微波合成技術(shù)及在有機(jī)合成中的應(yīng)用

楊兆國(沈陽科創(chuàng)化學(xué)品有限公司， 遼寧 沈陽 110144)

微波合成技術(shù)及在有機(jī)合成中的應(yīng)用

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社會(huì)不斷發(fā)展進(jìn)步的同時(shí)促使著科學(xué)技術(shù)也在不斷的發(fā)展，微波的發(fā)明和使用為人們的生活帶來了很大的改變。在生活中，人們利用微波對(duì)物質(zhì)產(chǎn)生的作用使得食物能夠被加熱，這給人們的生活帶來了很大的方便。文章通過對(duì)微波合成技術(shù)的研究和探討，了解微波的作用原理，以便在今后的生活中發(fā)揮更大的作用，同時(shí)增強(qiáng)在有機(jī)合成中的應(yīng)用。

微波合成技術(shù);機(jī)理;應(yīng)用

微波屬于一種物理現(xiàn)象，但是也被運(yùn)用到化學(xué)當(dāng)中去了。通過微波化學(xué)在有機(jī)合成中的運(yùn)用可以作用在很多的范圍內(nèi)，目前所關(guān)注的環(huán)境保護(hù)也可以運(yùn)用微波化學(xué)來實(shí)行。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微波化學(xué)技術(shù)也在不斷的提升，在目前的化學(xué)領(lǐng)域中，人們對(duì)微波的探究越來越關(guān)注。通過對(duì)微波發(fā)展史的了解，使得人們能夠更好的研究探索它，充分的發(fā)揮微波技術(shù)在實(shí)踐中的運(yùn)用。

1 微波化學(xué)的定義分析

所謂的微波化學(xué)主要是指在建立在微波場(chǎng)中的物質(zhì)特性和相互作用的深入研究基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，理論基礎(chǔ)包括電磁場(chǎng)、電磁波、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等理論，然后利用現(xiàn)代的微波技術(shù)來深入的研究所形成的一門科學(xué)，微波場(chǎng)可以直接作用化學(xué)體系從而推進(jìn)各類的化學(xué)反應(yīng)，與此同時(shí)通過誘導(dǎo)可以產(chǎn)生等離子，然后在各種化學(xué)反應(yīng)中被有效利用，前者是一般意義的微波化學(xué)，微波對(duì)凝聚態(tài)的物質(zhì)的化學(xué)作用就明顯屬于這一條；后一類的例子主要是微波對(duì)氣態(tài)物質(zhì)的作用。

微波化學(xué)這一說法首先是從微波的等離子體的化學(xué)發(fā)展形成發(fā)展的，早在1952年就有學(xué)者提出可以利用軸諧振腔來獲取微波誘導(dǎo)的等離子體，后來在1981年，已經(jīng)可以成功的通過微波來增強(qiáng)化學(xué)氣相的沉積法，并且被廣泛的用在了微波電子材料的刻蝕和凈化，而且相關(guān)的產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成并在不斷的完善。

2 微波反應(yīng)的機(jī)理分析

微波對(duì)于不同的反應(yīng)體系產(chǎn)生的作用不同，它不僅可以加熱物質(zhì)，而且還可以對(duì)產(chǎn)生一些比較細(xì)小的變化過程中，加速物質(zhì)之間的作用，加快反應(yīng)；也可以推遲物質(zhì)之間的反應(yīng)。從上述的總結(jié)來看，微波對(duì)反應(yīng)體系的作用是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過程，至今還未能理順機(jī)理的規(guī)律，歸納如下：

(1)加熱效應(yīng) 所謂的加熱效應(yīng)就是指微波在過程中可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行加熱，大大提高了物質(zhì)的反應(yīng)速度。

微波加熱其本質(zhì)就是過程中的電磁能有效的轉(zhuǎn)變成熱能。他的轉(zhuǎn)變和物質(zhì)中分子的微觀粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡緊密相連，在但磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生：電子極化、介電極化、取向極化和原子極化前兩種極化的時(shí)間較長，在十秒到十二秒和十秒十三秒之間，要快于微波頻率；后兩種極化的時(shí)間則和微波的頻率較為接近，可以將微波能轉(zhuǎn)變成熱能。微波的強(qiáng)穿透性可以在物體的內(nèi)部和外部同時(shí)進(jìn)行加熱，密閉容器的壓力較大，溫度在升高的過程中反應(yīng)的速度也在不斷的加快，這些都會(huì)推進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的速度。

(2)催化效應(yīng) 很多的有機(jī)化合物不會(huì)直接的吸收微波，主要是通過某種強(qiáng)烈的吸收微波的媒介將微波能傳遞給相對(duì)應(yīng)的物質(zhì)進(jìn)而引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，如果是可以在微波的照射下就可以出現(xiàn)的催化反應(yīng)就是所謂的微波誘導(dǎo)催化反應(yīng)，區(qū)分于普通的加熱效應(yīng)，他主要是通過催化劑和其他載體誘導(dǎo)發(fā)生的。

(3)非熱效應(yīng) 化學(xué)的分支領(lǐng)域中微波已經(jīng)開始廣泛的應(yīng)用了，與此同時(shí)，傳統(tǒng)的微波加熱效應(yīng)也受到了強(qiáng)烈的沖擊，通過實(shí)驗(yàn)人們發(fā)現(xiàn)微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響受環(huán)境的制約的同時(shí)也和微波、化學(xué)反應(yīng)密切相關(guān)。微波可以加快反應(yīng)，也可以抑制反應(yīng)，也可以引導(dǎo)出現(xiàn)選擇性的反應(yīng)的發(fā)生。有人利用微波來合成磷酸鋅，這個(gè)現(xiàn)象用加熱效應(yīng)是無法解釋清楚的，在常規(guī)情況下，水溶性的磺化鈦青銅是無法產(chǎn)生的，這也說明了非熱效應(yīng)的存在。

3 微波合成技術(shù)在有機(jī)合成中應(yīng)用的分析

近年來，科技的發(fā)展使得人們產(chǎn)生了微波用于有機(jī)合成的想法，由于微波的有機(jī)合成具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，例如，操作起來非常的方便，節(jié)省反應(yīng)的時(shí)間，所得的產(chǎn)品純度比較高等。這些優(yōu)點(diǎn)使得微波在有機(jī)合成中的運(yùn)用發(fā)展的更加迅速。了解微波合成技術(shù)在有機(jī)合成中的應(yīng)用是非常有必要的。

(1)微波密閉合成反應(yīng)技術(shù) 微波密閉合成反應(yīng)的原理就是在密閉的空間中將反應(yīng)物體放置其中，然后再將整個(gè)密閉的反應(yīng)器放在微波的環(huán)境下，經(jīng)過一段時(shí)間的反應(yīng)，等到結(jié)束之后放到環(huán)境溫度中然后再純化。這種微波密閉合成反應(yīng)技術(shù)對(duì)于外在條件具有要求，需要高溫高壓，這樣有利于加快整個(gè)反應(yīng)的時(shí)間。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，密閉空間環(huán)境越小，所處的環(huán)境溫度越高，壓力越大，反應(yīng)所消耗的時(shí)間就會(huì)越少，但是為了保證應(yīng)用的安全，密閉環(huán)境不能夠過小，要適中的選擇。

(2)微波常壓合成反應(yīng)技術(shù) 微博合成條件的高溫高壓在實(shí)際的操作中有點(diǎn)難以實(shí)現(xiàn)，為了使得整個(gè)合成在容易控制的條件下實(shí)行采用了常壓合成技術(shù)。通過實(shí)驗(yàn)研究的反復(fù)操作，人們發(fā)現(xiàn)，通過利用高沸點(diǎn)的溶劑使得合成反應(yīng)達(dá)到了所需要的溫度條件，在常壓下進(jìn)行了阿司匹林的合成。但是這一操作存在著一定的危險(xiǎn)性，需要在操作的過程中注意避免出現(xiàn)明火，否則就會(huì)出現(xiàn)爆炸。為了有效的控制危險(xiǎn)的發(fā)生，英國研究者利用干冰來解決了這一問題。

4 結(jié)語

綜上所述，微波在化學(xué)中的應(yīng)用所能夠影響到的領(lǐng)域越來越多，微波合成技術(shù)受到了廣泛研究者的愛好。微波在有機(jī)化學(xué)中的合成技術(shù)是非常復(fù)雜的，需要通過更多的研究才能更好的使其發(fā)揮作用。人們對(duì)微波的最原始的認(rèn)知就是熱效應(yīng)，通過微波合成技術(shù)的研究，使得人們對(duì)微波有了更多的了解，促使著微波技術(shù)的發(fā)展。

[1]顧可權(quán).重要有機(jī)化學(xué)反應(yīng)[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2012:384.

[2]李英俊,陳繼疇,李名慈.西北師范學(xué)院學(xué)報(bào)[M](自然科學(xué)版)2012，(2):41;2013(z)：47.