微波促进有机合成反应.ppt

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1、微波促进有机合成反应主要内容：1.微波及其特性2.研究背景3.微波加速有机反应的原理4.微波有机合成技术5.微波反应的影响因素6.微波反应装置7.微波反应的注意事项8.微波有机合成单元反应实例9.前景展望10.课后习题1.微波及其特性1.1微波的定义微波（MW）是频率大约在300MHz~300GHz，即波长在100cm至1mm范围内的电磁波。它位于电磁波谱的红外辐射（光波）和无线电波之间。医学及家用等民用微波频率一般为900(±15)MHz和2450(±50)MHz。微波部分波段范围波段名称频率范围/GHz波长范围/mmL波段1-2300.00-

2、150.00S波段2-4150.00-75.00C波段4-875.00-37.50X波段8-1237.50-25.00Ku波段12-1825.00-16.67K波段18-2716.67-11.11Ka波段27-4011.11-7.50Q波段30-5010.00-6.00U波段40-607.50-5.00V波段50-756.00-4.00E波段60-905.00-3.33W波段75-1104.00-2.73F波段90-1403.33-2.14D波段110-1702.73-1.76L波段常用主频率为915MHz,S波段常用主频率为2450MHz。1.

3、2微波的特性a)似光性。微波波长非常小，当微波照射到某些物体上时，将产生显著的反射和折射，就和光线的反、折射一样;b)穿透性。微波照射于介质物体时，能够深入该物体内部的特性称为穿透性;c)信息性。微波波段的信息容量非常巨大，即使是很小的相对带宽，其可用的频带也是很宽的，可达数百甚至上千兆赫;d)非电离性。微波的量子能量不够大，因而不会改变物质分子的内部结构或破坏其分子的化学键，所以微波和物体之间的作用是非电离的。2.研究背景20世纪30年代，发明产生微波的电子管。开始微波技术仅用于军事雷达；1947年，美国发明了第一台加热食品的机器—微波炉；19

4、52年，微波等离子体用于光谱分析；60年代后，用于无机材料的合成，如表面膜（金刚石膜、氮化硼膜等）和纳米粉体材料的合成；1975年，Mosian等发明了一种表面波器件；1976年，Beenakker提出了Tmoio谐振腔并获得了常压氦微波等离子体；1981年，嘉茂睦等用微波等离子体增强化学气相沉积法，以CH4与H2为原料，在钼与硅基上沉积出厚度为1-2m的金刚石膜，此方法现已用于微波电子材料的刻蚀、净化，高分子材料的表面改性与光刻胶的剥蚀等加工过程，并已形成一定产业；直到1986年起，加拿大化学家Gedye等发现微波辐射下的4-氰基苯氧离子与氯苄

5、的SN2亲核取代反应可以使反应速率提高1240倍，并且产率也有不同程度的提高。从此微波有机合成逐渐变得流行起来。（标志着微波有机合成化学开始）至今,微波促进有机合成反应已经越来越被化学界人士所看好,而且形成了一门倍受关注的领域—MORE化学(Microwave-InducedOrganicReactionEnhancementChemistry)即微波促进有机化学,也可叫做微波诱导催化有机反应化学。将微波用于有机合成的研究涉及酯化、Diels-Alder、重排、KnoevenagelPerkin、Witting、Reformatsky、Dveck

6、man、羧醛缩合、开环、烷基化、水解、烯烃加成、消除、取代、自由基、立体选择性、成环、环反转、酯交换、酯胺化、催化氢化、脱羧等反应及糖类化合物、有机金属、放射性药剂等的合成反应。3.微波加速有机反应的原理3.1微波加热的特点：a)快速加热。微波能以光速(3×109m/s)在物体中传播，瞬间(约109秒以内)就能把微波能转换为物质的热能，并将热能渗透到被加热物质中，无需热传导过程。b)快速响应能力。能快速启动、停止及调整输出功率，操作简单。c)加热均匀。里外同时加热。d)选择性加热。介质损耗大的，加热后温度高，反之亦然。e)加热效率高。由于被加热物

7、自身发热，加热没有热传导过程，因此周围的空气及加热箱没有热损耗。f)加热渗透力强。透热深度和波长处于同一数量级，可达几厘米到十几厘米，而传统加热为表面加热，渗透深度仅为微米数量级。g)安全无害。由于微波能是控制在金属制成的加热室内和波导管中工作，所以微波泄漏极少，没有放射线危害及有害气体排放，不产生余热和粉尘污染，既不污染食物，也不污染环境。传统的加热：由外部热源通过热辐射由表及里的传导时加热。能量利用率低，温度分布不均匀。微波加热：通过电介质分子将吸收的电磁能转变为热能的一种加热方式，属于体加热方式，温度升高快，并且里外温度相同。与传统加热相比

8、,微波加热的优点：a)可使反应速率大大加快,可以提高几倍、几十倍甚至上千倍。b)由于微波为强电磁波,产生的微波等离子体中常可存在热力学方