微波合成及反应器.pdfVIP

4. 微波有机合成技术 JI Pharmaceutica 4.1 微波常压合成技术 为了使微波技术应用于常压有机合成反应,1991 年,Ajay K. Bose 等人对微波常压技术进行了 尝试,在一个长颈锥形瓶内放置反应的化合物及溶剂,在锥形瓶的上端盖一个表面皿,将反应体 系放入微波炉内,开启微波,控制微波辐射能量的大小,使反应体系的温度缓慢上升。利用这一 反应装置成功地进行了阿司匹林中间产物的合成。1990 年,D.Michael P. Mingos 等人对家用 微波炉进行改造,在炉壁上开一个小孔,通过小孔使微波炉内反应器与炉外的冷凝回流系统相 接,微波快速加热时,溶液在这种反应装置中能够安全回流。利用该装置成功地合成了RuCl2 (PPh) 3 等一系列金属有机化合物。1992 年,国内刘福安等对Mingos 的常压系统进行了改进, 改造后的反应装置既有回流系统,又有搅拌和滴加系统,能够满足一般有机合成的要求,是微波 有机合成较为完备的反应装置。常压反应技术所采用的装置并不复杂,而且满足了大多数反应 的条件,它的操作也较简单,所以得到了较为广泛的应用。 Ref.: A) J. Org. Chem., 1991,56,6968～6970. B) J.Org.Chem., 1990 ,57,384. C) 第十二届长春夏季化学研讨会论文集, 1993,33. 4. 微波有机合成技术 JI Pharmaceutica 4. 微波有机合成技术 JI Pharmaceutica 4.2 微波密闭合成技术 1986 年, Richard Gedye 等首次将微波引入有机合成反应的研究就是采用了微波密闭反应器,它是 将装有反应物的密闭反应器置于微波源中,经微波辐射,反应器冷却后再对产物进行后处理。 在密闭系统中进行微波有机合成反应可以使反应体系在瞬间获得高温高压,使反应速度加快,但在高 压条件下反应器容易变形甚至爆炸,这促使化学家们不断对其进行改进。 1995 年, Kevin D. Raner 等发展了密闭体系下的微波间歇反应器microwave batch reactor (MBR) :该装置容量可达200 ml ,操作温度可达到260 ℃,压力可达到10MPa ,微波输出功率为1. 2 KW ,具有快速加热能力。实现了对微波功率的无极调控,吸收和反射微波能的测量,负载匹配设计达 到了最大的热效率,可直接测量反应体系的温度和压力。 Ref: A) Tetrahedron Lett. 1986, 27, 279-282. B) J.Org.Chem, 1995 ,60 ,2456～2460. 4. 微波有机合成技术 JI Pharmaceutica 间歇反应器microwave batch reactor (MBR) JI Pharmaceutica 4. 微波有机合成技 术 4.3 微波连续合成反应技术 基于以上两种合成技术,化学家们认为,如果能够把反应液体以一定的流速经过微波炉进 行反应,反应一定时间后在进入后处理工序,那么微波有机合成的工业前景就会更大。 1990 年,S. Chen 等最早建立了连续微波技术,并且设计出了微波连续反应装置,利用该 装置完成了对羟基苯甲酸与正丁醇、甲醇的酯化和蔗糖的酸性水解等反应,但该装置有 很明显的缺点,如反应体现的温度无法测量等。1994 年,Teresa Cablews