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1、第10卷第3期化学进展Vol.10No.31998年9月PROGRESSINCHEMISTRYSep.,1998微波促进有机化学反应研究进展樊兴君尤进茂谭干祖俞贤达(中国科学院兰州化学物理研究所兰州730000)焦天权(兰州大学化学系兰州730000)摘要微波促进有机化学反应是一个新的技术。本文介绍了近年来该技术在有机化学领域中的应用情况,共引用文献68篇。关键词微波辐射有机合成促进作用ProgressinMicrowave-OrganicReactionEnhancementChemistryFanXingjunYo
2、uJinmaoTanGanzuYuXianda(LanzhouInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Lanzhou730000,China)JiaoTianquan(DepartmentofChemistry,LanzhouUniversity,Lanzhou730000,China)AbstractMicrowave-organicreactionenhancementchemistryisanovelmethod.Thispaperfocuseson
3、theapplicationsofmicrowaveirradiation(MWI)inorganicsynthesisinrecentyears.68referencesarecited.Keywordsmicrowaveirradiation(MWI);organicsynthesis;enhancement微波技术的应用已有很长的历史,早在第二次世界大战期间,德国就设计出了一种固定频率的微波装置作为雷达的一部分。此后微波技术在通讯领域内有了广泛的应用。随着微波技术的发展,其在分析样品的制备、器皿的干燥、食品加工方
4、面也得到广泛的应用。但直到[1]1986年,加拿大的Gedye及其合作者才发现,利用微波炉加热可以促进有机化学反应。这一发现对几个世纪来惯用的传统加热技术提出了挑战,给有机化学反应研究注入了新思维。利用微波炉加热化学物质进行反应,其速度较传统加热技术快数倍乃至数千倍。正是基于这个原因,微波技术引起愈来愈多化学工作者的注意。人们称其为微波促进有机化学(microwave-organicreactionenhancementchemistry,MOREC)。从1986年至今,关于微波促进有机化学反应的研究报道已涉及到有机化
5、学反应的方方面面。本文就近年来微波促进有机化学的研究状况作一综述。收稿:1997年8月,收修改稿:1997年11月通讯联系人·286·化学进展第10卷一、微波加热技术概述微波在电磁波谱中介于红外和无线电波之间,波长在1cm—1m(频率30GHz—300MHz)的区域内,其中1cm—25cm波长区域专门用于雷达的传输,其余部分则用于电讯传输。为了不干扰这些重要的应用,用于加热技术的微波波长一般固定在12.2cm(2.45GHz)或33.3cm(900MHz)。商业生产的微波炉一般采用12.2cm作为固定波长。早在微波应用
6、的初期,人们就发现其能迅速加热水,但直到20世纪70年代,微波加热[2,3]技术及微波炉的应用才有较大的发展,关于物质同微波偶合的原理也有了详尽的研究。概括起来讲,物质分子偶极振动同微波振动具有相似的频率,在快速振动的微波磁场中,分子偶极的振动尽力同磁场振动相匹配,而分子偶极的振动又往往滞后于磁场,物质分子吸收电磁能以每秒数十亿次的高速振动而产生热能。因此,微波对物质的加热是从物质分子出发的,又称为“内加热”。物质同微波的偶合能力,除取决于微波的功率外,主要取决于物质本身的性质,一种物质在特定频率和温度下将电磁能转化为
7、热能的能力可以用该物质的损耗因子D(dissipationfactor)来衡量,符合方程式tanD=E"/E′。其中tanD为介质损耗因子角正切;E"是物质的介电损耗(dielectricloss),表示物质将电磁能转换为热能的效率;E′是物质的介电常数(dielectricconstant),表示物质被极化的能力,也可以说是反应物质阻止微波穿透的能力。一般来说,物质的E′值愈大,对微波的耦合作用愈强,极性分子同微波有较强的耦合作用,非极性分子同微波产生弱耦合作用或不产生耦合作用。对于导电性物质分散在非导体介质中的耦合
8、情况,物质的界面极化,Maxwell-Wangner效应起着主要的作用;对于导电物质的耦合情况,又符合扩展的Wagner理论,这里不再详细讨论。值得注意的是,在固定功率条件下,微波炉对不同体积的同一物质耦合效率往往有所不同,如在150ml容器中,最大耦合速度的几种溶剂的体积是:水,15ml;1-丙醇,20ml;1-和2-[4]丁醇
