微波在有機合成化學中的發展分析

尹庚文（河北科技師范學院，河北 秦皇島 066004）

微波在有機合成化學中的發展分析

尹庚文（河北科技師范學院，河北 秦皇島 066004）

相較于普通加熱方式來說，微波有其獨特的技術優勢，這也使得其在有機合成化學中有著十分廣闊的發展空間，又能加快有機化學反應的速度，提高生產效率，操作也更為簡便。種種優勢和其發展潛力要求深入對微波技術進行研究，促進技術的成熟，并使其在有機合成化學中得到更好的發展。本文在闡述微波原理的基礎之上，重點分析其在有機合成化學中的發展，旨在為相關行業帶來啟發。

微波技術；有機化學；過熱作用

作為近年興起的新技術之一，微波技術應用于化學合成中，能夠生成高能態原子等，而多數熱力學方法并不具有該優勢。應用微波技術可能發生傳統熱力方法中無法產生的化學反應。利用微波技術的作用在于能夠使物質轉化速度加快，還能使化學反應發生的時間減少，進而實現能源的節約，具有良好的環保性。由于微波具有多種優勢，使其在化工行業中有著良好的應用價值，將其應用于有機合成化學中，產生的經濟效益將十分客觀。

1 微波技術原理概述

現階段，對微波技術的原理認識主要有兩種觀點。一種觀點為：致熱以及過熱作用是微波的主要原理，可以使反應速度加快。在該觀點下，將微波技術與傳統加熱方法區分開來，從本質上來說，二者并不相同。材料介點位移是微波技術加熱的本質，另外電荷極化也是原理之一。微博中電磁場方向的轉換頻率極快，可達到幾億次/s，但極性電介質分子中偶極矩轉向運動很難和交變電場速度相適應。另外，極化所產生的電流中，有和電場相位分量一致的，引起材料摩擦。產生熱量，也就是內加熱。在微波技術中，電場能量可進入到材料中，作用在分子上，促進分子運動進而實現加熱的目的。

另一種觀點為：微波技術的加熱原理為非熱效應。在該觀點中提出，微波輻射能量很難激發分子，使其進入到高能量級別中，化學鍵并不斷裂。分子轉動頻率和其頻率較為接近，將分子排列改變則能使禍患呢過降低，進而使動力學發生改變。另外，由于微波場這一因素，會產生取向效應，一定程度上加強了分子的運動，使其發生碰撞，最終使反應速度加快。

2 微波在有機合成化學中的發展

2.1 微波技術在金屬有機化學反應中的應用與發展

微波技術的發展愈發成熟，使其在逐漸應用于各領域之中，金屬有機化學反應也不利為。傳統技術手段之下，金屬配合物的合成一般需要的時間較多，反應速度很慢，部分合成反應需要上百小時，不僅耽誤時間，也需要投入大量成本。在制備金屬配合物中可以應用微波技術，能夠有效介于時間，多數反應只需幾分鐘時間即可，效率很高，也能使提取率提高。

2.2 微波技術在酯化反應中的應用與發展

乙二酸二乙酯形態為也液體，呈油狀，無色，其在日用品中十分常用，也應用于食品工業中。充當溶劑是乙二酸二乙酯的最重要功能。通常使用H2SO4作為催化劑制備乙二酸二乙酯。另外還可使用雜多酸或甲苯磺酸進行催化反應，但上述方法需要較長時間才能完成制備。利用微波技術催化酯化反應，能夠很大程度上加快反應速率。

2.3 微波技術在藥物合成中的應用與發展

我國藥物合成發展迅速，也逐漸開始嘗試在此過程中應用微波技術。在催化加熱過程中，微波技術有突出的表現，這也使得利用微波合成的化學藥物發展成為具有自身特點的分支，在化學藥物中占有突出地位。鄰苯二甲酰亞胺己過氧酸作為漂白劑的一種，具有領號的使用價值，在消毒等方面都有廣泛的應用。傳統對于鄰苯二甲酰亞胺己過氧酸的制備方法中，所用時間較長，大約為五小時左右。利用微波技術和水，可以在五分鐘實現完成該反應過程，且產出率可超過百分之六十。微波技術還可用于放射性藥物的生產，同樣具有反應速度快等優勢，在藥物合成中發展前景廣闊。

2.4 微波技術在縮醛反應中的應用與發展

縮醛有多種制備方法，例如利用質子酸，可將醛和醇類化合物縮合，實現縮醛的制備。但上述方法大多存在局限性，比如環保性能不佳，具有腐蝕性，所需催化劑較為昂貴等。并且傳統制備方法縮醛往往純度和產出率也都較低。基于上述方法的種種缺點，在制備縮醛中也開始嘗試應用未必技術。在微波技術之下，利用NaHSO4.H20作為催化劑對苯乙醛以及乙二醇進行催化，可以在無溶劑的情況下制備出縮醛，且可將無機物作為載體。利用微波技術對縮醛進行制備操作十分簡單，且容易處理，該反應過程所需催化劑容易得到且價格低廉。和傳統方式相比，微波制備方法可以得到更多縮醛，且具備良好的環保效益。

3 結語

微波屬于電磁波段的一種，其頻率較高。本文對微波技術原理中兩種較為常見的觀點進行了闡述，分析了其在有機化學合成中的應用，主要從微波技術在金屬有機化學反應、酯化反應、藥物合成以及縮醛反應四個方面進行研究。通過微波技術在上述反應中的作用可以說明，微波技術具有多種優勢，將其應用到有機合成化學中，不但可以加快反應速度，并且能有效節約資源，且對環境的污染較小，符合可持續發展理念，值得推廣。

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河北省高等學校科學技術研究項目（Z2015149）

尹庚文(1985－)，男，山西朔州人，研究實習員，碩士，研究方向為有機合成。