微波加热在化学反应中的应用进展
微波加热下金属氧化物的化学反应机理研究
微波加热下金属氧化物的化学反应机理研究微波加热技术在工业生产、医疗、食品加工等领域中已经得到广泛应用。
而在化学领域中，微波加热也能够促进反应速度，提高反应产率和选择性，减少反应时间和废弃物的产生。
本文将探讨微波加热下的金属氧化物的化学反应机理研究。
一、微波加热的基本原理微波加热是指利用微波辐射的特性将物体加热的过程。
微波是一种电磁波，其在介质内传播时会被吸收和反射，从而产生热效应。
微波辐射的频率通常在2.45GHz左右，这也成为了微波炉的工作频率。
在微波加热中，微波的电场能够导致介质中分子和离子的极化，产生热效应。
微波加热与传统的对流加热相比，其加热效率更高，因为微波的能量直接作用于物质的内部，不需要经过热传导来达到加热效果。
二、金属氧化物在微波加热条件下的化学反应机理研究1. 氧化物的还原反应氧化物的还原反应在微波加热下进行时，其反应速率通常会增加。
这是因为微波加热的能量可以促进氧化物中电子的跃迁，增加还原剂与氧化物之间的反应速率。
例如，在微波加热下，氧化铁和氢气可以在较短时间内反应生成铁和水蒸气。
2. 氧化物的氧化反应在氧化物的氧化反应中，微波加热也可以起到促进的作用。
在微波加热下，氧化铁和氧气可以在较短时间内反应生成三氧化二铁。
此外，微波加热还可以促进氧化物中的化学键断裂和新的化学键的生成，从而影响氧化反应的速率和产物的选择性。
3. 氧化物的催化反应除了还原反应和氧化反应外，金属氧化物还可以作为催化剂参与到以它为底物的反应中。
在微波加热条件下，金属氧化物的表面温度可以增加，从而影响催化作用。
例如，金属氧化物可以促进烷基化反应，即将不饱和化合物转化为饱和化合物。
三、微波加热下金属氧化物的应用前景微波加热下金属氧化物的反应机理研究为其在化学合成、催化剂制备等领域中的应用开辟了新的道路。
微波加热的高效率和短时间特性可以减少化学反应的时间和废弃物的产生，这有助于提高化学反应的经济性和可持续性。
此外，微波加热在生产成本和环保方面的优势也日益受到工业界的广泛关注。
微波技术在化学药物合成中的应用
微波技术在化学药物合成中的应用作者：吴杨全来源：《科技风》2024年第09期摘要：随着当前全球科学技术的不断发展、创新与应用，微波技术开始广泛应用到化学药物合成当中，与传统化学药物合成阶段的加熱方法相比较，微波技术的效率等优势更为明显，因此在现阶段以及未来化学药物合成领域，微波技术必将展现出无穷的潜能。
在化学制药阶段应用微波技术具备操作便捷、提升研发成分、降低化学药物合成成本以及降低污染等优势，所以微波技术具备极高的应用价值。
关键词：微波技术；化学制药；药物合成微波是微波技术的核心，所谓微波就是指频率为300～3000Hz的电磁波，通常情况下微波具备反射、穿透与吸收三大特征，同时包括热效应、非热效应以及特殊效应三种类型，技术人员通过对于微波不同特性与效应类型的应用，能够生产制造不同类型的微波设备，且除了能够应用到化学药物合成领域之外，微波技术的特征还表明其能够在化工生产、食品制造以及生态环保等领域作出贡献，而本文结合微波技术反射等特性，以及热效应等三大效应类型，分析该技术在化学药物合成中的应用，并探究其作用与潜在价值。
1微波技术的原理与实际应用领域1.1微波技术原理微波技术的本质为电磁波，而微波的原理则是较为常见的电磁场原理，因此微波技术与电磁波之间就存在密切联系。
微波通过直线的方式进行传输，由于其在传播过程中的频率相对较大，所以微波的放射效应极为明显。
电磁波会以两倍于光的速度向其他方向传播，并且它有能力直接穿越任何外界物体，这使得其放射的速度和光线的外部传播的放射速度相同。
一些学者认为微波技术微波加热实质上就是能源转化的过程，这是由于在加热过程中被加热物质的介质参数出现变化，其最终的本质则是电荷极化。
1.2微波技术的应用领域自“微波化学”提出以后便开始将“微波技术”与“化学技术”紧密地绑定在一起。
微波化学首先涉足于工业生产制造，其中化学技术主要围绕一系列化学变化展开，且物质在经过化学反应之后便能够产生具备不同特征的产品，这便是人们所熟知的“化学产品”，但是通过微波技术引发的“反应”建立在电磁波这一媒介之上，且在电磁波的作用下，很多物质的原分子也会出现变化。
微波技术原理及其在化学化工领域的应用
HUNAN UNIVERSITY题目：微波技术原理及其在化学化工领域的应用微波技术原理及其在化学化工领域的应用摘要：本文介绍了微波技术原理以及其发展背景，并针对微波技术在化学化工领域的应用概况进行了总结和介绍，也提出了应用中的问题以及展望。
关键词：微波技术，化学，化工1.引言微波是一种波长很短的电磁波，其频率介于300 MHz-300 GHz，波长介于1 mm-1 m之间。
因其波长介于远红外线和短波之间，故称之为微波。
微波具有的特点为高频性、波动性、热特性和非热特性[1]。
随着科学的发展，微波技术得到了广泛的应用，尤其是在通信行业，如微波卫星通信、微波散射通信、模拟微波通信和数字微波通信等。
近年来，微波以其高效、均匀、节能、环保等诸多优点受到广泛关注，并逐渐成为一种新型能源得到越来越广泛的应用[2]。
2.微波技术的发展微波技术兴起于20世纪30年代，在电视、广播、通讯等相关技术领域中得到了广泛的应用。
经过长期发展后，美国于 1945 年率先发现了微波的又一特性，即热效应，并创新性的将其作为一种非通讯能源开始应用于工业、农业以及相关科学研究中。
微波技术的发展主要取决于微波器件的应用和发展。
早在20世纪初，就有研究人员开始了对微波理论的探索，并进行了相关的实验研究。
但由于当时信号发生器功率较小，加之信号接收器灵敏度较差，实验未能取得实质性的进展[3]。
1936年，波导技术的进一步发展为微波技术的研究提供了可靠的理论及实验条件。
美国电话电报公司的George C. Southworth.将波导用作宽带传输线并申请了专利，同时，美国麻省理工学院的M.L Barrow 完成了空管传输电磁波的实验，这些工作为规则波导奠定了理论基础，推动了微波技术进一步向前发展[4]。
20世纪40年代，第二次世界大战期间，雷达的出现和使用引起了人们对微波理论和技术的高度重视，并研制了很多微波器件，在此期间，微波技术迅速发展并在实际应用中得到认可。
微波处理技术在化工生产中的应用研究
微波处理技术在化工生产中的应用研究随着科学技术的不断发展，微波处理技术已经成为了化工生产中的主要手段之一，其广泛应用在化学反应、材料合成、杀菌消毒等方面。
微波处理技术能够快速有效地提高生产效率，节约能源资源，并且减少了大量的环境污染。
本文将对微波处理技术在化工生产中的应用研究进行探讨。
一、微波处理技术概述微波处理技术是一种高频电磁波的应用，其频率通常在1~100GHz之间。
微波能量是一种电磁波，其特点是能够快速穿透物体并产生内部的能量，从而达到快速加热、杀菌消毒、催化反应等目的。
微波处理技术在化学反应、材料合成、杀菌消毒等方面具有广泛应用，其处理效率和速度远远高于传统的加热方式。
二、微波化学反应研究微波化学反应是微波处理技术的一种应用，其可以实现对反应物快速、均匀地加热，从而提高反应速率和产率。
微波化学反应在化学制品合成、有机合成、催化反应等方面具有广泛应用。
以化学制品合成为例，通过微波处理技术可以实现对反应物快速加热，并且能够使反应物在较短时间内达到最佳反应温度，从而提高反应速率和产率。
此外，微波处理技术还可以实现对需控制的化学反应的精准控制，从而实现对反应物质分布、产物选择性、反应速率等方面的优化。
三、微波合成材料研究微波合成材料是微波处理技术的另外一种应用，其可以实现快速、均匀地加热、反应，从而实现高质量材料的合成。
微波合成材料在纳米材料、高分子材料、无机材料等方面具有广泛应用。
以纳米材料为例，微波处理技术可以实现对纳米材料的快速、均匀加热，从而实现对化学反应的促进。
此外，微波处理技术还可以实现对纳米材料的精准控制，从而实现对纳米材料的粒径、性质等方面的优化。
四、微波杀菌消毒研究微波杀菌消毒是微波处理技术的另一种应用，其可以实现对微生物的快速、有效灭活，提高产品的卫生质量，并且提高化工生产效率。
微波杀菌消毒在饮料、食品、医药等方面具有广泛应用。
以食品杀菌消毒为例，微波处理技术可以实现对食品中的微生物的灭活。
微波加热原理及在工业中的应用
微波加热原理及在工业中的应用微波加热原理是指利用微波电磁场的能量来产生热量，进而加热材料的一种加热方式。
微波是一种电磁波，波长通常在1mm至1m之间，频率在300MHz至300GHz之间。
由于其短波长和高频率的特性，微波在与材料相互作用时会产生明显的能量转换和吸收现象，从而导致材料加热。
微波加热的作用机制主要有两个方面。
首先，当微波通过材料时，它们会与材料中的分子发生相互作用，导致分子的振动和摩擦产生热量。
其次，微波在材料中的传播速度比在空气中的传播速度要慢，导致微波的相位随深度的增加而改变，这种相位变化同样会导致能量的转换和吸收，最终产生热量。
微波加热在工业中有广泛的应用。
以下是几个主要的应用领域：1.食品加热：微波加热在食品行业中得到广泛应用。
由于微波对水分子具有较高的吸收度，将食物放入微波炉中，微波能量会首先被水分子吸收，从而快速加热食物。
这种加热方式不仅快速、高效，还能够保持食物的口感和营养价值。
2.化学合成：微波加热已经在化学合成过程中被广泛采用。
相比传统的热源加热方式，微波加热可以实现更高的加热速度和更高的反应效率。
微波加热还可以应用于有机合成、催化反应等多种化学反应中，大大提高了化学合成的速率和产率。
3.材料处理：微波加热在材料处理中也有广泛应用。
例如，微波加热可以用于材料的干燥、烘烤、熔融等过程。
由于微波加热可以实现表面和内部的均匀加热，可以大大缩短材料处理的时间，并提高产品的质量和效率。
4.医疗领域：微波加热在医疗领域中也有一些应用。
例如，微波治疗被用于肿瘤治疗。
微波能量可以被转化为热能，用于破坏肿瘤细胞并减少肿瘤的大小。
此外，微波疗法还可以用于治疗一些表浅的皮肤病，如湿疹、瘙痒症等。
5.其他领域：微波加热还有一些其他应用领域，如纳米材料制备、环境污染治理等。
通过控制微波加热的条件和参数，可以实现对材料结构和性能进行调控，从而得到具有特殊功能的材料。
总之，微波加热原理的独特性能使其在工业中得到广泛应用。
微波加热在化学反应中的应用进展
技术进展微波加热在化学反应中的应用进展杨伯伦 贺拥军(西安交通大学化工系,西安710049)摘要:介绍了微波加热的基本原理,并就微波加热在有机合成、高分子合成及加工、无机合成、天然气转化等方面的最新应用情况进行了综述分析,指出应加强微波对化学反应作用机理的研究。
关键词:微波加热;反应过程;机理中图分类号:T Q032 文献标识码:AN e w progress of microw ave heating applied in chemical reactionY ANG Bo 2lun ,HE Yong 2jun(Department of Chemical Engineering ,X i ’an Jiaotong University ,X i ’an 710049,China )Abstract :The fundamental principle of microwave heating is introduced in this paper.The new application progress in the fields of organic ,polymer ,inorganic synthesis and in the chemical conversion of natural gas by microwave heating are summa 2rized.It is als o pointed out that the study of reaction mechanism of microwave applied in different chemical systems should be deeply carried out.K ey w ords :microwave heating ;reaction process ;mechanism 收稿日期:2001201211 作者简介:杨伯伦,男,1954年生,博士,系主任,教授,博士生导师,主要从事反应、分离及其相互耦合的研究工作。
微波促进有机合成化学的应用进展
２ 氧 化反 应
Ａ ｎ ｉ ｕ ｎｅ ｒ ｄ等 Ｇａ 在微波辐射条件下 ， Ｄ Ｓ 以 ＭＯ 为氧化剂 ，ｅ ｒ为催化剂 ， Ｆ Ｂ， 将炔烃氧化合成安息香
衍 生 物 ，ｅ ｒ用 量 为 １ １ ， 度 为 ２ ０Ｃ， 波 Ｆ Ｂ３ ０ｍｏ 温 ％ ０￣ 微 辐 射 ２ ｎ时 ， ０ｍｉ 产率 可达 ４ ％一 ５ ， 常规 加 热则 ３ ７％ 而 需反 应 温度 为 ６ ℃。采用 ５２ ｇ 反 ：， ０
微波加热的转化率 比传统加热高 ３％。 ３ 边延江等［ 用微波辐射技术 ， ３ ］ 采 以硫 酸 氢 钠 或 硫 酸锆 为催 化 剂 ，对 羟 基 苯 甲酸 和 苄醇 为 原 料 。 合 成了对羟基苯 甲酸苄酯 。 当微波辐射功率为 ４ ４ ６ Ｗ． 辐射 时 间为 ４ｍｉ， 酸 物 质 的量 比为 ５１催 化 剂 ｎ醇 ：。 用 量 为０２ｇ ， ． 时 酯化 率分 别 为 ９ ． ８６％和 ９ ． ７５％。
进有机化学反应 ， 其速度较传统的加热技术快数倍 乃 至千倍 。这是 微波 有 机合 成化 学开 始 的标 志 。迄 今 为 止 。 波 辐 射 下 的有 机 合 成 反 应 ， 微 由于 具 有 反 应速率快 、 操作简便 、 副产物少 、 产率高 、 易纯化及 环境友好等优点 ， 日益受到重视 ， 并逐步发展成为 个极具发展前景的新领域一ＭＯ Ｅ化学 ， Ｒ 即微波
中 图分 类号 ：Ｑ ３ ３ 文 献 标 志 码 ： 文 章 编 号 ：０ ８ ｌ６ （ ｏ８ ０ 一 ０ １ｏ Ｔ ０ —９ Ａ １０ 一 ２ ７ ２ ０ ）５ ｏ ｌ一 ４
１８ ９６年 Ｇ ｄｅ等Ⅲ 现利 用微 波 炉加 热 可 以促 ｅｙ 发
Ｍ ｈｍ ａ ｏａ ｍ ｄ等Ｉ 道 了以蒙脱石和硅胶 为载体 ５ Ｉ 报
微波加热技术在化学反应中的应用
微波加热技术在化学反应中的应用微波加热技术是一种高效、快速、节能的加热方式，经常被应用于化学反应的研究和工业生产中。
传统的加热方式如火焰、电炉等，加热速度较慢，耗电和耗时都较高，而微波加热技术则可以在短时间内提高反应速率和产率，并且对反应条件有较高的控制能力。
1. 微波加热技术的原理微波是一种电磁波，其波长在0.1-100cm之间。
当微波加热介质时，其分子会对微波场产生极化，使得介质内部的分子振动并互相摩擦，从而转化为热能。
微波加热方法的优点是能够直接作用于物料分子，因此加热速度很快，加热均匀性好，并且能够精确地控制反应温度和反应时间，因此被广泛应用于化学反应中。
2. 微波加热技术在有机合成中的应用在有机合成中，一些反应需要高温和高压条件下才能完成，这种条件会导致反应物分解或生成不必要的副产物。
而微波加热则能够在较低的温度和压力下促进反应的进行，提高产率和选择性。
微波合成方法已经被用于许多有机物的合成，例如：2.1 反应物的无溶剂合成传统有机合成使用有机溶剂，会生成溶液中的溶剂垢和废弃物，造成设备的污染和废弃物的增加。
因此，无溶剂有机合成更加环保和经济。
利用微波加热，无溶剂的有机反应可以在少量的催化剂下快速完成。
2.2 化合物的无水合成许多化学反应需要水分或水溶性化合物作为催化剂或反应物。
然而，水溶性化合物不容易纯化，因此无水合成更加优选。
微波加热可以使得反应物迅速脱水、脱卤或脱氨等，实现无水合成。
2.3 新型有机化合物合成利用微波合成反应可以快速合成具有新结构或新性质的有机化合物，例如具有药物活性或光学性质的有机化合物。
3. 微波加热技术在配位化学中的应用配位化学是指各种金属离子与配体之间的化学反应。
由于金属离子比有机化合物无机分子更加复杂多变，因此需要严格的反应条件和加热方式才能完成反应。
而微波加热具有很好的选择性和控制能力，因此被应用在金属配位化学中。
3.1 催化反应的合成微波加热可以快速控制催化反应的温度和时间，从而在合成过程中达到良好的效果。
微波加热在原子转移自由基聚合中的应用研究进展
微波加热在原子转移自由基聚合中的应用研究进展王玲;丁伟;栾和鑫;曲广淼;于涛【摘要】综述了微波辅助原子转移自由基聚合(ATRP)反应在高分子的本体、溶液及合成功能性高分子中的应用进展.分析微波对原子转移自由基聚合反应转化率、表观速率常数、相对分子质量及其分布、聚合物结构和性能的影响,指出微波可大大降低聚合反应时间与能耗.并对微波加热在原子转移自由基聚合反应的研究工作提出建议和展望.【期刊名称】《精细石油化工进展》【年(卷),期】2012(013)011【总页数】5页(P32-35,39)【关键词】微波;原子转移自由基聚合;聚合物【作者】王玲;丁伟;栾和鑫;曲广淼;于涛【作者单位】东北石油大学化学化工学院大庆163318;东北石油大学化学化工学院大庆163318;东北石油大学化学化工学院大庆163318;东北石油大学化学化工学院大庆163318;东北石油大学化学化工学院大庆163318【正文语种】中文微波加热与传统外加热方式相比，其加热效率显著提高，因其直接作用于所有介质分子，使整个物料同时被加热，没有温度梯度和滞后效应。
与紫外线、Χ射线、γ射线、电子束等高能辐射相比，微波对高分子材料的作用深度大，设备投资及运行费用低，防护较简便，具有操作简便、清洁、高效、安全等特性［1］。
自由基聚合具有反应条件温和，适用单体广泛，合成工艺多样，操作简便，工业化成本低等优点;活性聚合具有无终止、无转移、引发速率远远大于链增长速率等特点，是实现分子设计、合成具有特定结构和性能聚合物的重要手段［2］。
原子转移自由基聚合(ATRP)集自由基聚合与活性聚合的优点于一体，是目前为止最具工业化应用前景的“活性”/可控自由基聚合之一。
传统的ATRP体系存在催化剂用量大，反应时间长，反应温度高等缺点。
自1995年ATRP问世至今，国内外学者针对ATRP体系的缺点做了大量研究工作，包括对 ATRP 引发体系［3，4］、催化体系［5－7］、可适应单体种类［8］、反应温度［9，10］和反应介质［11，12］的优化研究。
有机化学实验中如何正确使用微波加热技术
有机化学实验中如何正确使用微波加热技术在有机化学实验中，微波加热技术作为一种新兴的加热手段，正逐渐受到广泛的关注和应用。
与传统的加热方式相比，微波加热具有加热均匀、快速、高效等诸多优点，能够显著缩短反应时间，提高反应产率，并且在一些特殊反应中还能引发独特的化学变化。
然而，要想充分发挥微波加热技术的优势，确保实验的安全和成功，就必须掌握其正确的使用方法。
首先，我们需要了解微波加热的基本原理。
微波是一种频率在 300 MHz 至 300 GHz 之间的电磁波，当它作用于物质时，会引起极性分子的高速旋转和碰撞，从而产生热量。
在有机化学实验中，常用的溶剂和反应物往往具有一定的极性，能够有效地吸收微波能量并转化为热能。
但需要注意的是，并非所有的物质都能被微波加热，例如一些非极性物质，如正己烷、石油醚等，对微波的吸收能力较弱。
在选择微波加热设备时，要根据实验的需求和规模来确定。
目前市场上常见的微波加热设备有家用微波炉改装的实验装置和专门设计的实验室用微波反应器。
家用微波炉改装的装置虽然成本较低，但由于其功率和控制精度有限，往往只适用于一些简单的小规模实验。
而专业的实验室用微波反应器则具有更精确的功率控制、温度监测和压力保护等功能，能够满足更复杂和严格的实验要求。
在进行实验前，必须对实验所用的试剂和反应体系进行充分的评估。
了解试剂的物理化学性质，特别是其极性、沸点、热稳定性等参数，对于确定是否适合采用微波加热以及选择合适的加热条件至关重要。
例如，对于一些热稳定性较差的化合物，应适当降低加热功率和反应温度，以避免分解或副反应的发生。
在装载反应容器时，要确保容器能够均匀地吸收微波能量。
一般来说，使用专门设计的微波反应专用容器，如聚四氟乙烯或玻璃材质的容器，能够更好地适应微波加热的环境。
同时，要注意控制反应物料的装载量，避免过多或过少。
过多的物料可能会导致加热不均匀，而过少则可能会造成局部过热，影响反应的效果和安全性。
微波辐射技术在化学反应中的应用
微波辐射技术在化学反应中的应用随着科技的进步，微波辐射技术在化学反应中的应用也越来越广泛。
这种新型的反应方式在短时间内可以实现高效率的化学反应，并且可以降低能量损耗和污染排放。
在化学领域中，微波辐射技术的应用可以分为以下几个方面。
一、微波合成有机化合物在有机化学合成中，微波辐射技术可以在短时间内促进化学反应，加快反应速率，并且能够实现选择性反应，提高产率和纯度。
在实验室和工业中，微波辐射技术已经成为有机合成中的主流技术之一。
微波辐射技术可以应用于芳香族化合物的合成、两性离子的合成、酮的合成等化学反应。
二、微波辐射催化剂微波辐射技术也可以应用于催化剂的制备。
由于微波辐射能够使催化剂中的化学反应升温，因此可以降低制备催化剂所需要的时间和温度。
通过微波辐射技术制备的催化剂可以提高催化剂的活性和选择性，从而达到更好的催化效果。
以催化转移氢化为例，采用微波辐射技术制备的催化剂和传统制备方式相比，反应所需要的时间可以缩短至少一半，并且产物的选择性和产率也有所提高。
三、微波加热干燥微波辐射技术在化学反应中最大的优点之一就是实现了超快速恒温加热。
传统的加热方法往往需要一定的时间才能使温度上升到所需的温度。
微波辐射技术在加热过程中能够产生电磁波，使样品内部分子产生频繁的转动，从而使样品受热并加快化学反应。
同时，由于微波辐射能够使样品内部分子产生旋转，因此微波辐射加热可以提高干燥速度，降低不必要的热辐射能量损失。
四、微波辐射萃取微波辐射技术也可以应用于萃取和分析领域。
微波辐射萃取可以在较短时间内完成萃取过程，并能够实现高效的样品提取。
此外，微波辐射萃取还能够降低溶剂用量和减少萃取时间，从而能够避免输送过程中的样品损失，并且可以提高提取样品的纯度。
综上所述，微波辐射技术是化学反应领域中的一项重要技术。
随着现代化学科学的不断发展，微波辐射技术会有更广泛的应用。
在未来的科学研究中继续推广和开发微波辐射技术，不仅可以促进化学反应的高效率发展，也能对环境保护和可持续发展产生积极的影响。
微波技术在化学领域的应用
微波技术在化学领域的应用周维磊;白锁柱;王锐【摘要】微波是一项能促进化学反应的新技术，对化学过程有非常独特的影响。
本文主要从三个方面概括了微波辐射技术在化学领域中的应用，并阐述了微波加热的机理。
利用微波技术不仅具有条件温和、能耗低和加热速度快，而且还具有热能利用率高以及产品质量高等优点，因此将技术应用在化工、环境和生物等领域具有更为广阔的应用前景。
%Microwave speeding up chemistry reaction is a new technology that microwave energy may have a unique ability to influence chemical processes. the application of microwave in chemistry from there aspects was summaried and its reaction mechanism of microwave heating was explored. There were not only mild conditions, low energy consumption and heating speed for using microwave technology, but also advantages of high heat energy utilization rate and high product quality, so the technology can be applied to chemical industry, environment and biology, and other fields with a wider application prospect.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)020【总页数】2页(P20-21)【关键词】微波;化学;微波加热机理【作者】周维磊;白锁柱;王锐【作者单位】内蒙古民族大学化学化工学院，内蒙古通辽 028000;内蒙古民族大学化学化工学院，内蒙古通辽 028000;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部，辽宁抚顺 113001; 大连理工大学化工学院精细化工国家重点实验室，辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】O614.121微波是一种电磁波，波长1～1000 mm，频率为0.3～300 GHz。
微波处理技术在化学反应中的应用研究
微波处理技术在化学反应中的应用研究化学反应是指物质之间发生化学反应时，下面我们来探讨一下微波处理技术在化学反应中的应用研究。
一、微波处理技术的基本概念微波处理技术是利用微波波长达到6 cm-1m左右的能量传递到物料，使分子内部振动或外部转动，来完成化学反应的过程。
微波能量通过应用在反应介质中的微波，通过转换热作用促使反应发生。
微波处理技术具有反应速度快、产率高、废料少等优点。
二、微波处理技术在有机合成中的应用微波处理技术在有机合成中的应用，主要包括微波辅助合成、微波促进反应、微波促进萃取、微波辅助反应、微波催化剂的合成和微波辐射作为原料制备方法等。
微波处理技术应用于有机合成中主要是改进了试验的方案，增加了反应效率和产率。
例如，硝基苯与铁为反应物，其中硝基苯在微波辐射下对铁起催化作用，经过一定时间的反应得到N-苯基苯胺。
微波处理使得反应速率更快，同时产率也得到了提高，与传统的加热方式相比，更加安全有效。
三、微波处理技术在吸附材料制备中的应用微波处理技术在吸附材料制备中也得到了广泛的应用。
吸附材料是指通过化学反应将有机物与无机物连接起来，产生吸附效果使得污染物物资呈现分离状态。
在微波处理技术的帮助下，吸附材料的制备时间大大降低，并且制备后的吸附材料的吸附效率也得到了提升。
四、微波处理技术在环境治理中的应用微波处理技术在环境治理中的应用主要体现在处理油污、烟尘、水体污染等方面。
拿油污治理举例，通过在微波处理过程中的产生的高温引发油污油脂熔化并燃烧，达到了净化环境的效果。
五、微波处理技术未来的发展趋势微波处理技术未来的发展趋势将会朝着更加高效、更加节能的方向不断发展。
同时，相较于传统的漂白、发酵等制造工艺，微波处理技术具有更加环保的特点，符合现代化的发展方向。
未来相信会有越来越多的工艺和应用场景会采用微波处理技术。
小结微波处理技术在化学反应中的应用研究，无论是从提高反应效率、产率，还是从减少废品、净化环境等方面都发挥了重要的作用，未来的发展也会越来越广泛。
微波诱导化学反应的机理研究
微波诱导化学反应的机理研究化学反应是化学领域中的重要研究方向之一，研究化学反应的机理对于理解反应的本质和寻找新的反应途径具有重要意义。
在化学反应过程中，加热是不可少的步骤。
近年来，微波辐射在促进化学反应中得到了广泛应用，因其具有高效快速、环保节能等优点。
本文主要从微波诱导化学反应的机理角度出发，对该领域的研究现状进行了综述和分析。
一、微波照射的物理原理微波是一种高频电磁波，其频率在0.3~300GHz之间，波长为1mm~1m。
微波不同于其他加热源，其热效应主要来源于介质中的分子、原子或离子会因其自身极性或极化而导致分子、离子等的振动，从而发生相互作用与摩擦而转化为热量，实现加热效果。
实验表明，微波对物质的加热速度比传统热源快得多，可减少反应时间和能耗，大大提高了化学反应的效率，因而被广泛应用于化学领域以及制药、材料、环境等领域。
二、微波加热作用机理微波诱导化学反应机理的研究一直是热点领域。
微波场的加热和化学反应之间的作用机制还没有完全阐明，存在很多猜测与矛盾之处。
一些学者认为，微波作用和其他物理加热方式一样，实质上属于热效应，利用微波能量使反应体系中的分子振动和受激发，呈现加热的效应，但是其加热的方式不同。
微波作为空间场，在产生的高频电场作用下，分子会产生摩擦运动，并产生大量热量进行加热，加速了化学物质的分解和反应。
此外，一些研究也指出，微波加热不仅能提高反应物的温度，还能改变反应物的分子结构，导致反应性质的变化，促进反应的进行。
三、微波诱导化学反应的优点与传统加热方式相比，微波诱导化学反应具有以下优点：1.快速高效微波加热的速率很快，能够通过瞬间加热将反应体系升温到高温。
在减少反应时间和能源消耗方面具有优势。
许多研究表明，采用微波加热方法能够达到比传统加热方式更快的反应速率，加速反应进程，提高反应产率。
2.清洁环保微波反应通过在内部进行加热，由于减少了外部加热和混合，可以减少反应中产生的废气和废液产生。
微波加快化学反应中非热效应研究的新进展
2016 NO.09SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION学 术 论 坛153科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION微波自身特殊的选择性加热方式使得人们逐渐地将微波运用在了加快化学反应和提高化学反应的速率上。
通过不断的实验验证,发现微波的确是可以提高化学反应的反应速率,而且还可以保证在一些自然条件下不容易出现的反映及时地进行。
现阶段微波已经逐渐延伸到了无机到有机反应,医学化工、食品化工等等多个化学领域当中。
随着科学技术的不断发展,人们在运用微波加快化学反应的时候,研究人员发现了很多区别于传统加热的特殊效应。
在这些特殊的效应中,还有一部分的效应是可以通过微波的快速加热来进行解释的,比如热失控现象。
还有一些是不能用快速加热和特殊温度分布来解释的现象,这一类现象就是人们常说的非热效应。
1 微波化学非热效应实验方法研究中存在的问题1.1 实验条件及实验设备规范化、标准化程度低从实验设备来说,运用非连续波的商用微波炉作为微波源的话,其频谱的随机变化是比较大的,而固态的微波源要比非连续波的商用微波炉频谱稳定很多。
如果说电磁环境和实验设备在一个没有规范的状态下进行的话,就很有可能导致此次实验的结果出现不可重复性。
在使用微波源的时候,还要保证电磁场的时间、空间分布在参数上是一致的。
其实在微波场中,对温度进行测量也是一件非常复杂繁琐的事情。
因为在电磁场中,一般情况下是不会采用热电偶的,因为热电偶在电磁场中会产生感应电流。
再加上在热电偶附近,电磁场比较高。
这样的话就会对测量的精准度造成很大的影响。
因此,如果说一定要使用热电偶的话,还要对其进行屏蔽处理。
如果说只是采用红外测温的话,只能测量到反应物表面的温度,因此在微波场中,最好还是采用光纤维温度计,因为光纤维温度计的稳定性和精度都是非常高的,而且对微波场是不会造成什么影响的,但是有一点需要注意,光纤维温度计的传感器比较大。
微波催化技术在有机合成中的作用
微波催化技术在有机合成中的作用微波催化技术是随着近几年工业生产不断出现的一种新型化学技术，其能够有效地提高化学反应的速度，从而使得产品的生产相对快速。
同时，其高温状态，能够有效地保证产品纯度。
尤其是在有机合成之中，其已经成为看一个重要的催化环节。
本文针对微波化学中反应体系的热效应与非热效应加以分析，同时，就微波催化技术在有机化学合成中的实际运用，以及相关研究状况加以论述。
希望能够就微波催化技术在有机合成中的运用加以明确化，为我国有机化合成提供一定的参考。
标签：微波催化技术；有机合成；作用微波化学是近几年逐渐兴起的一门学科，其主要是针对加温等问题进行解决。
当前已经逐渐运用于多个领域，尤其有机合成、无机合成、采油、炼油等对温度要求较高的行业。
微波催化与常规催化存在较大的差距，本质不同，这就使得传统的催化运用价值相对降低，而微波催化技術的使用范围不断扩大。
但是，在整个运用中，其使用存在一定的要求。
必须要针对其其运用现状加以分析，并且根据运用的现状提出应用的具体方案，以推动其使用范围的扩大。
1 微波催化技术的介绍微波催化通过其自身的作用产生热量，从而加快分子的运动速度，以达到催化的作用。
该种催化方式与传统的不同。
传统的催化是属于外热源，其依靠外部的热量，并采取一定的方式来进行传导，从而到达材料内部分子运动的效果，这种催化方式具有一定的被动性，很容易受到外界因素的影响，而且分子在整个运动的过程中，可能会因为导热的不均匀从而存在有机合成的瑕疵。
微波催化属于内部加热的模式，其在分子内部产生热量，并且能够保证其充分性。
当前，微波技术已经成为一种传播介质与加热方式，并且广泛运用于社会的各个领域。
从实际上来看，微波加热能够提高分子反应速度，且其随着现代科学技术的发展，已经对其操作方式进行了优化。
目前，操作方式简单，极少产生副产物。
另外，微波技术还具有一定的选择性。
对于一些非极性介质，其不会对其产生过多的加热作用。
这种独特的加热方式，是传统催化所不能达到的效果。
微波反应技术在有机合成中的应用
微波反应技术在有机合成中的应用微波反应技术是一种以微波能量作为促进剂的化学反应技术。
使用微波反应技术进行有机合成可以加快反应速率，提高反应产率，并提高所合成产物的纯度。
本文将探讨微波反应技术在有机合成中的应用。
一、微波反应技术的发展微波反应技术的发展可以追溯到二十世纪初期，但直到上个世纪80年代，微波反应技术才开始进入化学合成领域。
随着化学合成领域的技术不断发展，微波反应技术也逐渐被引入，成为当今有机合成领域的一个重要的手段。
二、微波反应技术的优点相对于传统有机合成反应，微波反应技术具有以下优点：1. 加速反应速率：微波反应技术能够加速反应速率，从而显著减少反应时间，同时提高产物的产率。
2. 提高产物纯度：微波反应技术使反应快速进行，产物生成的速度与反应溶液的挥发速率相匹配，这种相互协调的速度可以避免产生不纯物质。
3. 节约能源：微波加热为非传统的分子加热方式，具有较高的能量利用率。
与传统方式比较，其加热效率更高，可以节省能源。
4. 去除溶剂：许多常规有机合成方法需要使用有机溶剂。
但是，由于创造环境友好是目前化学研究的趋势，因此许多研究者已经在微波反应技术中尝试使用去溶剂系统。
三、微波反应技术在有机合成中的应用1. 快速合成奎宁在药物合成的领域，微波反应技术可以用于化学合成，特别是用于快速合成尚未完全确定的药物化合物。
最近的研究表明，微波技术可以有效地合成奎宁，这是一种有效的抗疟疾药物，其合成通常需要较长的时间。
但是，在使用微波辅助反应时，反应时间可以被显著减少，同时提高产物的产率。
2. 合成天然产物许多天然产物都可以通过微波反应技术进行合成。
以挥发性天然产物Lippia alba为例，在传统的有机合成方法中，其合成过程较为复杂，需要较长时间。
但如果使用微波反应技术，其反应时间可以缩短到几分钟，反应产率也可以提高到60%以上。
3. 反应优化在有机合成的领域中，微波反应技术可以通过改变反应温度，催化剂或反应时间来优化反应条件，从而获得最佳的合成产物。
微波炉在中学化学实验中的应用
微波炉在中学化学实验中的应用作者：陆燕海来源：《化学教学》2007年第02期摘要：利用微波炉加热速度快、温度易控制的特点以及产生的微波对某些化学反应独特的作用，将微波炉应用于中学化学实验中硫酸铜晶体分解、乙酸乙酯催化合成及淀粉水解等实验方面进行了一定的尝试。
关键词：微波炉；加热；催化；样品处理文章编号：1005-6629(2007) 02-0004-02中图分类号：C633．8文献标识码：C微波炉目前已是许多家庭必备的用具。
微波炉磁控管阴极发射的电子向阳极运动过程中，在磁控管内电磁场力和永磁铁轴向磁场的双重作用下作摆线运动。
将振荡产生的2450MHz微波输入炉腔，引起极性分子(如水分子)的高频振荡，通过分子间相互摩擦、碰撞，最终导致食物加热。
微波炉具有加热速度快、温度易控制、节能省电等优良特性，若将它应用于某些中学化学实验可以收到意想不到的效果。
1 微波加热微波炉加热速度快，升温速度可达10℃／s，在短时间内即可达到反应温度、热效率高，而且加热均匀、无加热梯度、无滞后效应，反应往往在数分钟内即可完成。
实验1：硫酸铜晶体中结晶水含量的测定。
采用传统加热方式存在的问题有：①坩埚置于泥三角上加热稳定性差易倒伏、操作技术要求高；②酒精灯加热分解2．0g样品大致需时7～12min，反应时间长；③加热温度难控制，时间稍长还可能会引起无水硫酸铜分解。
若选用微波炉加热．只需将盛放样品的瓷坩埚(加盖)置于炉腔内，火力强度为高火档(输出功率100％)，2～3min即可完成，实验时间短、效果好。
2催化合成用微波炉产生的高频率微波辐射炉腔内某些反应的反应物，可以快速得到相应产物，提高反应的转化率，大大缩短反应所需要的时间。
而且，用微波炉来合成某些化学物质时避免了常规水浴、油浴、砂浴或电热套等加热设备，操作简单，便于控制．实验环境好，劳动强度低。
实验2：微波催化合成乙酸乙酯。
在50ml锥形瓶中加入适量的冰醋酸、乙醇(酸醇物质的量之比为1：0．8)和0．5～1g AlCl3固体作催化剂并振荡，瓶口装上一空干燥管后放入微波炉中，选择解冻档(输出功率30％)微波辐射5min，取出、水浴冷却后倒人盛饱和食盐水的烧杯，液面上有一层较厚的油层，并可闻到香味。
微波辅助催化合成技术的研究进展
微波辅助催化合成技术的研究进展微波辅助催化合成技术是一种利用微波辐射提高化学反应速率并增强催化活性和选择性的新型化学合成技术。
相较于传统的催化合成技术，微波辅助催化合成技术能够大幅缩短反应时间，提高产物收率以及减少副产物生成。
近年来，随着人们对绿色化学的追求，微波辅助催化合成技术成为了各个领域的研究热点之一。
一、微波辅助合成技术的原理微波辅助合成技术是将微波辐射与传统化学反应技术相结合，利用微波辐射在催化反应体系中加热、促进催化剂与底物有效接触，促进反应速度以及提高反应的选择性。
其中，微波辐射与化学物质的相互作用有多种机制，主要有以下几种：1. 热效应。
微波的能量被吸收并转化为物质内部的热能，进而加速反应速率并提高产物收率。
2. 旋转参量效应。
当极性分子暴露在微波辐射下时，它们会表现出一种翻转和旋转的跳动运动。
这种跳动可以使分子间距减小，从而增加可接触面积和反应性。
3. 电容耦合效应。
微波场与反应体系所包含的电导率差异造成的电场梯度分布，进而产生反应速率的非均相分布。
二、微波辅助合成技术在有机合成领域的应用1. 卤代烷的铃化反应铃化反应是一种常用的有机合成方法。
使用微波辅助可以使得反应时间缩短到常规条件的几十分钟，同时还能提高产物收率，减少副产物生成。
2. 化妆品中的纳米颗粒制备纳米颗粒广泛应用于化妆品保湿、美白、抗菌等方面。
利用微波辅助技术可以制备颗粒粒径分布更加均匀的纳米颗粒，进而给予化妆品更好的性能。
3. 新型红外吸收材料的制备利用微波辅助技术可以制备出新型的高效红外吸收材料，晶体结构更加稳定、吸收强度更大，进而具有更好的物理和化学性能。
三、微波辅助催化合成技术发展趋势微波辅助催化合成技术的发展前景非常广阔，未来该技术必将在许多领域得到更大的应用。
其中，近期主要的发展趋势包括以下几个方面：1. 催化剂的优化设计针对不同的催化反应系统，需要设计并优化相应的催化剂。
其中，优化的关键在于提高催化剂的选择性，降低反应体系产生的副产物。
微波技术应用于酯化反应的研究进展
3、微波技术与其他技术的结合：将微波技术与生物技术、纳米技术等其他 先进技术相结合，为药物合成提供更多创新手段。
4、理论研究与实际应用相结合：加强理论研究，完善微波技术在药物合成 中的理论基础，同时注重实际应用，不断推动微波技术在制药领域的发展。
2、近年来的研究进展
近年来，随着绿色化学的发展，对于环境友好型催化剂的研究越来越受到。 其中，生物质能成为研究热点之一。生物质能是一种可再生的绿色能源，通过将 其转化为化学品或燃料可以实现碳的封闭循环。酯化反应是一种有效的生物质能 转化途径，而新型生物质能酯化反应催化剂的研究也取得了重要的进展。例如， 研究者们通过在分子筛中引入杂原子或金属元素，制备出具有优异催化性能的生 物质能酯化反应催化剂。
通过对比实验结果，分析各因素对酯化反应的影响；最后，对实验数据进行 处理和分析，得出结论并提出未来研究方向。
结果与讨论：微波技术应用于酯化反应具有显著的优势和特点。首先，微波 加热速度快，可显著缩短反应时间；其次，微波的均匀加热特性有利于提高产品 的质量和收率；此外，微波技术节能环保，可降低能耗和副产物排放。然而，微 波技术在酯化反应中也存在一些不足之处，如对微波功率和温度的控制要求较高， 不适用于大规模生产等。
பைடு நூலகம் 背景
酯化反应的基本原理是在催化剂的作用下，醇和羧酸反应生成酯和水。固体 酸催化剂具有酸性位点，能够促进酯化反应的进行。与液体酸催化剂相比，固体 酸催化剂具有更高的活性和选择性，同时避免了设备腐蚀和废液处理等问题。影 响酯化反应的因素包括催化剂的种类、反应温度、压力、溶剂和原料浓度等。
研究现状
近年来，固体酸催化剂在酯化反应领域取得了显著的研究成果。研究人员对 固体酸催化剂进行了各种改性，以增加其活性和选择性。例如，通过调节固体酸 催化剂的酸性位点数量和强度，可以优化酯化反应速率和选择性。此外，研究人 员还研究了不同类型和结构的固体酸催化剂，如蒙脱土、分子筛、金属氧化物等 在酯化反应中的应用。
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技术进展微波加热在化学反应中的应用进展杨伯伦 贺拥军(西安交通大学化工系,西安710049)摘要:介绍了微波加热的基本原理,并就微波加热在有机合成、高分子合成及加工、无机合成、天然气转化等方面的最新应用情况进行了综述分析,指出应加强微波对化学反应作用机理的研究。
关键词:微波加热;反应过程;机理中图分类号:T Q032 文献标识码:AN e w progress of microw ave heating applied in chemical reactionY ANG Bo 2lun ,HE Yong 2jun(Department of Chemical Engineering ,X i ’an Jiaotong University ,X i ’an 710049,China )Abstract :The fundamental principle of microwave heating is introduced in this paper.The new application progress in the fields of organic ,polymer ,inorganic synthesis and in the chemical conversion of natural gas by microwave heating are summa 2rized.It is als o pointed out that the study of reaction mechanism of microwave applied in different chemical systems should be deeply carried out.K ey w ords :microwave heating ;reaction process ;mechanism 收稿日期:2001201211 作者简介:杨伯伦,男,1954年生,博士,系主任,教授,博士生导师,主要从事反应、分离及其相互耦合的研究工作。
微波是频率在013～300GH z 之间的电磁波,主要用于通讯、广播电视等领域。
20世纪60年代开始,人们逐渐将微波加热技术应用于纸类、木材、树脂挤出等物理加工过程。
近年,在化学反应过程中导入微波加热技术,不仅可有效提高反应转化率、选择性,而且体现出节能、环保等诸多优点,其作为实现绿色化工的手段之一而受到人们的广泛重视。
1 微波加热原理111 微波加热基本原理当微波作用到物质上时,可能产生电子极化、原子极化、界面极化及偶极转向极化,其中偶极转向极化对物质的加热起主要作用。
极性电介质的分子在无外电场作用时,偶极矩在各个方向的几率相等,宏观偶极矩为零。
在微波场中,物质的偶极子与电场作用产生转矩,宏观偶极矩不再为零,这就产生了偶极转向极化。
由于微波产生的交变电场以每秒高达数亿次的高速变向,偶极转向极化不具备迅速跟上交变电场的能力而滞后于电场,从而导致材料内部功率耗散,一部分微波能转化为热能,由此使得物质本身加热升温。
根据上述原理,人们由麦克斯韦尔方程出发推导了微波场对物质热效应的表达式[1,2]。
(1)物质吸收的微波能:P =2πf ε″E2 上式中,π为圆周率;f 为微波频率;E 为电场强度;ε″为物质的介电损耗,它表示物质将电磁能转换为热能的效率。
(2)微波在不同材料中的穿透深度:D =c ε0/(2πf ε″) 上式中,c 为常数,ε0为无外电场时物质的介电常数。
(3)物质在微波加热下升温速率:d T /d t =K f E 2ε′(T )tan δ(T )/(ρc V ) 上式中tan δ(T )为介质损耗因子角正切,表示物质在特定频率和温度下将电磁能转化为热能的能力,ε′(T )为物质的介电常数;K 为常数;ρ为物质的密度;c V 为物质的质量定容热容。
·8· Apr.2001现代化工第21卷第4期M odern Chemical Industry 2001年4月由此可见,在一定的微波场中,物质本身的介电特性决定着微波场对其作用的大小。
极性分子的介电常数较大,同微波有较强的耦合作用,非极性分子同微波不产生或只产生较弱耦合作用。
在常见物质中,金属导体反射微波而极少吸收微波能,所以可用金属屏蔽微波辐射,以减少对人体的危害;玻璃、陶瓷等能透过微波,本身产生的热效应极小,可用作反应器材料;大多数有机化合物、极性无机盐及含水物质能很好吸收微波,温度升高,这为以微波介入化学反应提供了可能性。
112 微波加热特点传统加热方式是通过辐射、对流及传导由表及里进行加热,为避免温度梯度过大,加热速度往往不能太快,也不能对处于同一反应装置内混合物料的各组分进行选择性加热。
与传统加热方式相比,微波加热有以下特点:(1)微波加热是物质在电磁场中因本身介质损耗而引起的体积加热,可实现分子水平上的搅拌,加热均匀,温度梯度小,该特性最有利于对温度梯度很敏感的反应,如高分子合成和固化反应的进行;(2)由于物质吸收微波能的能力取决于自身的介电特性,因此可对混合物料中的各个组分进行选择性加热,在某些气固相反应中,同时存在气固界面反应和气相反应,气相反应有可能使选择性减小,利用微波选择性加热的特性就可使气相温度不致过高,从而提高反应的选择性;(3)微波加热无滞后效应,当关闭微波源后,再无微波能量传向物质,利用这一特性可进行对温度控制要求很高的反应;(4)微波加热能量利用效率很高,物质升温非常迅速,运用得当可加快处理物料速度,但若控制不好也会造成不利影响。
113 微波加热对化学反应的特殊影响微波加热用于某些化学反应时,反应速度比采用传统加热方式快得多,有的研究者认为其原因是:微波频率与分子转动频率相近,微波被极性分子吸收时,会与分子平动能发生自由交换,降低了反应活化能,改变了反应动力学,从而促进了反应进程,即所谓“特殊效应”或“非热效应”。
但更多研究者认为微波加热的能级较小,不能激发分子进入高能级,微波加热化学反应的实验和检测手段也还不够完善,所测定的动力学数据也没有在传统加热反应中那么精确,所谓微波特殊效应是检测的系统误差造成的,微波加热仅是一种加热方法,不存在特殊或非热效应。
但此观点难以解释一些微波介入的化学反应中的产物结构变化现象,特别是难以解释下文将提到的微波介入后一些反应产物的光学异构体组成有所改变现象。
这两种观点都还需要更多实验来验证,目前亟待开发出更精确的反应检测方法,以便深入地研究微波介入化学反应的机理。
2 微波场中的化学反应进展211 有机合成1986年,G edye等人发现将微波加热技术用于有机合成可显著提高反应速度,此后微波有机合成很快发展起来。
21111 液相有机合成对于微波辐射下的液相有机合成反应,选择合适的溶剂作为微波传递介质是关键。
极性溶剂如乙酸、丙酮、低碳醇、乙酸丁酯等吸收微波的能力较强,在微波场中可很快加热,可用作反应溶剂;环己烷、乙醚、苯等非极性溶剂不能直接吸收微波能,但若加入少量极性溶剂可提高其吸收微波的能力,也可作为反应溶剂;有些反应物本身即可作为反应溶剂。
在微波场中进行氧化、重排、缩合等液相有机合成反应,往往能收到加快速度、提高转化率的效果。
以氯化氢为催化剂,微波加热叔胺和芳醛制取希夫碱时,可很快生成具有光学活性的对位β2内酰胺。
这是由于微波场对立体结构不同的化合物的作用大小有差别,造成它们的化学位的差异,从而使对位β2内酰胺的生成量增大[3]。
对位β2内酰胺是抗菌素类药品的重要中间体,选择性地合成光学活性物质是许多化学家梦寐以求的目标,微波介入为有光学活性物质的合成提供了新的可能途径。
羧酸与醇的酯化反应速度通常很慢,但羧酸与醇的介电常数较大,微波介入可使反应物温度瞬间升高,反应可以更快达到平衡。
在微波加热下,在流动管状反应器中,以硫酸或离子交换树脂催化苯甲酸与乙醇的酯化反应,在较短时间能获得比传统加热方法更高的收率[4]。
在传统加热方式下合成噻吩、喹啉、吡咯等杂环化合物及其衍生物速度很慢,在100～200W微波辐射下以2,52己二酮与伯胺进行Paal2K norr反应则在不到2min时间就可合成出N2烷基吡咯,产率达80%以上,而采用传统加热方法达到同样产率则需12h[5]。
采用该方法可望合成一系列吡咯衍生物。
21112 无溶剂有机合成·9·年 月杨伯伦等:微波加热在化学反应中的应用进展液相有机合成存在溶剂挥发、易燃易爆、污染环境等问题。
采用回流反应装置,仍会有少量溶剂逸入大气。
若将反应物放入密闭的容器中,反应程度难以控制,容易引起爆炸。
许多固体材料在吸收微波辐射后能迅速达到高温,将反应物与这些固体载体相混合,在近于固态的“干”状态下反应,能有效解决这一问题,并可极大地改善工作环境,减少溶剂损失。
反应结束后,一般先用适当的溶剂溶解反应混合物,过滤分出载体,再用蒸馏、萃取等有机合成常用分离方法从滤液中分出目的产物。
香豆素是重要的有机荧光化合物前驱体,其衍生物广泛地用作染料、增白剂等。
利用微波辐射使水杨醛和氰乙酸乙酯在“干”反应敞口体系中反应,由于微波辐射能使反应物在很短的时间内迅速受热获得反应所需的能量,同时反应副产物水和乙醇都可以在微波辐射下蒸发而离开反应体系,从而促进反应进行,可以在很短的时间内获得32氰基香豆素[6]。
用K2C O3和NBu4Br作为催化剂时,对苯二甲酸同正辛基溴反应,以微波辐射,在6min内可制得对苯二甲酸二正辛基酯,收率为84%,而用传统方法在相同温度下加热6min,收率仅为20%[7]。
212 高分子合成及加工高分子合成及加工过程中往往需要加热,但高分子及其混合物的粘度较大,导热能力不强,常常出现局部过热而影响产物品质,同时反应器壁也易粘附反应混合物,难以清洗。
很多研究者使用微波加热技术,在很大程度上解决了这些问题。
21211 高分子合成高分子合成反应体系中的极性溶剂和引发剂对微波的吸收作用都较强,微波加热能使反应体系温度迅速升高,并使引发剂以高于常规加热一个数量级的速率分解产生自由基,减短了反应诱导期,加快了反应进行。
用传统加热方法进行甲基丙烯酸甲酯的本体聚合,约需3～5h转化率才能达到90%。
在微波加热条件下,其聚合转化率随微波功率的增大而增大,诱导期及反应时间随之减少,而聚合产物的特性粘度及分子量与常规加热产物相比无明显差别,转化率达90%仅需几分钟到几十分钟[8]。
微波加热下的无皂乳液聚合反应,由于引发剂的分解速率快,成核数目增多,较容易发生次级成核,粒径单分散性下降,是快速制备单分散聚合物粒子的有效方法。
苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯在微波辐照和丙酮存在下能进行无皂乳液聚合,反应结束后用减压蒸馏的办法可以除去体系中的丙酮,这样能很方便地得到高浓度窄分布的无皂纳米胶乳[9]。