В настоящее время в химии большое внимание уделяется исследованиям в области новых энергосберегающих и экономичных технологий, а также исследованиям экологически безопасных процессов. В связи с этим большое значение приобретает поиск новых путей активации химических процессов. В течение последних двадцати лет все возрастающий интерес проявляется к химическим реакциям, протекающим в условиях микроволнового облучения.

Первые работы по применению микроволновой активации в органическом синтезе опубликованы в 1986 году. В них были изучены реакции Дильса-Альдера, Кляйзена, окисления, этерификации и др. и установлено, что время этих реакций в условиях микроволнового облучения уменьшается. С тех пор количество публикаций по этой теме быстро растет и в настоящее время постоянно увеличивается примерно на 1000 статей в год.

В большинстве случаев использование микроволнового нагрева приводит к значительному (до тысячи раз) увеличению скорости реакции по сравнению с традиционными способами нагрева, что позволяет уменьшить время процесса от нескольких часов или дней до нескольких минут. Т. к. при этом чистота продуктов обычно также выше, то и общее время эксперимента значительно уменьшается.

Микроволновая техника проведения синтеза позволяет также уменьшить количество растворителя, а во многих случаях и вовсе отказаться от его применения. Имеются примеры микроволновых синтезов, неосуществимых в классических условиях.

По сравнению с традиционными способами нагрева микроволновый нагрев имеет несколько несомненных преимуществ:

  1. При традиционном нагревании сначала нагреваются стенки сосуда, а затем энергия распространяется по всему объему. В результате этого: увеличивается время реакции; возможно протекание процессов разложения на стенках сосуда, температура которых может быть выше температуры кипения растворителя; после прекращения реакции сосуд должен остыть до комнатной температуры.
  2. При микроволновом нагревании стенки сосуда не нагреваются, греется только реакционная смесь. В результате этого: сокращается время реакции (в 10-1000 раз!); направленная активация реагирующих молекул; отсутствие побочных процессов деструкции на стенках сосуда; перегрев растворителя выше температуры кипения; после прекращения реакции поступление энергии прекращается.

Таким образом, можно сразу выделить области, где микроволновый способ нагрева будет предпочтителен:

  • Длительные реакции - энергия переносится непосредственно к реагентам.
  • Чувствительные к температуре синтезы - т.к. энергия переносится непосредственно к реагентам, относительно малополярные растворители могут быть использованы для отвода тепла.

Кроме этого, зачастую микроволновый нагрев несет в себе дополнительные преимущества:
 

  • совмещение во времени и пространстве нескольких операций, например, растворения исходных веществ и непосредственно переноса энергии к реакционной смеси;
  • проведение микроволнового нагрева под давлением зачастую позволяет переводить исходные малорастворимые соединения в гомогенную фазу, что оказывается крайне затруднительным или невозможным при традиционном способе нагрева, что либо существенно сокращает времена реакций, либо делает их возможными;
  • проведение микроволнового нагрева под давлением зачастую также позволяет выделять конечные малорастворимые вещества в кристаллической форме;
  • возможность проведения реакций, осложненных в результате возгонки участников реакции;
  • увеличение селективности реакций (иногда до 100%), что приводит к увеличению выходов целевых продуктов (до десятков раз!) и существенному упрощению процессов их выделения;
  • уменьшение количества растворителя, а во многих – полное его исключение;
    возможность проведения реакций без дорогостоящих катализаторов;
    возможность проведения реакций, не протекающих в других условиях;
    экономия энергетических ресурсов;
  • возможность контроля и управления основными параметрами реакции (давление, температура, время, мощность);
  • возможность расчета параметров (температуры, времени ее достижения) реакционных смесей;
  • безопасность в работе;
  • легкость в управлении и автоматизации.

Приборы

МИНОТАВР®-2

© ООО «Люмэкс-маркетинг» 2001 –

Группа компаний «ЛЮМЭКС»
Группа компаний ЛЮМЭКС
пр. Обуховской Обороны, дом 70, корп. 2 192029 Санкт-Петербург, Россия
+7 (812) 718-53-90, +7 (812) 718-68-65, lumex@lumex.ru