第四章-微波合成

1、LOGO微波加熱合成微波加熱合成123微波加熱合成微波加熱合成 微波微波是一種頻率為是一種頻率為 300MHZ300MHZ300GHZ300GHZ 的電磁波，的電磁波，沿直線傳播，遇到沿直線傳播，遇到金屬材料金屬材料時(shí)能反射，遇到玻璃、時(shí)能反射，遇到玻璃、塑料、陶瓷等塑料、陶瓷等絕緣材料絕緣材料可以穿透，在遇到含有可以穿透，在遇到含有水分水分的蛋白質(zhì)、脂肪等介質(zhì)可被吸收，并將微波的的蛋白質(zhì)、脂肪等介質(zhì)可被吸收，并將微波的電磁電磁能量變?yōu)闊崮苣芰孔優(yōu)闊崮堋?微波的頻段雖然很寬，但是真正用于微波加熱微波的頻段雖然很寬，但是真正用于微波加熱的頻段卻很窄，主要原因是防止對(duì)微波通訊造成干的頻段卻很窄，主

2、要原因是防止對(duì)微波通訊造成干擾。國(guó)際上，家用微波爐有擾。國(guó)際上，家用微波爐有915MHz915MHz和和2450MHz2450MHz兩個(gè)兩個(gè)頻率，頻率，2450MHz2450MHz用于家庭烹調(diào)炊具，用于家庭烹調(diào)炊具，915MHz915MHz用于干用于干燥、消毒等工業(yè)、醫(yī)療行業(yè)等。燥、消毒等工業(yè)、醫(yī)療行業(yè)等。 微波加熱合成微波加熱合成選擇性加熱選擇性加熱 物質(zhì)吸收微波的能力，主要由其物質(zhì)吸收微波的能力，主要由其介質(zhì)損耗因數(shù)介質(zhì)損耗因數(shù)來(lái)決定。介質(zhì)損耗因數(shù)大的物質(zhì)對(duì)微波的吸收能力來(lái)決定。介質(zhì)損耗因數(shù)大的物質(zhì)對(duì)微波的吸收能力就強(qiáng)，相反，介質(zhì)損耗因數(shù)小的物質(zhì)吸收微波的能就強(qiáng)，相反，介質(zhì)損耗因數(shù)小的物質(zhì)

3、吸收微波的能力也弱。由于各物質(zhì)的損耗因數(shù)存在差異，微波加力也弱。由于各物質(zhì)的損耗因數(shù)存在差異，微波加熱就表現(xiàn)出選擇性加熱的特點(diǎn)。物質(zhì)不同，產(chǎn)生的熱就表現(xiàn)出選擇性加熱的特點(diǎn)。物質(zhì)不同，產(chǎn)生的熱效果也不同。熱效果也不同。水分子水分子屬極性分子，介電常數(shù)較大，屬極性分子，介電常數(shù)較大，其介質(zhì)損耗因數(shù)也很大，對(duì)微波具有強(qiáng)吸收能力。其介質(zhì)損耗因數(shù)也很大，對(duì)微波具有強(qiáng)吸收能力。而蛋白質(zhì)、碳水化合物等的介電常數(shù)相對(duì)較小，其而蛋白質(zhì)、碳水化合物等的介電常數(shù)相對(duì)較小，其對(duì)微波的吸收能力比水小得多。因此，對(duì)于食品來(lái)對(duì)微波的吸收能力比水小得多。因此，對(duì)于食品來(lái)說(shuō)，含水量的多少對(duì)微波加熱效果影響很大。說(shuō)，含水量的多少

4、對(duì)微波加熱效果影響很大。 微波加熱合成微波加熱合成 穿透性穿透性 微波比其它用于輻射加熱的電磁波，如紅外線、微波比其它用于輻射加熱的電磁波，如紅外線、遠(yuǎn)紅外線等波長(zhǎng)更長(zhǎng)，因此具有更好的穿透性。微遠(yuǎn)紅外線等波長(zhǎng)更長(zhǎng)，因此具有更好的穿透性。微波透入介質(zhì)時(shí)，由于介質(zhì)損耗引起的介質(zhì)溫度的升波透入介質(zhì)時(shí)，由于介質(zhì)損耗引起的介質(zhì)溫度的升高，使介質(zhì)材料內(nèi)部、外部幾乎同時(shí)加熱升溫，形高，使介質(zhì)材料內(nèi)部、外部幾乎同時(shí)加熱升溫，形成體熱源狀態(tài)，大大縮短了常規(guī)加熱中的熱傳導(dǎo)時(shí)成體熱源狀態(tài)，大大縮短了常規(guī)加熱中的熱傳導(dǎo)時(shí)間，且在條件為介質(zhì)損耗因數(shù)與介質(zhì)溫度呈負(fù)相關(guān)間，且在條件為介質(zhì)損耗因數(shù)與介質(zhì)溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系時(shí)，物

5、料內(nèi)外加熱均勻一致。關(guān)系時(shí)，物料內(nèi)外加熱均勻一致。 微波加熱合成微波加熱合成熱慣性小熱慣性小 微波對(duì)介質(zhì)材料是瞬時(shí)加熱升溫，能耗也很低。微波對(duì)介質(zhì)材料是瞬時(shí)加熱升溫，能耗也很低。另一方面，微波的輸出功率隨時(shí)可調(diào)，介質(zhì)溫升可另一方面，微波的輸出功率隨時(shí)可調(diào)，介質(zhì)溫升可無(wú)惰性的隨之改變，不存在無(wú)惰性的隨之改變，不存在“余熱余熱”現(xiàn)象，極有利現(xiàn)象，極有利于自動(dòng)控制和連續(xù)化生產(chǎn)的需要。于自動(dòng)控制和連續(xù)化生產(chǎn)的需要。 微波的生物效應(yīng)機(jī)制微波的生物效應(yīng)機(jī)制 當(dāng)微波作用于生物體時(shí)，在生物控制系統(tǒng)的作當(dāng)微波作用于生物體時(shí)，在生物控制系統(tǒng)的作用和調(diào)節(jié)下，生物體必然要建立新的平衡狀態(tài)以適用和調(diào)節(jié)下，生物體必然要建

6、立新的平衡狀態(tài)以適應(yīng)外界電磁環(huán)境條件的變化，因此產(chǎn)生某些生物效應(yīng)外界電磁環(huán)境條件的變化，因此產(chǎn)生某些生物效應(yīng)，可應(yīng)用于微波診斷、微波治療、微波解凍、微應(yīng)，可應(yīng)用于微波診斷、微波治療、微波解凍、微波解毒和微波殺菌等。波解毒和微波殺菌等。 微波加熱合成微波加熱合成 19461946年，年，RaytheonRaytheon公司的公司的Percy SpencerPercy Spencer在一在一個(gè)啟動(dòng)的雷達(dá)設(shè)備上工作時(shí)，突然發(fā)覺(jué)自己放在口個(gè)啟動(dòng)的雷達(dá)設(shè)備上工作時(shí)，突然發(fā)覺(jué)自己放在口袋里的巧克力融化了。經(jīng)過(guò)思索和研究，他發(fā)現(xiàn)巧袋里的巧克力融化了。經(jīng)過(guò)思索和研究，他發(fā)現(xiàn)巧克力是被微波所溶化。事實(shí)證明，微波

7、幅射能引起克力是被微波所溶化。事實(shí)證明，微波幅射能引起食物內(nèi)部的分子振動(dòng)，從而產(chǎn)生熱量。食物內(nèi)部的分子振動(dòng)，從而產(chǎn)生熱量。 19471947年，第一臺(tái)微波爐問(wèn)世。但大家用微波來(lái)年，第一臺(tái)微波爐問(wèn)世。但大家用微波來(lái)煮飯燒菜還是最近十幾年的事。煮飯燒菜還是最近十幾年的事。 微波很有微波很有“個(gè)性個(gè)性”：碰到金屬就發(fā)生反射，金：碰到金屬就發(fā)生反射，金屬根本沒(méi)有辦法吸收或傳導(dǎo)它；可以穿過(guò)玻璃、陶屬根本沒(méi)有辦法吸收或傳導(dǎo)它；可以穿過(guò)玻璃、陶瓷、塑料等絕緣材料，但不會(huì)消耗能量；而含有水瓷、塑料等絕緣材料，但不會(huì)消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透過(guò)，其能量反而會(huì)被吸分的食物，微波不但不能透過(guò)，其能量

8、反而會(huì)被吸收。微波爐正是利用微波的這些特性制作的。收。微波爐正是利用微波的這些特性制作的。微波加熱合成微波加熱合成 微波爐的外殼用不銹鋼等金屬材微波爐的外殼用不銹鋼等金屬材料制成，可以阻擋微波從爐內(nèi)逃出，料制成，可以阻擋微波從爐內(nèi)逃出，以免影響人們的身體健康。裝食物的以免影響人們的身體健康。裝食物的容器則用絕緣材料制成。微波爐的心容器則用絕緣材料制成。微波爐的心臟是臟是磁控管磁控管。這個(gè)叫磁控管的電子管。這個(gè)叫磁控管的電子管是個(gè)是個(gè)微波發(fā)生器微波發(fā)生器，它能產(chǎn)生每秒鐘振，它能產(chǎn)生每秒鐘振動(dòng)頻率為動(dòng)頻率為24.5 億次億次的微波。這種肉眼的微波。這種肉眼看不見(jiàn)的微波，能穿透食物達(dá)看不見(jiàn)的微波，能

9、穿透食物達(dá) 5cm 深深，并使食物中的水分子也隨之運(yùn)動(dòng)，并使食物中的水分子也隨之運(yùn)動(dòng)，劇烈的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了大量的熱能，于是劇烈的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了大量的熱能，于是食物食物“煮煮”熟了。熟了。微波加熱合成微波加熱合成 磁控管是一種用來(lái)產(chǎn)生微波能的電真空器件。實(shí)質(zhì)上是一個(gè)置磁控管是一種用來(lái)產(chǎn)生微波能的電真空器件。實(shí)質(zhì)上是一個(gè)置于恒定磁場(chǎng)中的二極管。管內(nèi)電子在相互垂直的恒定磁場(chǎng)和恒定于恒定磁場(chǎng)中的二極管。管內(nèi)電子在相互垂直的恒定磁場(chǎng)和恒定電場(chǎng)的控制下，與高頻電磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，把從恒定電場(chǎng)中獲電場(chǎng)的控制下，與高頻電磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，把從恒定電場(chǎng)中獲得能量轉(zhuǎn)變成微波能量，從而達(dá)到產(chǎn)生微波能的目的。得能量轉(zhuǎn)變成微波

10、能量，從而達(dá)到產(chǎn)生微波能的目的。 磁控管由管芯和磁鋼（或電磁鐵）組成。管芯的結(jié)構(gòu)包括陽(yáng)極、磁控管由管芯和磁鋼（或電磁鐵）組成。管芯的結(jié)構(gòu)包括陽(yáng)極、陰極、能量輸出器和磁路系統(tǒng)等四部分。陰極、能量輸出器和磁路系統(tǒng)等四部分。微波加熱合成微波加熱合成 直流電源提供微波發(fā)生器的磁控管所直流電源提供微波發(fā)生器的磁控管所需的直流功率，微波發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)交需的直流功率，微波發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)交替變化的電場(chǎng)，作用在處于微波加熱器替變化的電場(chǎng)，作用在處于微波加熱器內(nèi)的被加熱物體上，被加熱物體內(nèi)的極內(nèi)的被加熱物體上，被加熱物體內(nèi)的極性分子因此隨外電場(chǎng)變化而擺動(dòng)，又因性分子因此隨外電場(chǎng)變化而擺動(dòng)，又因?yàn)榉肿颖旧淼臒徇\(yùn)動(dòng)和

11、相鄰分子之間的為分子本身的熱運(yùn)動(dòng)和相鄰分子之間的相互作用，使分子隨電場(chǎng)變化而擺動(dòng)的相互作用，使分子隨電場(chǎng)變化而擺動(dòng)的規(guī)則受到了阻礙和干擾，從而產(chǎn)生了類規(guī)則受到了阻礙和干擾，從而產(chǎn)生了類似于摩擦的效應(yīng)，使一部分能量轉(zhuǎn)化為似于摩擦的效應(yīng)，使一部分能量轉(zhuǎn)化為分子雜亂運(yùn)動(dòng)的能量，使分子運(yùn)動(dòng)加劇分子雜亂運(yùn)動(dòng)的能量，使分子運(yùn)動(dòng)加劇，從而被加熱物質(zhì)溫度迅速升高。，從而被加熱物質(zhì)溫度迅速升高。微波加熱合成微波加熱合成 與傳統(tǒng)加熱方法不同，在微波加熱過(guò)程中，熱從材料內(nèi)與傳統(tǒng)加熱方法不同，在微波加熱過(guò)程中，熱從材料內(nèi)部產(chǎn)生而不是從外部熱源吸收。所以被加熱物質(zhì)的溫度梯部產(chǎn)生而不是從外部熱源吸收。所以被加熱物質(zhì)的溫度

12、梯度和熱流與傳統(tǒng)加熱方法中的相反，因此，被加熱物體不度和熱流與傳統(tǒng)加熱方法中的相反，因此，被加熱物體不受大小及形狀的限制，大小工件都能被加熱。受大小及形狀的限制，大小工件都能被加熱。微波加熱合成微波加熱合成 實(shí)驗(yàn)表明極性分子溶劑吸收微波能而被快速加熱，實(shí)驗(yàn)表明極性分子溶劑吸收微波能而被快速加熱，非極性分子溶劑幾乎不吸收微波能，升溫很小。水、非極性分子溶劑幾乎不吸收微波能，升溫很小。水、醇類、羧酸類等極性溶劑都在微波作用下被迅速加醇類、羧酸類等極性溶劑都在微波作用下被迅速加熱，有些已達(dá)到沸騰，而非極性溶劑幾乎不升溫。熱，有些已達(dá)到沸騰，而非極性溶劑幾乎不升溫。 微波加熱大體上可認(rèn)為是介電加熱效應(yīng)

13、微波加熱大體上可認(rèn)為是介電加熱效應(yīng)微波加熱合成微波加熱合成微波加熱合成微波加熱合成影響微波加熱效果的因素 首先是微波加熱裝置的首先是微波加熱裝置的輸出功率輸出功率和和耦合功率耦合功率，其次是材料，其次是材料的的內(nèi)部本征狀態(tài)內(nèi)部本征狀態(tài)。 微波加熱所用的頻率一般被限定為微波加熱所用的頻率一般被限定為915MHz和和2450MHz，微波裝置的輸出功率一般為微波裝置的輸出功率一般為5005000W，單模腔體的微波能，單模腔體的微波能量比較集中，輸出功率在量比較集中，輸出功率在1000W左右，對(duì)多模腔的加熱裝置，左右，對(duì)多模腔的加熱裝置，微波能量在較大范圍內(nèi)均勻分布，因而則需要更高的功率。微波能量在較

14、大范圍內(nèi)均勻分布，因而則需要更高的功率。 在指定的加熱裝置上，材料的微波吸收能力與材料的在指定的加熱裝置上，材料的微波吸收能力與材料的介電介電常數(shù)和介電損耗常數(shù)和介電損耗有關(guān)，真空的介電常數(shù)為有關(guān)，真空的介電常數(shù)為1，水的介電常數(shù)大，水的介電常數(shù)大約為約為80，而多數(shù)陶瓷材料的室溫介電損耗一般比較小，所以對(duì)，而多數(shù)陶瓷材料的室溫介電損耗一般比較小，所以對(duì)無(wú)機(jī)陶瓷材料的加熱，一般采用比家用微波爐功率更大的微波無(wú)機(jī)陶瓷材料的加熱，一般采用比家用微波爐功率更大的微波源。源。微波加熱合成微波加熱合成 材料的介電損耗越大越容易加熱，材料的介電損耗越大越容易加熱，但是許多材料的介電損耗是隨溫度變但是許多材

15、料的介電損耗是隨溫度變化的，圖是氧化鋁在微波加熱時(shí)的介化的，圖是氧化鋁在微波加熱時(shí)的介電損耗率的變化情況，圖上反映出在電損耗率的變化情況，圖上反映出在600開(kāi)始急速增加，在開(kāi)始急速增加，在1800附近達(dá)附近達(dá)到室溫時(shí)的到室溫時(shí)的100倍以上，這暗示著微波倍以上，這暗示著微波加熱有一定加熱有一定“起動(dòng)溫度起動(dòng)溫度”，達(dá)到這一，達(dá)到這一溫度以上，材料對(duì)微波能的吸收迅速溫度以上，材料對(duì)微波能的吸收迅速增加。這也就是為什么許多在室溫和增加。這也就是為什么許多在室溫和低溫下不能被微波加熱的材料，在高低溫下不能被微波加熱的材料，在高溫下顯著吸收微波而升溫的原因。溫下顯著吸收微波而升溫的原因。 123微波加

16、熱合成微波加熱合成微波加熱的優(yōu)點(diǎn)微波加熱的優(yōu)點(diǎn)傳統(tǒng)加熱是傳統(tǒng)加熱是由外部熱源通過(guò)熱輻射由表及里的由外部熱源通過(guò)熱輻射由表及里的傳導(dǎo)時(shí)加熱。能量利用率低，溫度分布不均勻。傳導(dǎo)時(shí)加熱。能量利用率低，溫度分布不均勻。與傳統(tǒng)加熱相比與傳統(tǒng)加熱相比, , 微波加熱的微波加熱的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： a) a) 可使可使反應(yīng)速率大大加快反應(yīng)速率大大加快, , 可以提高幾倍、可以提高幾倍、幾十倍甚至上千倍。幾十倍甚至上千倍。 b) b) 由于微波為強(qiáng)電磁波由于微波為強(qiáng)電磁波, , 產(chǎn)生的微波等離子產(chǎn)生的微波等離子體中?？纱嬖跓崃W(xué)方法得不到的高能態(tài)原子、體中?？纱嬖跓崃W(xué)方法得不到的高能態(tài)原子、分子和離子分子和離子,

17、, 因而因而可使一些熱力學(xué)上不可能發(fā)生可使一些熱力學(xué)上不可能發(fā)生的反應(yīng)得以發(fā)生的反應(yīng)得以發(fā)生。微波加速有機(jī)反應(yīng)的原理微波加速有機(jī)反應(yīng)的原理微波加速有機(jī)反應(yīng)的機(jī)理微波加速有機(jī)反應(yīng)的機(jī)理, 存在著兩種觀點(diǎn)。存在著兩種觀點(diǎn)。 “內(nèi)加熱內(nèi)加熱” 認(rèn)為雖然微波是一種內(nèi)加熱認(rèn)為雖然微波是一種內(nèi)加熱,具有加熱速具有加熱速度快、加熱均勻無(wú)溫度梯度、無(wú)滯后效應(yīng)度快、加熱均勻無(wú)溫度梯度、無(wú)滯后效應(yīng)等特點(diǎn)等特點(diǎn),但微波應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)僅僅是一種但微波應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)僅僅是一種加熱方式加熱方式,與傳統(tǒng)加熱反應(yīng)并無(wú)區(qū)別。與傳統(tǒng)加熱反應(yīng)并無(wú)區(qū)別。 他們認(rèn)為微波應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)的頻率屬于非電離輻射,在與分子的化學(xué)鍵共振時(shí)不可能引起化

18、學(xué)鍵斷裂，也不能使分子激發(fā)到更高的轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)能級(jí)。微波對(duì)化學(xué)反應(yīng)的加速主要?dú)w結(jié)為對(duì)極性有機(jī)物的選擇加熱，既微波的致熱效應(yīng)。1992 年年, Kevin 等通過(guò)研究微波對(duì)等通過(guò)研究微波對(duì)2 ,4 ,6-三甲基苯三甲基苯甲酸與甲酸與2-丙醇的酯化反應(yīng)速度的影響丙醇的酯化反應(yīng)速度的影響, 得出結(jié)果表得出結(jié)果表明最終酯化產(chǎn)率僅與溫度因素有關(guān)，而與加熱方明最終酯化產(chǎn)率僅與溫度因素有關(guān)，而與加熱方式無(wú)關(guān)式無(wú)關(guān)。 非熱效應(yīng)非熱效應(yīng)” 極性分子由于分子內(nèi)電荷分布不平衡，在極性分子由于分子內(nèi)電荷分布不平衡，在微波場(chǎng)中能迅速吸收電磁波的能量，通過(guò)分子微波場(chǎng)中能迅速吸收電磁波的能量，通過(guò)分子偶極作用以每秒偶極作用以

19、每秒4.94.910109 9 次的超高速振動(dòng)，提次的超高速振動(dòng)，提高了分子的平均能量，使反應(yīng)溫度與速度急劇高了分子的平均能量，使反應(yīng)溫度與速度急劇提高。提高。 但是在非極性溶劑但是在非極性溶劑( (如甲苯、正己烷、乙醚、如甲苯、正己烷、乙醚、四氯化碳等四氯化碳等) ) 中吸收微波能量后，中吸收微波能量后，通過(guò)分子碰通過(guò)分子碰撞而轉(zhuǎn)移到非極性分子上撞而轉(zhuǎn)移到非極性分子上，使加熱速率大為降，使加熱速率大為降低，所以微波不能使這類反應(yīng)的溫度得以顯著低，所以微波不能使這類反應(yīng)的溫度得以顯著提高。提高。 “非熱效應(yīng)非熱效應(yīng)”說(shuō)認(rèn)為：說(shuō)認(rèn)為： 微波對(duì)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的作用微波對(duì)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的作用是非常復(fù)雜的

20、，除其熱效應(yīng)外，它還能改變反應(yīng)的動(dòng)是非常復(fù)雜的，除其熱效應(yīng)外，它還能改變反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，降低反應(yīng)的活化能，也即微波的非熱效應(yīng)。力學(xué)性質(zhì)，降低反應(yīng)的活化能，也即微波的非熱效應(yīng)。微波是電磁波，具有電磁影響，也具有微波的特性影微波是電磁波，具有電磁影響，也具有微波的特性影響；微波可引起（激發(fā)）分子的轉(zhuǎn)動(dòng)，就可對(duì)化學(xué)鍵響；微波可引起（激發(fā)）分子的轉(zhuǎn)動(dòng)，就可對(duì)化學(xué)鍵的斷裂做出貢獻(xiàn)。的斷裂做出貢獻(xiàn)。 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)認(rèn)為反應(yīng)動(dòng)力學(xué)認(rèn)為：分子一旦獲得能量而躍遷，就會(huì)分子一旦獲得能量而躍遷，就會(huì)成為一種亞穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，此時(shí)分子狀態(tài)極為活躍，分子成為一種亞穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，此時(shí)分子狀態(tài)極為活躍，分子間的碰撞頻率和有效碰撞頻率大

21、大增加，從而促進(jìn)了間的碰撞頻率和有效碰撞頻率大大增加，從而促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行。因此可以認(rèn)為微波對(duì)分子具有活化作用；反應(yīng)的進(jìn)行。因此可以認(rèn)為微波對(duì)分子具有活化作用；分子的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)在能量上是量子化的，那么微波化分子的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)在能量上是量子化的，那么微波化學(xué)應(yīng)該具有光化學(xué)的某些特性。學(xué)應(yīng)該具有光化學(xué)的某些特性。例如：有人把裝鄰苯二甲酸酐、氨基乙酸的反例如：有人把裝鄰苯二甲酸酐、氨基乙酸的反應(yīng)器放在盛水的燒杯中，待水結(jié)成冰后放進(jìn)微應(yīng)器放在盛水的燒杯中，待水結(jié)成冰后放進(jìn)微波爐，波爐， 用微波輻射用微波輻射3min，這時(shí)冰還未完全溶，這時(shí)冰還未完全溶化，化， 而產(chǎn)物鄰苯二甲酰亞胺基乙酸已以高產(chǎn)而產(chǎn)物鄰苯

22、二甲酰亞胺基乙酸已以高產(chǎn)率形成。率形成。 黃卡瑪?shù)日J(rèn)為常規(guī)加熱能很好地符黃卡瑪?shù)日J(rèn)為常規(guī)加熱能很好地符ArrheniusArrhenius公式公式, , 但在微波條件下但在微波條件下, ,明顯為非線性關(guān)系明顯為非線性關(guān)系, , 即此即此時(shí)已不再符合時(shí)已不再符合ArrheniusArrhenius公式了公式了, , 這一結(jié)果有力地這一結(jié)果有力地證明了證明了“非熱效應(yīng)非熱效應(yīng)”的存在。的存在?？偨Y(jié)總結(jié)起來(lái)大概有以下幾點(diǎn)起來(lái)大概有以下幾點(diǎn): :(1) (1) 微波的存在會(huì)活化反應(yīng)物分子微波的存在會(huì)活化反應(yīng)物分子, , 使反應(yīng)的誘導(dǎo)使反應(yīng)的誘導(dǎo)期縮短。期縮短。(2) (2) 微波場(chǎng)的存在會(huì)對(duì)分子運(yùn)動(dòng)造

23、成取向效應(yīng)微波場(chǎng)的存在會(huì)對(duì)分子運(yùn)動(dòng)造成取向效應(yīng), , 使使反應(yīng)物分子在連心線上分運(yùn)動(dòng)相對(duì)加強(qiáng)反應(yīng)物分子在連心線上分運(yùn)動(dòng)相對(duì)加強(qiáng), , 造成有效造成有效碰撞頻率增加碰撞頻率增加, , 反應(yīng)速率加快。微波量子物理學(xué)告反應(yīng)速率加快。微波量子物理學(xué)告訴我們?cè)V我們, , 微波可引起分子轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入亞穩(wěn)態(tài)微波可引起分子轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入亞穩(wěn)態(tài), ,從而活從而活化分子化分子, , 使反應(yīng)更容易進(jìn)行使反應(yīng)更容易進(jìn)行(3) (3) 微波加速有機(jī)反應(yīng)與其對(duì)催化劑的作用有很大微波加速有機(jī)反應(yīng)與其對(duì)催化劑的作用有很大關(guān)系。催化劑在微波場(chǎng)中被加熱速度比周?chē)橘|(zhì)更關(guān)系。催化劑在微波場(chǎng)中被加熱速度比周?chē)橘|(zhì)更快快, , 造成溫度更高造成

24、溫度更高, , 在表面形成在表面形成“熱點(diǎn)熱點(diǎn)”, ,從而得到從而得到活化活化, , 造成反應(yīng)速率和選擇性的提高造成反應(yīng)速率和選擇性的提高123微波加熱合成微波加熱合成微波加熱合成微波加熱合成 由于微波加熱技術(shù)具有許多常規(guī)加熱技術(shù)所不具備的優(yōu)由于微波加熱技術(shù)具有許多常規(guī)加熱技術(shù)所不具備的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn), ,國(guó)外從國(guó)外從2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代起就將微波加熱技術(shù)應(yīng)用于許多行年代起就將微波加熱技術(shù)應(yīng)用于許多行業(yè)。我國(guó)從業(yè)。我國(guó)從2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代開(kāi)始研究并應(yīng)用微波加熱技術(shù)年代開(kāi)始研究并應(yīng)用微波加熱技術(shù), ,目目前它已被廣泛應(yīng)用于紡織與印染、造紙與印刷、煙草、藥物前它已被廣泛應(yīng)用于紡織與印染、

25、造紙與印刷、煙草、藥物和藥材、木材、皮革、陶瓷、煤炭、橡膠、化纖、化工產(chǎn)品、和藥材、木材、皮革、陶瓷、煤炭、橡膠、化纖、化工產(chǎn)品、醫(yī)療等行業(yè)。其應(yīng)用主要反映在微波加熱與解凍醫(yī)療等行業(yè)。其應(yīng)用主要反映在微波加熱與解凍, ,微波改性微波改性, ,微波干燥微波干燥, ,微波滅菌與殺蟲(chóng)等方面。微波滅菌與殺蟲(chóng)等方面。 在進(jìn)入在進(jìn)入2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代以后年代以后, ,由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展由于電子技術(shù)的飛速發(fā)展, ,微微波加熱技術(shù)也日趨成熟波加熱技術(shù)也日趨成熟, ,微波加熱設(shè)備日漸精良；電力供應(yīng)微波加熱設(shè)備日漸精良；電力供應(yīng)得到了很大程度的改善得到了很大程度的改善, ,微波設(shè)備電子器件價(jià)格的下跌

26、及能微波設(shè)備電子器件價(jià)格的下跌及能源比價(jià)的調(diào)整源比價(jià)的調(diào)整, ,使得微波加熱設(shè)備及微波加熱的直接成本有使得微波加熱設(shè)備及微波加熱的直接成本有了大幅度的下降；全球環(huán)境的不斷惡化了大幅度的下降；全球環(huán)境的不斷惡化, ,使人們逐步認(rèn)識(shí)到使人們逐步認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的加熱方式不再環(huán)保。這些都為微波加熱的應(yīng)用和發(fā)展傳統(tǒng)的加熱方式不再環(huán)保。這些都為微波加熱的應(yīng)用和發(fā)展提供了良好的契機(jī)和廣闊的前景。微波加熱技術(shù)將以其獨(dú)特提供了良好的契機(jī)和廣闊的前景。微波加熱技術(shù)將以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在未來(lái)的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮非常重要的作用。的優(yōu)勢(shì)在未來(lái)的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮非常重要的作用。微波有機(jī)合成裝置和技術(shù)微波有機(jī)合成裝置和技術(shù) 實(shí)驗(yàn)中微

27、波有機(jī)合成一般在實(shí)驗(yàn)中微波有機(jī)合成一般在家用微波爐家用微波爐或或經(jīng)改裝后的微波爐中進(jìn)行。反應(yīng)容器一般采用經(jīng)改裝后的微波爐中進(jìn)行。反應(yīng)容器一般采用不吸收微波的玻璃或聚四氟乙烯材料。不吸收微波的玻璃或聚四氟乙烯材料。 微波有機(jī)合成反應(yīng)是使反應(yīng)物在微波的輻射微波有機(jī)合成反應(yīng)是使反應(yīng)物在微波的輻射作用下進(jìn)行反應(yīng)作用下進(jìn)行反應(yīng), 它需要特殊的反應(yīng)技術(shù)它需要特殊的反應(yīng)技術(shù), 這與這與常規(guī)的有機(jī)合成反應(yīng)是不一樣的。微波反應(yīng)技常規(guī)的有機(jī)合成反應(yīng)是不一樣的。微波反應(yīng)技術(shù)大致可以分為術(shù)大致可以分為4 種種: 微波密閉合成技術(shù)微波密閉合成技術(shù)、微波微波常壓合成技術(shù)、微波連續(xù)合成技術(shù)常壓合成技術(shù)、微波連續(xù)合成技術(shù)和和

28、微波干法微波干法合成反應(yīng)技術(shù)。合成反應(yīng)技術(shù)。微波密閉合成技術(shù)微波密閉合成技術(shù) 1986年年 Gedye 等人首次將微波引入有機(jī)合等人首次將微波引入有機(jī)合成方面的研究采用的就是密閉合成技術(shù)成方面的研究采用的就是密閉合成技術(shù), 即將反即將反應(yīng)物放入密封的反應(yīng)器中進(jìn)行微波反應(yīng)的一種合應(yīng)物放入密封的反應(yīng)器中進(jìn)行微波反應(yīng)的一種合成技術(shù)。因?yàn)槊荛]體系在反應(yīng)瞬間即可獲得高溫、成技術(shù)。因?yàn)槊荛]體系在反應(yīng)瞬間即可獲得高溫、高壓高壓,易使反應(yīng)器變形或發(fā)生爆裂易使反應(yīng)器變形或發(fā)生爆裂, 于是化學(xué)家們于是化學(xué)家們不斷地對(duì)反應(yīng)裝置進(jìn)行改進(jìn)。不斷地對(duì)反應(yīng)裝置進(jìn)行改進(jìn)。 1991年年Michael 等人設(shè)計(jì)了可以調(diào)節(jié)反應(yīng)釜

29、內(nèi)壓等人設(shè)計(jì)了可以調(diào)節(jié)反應(yīng)釜內(nèi)壓力的密封罐式反應(yīng)器力的密封罐式反應(yīng)器;它可以有效控制反應(yīng)體系它可以有效控制反應(yīng)體系的壓力的壓力,從而達(dá)到控制溫度的目的從而達(dá)到控制溫度的目的,但它只能粗略但它只能粗略的控溫。的控溫。 1992年年Kevin 等人成功地運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)等人成功地運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)微波反應(yīng)溫度的監(jiān)測(cè)微波反應(yīng)溫度的監(jiān)測(cè); 1995年年Kevin 等人發(fā)展了密閉體系下的微波等人發(fā)展了密閉體系下的微波間歇反應(yīng)器間歇反應(yīng)器(MRR), 該裝置容量可達(dá)該裝置容量可達(dá)200 mL ,操作操作溫度可達(dá)到溫度可達(dá)到260 ,壓力可達(dá)到壓力可達(dá)到10MPa ,微波輸出微波輸出功率為功率為1

30、. 2 KW ,具有快速加熱能力。該裝置實(shí)現(xiàn)具有快速加熱能力。該裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)微波功率的無(wú)極調(diào)控了對(duì)微波功率的無(wú)極調(diào)控,吸收和反射微波能的測(cè)吸收和反射微波能的測(cè)量量,負(fù)載匹配設(shè)計(jì)達(dá)到了最大的熱效率負(fù)載匹配設(shè)計(jì)達(dá)到了最大的熱效率,可直接測(cè)可直接測(cè)量反應(yīng)體系的溫度和壓力；量反應(yīng)體系的溫度和壓力；密封釜式反應(yīng)裝置密封釜式反應(yīng)裝置由于密閉技術(shù)所帶來(lái)高溫、高壓等特點(diǎn)，使有由于密閉技術(shù)所帶來(lái)高溫、高壓等特點(diǎn)，使有些不在高溫高壓有機(jī)合成不能用微波進(jìn)行，這些不在高溫高壓有機(jī)合成不能用微波進(jìn)行，這樣就導(dǎo)致了微波常壓合成技術(shù)的產(chǎn)生。樣就導(dǎo)致了微波常壓合成技術(shù)的產(chǎn)生。 1991 1991年年BoseBose等首先對(duì)微

31、波常壓技術(shù)進(jìn)行了嘗試，等首先對(duì)微波常壓技術(shù)進(jìn)行了嘗試，成功地在微波爐內(nèi)用錐形瓶進(jìn)行了阿斯匹林中間產(chǎn)成功地在微波爐內(nèi)用錐形瓶進(jìn)行了阿斯匹林中間產(chǎn)物的合成。在一個(gè)長(zhǎng)頸錐形瓶?jī)?nèi)放置反應(yīng)的化合物物的合成。在一個(gè)長(zhǎng)頸錐形瓶?jī)?nèi)放置反應(yīng)的化合物及溶劑，在錐形瓶的上端蓋一個(gè)表面皿，將反應(yīng)體及溶劑，在錐形瓶的上端蓋一個(gè)表面皿，將反應(yīng)體系放入微波爐內(nèi)，開(kāi)啟微波，控制微波輻射能量的系放入微波爐內(nèi)，開(kāi)啟微波，控制微波輻射能量的大小，使反應(yīng)體系的溫度緩慢上升。但是因?yàn)槭浅ù笮。狗磻?yīng)體系的溫度緩慢上升。但是因?yàn)槭浅ㄩ_(kāi)的反應(yīng)體系，反應(yīng)物和溶劑易揮發(fā)到微波爐體內(nèi)，開(kāi)的反應(yīng)體系，反應(yīng)物和溶劑易揮發(fā)到微波爐體內(nèi)，一碰著火星就會(huì)

32、著火甚至爆炸。一碰著火星就會(huì)著火甚至爆炸。1992 年，國(guó)內(nèi)劉福安等對(duì)常壓系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，年，國(guó)內(nèi)劉福安等對(duì)常壓系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，既有回流系統(tǒng)既有回流系統(tǒng),又有攪拌和滴加系統(tǒng)，又有攪拌和滴加系統(tǒng)，改造后的改造后的反應(yīng)裝置見(jiàn)下圖反應(yīng)裝置見(jiàn)下圖 。使反應(yīng)裝置與一般有機(jī)合成。使反應(yīng)裝置與一般有機(jī)合成反應(yīng)裝置更接近、更有實(shí)用性。與密閉技術(shù)相反應(yīng)裝置更接近、更有實(shí)用性。與密閉技術(shù)相比，常壓技術(shù)所用的裝置簡(jiǎn)單、方便、安全，比，常壓技術(shù)所用的裝置簡(jiǎn)單、方便、安全，適用于大多數(shù)微波有機(jī)合成反應(yīng)。適用于大多數(shù)微波有機(jī)合成反應(yīng)。微波微波常壓常壓合成技術(shù)合成技術(shù)常常壓壓反反應(yīng)應(yīng)裝裝置置這套裝置既有回流系統(tǒng)這套裝置既有

33、回流系統(tǒng),又有攪拌和滴加系統(tǒng)，是又有攪拌和滴加系統(tǒng)，是微波有機(jī)合成較為完備的反應(yīng)裝置。微波有機(jī)合成較為完備的反應(yīng)裝置。微波連續(xù)合成反應(yīng)技術(shù)微波連續(xù)合成反應(yīng)技術(shù) 早在早在 1990 1990 年臺(tái)灣大學(xué)年臺(tái)灣大學(xué) Chen Chen 等人就開(kāi)展了微等人就開(kāi)展了微波連續(xù)合成技術(shù)的研究；設(shè)計(jì)出了微波連續(xù)反應(yīng)裝波連續(xù)合成技術(shù)的研究；設(shè)計(jì)出了微波連續(xù)反應(yīng)裝置，利用該裝置完成了對(duì)羥基苯甲酸與正丁醇、甲置，利用該裝置完成了對(duì)羥基苯甲酸與正丁醇、甲醇的酯化和蔗糖的酸性水解等反應(yīng)，但該裝置有很醇的酯化和蔗糖的酸性水解等反應(yīng)，但該裝置有很明顯的缺點(diǎn)，如反應(yīng)體現(xiàn)的溫度無(wú)法測(cè)量等。明顯的缺點(diǎn)，如反應(yīng)體現(xiàn)的溫度無(wú)法測(cè)量

34、等。 隨著微波有機(jī)合成技術(shù)的不斷改進(jìn)隨著微波有機(jī)合成技術(shù)的不斷改進(jìn), 一種新的設(shè)一種新的設(shè)想逐步形成。想逐步形成。 如果能控制反應(yīng)液體的流量及流速如果能控制反應(yīng)液體的流量及流速,連續(xù)不斷的通過(guò)爐體進(jìn)行反應(yīng)連續(xù)不斷的通過(guò)爐體進(jìn)行反應(yīng), 這樣效率將會(huì)得這樣效率將會(huì)得到很大提高到很大提高, 并可用于工業(yè)生產(chǎn)中。并可用于工業(yè)生產(chǎn)中。微波干法合成反應(yīng)技術(shù)微波干法合成反應(yīng)技術(shù)微波干法：以無(wú)機(jī)固體為載體的無(wú)溶劑有機(jī)反應(yīng)微波干法：以無(wú)機(jī)固體為載體的無(wú)溶劑有機(jī)反應(yīng): 基本原理：將反應(yīng)物浸漬在氧化鋁、硅膠、粘土、基本原理：將反應(yīng)物浸漬在氧化鋁、硅膠、粘土、硅藻土或高嶺土等多孔無(wú)機(jī)載體上，干燥后放人微硅藻土或高嶺土

35、等多孔無(wú)機(jī)載體上，干燥后放人微波場(chǎng)中進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)束后用適當(dāng)?shù)娜軇┹腿『笤偌儾▓?chǎng)中進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)束后用適當(dāng)?shù)娜軇┹腿『笤偌兓a(chǎn)品化產(chǎn)品由于無(wú)機(jī)載體不吸收由于無(wú)機(jī)載體不吸收2450 MHz 的微波的微波，而而載體表面上所吸附的有機(jī)反應(yīng)物能充分吸收微波能載體表面上所吸附的有機(jī)反應(yīng)物能充分吸收微波能量，從而使這些分子充分激活，大大提高了反應(yīng)速量，從而使這些分子充分激活，大大提高了反應(yīng)速率率。同時(shí)克服了因溶劑的迅速氣化形成高壓而極易。同時(shí)克服了因溶劑的迅速氣化形成高壓而極易爆炸的缺點(diǎn)。爆炸的缺點(diǎn)。 最早研究微波干法合成反應(yīng)的是英國(guó)科最早研究微波干法合成反應(yīng)的是英國(guó)科學(xué)家學(xué)家維爾曼維爾曼 。其方法是將吸附在

36、無(wú)機(jī)載體。其方法是將吸附在無(wú)機(jī)載體上的反應(yīng)物置于密封的聚四氟乙烯管中在上的反應(yīng)物置于密封的聚四氟乙烯管中在微波爐內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。微波爐內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。 1992 年年于明匯于明匯等人設(shè)計(jì)了一種微波干法等人設(shè)計(jì)了一種微波干法反應(yīng)裝置。反應(yīng)裝置。連續(xù)全波整流微波反應(yīng)器連續(xù)全波整流微波反應(yīng)器6. 微波反應(yīng)的影響因素微波反應(yīng)的影響因素 微波合成中哪些反應(yīng)條件的改變可以提高創(chuàng)造出新的化合物的機(jī)會(huì)呢？ 從微波反應(yīng)看：反應(yīng)的溫度，反應(yīng)的時(shí)間，微波的利用率。 從反應(yīng)物體系看：我們通常可以改變的是溶劑，底物，催化劑，以及反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的比例等。 從輔助條件看：攪拌強(qiáng)度，是否預(yù)攪拌，氣體保護(hù)，氣體添加等。 v 為了安

37、全，有些反應(yīng)不能做為了安全，有些反應(yīng)不能做，一般意一般意義上在微波場(chǎng)作用下容易發(fā)生義上在微波場(chǎng)作用下容易發(fā)生爆管爆管的反應(yīng)的反應(yīng)是不能做的。（比如：反應(yīng)是連鎖反應(yīng)；是不能做的。（比如：反應(yīng)是連鎖反應(yīng)；反應(yīng)物反應(yīng)物/溶劑帶有溶劑帶有CN或者或者N基團(tuán)；反應(yīng)物基團(tuán)；反應(yīng)物/溶劑閃點(diǎn)低于溶劑閃點(diǎn)低于40度。）有些反應(yīng)要特別小度。）有些反應(yīng)要特別小心（比如：反應(yīng)是放熱反應(yīng)；反應(yīng)產(chǎn)生氣心（比如：反應(yīng)是放熱反應(yīng)；反應(yīng)產(chǎn)生氣體）體）反應(yīng)溫度反應(yīng)溫度 在儀器上我們最高可以設(shè)置的溫度是在儀器上我們最高可以設(shè)置的溫度是300。但在進(jìn)行微波合成的時(shí)候，反應(yīng)溫度常設(shè)定在沸但在進(jìn)行微波合成的時(shí)候，反應(yīng)溫度常設(shè)定在沸點(diǎn)點(diǎn)

38、+10、沸點(diǎn)、沸點(diǎn)+25，沸點(diǎn)，沸點(diǎn)+50。但通常只做但通常只做到溶劑沸點(diǎn)到溶劑沸點(diǎn)+50以內(nèi)以內(nèi)，以防止由于溫度過(guò)高造，以防止由于溫度過(guò)高造成反應(yīng)體系壓力過(guò)大，造成危險(xiǎn)。成反應(yīng)體系壓力過(guò)大，造成危險(xiǎn)。 我們也必須留意，某些溶劑在微波場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生我們也必須留意，某些溶劑在微波場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生分解的情況。比如在微波作用下，分解的情況。比如在微波作用下，DMSO（二甲基亞砜 ）在）在120保持保持30min就可能出現(xiàn)分解就可能出現(xiàn)分解DMF（二（二甲基甲酰胺）在甲基甲酰胺）在150保持保持30min就可能出現(xiàn)分解。就可能出現(xiàn)分解。 當(dāng)然，在各個(gè)條件安全的情況下，比如溶劑不會(huì)當(dāng)然，在各個(gè)條件安全

39、的情況下，比如溶劑不會(huì)分解，如果反應(yīng)體系壓力并不高的情況下，我們還是可分解，如果反應(yīng)體系壓力并不高的情況下，我們還是可以適當(dāng)提高反應(yīng)溫度的。以適當(dāng)提高反應(yīng)溫度的。反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間 反應(yīng)時(shí)間是另一個(gè)非常重要可以調(diào)節(jié)的合成條件。反應(yīng)時(shí)間是另一個(gè)非常重要可以調(diào)節(jié)的合成條件。通常微波反應(yīng)的通常微波反應(yīng)的保持時(shí)間在保持時(shí)間在5min30min5min30min。但這里我們。但這里我們還是要強(qiáng)調(diào)的是，不是所有反應(yīng)延長(zhǎng)時(shí)間后就能達(dá)到還是要強(qiáng)調(diào)的是，不是所有反應(yīng)延長(zhǎng)時(shí)間后就能達(dá)到更高的轉(zhuǎn)化率。更高的轉(zhuǎn)化率。 反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)也可能會(huì)造成副反應(yīng)增加，也可能反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)也可能會(huì)造成副反應(yīng)增加，也可能造成反應(yīng)體系吸收微

40、波能量過(guò)度出現(xiàn)分解的情況。造成反應(yīng)體系吸收微波能量過(guò)度出現(xiàn)分解的情況。反應(yīng)功率反應(yīng)功率 儀器可以設(shè)置的最高功率是儀器可以設(shè)置的最高功率是300W，但由于使用，但由于使用的是環(huán)形聚焦微波技術(shù)，微波利用率是非常高的。的是環(huán)形聚焦微波技術(shù)，微波利用率是非常高的。所以通常所以通常10mL反應(yīng)中，微波功率都控制在反應(yīng)中，微波功率都控制在150w以以內(nèi)。如果微波功率很大，但是體系的溫度卻升高很內(nèi)。如果微波功率很大，但是體系的溫度卻升高很慢，原因可能是你反應(yīng)體系都是非極性的，在這種慢，原因可能是你反應(yīng)體系都是非極性的，在這種情況下，微波在反應(yīng)腔內(nèi)的聚集造成能量的累積，情況下，微波在反應(yīng)腔內(nèi)的聚集造成能量的累

41、積，能量累積過(guò)大，最后可能會(huì)造成反應(yīng)體系中某些物能量累積過(guò)大，最后可能會(huì)造成反應(yīng)體系中某些物質(zhì)的分解，造成爆管。質(zhì)的分解，造成爆管。微波功率最大化微波功率最大化 在微波合成中，微波場(chǎng)能量越強(qiáng)，分子就越活在微波合成中，微波場(chǎng)能量越強(qiáng)，分子就越活躍了。一方面反應(yīng)體系的能量提高了，另一方面反躍了。一方面反應(yīng)體系的能量提高了，另一方面反應(yīng)物分子間碰撞的機(jī)會(huì)也增加了。但是由于某些極應(yīng)物分子間碰撞的機(jī)會(huì)也增加了。但是由于某些極性反應(yīng)體系吸收微波的特性太強(qiáng)，用很少的微波就性反應(yīng)體系吸收微波的特性太強(qiáng)，用很少的微波就提高了反應(yīng)體系的溫度。為了進(jìn)一步提高微波能量提高了反應(yīng)體系的溫度。為了進(jìn)一步提高微波能量，提高

42、分子間碰撞的機(jī)會(huì)。我們采用了，提高分子間碰撞的機(jī)會(huì)。我們采用了同步冷卻同步冷卻的的方式，一邊加微波，一邊將反應(yīng)產(chǎn)生的熱量帶走，方式，一邊加微波，一邊將反應(yīng)產(chǎn)生的熱量帶走，這樣就以實(shí)現(xiàn)微波功率的最大化。（另外一種降低這樣就以實(shí)現(xiàn)微波功率的最大化。（另外一種降低反應(yīng)體系極性的措施是加入某些非極性溶劑。）反應(yīng)體系極性的措施是加入某些非極性溶劑。）微波有機(jī)合成單元反應(yīng)實(shí)例微波有機(jī)合成單元反應(yīng)實(shí)例 微波作用下的有機(jī)反應(yīng)的速度較傳統(tǒng)的微波作用下的有機(jī)反應(yīng)的速度較傳統(tǒng)的加熱方法快數(shù)倍甚至上前倍，具有操作方加熱方法快數(shù)倍甚至上前倍，具有操作方便、產(chǎn)率高及產(chǎn)品易純化等特點(diǎn)。因此微便、產(chǎn)率高及產(chǎn)品易純化等特點(diǎn)。因

43、此微波有機(jī)合成反應(yīng)發(fā)展迅速，以涉及到有機(jī)波有機(jī)合成反應(yīng)發(fā)展迅速，以涉及到有機(jī)化學(xué)方方面面。成功應(yīng)用于多種有機(jī)反應(yīng)，化學(xué)方方面面。成功應(yīng)用于多種有機(jī)反應(yīng)，并展示了廣泛的應(yīng)用前景。并展示了廣泛的應(yīng)用前景。 羧酸和醇作用生成羧酸酯的反應(yīng)是最早應(yīng)用微波的羧酸和醇作用生成羧酸酯的反應(yīng)是最早應(yīng)用微波的有機(jī)反應(yīng)。有機(jī)反應(yīng)。1986年，年，Gydye將密封的反應(yīng)容器置于微波將密封的反應(yīng)容器置于微波爐中首先研究了苯甲酸和醇的爐中首先研究了苯甲酸和醇的酯化反應(yīng)酯化反應(yīng)NSCOOHHCH3OHHClMWINSCOOCH3H李耀先等報(bào)道了微波常壓下李耀先等報(bào)道了微波常壓下L-噻唑烷噻唑烷-4-甲酸與甲醇的酯化反應(yīng)。在

44、微波輻射甲酸與甲醇的酯化反應(yīng)。在微波輻射下，反應(yīng)下，反應(yīng)10min產(chǎn)率可達(dá)產(chǎn)率可達(dá)90以上，比傳統(tǒng)的加熱方法快了近以上，比傳統(tǒng)的加熱方法快了近20倍。倍。 微波作用下二元羧酸的酯化反應(yīng)也獲得成功。劉福安等研究了反式丁烯二微波作用下二元羧酸的酯化反應(yīng)也獲得成功。劉福安等研究了反式丁烯二酸與甲醇的雙酯化反應(yīng)。在微波作用下回流反應(yīng)酸與甲醇的雙酯化反應(yīng)。在微波作用下回流反應(yīng)50min，產(chǎn)率為，產(chǎn)率為82；若到達(dá)；若到達(dá)相近的產(chǎn)率，傳統(tǒng)加熱的方法需要相近的產(chǎn)率，傳統(tǒng)加熱的方法需要480min，減少反應(yīng)時(shí)間約為，減少反應(yīng)時(shí)間約為7h。HOOCHHCOOHH3COOCHHCOOCH3CH3OHH2SO4MW

45、I2 呋喃與丁炔二酸二乙酯的呋喃與丁炔二酸二乙酯的Diels-Alder反應(yīng)，微波輻射反應(yīng)，微波輻射10min，產(chǎn)率達(dá)，產(chǎn)率達(dá)66，比傳統(tǒng)的加熱法快，比傳統(tǒng)的加熱法快7倍。倍。 1,4-環(huán)己二烯與丁炔二酸酯進(jìn)行傳統(tǒng)加熱反應(yīng)時(shí)，首先發(fā)生偶聯(lián)，繼而環(huán)己二烯與丁炔二酸酯進(jìn)行傳統(tǒng)加熱反應(yīng)時(shí)，首先發(fā)生偶聯(lián)，繼而發(fā)生分子內(nèi)的發(fā)生分子內(nèi)的Diels-Alder反應(yīng)，但產(chǎn)率較低（反應(yīng)，但產(chǎn)率較低（40）。利用微波技術(shù)，）。利用微波技術(shù)，微波輻射微波輻射6min，產(chǎn)率可達(dá)到，產(chǎn)率可達(dá)到87。COOMeCOOMeCOOMeCOOMeCOOMeCOOMeOCOOEtCOOEtMWI10min,66%OCOOEtCOOEt -內(nèi)酰胺內(nèi)酰胺的合成在常規(guī)條件下反應(yīng)的合成在常規(guī)條件下反應(yīng) 5h 只得只得65%的產(chǎn)率的產(chǎn)率, 用微波法用微波法反應(yīng)反應(yīng) 150s 其產(chǎn)率為其產(chǎn)率為 80% ,而微波干法只需而微波干法只需90s 即可得即可得 92% 。 Bougr 等研究了等研究了 1, 3-二雜環(huán)化合物二雜環(huán)化合物的合成的合成,