条件，或者能与反应物形成复合离子。(2) 有足够的碳原子，以便形成的离子对具有亲脂能力。(3) 在反应条件下，应该是化学稳定的。常见的相转移催化剂主要包括季铵盐、季磷盐、聚乙二醇和冠醚等。
(1) 鎓盐类
鎓盐类相转移催化剂由中心原子、中心原子上的取代基和负离子3个部分组成，中心原子一般为P，N，As和S原子，活性顺序为P > N > As > S。在有机溶剂中可以以各种比例混合，其中季铵盐制备工艺简单、价格廉价、毒性较低，是实际生产中最常用的一种相转移催化剂。
(2) 聚醚类
聚醚分环醚（冠醚）和链状醚。冠醚根据环碳原子数和所含氧原子数目不同命名，如18-冠醚-6（18是环碳个数，6是氧个数）。冠醚一般通过与阳离子络合形成复合物，从而将无机盐带入有机相。
链状醚具有廉价、无毒、蒸汽压低等特点，具有实际应用价值。如聚乙二醇本身既可以做溶剂，又可以利用醚键与阳离子结合，提高无机盐或者有机反应物的溶解性，因此可以促进多种反应的进行，如亲核取代、氧化、还原等反应。
实例1
（Green Chem. DOI: 10.1039/c0gc00884b）
如上述多组分反应，需要在极性质子溶剂中才能发生反应。但有机反应物在极性溶剂中的溶解性较差，产率不高。PEG400可以与水混溶加入PEG400可以很好的提高反应物的溶解性，从而提高反应收率。
(3) 手性相转移催化剂
在相转移催化剂中引入手性中心，可以使催化剂兼具相转移和手性诱导双重功能。利用手性相转移催化剂进行不对称合成是有机合成的一个新兴领域。目前手性季铵盐应用最广。
实例2
利尿剂茚达利酮合成过程中的甲基化反应，就是采用手性季铵盐作为手性催化剂。所得产物产率95%，ee值92%，反应效率高且操作简单。
3 相转移催化剂在化学制药工业中的应用
相转移催化剂在化学制药工业中有着广泛的应用，其有助于合成药物工艺革新，能达到简化操作、提高收率、降低成本、安全生产和减少三废等效果。
实例3
原生产工艺是用苯乙腈与1,4-二溴丁烷为原料，以固体NaOH为缩合剂，在无水条件下进行反应，反应过程极易发生冲料和固罐事故。使用相转移催化剂TEBA后，无需使用无水操作，环合物可以省去减压分馏步骤，反应平稳，消除了冲料和固罐事故。环合水解两步收率从66%提高到90%。而且以氯代溴，成本大大降低。
乙腈的alfa-H酸性较弱（pKa = 25），因此KOH无法夺取其alfa-H，该反应不能进行。而18-冠醚-6可以与K+结合，减少其对于OH-的影响，从而提高OH-的碱性。因此在18-冠醚-6和KO共同存在的条件下该反应可以发生。
实例5
季铵盐与硼氢化物合并，可以将羧酸还原成醇。而直接用硼氢化物无法完成这一过程。因为R4NBH4会与卤代烷反应原位形成硼烷。
4 相转移催化剂的选择原则
(1) 如果反应存在水油两相，则可以考虑用相转移催化剂促进反应进行。
(2) 由于季铵盐廉价易得、低毒安全，因此一般首先考虑用季铵盐类相转移催化剂。
(3) 选择季铵盐是既要考虑水溶性又要考虑形成活性分子后的脂溶性。
(4) 冠醚在有机溶剂中溶解度小，价格昂贵且有毒，在实际生产中使用较少。
(5) 链状醚具有廉价、无毒、蒸汽压低、稳定性好等优点，即可做溶剂也可做相转移催化剂。
(6) 相转移催化剂用量一般在0.01%-1%。用量过大会产生副产物，同时造成后处理困难。
