對微波促進有機化學發展的具體分析

摘 要：微波技術最早出現的時間是第二次世界大戰，距離我們現在的21世紀已經是非常久遠了。在當今時代，微波技術開始應用到我們的有機化學當中，微波在有機化學反應的過程中是一種區別于傳統的能量來源，目前微波技術已經受到越來越多的人關注。文章為了讓更多的人能夠對微波在有機化學中的應用有所了解，特對微波促進有機化學反應的原理和特點做出介紹，并對近幾年微波在促進有機化學發展的方面做出論述。

關鍵詞：微波；有機化學反應；設備；反應原理

在最初的時候，德國設計發明了微波，它作為一種固定頻率的裝置用于雷達的設計。隨著時間的推移，微波技術也開始應用到了通訊領域，過了一段時間又開始涉足于分析樣品的制備，甚至在食品加工方面也有所應用。到了1986年的時候，加拿大的Gedye和與他一起合作的同事們在做實驗的時候有了新的發現，他們通過實驗得出微波在有機化學的發展方面起著積極地促進作用。下面就來介紹一下微波在促進有機化學發展方面的具體應用。

1 了解促進有機化學發展所用到的微波設備

總體來說在促進有機化學發展時所用到的微波設備主要是由微波爐設備和反應容器這兩個部分組成，具體介紹如下：

1.1 微波爐設備的應用和改造

通常情況下，在實驗室里面是通過商品化了的家用微波爐來完成微波對有機化學的促進反應的，這種微波爐一般情況下造價非常低，體積也極小，容易搬動。有機化學家通過實驗得出了一個結論，當微波促進有機化學反應效果明顯的時候反應物的顆粒通常也比較小，相反，如果反應物的顆粒太大，微波促進有機化學反應的效果會大大降低。

如果想在微波爐里面進行回流反應，就必須對我們實驗室用的微波爐進行改造。我們在商品化了的家用微波爐里面做實驗的時候，采用的反應容器就只有兩種方法，即封口和未封口。在未封口的反應容器中，用易燃易爆的物質做實驗的時候就相當危險，這就要求對我們現有的微波爐設備進行改造，使其能夠完成回流操作，使實驗能夠安全的進行。像這類的實驗室用微波爐在進行改造的時候相對來說簡單一些，為了使其能夠進行回流反應，我們可以將微波爐的側面或者頂部位置打上一個孔，將玻璃管通過打的孔插在微波爐上并與接上冷凝管的反應器連接在一起，其中，在冷凝的時候我們用自來水就可以。在回流的過程中我們一定不能使微波出現泄漏的情況，可以通過在微波爐上打孔的地方連接金屬管子的方法來避免泄露現象的發生，金屬管子的直徑和長度都是嚴格按照要求選擇的。

1.2 反應容器的制備

在選擇反應容器的制備材料的時候，一般并沒有太嚴格的要求，一般情況下，選擇的材料只要微波能夠很容易穿過，并且不會影響微波的吸收，我們都可以接受。比如說，玻璃、聚四氯乙烯和聚苯乙烯等這些材料都可以用來制作微波的反應容器。我們都知道微波是通過內部加熱的方式進行加熱的，升溫用的時間比較短，這個時候如果我們的反應容器過于密封就會有爆炸的危險，這樣不僅會損害設備，還會傷害到實驗者。所以說，我們在制作密封性較好的微波反應容器的時候必須按照要求將它設計成能夠耐受得住特定的壓力。至于那些對密封性要求不高，在敞口的容器中就能進行反應，反應容器的制作材料并不做嚴格的要求，通常情況下玻璃材料就能夠滿足要求。

僅僅設計出能夠耐受一定壓力的微波反應容器是遠遠不夠的，還必須將能夠檢測溫度的熱電偶裝置和能夠感受壓力的系統安裝在反應容器中?？偠灾?，通過學者們的不斷研究開發，微波促進有機化學實驗的設備將會變得越來越先進。

2 微波在促進有機化學發展的具體反應原理分析

微波是一種介于紅外線和無線電波之間的電磁波，它的波長在1厘米到1米的區域之間不等，在進行微波加熱的時候我們常常采用的微波設備的波長為12.2厘米或者33.3厘米，我們用于商業用途的微波爐設備的波長通常情況下為12.2厘米?；瘜W學者們關于微波能夠促進有機化學反應方面主要存在以下兩種不同觀點：

第一類觀點，微波在加熱的過程中是通過內部加熱的方式進行的，這種加熱方式通常在短時間內就可以完成，并且受熱均勻對溫度的要求統一，更不會發生一部分加熱完成另一部分還沒開始加熱的現象。但這些化學學者們認為，微波加熱也僅僅是一種普普通通的加熱形式，它和傳統意義上的加熱并沒有太明顯的差異。微波在加熱的過程中只能單純地使加熱物質的內能增加，但是化學反應的動力學性質并沒有發生本質的變化。微波之所以能夠對有機化學反應進行促進，主要的原因還是微波能夠選擇極性物質來進行加熱，也就是我們常說的微波具有致熱的效應。

第二類觀點，微波促進有機化學反應是一個非常繁雜的過程，它不僅是通過簡單的加熱來完成的，最主要的還是因為微波能夠將反應的動力學性質進行本質上的改變，也就是與微波的致熱效應相對立的非致熱效應。他們認為微波作為一種電磁波，理所當然就應該具備電磁的影響力，更重要的是微波的特性也會具有一定的影響范圍。微波可以促進分子的轉動速度，最終使化學鍵能夠極快地發生斷裂，由此加速了有機化學反應的進行。

3 微波在有機化學發展過程中的具體應用分析

3.1 微波在酯化反應中的具體應用

在日用化學品工業和食品工業的生產過程中，乙二酸二乙酯是一種非常常用的無色的油狀液體，它的主要作用就是在有機合成反應的過程中做溶劑或者中間體。在我們傳統的乙二酸二乙酯的制備過程中用的是硫酸催化法，雜多酸催化法以及對甲苯磺酸催化法，這樣傳統的制備方法比較耗費時間。在酯化反應的過程中如果采用微波催化的方法，則可以大大縮短反應時間。

3.2 微波在縮醛反應的具體應用

縮醛的制備方式并不是單一的，比如說，它可以由相對應的醛與醇類化合物在質子酸的作用下經過縮合反應制備出來。但是無論是哪一種傳統的縮醛制備方法，都存在著不少的缺點，例如，這些方法對環境的污染相當嚴重，很容易對設備造成腐蝕，反應過程中的催化劑價格也非常的高，通過這些方法生產出來的縮醛純度也不夠高，并且得到率很低。為了解決這些傳統的制備方法帶來的弊端，化學學者們將微波應用于縮醛的制備，整個反應過程中苯乙醛和乙二醇在NaHSO4·H2O的催化作用下在沒有有機溶劑且以無機為載體的條件下反應得到苯乙醛乙二醇縮醛。微波制備縮醛的方法不僅操作起來非常的簡便，反應完成后的處理工作也非常簡單容易操作，并且催化劑NaHSO4·H2O也非常廉價易得，最重要的是縮醛的得率與傳統的制備方法相比明顯地要高許多，并且排放物也不會對環境造成污染。

3.3 微波在金屬有機化學反應方面的具體應用

隨著微波技術開始在各個方面進行普及，金屬有機化學反應也開始將微波加熱應用于其中，在我們的傳統金屬有機化學反應過程中要想合成一些金屬的配合物往往需要非常長的時間，有一些合成反應甚至需要幾百個小時才能完成，這在人力物力上都造成了極大地浪費。為了縮短反應時間，化學學者們將微波技術應用于金屬配合物的制備，通常耗費幾分鐘就可以完成，大大提高了工作效率以及金屬配合物的提取率。

4 結束語

根據文章所講的內容可以看出，微波在促進有機化學發展的空間是極大的，它促進有機化學發展的方式是普通的加熱技術無法相比的。有機化學反應有了微波技術的促進，生產效率大大提高，操作也變得越來越簡單。總而言之，只要我們認認真真地去研究微波技術在有機化學中的應用，微波技術將會變得越來越成熟。

參考文獻

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