1990年,D.MichaelP.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,国内研究者对常压系统进行了改进,使反应装置与一般有机合成反应装置更接近、更有实用性。与密闭技术相比,常压技术所用的装置简单、方便、安全,适用于大多数微波有机合成反应。2.微波合成材料原理及工艺第30页,共51页,星期日,2025年,2月5日常压反应装置2.微波合成材料原理及工艺第31页,共51页,星期日,2025年,2月5日3.微波连续合成反应装置早在1990年台湾大学Chen等人就开展了微波连续合成技术的研究;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。2.微波合成材料原理及工艺第32页,共51页,星期日,2025年,2月5日1994年,TeresaCablewsdi等人研制出了一套新的微波连续反应装置(CMR),这套反应系统的总体积为50ml,加工速率约为1L/h,能在200℃和1400kPa下正常运行。利用此装置已经成功进行了用丙酮制备丙三醇、PhCOOMe的水解等反应,反应速率都比常规反应得到了很大的提高。但对于含固体或高粘度的液体的反应、需要在低温条件下进行的反应及原料或反应物与微波能量不相容的反应(含金属或反应物主要为非极性有机物),此套微波连续反应装置就无法进行。2.微波合成材料原理及工艺第33页,共51页,星期日,2025年,2月5日现有资料显示,目前大多数微波有机合成实验都是对家用微波炉进行改造后进行的。家用微波炉进入实验室已经取得了不少成果,但它具有许多缺点,用家用微波炉所得的实验结果,无法为中试设备的设计提供确切的数据,而且有些被家用微波炉所否认的实验,很可能在专用微波炉内获得成功。2.微波合成材料原理及工艺第34页,共51页,星期日,2025年,2月5日家用微波炉主要有以下几个缺点:(1)功率密度比较低,对于一些场强要求较高的实验无法在家用微波炉内实现,而且家用微波炉无法测定反应体系的温度,无法知道反应的具体状态;(2)家用微波炉的微波加热主要集中在炉腔的底部的托盘上,而有机合成大多需要搅拌、回流和滴加系统,反应的中心一般在炉内的中部,因而对物料的加热不均匀,导致更多的副反应;(3)家用微波炉是间歇式加热,而且微波炉内的有效功率受到电网电压的波动影响较大。2.微波合成材料原理及工艺第35页,共51页,星期日,2025年,2月5日微波反应的影响因素从反应物体系看:我们通常可以改变的是溶剂,底物,催化剂,以及反应体系中各种物质的比例等。从辅助条件看:搅拌强度,是否预搅拌,气体保护,气体添加等。从微波反应看:反应的温度,反应的时间,微波的利用率。2.微波合成材料原理及工艺第36页,共51页,星期日,2025年,2月5日为了安全,有些反应不能做,一般意义上在微波场作用下容易发生爆管的反应是不能做的。(比如:反应是连锁反应;反应物/溶剂带有CN或者N基团;反应物/溶剂闪点低于40度。)有些反应要特别小心(比如:反应是放热反应;反应产生气体)2.微波合成材料原理及工艺第37页,共51页,星期日,2025年,2月5日不同溶剂如何选择合适的微波功率微波吸收水平10ml反应所需微波功率溶剂高20w-50wDMSO;EtOH;MeOH;Propanols;Nitrobenzene;Formicacid;EthyleneGlycol中50w-100wWater;DMF;NMP:Butanols;Acetonitrile;HMPA;MethylEthylketone;Acetone;andotherketones;Nitromethane;o-Dichlorobenzene;1,2-Dichloroethane;2-Methoxyethanol;AceticAcid;TrifluoroaceticAcid低100w-150wChloroform;Dichloromethane;CarbonTetrachloride;1,4-Dioxane,THF,Glyme,andorhterethers;EthylAcetate