茹立軍 李文友

摘 要：文章對(duì)用于有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的微波設(shè)備類型及原理進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，就“有機(jī)化學(xué)反應(yīng)+微波”及“有機(jī)化學(xué)反應(yīng)+傳統(tǒng)加熱條件”兩種不同條件下有機(jī)化學(xué)反應(yīng)選擇性之間的區(qū)別進(jìn)行對(duì)比，討論微波對(duì)于有機(jī)化學(xué)反應(yīng)在其選擇性方面產(chǎn)生什么樣的影響。希望文章能為同行在微波產(chǎn)生的效應(yīng)情況以及微波在有機(jī)反應(yīng)中體現(xiàn)出加速效應(yīng)情況及其本質(zhì)方面的理解，起到一定的輔助性作用，并對(duì)今后的實(shí)際工作提供些許借鑒，以期共同在工作中取得更大的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：微波 有機(jī)化學(xué)反應(yīng) 選擇性

中圖分類號(hào)：O621.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）06（b）-0195-02

文章主要介紹微波與有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的選擇性相關(guān)知識(shí)，對(duì)其進(jìn)行探討和研究，希望對(duì)同行有所借鑒。

1 促進(jìn)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的微波設(shè)備及反應(yīng)原理

該微波設(shè)備包括兩個(gè)部分：微波爐設(shè)備和反應(yīng)容器。

1.1 微波爐設(shè)備主要應(yīng)用和改造

通常，在實(shí)驗(yàn)室是用家用微波爐來促進(jìn)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)。其特點(diǎn)是：造價(jià)低，體積小，易移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論表明，在微波用于有機(jī)化學(xué)反應(yīng)明，反應(yīng)物顆粒大小與反應(yīng)效果成反比，即：顆粒越小，反應(yīng)效果越好。通常以家用微波爐進(jìn)行回流反應(yīng)實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行改造。其反應(yīng)器分為封口和未封口兩種形式。前者情況，如以易燃易爆性質(zhì)的物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其危險(xiǎn)性很大，必須進(jìn)行改造方可進(jìn)行。一般采取在微波爐某位置（側(cè)面或頂部）打一個(gè)孔，以玻璃管插在微波爐上，并將其與反應(yīng)器連接（須接上冷凝管）。要注意的是，冷凝可用自來水，回流過程中要避免微波泄漏（可在打孔位置，選取合適直徑與長度的金屬管連接）。

1.2 如何制備反應(yīng)容器

在對(duì)其制備材料進(jìn)行選擇時(shí)，一般要求微波易穿過并不影響微波吸收即可。如玻璃。但應(yīng)注意由于微波加熱方式是內(nèi)部方式，升濁時(shí)間短，如反應(yīng)容器密封或會(huì)發(fā)生爆炸，造成設(shè)備人員傷害事故，因此，對(duì)密封性要求嚴(yán)格的，必須考慮到耐壓?jiǎn)栴}。如在密封性方面無高要求，可敞口狀態(tài)進(jìn)行反應(yīng)，則材料選擇不很嚴(yán)格，玻璃即可。此外，還應(yīng)考慮在反應(yīng)容器中安裝溫度檢測(cè)熱電偶及壓力檢測(cè)裝置。目前，實(shí)驗(yàn)裝置已經(jīng)越來越先進(jìn)，不斷出新。

1.3 反應(yīng)原理分析

微波實(shí)質(zhì)是一種電磁波，其波長為1cm～1m范圍。其中，微波加熱所用設(shè)備波長為12.2/33.3cm。商業(yè)用設(shè)備其波長一般是12.2cm。對(duì)于微波可促進(jìn)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)并具備選擇性，其觀點(diǎn)主要有二種。

觀點(diǎn)1：微波加熱，其加熱形式也很普通，與傳統(tǒng)加熱無明顯差異。加熱過程中，只是單純?cè)黾颖患訜嵛镔|(zhì)內(nèi)能，化學(xué)反應(yīng)其關(guān)鍵性動(dòng)力學(xué)性質(zhì)并無本質(zhì)性變化。微波可促進(jìn)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，其根本原因在于微波的致熱效應(yīng)。

觀點(diǎn)2：微波對(duì)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的促進(jìn)，其過程繁雜，既包括簡(jiǎn)單加熱，也從本質(zhì)上改變了反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，為非致熱效應(yīng)（與致熱效應(yīng)對(duì)立）。此觀點(diǎn)認(rèn)為，微波是電磁波的一種，固然有其微波特性和影響范圍，可加快分子轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)果是加快化學(xué)鍵斷裂，從而實(shí)現(xiàn)加快有機(jī)化學(xué)反應(yīng)。

2 微波與化學(xué)反應(yīng)的選擇性

有機(jī)化學(xué)反應(yīng)需要在適合的溫度環(huán)境下來進(jìn)行，微波技術(shù)能夠?qū)⒎磻?yīng)的溫度控制在合理范圍內(nèi)，并通過對(duì)反應(yīng)環(huán)境的調(diào)節(jié)控制來實(shí)現(xiàn)更高效的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)。溫度控制可以利用微波技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，在微波作用下能夠使反應(yīng)物質(zhì)的溫度升高，達(dá)到最有利于反應(yīng)進(jìn)行的溫度。傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)加熱方法中，需要人工控制反應(yīng)溫度，不但效率低精準(zhǔn)度也很難保障。隨著生產(chǎn)環(huán)節(jié)中對(duì)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的需求逐漸增大，微波技術(shù)也有了更廣闊的發(fā)展空間，通過對(duì)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)過程的調(diào)控，發(fā)現(xiàn)通過改變反應(yīng)過程中的溫度照射，化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)的活性有明顯的增加。化學(xué)選擇性中具有優(yōu)先選擇的特征，通過環(huán)境來選擇適應(yīng)的物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，節(jié)省時(shí)間的同時(shí)也能避免出現(xiàn)反應(yīng)物質(zhì)浪費(fèi)的現(xiàn)象。

3 微波與區(qū)域選擇性

3.1 微波與取代反應(yīng)二者間的區(qū)域選擇性

在反應(yīng)期間，有機(jī)化合物的主要影響因素是溫度及時(shí)間兩個(gè)要素。在溴化反應(yīng)進(jìn)行期間，以生成的物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，可以作為準(zhǔn)確判斷整體反應(yīng)情況的依據(jù)。這種依據(jù)，使得即使反應(yīng)不充分，也能夠做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)其異常并投入使用。

3.2 微波與開環(huán)反應(yīng)二者間的區(qū)域選擇性

環(huán)破裂的作用是，可以起到斷開化學(xué)反應(yīng)過程中，其化合物的分子之間的連接。在需要一些衍生物參與到其中這種形式的化合反應(yīng)中，該形式常會(huì)被涉及到。對(duì)區(qū)域選擇來說，它的原則性主要體現(xiàn)在必須按反應(yīng)的先后順序來進(jìn)行。環(huán)破裂這一種反應(yīng)，其主要選擇特征是“專一”，并需要有一個(gè)確定的范圍才可以進(jìn)行反應(yīng)。由于這種反應(yīng)是需要一定的過程的，可能會(huì)出現(xiàn)物質(zhì)成分不穩(wěn)定的情況，對(duì)于該情況，可以延長反應(yīng)時(shí)間或是減緩反應(yīng)原速率，以達(dá)到減少物質(zhì)的剩余量的目的。從當(dāng)前看，在化合物反應(yīng)所進(jìn)行的選擇性研究方面，已經(jīng)很成熟了，以以理論優(yōu)化方式，實(shí)現(xiàn)促進(jìn)反應(yīng)的高效性和合理性，以創(chuàng)造更加有利的現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)條件。

4 微波與順反選擇性

4.1 “微波”與“卡賓和烯烴加成形成環(huán)丙烷”的順反選擇性

在這方面，西方研究者在20世紀(jì)就開始進(jìn)行了深入研究。他們以“合成炔基環(huán)丙烷”的反應(yīng)作為示例，以不同溫度為條件對(duì)反應(yīng)的速度進(jìn)行探討。從其結(jié)果顯示可知，在用傳統(tǒng)方法來加熱時(shí)，它的現(xiàn)場(chǎng)反應(yīng)速度會(huì)有一定的降低。如果溫度升高，雖然會(huì)加快反應(yīng)速率的，但從效果來說，距離使用實(shí)際需求其差距還是很大的。微波對(duì)于在物質(zhì)內(nèi)部形成微振會(huì)起到一定作用，造成溫度會(huì)均勻出現(xiàn)升高的同時(shí)，也會(huì)影響到其成分上的變化。針對(duì)該研究結(jié)果可知，在機(jī)化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間里，實(shí)現(xiàn)“傳統(tǒng)方法+微波輔助”方式，可以從“反應(yīng)時(shí)間”和“化合物反應(yīng)穩(wěn)定性”兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。

4.2 “微波”與“烯酮和亞胺加成形成β2內(nèi)酰胺”的順反選擇性

烯酮與亞胺共同發(fā)生反應(yīng)期間，其所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)鏈在溫度不適合的情況下，會(huì)導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)鏈未形成合理組成形式，其反應(yīng)并不充分，甚至還可能造成反應(yīng)生成物質(zhì)無法使用。這種反應(yīng)完成后，其生成的“β2內(nèi)酰胺”受到微波作用后，會(huì)具備更高的選擇性，可以在很短時(shí)間內(nèi)，造成所需要的反應(yīng)環(huán)境，避免在后續(xù)反應(yīng)中，難以達(dá)到預(yù)期的反應(yīng)效果。在“β2內(nèi)酰胺”研究上，其起步較早，始于1996年。從國內(nèi)來說，對(duì)該物質(zhì)的研究起始時(shí)段，主要從國外經(jīng)驗(yàn)中汲取了經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，取得了一定的成果。

4.3 微波與其他環(huán)化反應(yīng)順反選擇性

在對(duì)其他反應(yīng)選擇性進(jìn)行探討時(shí)，要將能否為應(yīng)用微波技術(shù)創(chuàng)造有利條件來作為觀察的重點(diǎn)。此外，還應(yīng)觀察這些反應(yīng)原料具備什么樣的化學(xué)性質(zhì)。如果發(fā)現(xiàn)什么影響反應(yīng)，應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)控并加以解決。要以對(duì)比方式進(jìn)行確定，以使實(shí)驗(yàn)更加貼近真實(shí)情況。

5 結(jié)語

文章中，對(duì)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的選擇性，對(duì)微波輔助進(jìn)行反應(yīng)的相關(guān)問題進(jìn)行了探討。雖然從目前來看，微波應(yīng)用于化合物反應(yīng)，其形式已經(jīng)十分成熟，但仍需要不斷對(duì)其進(jìn)行完善。這方面，需要從事化學(xué)專業(yè)的每一位研究學(xué)者，堅(jiān)持做到不懈努力，不斷創(chuàng)新，不斷以新思路和新方法，加快化合物反應(yīng)更加高效地進(jìn)行了，以達(dá)到節(jié)約反應(yīng)時(shí)間和節(jié)約化合物原料的雙重目的，推動(dòng)化學(xué)工業(yè)事業(yè)向更好的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 李永祥，張玲玲，劉雁紅，等.離子液體在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技，2016，37（5）：394-400.

[2] 胡虎輝.蘆葦漿無元素氯漂白特性研究[J].輕工科技， 2016（3）：38-39.