微波技术在化学领域中的应用及其机理研究

精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创1/5微波技术在化学领域中的应用及其机理研究摘要微波对物质的作用机理及微波合成反应技术是目前微波化学研究的重点。主要从有机化学、高分子化学及其它化学领域中对微波这一新型合成技术的应用进行了综述，并探讨了微波对物质的内加热效应及非热效应的作用机理。关键词微波技术辐射化学反应机理自从GEDYE1和GIGUERE2报道了利用微波辐射技术促进有机化学反应的研究，才使得微波辐射技术真正应用于化学反应中，成为用于加速化学反应的一项重要技术；同时也成为不同于传统加热方法而应用于化学领域中的一项新兴的有机合成技术。利用微波使化学物质进行反应，其反应速度较传统加热方法快十倍乃至千倍。这种化学反应的加速是一种催化过程，完全不同于那些通常使用特定的化学物质作催化剂的过程。微波辐射技术用于有机合成以其反应速度快、操作方便、产率高、产品易纯化等特点而发展很快，成为继热、光、电、声、磁效应以后开发的一种新型合成技术3。随着微波合成技术的不断提高，对传统的化学领域，特别是精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创2/5有机合成领域带来了冲击，成为化学领域中一门引人注目的新课题。本文就微波技术在化学领域中的应用进行了综述，并简述了其可能的作用机理。1微波技术在有机化学中的应用1在有机合成中的应用由于极性有机化合物分子受微波作用后可以通过偶极旋转被加热，所以许多有机反应在微波辐射下可以高效率地完成。目前，催化有机合成反应的方法有三种物理催化化学催化生物催化。利用微波技术，通过控制反应条件，可以使许多有机反应的速度提高数倍，一些反应甚至比传统加热方法快上千倍。目前，已发现利用微波辐射加热进行的有机合成反应主要有DIELSALDER反应、酯化反应、重排反应、KNOEVENAGEL反应、PERKIN反应、REFORMATSKY反应、DECKMANN反应、缩醛反应、WITTING反应、羟醛缩合、开环、烷基化、水解、氧化、烯烃加成、消除反应、取代、成环、环反转、酯交换、酰胺化、脱羧、聚合、主体选择性反应、自由基反应及糖类反应等，几乎涉及了有机合成精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创3/5反应的各个主要领域4。这些反应在微波辐射下均大大提高了反应效率。如反式丁烯二酸与甲醇的酯化反应，微波作用下，回流50MIN，产率为85，而传统方法需8H5；李军等人研究了微波法合成领异丁烯氧基苯酚方法，常规加热回流3H，产率为35，而用微波90S产率达686。在金属有机化学反应中的应用利用微波炉加热进行金属有机化学反应也有明显的效果。一些金属配合物的合成，传统方法需数小时完成，而在微波条件下仅需数十分钟即可完成。MINGOS7利用微波炉通过氢键和配位键的结合制备了有机金属配合物，成功实现了有机金属配合物的自由组装，给金属有机化学反应注入了新的活力。BAGHURST等人采用微波常压合成技术合成了铑和铱的二烯烃化合物和“三明治”型的阳离子化合物，并由此改进了微波常压反应系统，使之与有机合成反应装置更接近且具有实用性，可以使大多数常规化学反应在微波条件下进行8。微波技术在高分子化学中的应用微波技术应用于高分子化学领域的研究较多，在聚合精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创4/5物合成、交联、固化等方面都有成功的应用。如甲基丙烯酸2羟乙酯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等己烯基类单体的自由基聚合反应，聚酰胺酸的亚胺化反应，芳香二胺和芳香二羧酸合成芳香聚酰胺的缩合反应，引发聚醚反应、聚烯烃的交联反应，聚氨酯的固化反应以及聚氨酯的合成反应等。这些反应除可以显著缩短反应时间，有些性能还明显优于传统加热方法。如聚氨酯经微波辐射形成膜的硬度较传统方法有明显提高，丙烯酸类树脂在微波辐射下38MIN就可固化出物理性能优于传统方法的树脂固化物。龙明策9等采用以淀粉、丙烯酸为主要原料，开展了以微波辐射合成高吸水性树脂的工艺研究，合成了吸水率为735G/G的高吸水性树脂，比传统加热方法节省时间数10倍以上，操作易于控制且“三废”排放极少。微波技术在高分子合成中的应用研究是基于微波辐射有优良的“内加热”效应，但在聚合反应中的机理、热效应及非热效应对聚合反应的影响均受仪器的限制而无法开展。近年来出现的脉冲微波辐射，用电磁波在没有明显的热效应的情况下引起化学反应，这一方法的运用将为高分子合成提供有力的手段。微波技术在其它化学领域中的应用精品文档2016全新精品资料全新公文范文全程指导写作独家原创5/