[發明專利]一種促進微波輻射條件下的化學反應的方法

無效

• 申請號: 200610117817.2
• 申請日: 2006-10-31
• 公開（公告）號: CN101172224A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 沈冬;李志斌;陳建華
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 薛琦

技術領域

本發明涉及一種促進微波輻射條件下的化學反應的方法。

背景技術

1986年，加拿大Lauventian大學的化學家R.Gedye及其同事比較了在微波爐內封管中與在常規加熱條件下進行的酯化、水解、氧化和親核取代的結果，發現在微波輻射下，可以大大加快反應速率，降低反應時間，產率也有不同程度的提高，其中在微波輻射下，4-氰基苯氧離子與氯芐的S_N2親核取代反應速率比在常規加熱下提高了1240倍。此后，微波在幾十類的有機合成中取得了極大的成功，逐漸成為一種有用的合成方法。

微波輻射下的化學反應具有以下特點：(1)反應靈敏；開機即可正常運轉，調整微波輸出功率，加熱情況無惰性的改變，關機后加熱無滯后效應。(2)加熱速度快，加熱均勻；屬于內加熱方式，整個反應物全部在微波環境下同時加熱，因此反應物無較大溫度梯度存在，熱效率高，從而在一定程度上抑制了反應副產物的產生。(3)反應速度快。目前已經發現對大部分的有機合成反應，微波均能提高反應速率。由于這些優越特性，微波輻射促進有機化學反應的研究已成為有機化學領域中的一個熱點。

但許多非極性或極性較小的有機物吸收微波能力很弱(如CCl₄，甲苯等)，當整個反應體系吸收微波能力很弱時，微波無法對體系加熱，反應就會很慢甚至不反應。到目前為止，文獻報道解決這個問題的方法為在體系中加入離子液體或改用極性溶劑，離子液體價貴且其廢料難以處理，而改用極性溶劑會使反應體系改變，如造成反應物溶解度下降，反應無法達到最佳狀態，甚至改變反應路徑。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有微波反應技術中部分反應體系吸收輻射能力弱的問題，提供一種操作簡便、成本低且效果顯著的促進微波輻射條件下的化學反應的方法。

本發明的上述目的是通過下列技術方案來實現的：向微波輻射條件下的反應體系中加入高效微波吸收劑。

本發明中，所述的高效微波吸收劑可為固體粉末顆粒的氧化物、碳或活性碳。其中，所述的氧化物可為SnO₂或Fe₃O₄。所述的固體粉末顆粒的粒徑較佳的為50μm～50nm。所述的高效微波吸收劑的加入量較佳的為反應體系的0.01～0.04g/mL。

本發明中，所述的高效微波吸收劑作為一種能量傳輸媒介，被添加到反應體系中，在微波輻射下，它們的溫度將迅速升高，同時將熱量傳遞給周圍的物質，達到加熱有機物的作用，同時在它們的表面區域將形成熱點，這些熱點的溫度將比周圍溫度高，使得在熱點附近的反應更容易進行。這樣，盡管在反應器內的物料不會被微波直接加熱，卻可以使物料溫度升高，促使反應進行并提高反應的速率。

本發明中，所述的高效微波吸收劑的固體粉末顆粒的性狀使得其可通過過濾或柱層析很容易與產物分離。

本發明中，所述的反應體系可為中等極性至非極性。對于低極性和非極性反應體系，本發明方法可以使原本在微波輻射下不反應的反應在短時間內完成。對于中等極性反應體系，雖然反應體系本身能吸收微波，反應能夠進行，但加入微波吸收劑后，可以使反應速率更快，反應時間更短。

本發明的積極進步效果在于：本發明操作簡易，不需要改變其他反應條件。本發明中，采用的高效微波吸收劑反應活性高(加熱30mL的反應物，一般只需要0.3g左右便能達到最佳值)，除去方便(只需在反應結束后過濾或柱層析便能除去)，對產物的純度沒有影響，價廉易得，穩定性好，成本低且能回收重復利用。本發明方法對低極性及非極性反應體系的微波反應促進效果尤其明顯，有極大的應用價值。本發明方法很好的解決了弱微波輻射吸收性的反應體系反應速率低甚至不反應的難題，大大增加了微波反應的優越性和適用范圍。其效果將通過實施例中的對比實驗進一步說明。

具體實施方式

下面通過實施例的方式進一步說明本發明，并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。

實施例1促進微波輻射下苯甲酸乙酯水解反應

高效微波吸收劑：SnO₂(平均粒徑50μm)，加入量：0.04g/mL。

反應體系極性：中等。