微波合成反应.ppt

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1、微波有机合成12应用化学主要内容1.微波和微波化学的概念2.微波化学的发展3.微波加热的原理和优点4.微波加速有机反应的原理5.微波有机合成装置和技术6.微波反应的影响因素7.微波有机合成单元反应实例8.前景展望1.微波和微波化学的概念1.11微波微波(Mirowave，Mw)又称超高频电磁波，波长：1m～10cm；频率：300MHz～300GHz；它位于电磁波谱的红外辐射（光波）和无线电波之间。微波在400MHz~10GHz的波段专门用于雷达，其余部分用于电讯传输。由于微波的热效应，从而使微波作为一种非通讯的电磁

2、波广泛用于工业、农业、医疗、科研及家庭等民用加热方面。国际上规定各种民用微波的频段为915MHz±50MHz和2450±50MHz。原因是:为了防止民用微波对雷达、无线电通讯、广播、电视的干扰1.12微波化学的概念微波化学(MicrowaveChemistry，简称MC)是近几十年刚刚兴起的一门新交叉学科，经过短短几十年的发展，微波化学已经渗透到有机合成、无机合成、分析化学、非均相催化、采油、炼油、冶金、环境污染治理等众多化学研究领域。随着微波合成技术的不断提高，微波化学已成为目前化学领域最活跃的领域之一。由于微波

3、作用机理的特殊性，微波化学对很多化学领域，特别是有机合成领域带来了冲击。2.微波化学的发展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；1952年，Broida等人采用形成微波等离子体的办法以发射光谱法测定了氢一氘混合气休中氘同位素的含量---微波等离子体第一次用于光谱分析；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；在1969年,美国科学家Vanderhoff就利用家用微波炉加热进行了丙烯酸和α-甲

4、基丙烯酸的乳液聚合,意外地发现与常规加热相比,微波加热会使聚合速度明显加快,这是微波用于有机合成化学的最早记载,但当时却没引起人们的重视。微波有机合成化学开始的标志：1986年，加拿大Laurentian(劳伦森)大学的Gedye教授及其同事研究了用微波炉来进行化学合成的“烹饪实验”：以4-氯代苯基氧钠和苄基氯反应来制备4-氯代苯基苄基醚。传统的方法是将反应物在甲醇中回流12h，产率为65％;而用微波炉加热方法，置反应物和溶剂于密闭的聚四氟乙烯容器中，在560W时，仅35s使能得到相同产率的化合物反应速率提高124

5、0倍。从此微波有机合成逐渐变得流行起来。在电磁场的作用下，物质中微观粒子可产生4种类型的介电极化:电子极化(原子核周围电子的重新排布)、原子极化(分子内原子的重新排布)，取向极化(分子永久偶极的重新排布),空间电荷极化(自由电荷的重新排布)。前两种极化的驰豫时间在10～12S至10～13s之间，比微波频率快得多，后两种极化的驰豫时间与微波的频率相近，可以产生微波加热，即可通过微观粒子的这种极化，将微波能转化为热能。3.微波加热的原理和优点3.1微波加热的原理当微波辐照溶液时，溶液中的极性分子受微波作用会吸收微波能量

6、，同时这些吸收了能量的极性分子在与周围其他分子的碰撞中把能量传递给其他分子，从而是液体温度升高。因液体中每一个极性分子都同时吸收和传递微波能量。3.2微波和传统加热3.21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。由于被加热物自身发

7、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。3.12微波加热的优点传统加热是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。与传统加热相比,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

8、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法得不到的高能态原子、分子和离子,因而可使一些热力学上不可能发生的反应得以发生。4.微波加速有机反应的原理微波加速有机反应的机理,存在着两种观点。4.1、“内加热”认为虽然微波是一种内加热,具有加热速度快、加热均匀无温度梯度、无滞后效应等特点,但微波应用化学反应仅仅是一种加热方式,与传统