微波有机化学进展
作者：曾昭钧 李香文
单位：沈阳药科大学制药系
关键词：微波辐射；微波有机化学；微波炉；微波反应器
沈阳药科大学学报990419 摘 要 综述了微波有机化学自1986年以来的研究进展.介绍了微波辐射促进有机化学反应速度的原理及各种微波反应器的应用现状.同时也展望了微波有机化学的发展前景.
分类号 R914
Development of Microwave-Assisted Organic Chemistry
Zeng Zhaojun,Li Xiangwen
Department of Pharmaceutics,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110015
, 百拇医药
Abstract The development of the research on the microwave-assisted organic chemisty since 1986 is reviewed.The principles of microwave irradiation accelerating organic reactions is introduced.The application of various microwave reactors is also reviewed.And the development of microwave-assisted organic chemistry is discussed in this paper.
Key words microwave irradiation;microwave-assisted organic chemistry;microwave-oven;microwave reactor
, 百拇医药
微波辐射(microwave irradiation ,MWI)最早用于有机合成反应是在本世纪60年代利用电磁辐射脉冲进行丙烯酸酯、丙烯酸和异丁烯酸的乳液聚合〔1〕.在MWI作用下聚合反应速度明显增加.此专利当时并未引起人们的重视.1970年Harwell实验室利用微波炉成功地处理了核废料以后，MWI技术扩展到化学领域.真正开始MWI技术在有机合成中的应用，始于加拿大学者R.Gedye等人〔2〕，他们于1986年在家用微波炉中进行了一系列有机小分子的合成研究，既所谓的“烹饪实验”.指出MWI可以大大加快反应速度(最高达1 240倍)，反应时间以分、秒计.此后，引起了化学界的极大兴趣.几年里，有关MWI促进有机反应速度的报道呈指数关系迅速增加，成为有机化学领域中迅速发展的一个热点.不到10年的时间已逐步形成了微波有机化学(microwave-assisted organic chemistry，MAOC)——有机化学的新分支学科.
微波(microwave MW)又称超高频电磁波，是波长从1 m～1 mm、频率从300 MHz～300 GHz(G=kM)的电磁波.由调速管、磁控管和行波振荡器等组成的MW发生器中产生，输出功率可达几微瓦～数千千瓦，广泛用于雷达和电讯中.为使微波应用领域规范化，避免互相干扰，国际公约规定下列频率：(915±25)MHz、(2 450±13)MHz、(5 800±75)MHz、(22 125±125)MHz用于 工业、民用及科学研究中加热和干燥.其中2 450 MHz相当于波长为12.2 cm的MW是最为广泛使用的频率〔3〕.常见的商用微波炉无论是进口的还是国产的均使用这个频率.
, 百拇医药
为什么MAOC反应会迅速进行呢?原因有三：其一，MWI具有很强的穿透作用，可以在反应物内外同时均匀、迅速地加热，故效率大大提高；其二，在MWI场作用下，导致反应物的活化能减小，反应速度加快；其三，在密闭容器中压力增大、温度升高也促使反应速度加快.三者综合在一起，就大大地提高了反应速度.
MWI的加热原理有二：其一，是通过“介电损耗”，所以有的文章中称之为“介电加热”.具有永久偶极的分子在2 450 MHz电磁场中产生共振频率高达4.9×109次/s，超高速旋转使分子平均动能迅速增加(温度升高).其二，是离子传导.离子化的物质在超高频电磁场中超高速运动(传导)，因摩擦而产生热效应.这取决于离子的大小、电荷的多少、传导性能如何及溶剂的相互作用等.一般来讲，具有较大介电常数的化合物如水、乙醇、乙腈等，在MWI作用下会被迅速加热；而极性小的化合物如芳香和脂肪烃类或没有净偶极的化合物如二氧化碳、二氧六环和四氯化碳以及高度结晶的物质，对MWI能量的吸收很差，不易被加热.
, 百拇医药
目前报道MAOC反应可分为两大类；湿式反应和干式反应.前者是指有溶剂参与的反应，后者是无溶剂参与的反应.
1 MAOC湿反应
1.1 在密闭容器中进行的MAOC反应
以所谓的“烹饪实验”为主，是最早发展起来的.它是将反应物和溶剂放入密闭的聚四氟乙烯容器内，在MW-oven中加热使反应进行.
1.1.1 SN2反应〔2〕
(1)
反应1，传统的方法是在甲醇中回流12 h，产率为65%.用MW-oven加热，560 W时仅35 s，便可达到相同收率，反应速度是传统方法的1 240倍.同样条件下加热4 min，产率可达93%.
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值得注意的是，在密闭容器中进行的MAOC反应，其反应速度与容积成反比.容积越小，压力越大、温度越高.最初常因这方面处理不好，导致容器爆炸或变形.为安全起见，反应器的容积一定不能太小，一般以反应溶剂与反应容积的比小于1/6为好〔4〕.
1.1.2 Diels-Alder反应〔5〕
(2)
反应2，传统方法是在对-二甲苯中回流4 h，其产率为 67%.在MWI作用下，对-二甲苯作溶剂，仅4 min其产率已达87%.
1.1.3 Claisen反应〔6〕
, 百拇医药
(3)
反应3，传统方法是加热到220℃保温6 h，其产率为85%.用MWI技术以DMF为溶剂，仅6 min其产率便达92%.
1.1.4 皂化反应〔2〕
(4)
反应4中苯甲酸甲酯在7 mol/L的NaOH溶液中，用MWI加热与传统加热方法比较，水解速度快25倍，水解率可达84%.在日本，用橄榄油制备肥皂过程中，已开始用MWI加热来进行某些脂的皂化和合成〔4〕.
1.2 在敞口容器中进行的MAOC反应
1.2.1 MORE化学(microwave-organic reaction enhancement chemistry)
, 百拇医药
这是为了避免在密闭容器中进行的MAOC反应易发生爆炸、容器变形等事故而发展起来的，应用高沸点的极性溶剂为反应介质、利用敞口容器在MW-oven中进行的MAOC反应.反应温度一般控制在溶剂沸点以下20～30℃为宜.常用的溶剂有邻位二氯苯，bp 180℃；二乙二醇二甲醚(diglyme)，bp 162℃；DMF，bp 153℃等.一般用较大的烧杯或锥形瓶(250 mL)，溶剂量仅几毫升，反应物用量在1.0 g左右.由于玻璃不吸收MWI，且可以让MWI穿透，因此短时间(几分钟)容器上部仍保持冷却状态，可以使产生的溶剂蒸气冷凝下来，反应不必在密闭容器中进行，也避免了高压的危险.
缩合反应〔7〕：反应5，学生的平均收率为75%.这个反应已在美国新泽西洲赫伯肯的斯帝文斯技术学院的化学化工系学生的实验教学中采用.既缩短了课时又节省了试剂.MORE化学反应的缺点是高沸点溶剂给后处理带来不便，为此又发展了回流条件下进行的MAOC反应.
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(5)
1.2.2 回流条件下进行的MAOC反应
1.2.2.1 采用“冷指”(cold finger)的反应器
在MW-oven中，用一个较大的玻璃烧杯作反应器，其上盖一个大沿儿小烧杯(内装干冰)作为“冷指”(内冷凝器).反应在大烧杯底部进行，低沸点溶剂气化后，遇到冷指就被凝结下来，达到回流目的.其原理是干冰为固态CO2，是非极性物质，能让MWI自由穿透而不吸收其能量，因此短时间内它不会升华，可以有效地将上升的溶剂蒸气冷凝下来，不致逸出.
有机金属反应〔8〕：MCl3.XH2O+C8H12[M(C8H12)Cl]+2，M=Rh,Ir
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(6)
这项工作最早是英国牛津大学的Baghurst等人完成的.他们用MW-oven和带冷指的反应器，不仅合成了铑和铱的二烯烃化合物，还合成了三明治(Sandwich)型的[Fe(η-arene)2]+阳离子化合物.反应6若用传统方法，需在水和醇溶液中回流4～36 h；用MWI技术只需45～50 s.产率分别为91%和72%.上述装置可以进行许多有机合成反应.
1.2.2.2 装有外冷凝器的MW-oven反应器
这类反应是在改装的MW-oven中进行.将普通MW-oven壁上打个洞，将外冷凝器与炉内的反应瓶用玻璃管连接在一起，反应在炉内进行，溶剂蒸气经冷凝器冷却后再回流到反应瓶内.这种装置可进行需要回流的大多数反应.如尼泊金酯类的合成〔9〕.
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(7)
上述反应若用传统方法进行，需回流5 h，收率80.7%～83.8%；应用带外冷凝器的MW-oven进行，只需30 min收率即可达85.1%～86.5%，效率提高10倍，而且节省能源.
缩合反应合成光学活性分子〔10〕：
(8)
(9)
2 MAOC干反应〔11〕
MAOC干反应是以无机物为载体的无溶剂反应.它克服了因溶剂迅速气化形成高压、极易爆炸等湿反应的缺点.无机载体往往导热不好，许多有机干反应采用传统的外加热方式效果不好.利用MWI技术，无机载体不吸收，也不阻碍MWI能量的传导，使其表面吸附的有机反应物能充分吸收MWI能量而被活化，反应效率大大提高.MAOC干反应有安全、高效、操作方便、产物纯化容易、污染少、产率高和装置简单等优点.
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2.1 氧化反应〔12〕
(10)
上述反应在650 W MW-oven中进行，加热8 min，用空气作氧化剂，产率可达98%.
2.2 缩合反应〔13〕
(11)
茱莉醛(Ⅲ)是一种具有浓烈香味的人工香精，由反应(11)制备.在该反应中，存在严重的副反应——醛的自身缩合和苯甲醛的Cannizzaro反应.采用MAOC干反应制备(Ⅲ)，不仅可以提高产率而且反应更具选择性，产率可达83%，反应时间由72 h缩短为1.0 min.
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2.3 杂环的合成〔14〕
(12)
Fischer反应是合成吲哚的有效方法，但是通常加热条件下，用强酸(H\-2SO\-4\,HCl\,H\-3PO\-4)作催化剂，收率也不高(58%～60%)，采用MAOC干反应，收率可达86%.
(13)
若将苯甲醛和吡咯吸附在硅胶上，经MWI 135 W 10 min，即以良好的产率合成用常规方法不易合成的卟啉(porphyrin)衍生物(Ⅳ)〔15〕.
3 微波反应器的设计与应用
, 百拇医药
微波装置用于化学反应中必须考虑到爆炸、腐蚀、易燃等因素.澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)〔3〕于1995年发表了他们设计的连续微波反应器(continuous microwave reactor,CMR).该系统的总容积约50 mL，盘管为聚四氟乙烯材料制成，长约3.0 m,加工速率约1.0 L/h，停留时间为1～2 min(流速约15 mL/min)，能在200℃和1 400 kPa下满意运转，作为一种连续反应装置，它能加工相当量的原料.但它不利于固体或高粘度液体的加料，又由于盘管内温度梯度的信息少，很难得到反应动力学的正确数据.为了在微波环境中研究反应动力学，CSIRO又发展了实验室规模的微波间歇反应器(microwave batch reactor,MBR).容积可达200 mL、温度和压力可操作到260℃和10MPa(～100 atm).
a.快速加热和冷却.用一优质电加热高压釜，将1，3-丙二醇尽快地从室温加热到200℃，需14 min；采用MBR在2 min内即可达此目的.在200℃维持5 min后降温，MBR中温度从130℃降至70℃只需5 min，在高压釜中需20 min.
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b.温度控制灵活，响应敏捷.见图1.图1中实线描绘的是将反应混合物(水溶液)快速从室温加热到100℃，维持2 h，然后，将反应温度以60℃/min的速度升至250℃，维持10 min后降温.虚线描绘的是在100℃反应2 h后，以1.6℃/min的速度升至250℃，然后降温.当需要时，温度响应十分迅速.若用常规设备获得与上述相似的图象是不可能的.
c.区分加热.由于微波加热与物料的介电性质有关，水-氯仿(体积比1∶1，100 mL)二相系统在MBR中加热1 min，水相温度约110℃，有机相温度约50℃.利用这个特点进行Hofuanu消除反应，制备4′-乙氧苯基乙烯酮，收率可高达97%，见图2.
Fig.1 Controlled heating profiles for two aqueous
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reactions
Fig.2 Hofmann elimination by differential heating in the MBR
d.在低沸点溶剂中进行高温反应.MBR可在加压条件下加热低沸点溶剂，即可促进反应又利于随后产品的离析.
e.并流加热和冷却.在MBR中，冷却可与加热同时应用，对放热反应能适当加以控制，对一些氧化放热反应能完全地进行.
f.水作为假性有机溶剂(peudo-org.solvent).水的介电常数25℃时为78，到300℃时降至20，后者接近常温时丙酮等有机溶剂的介电常数值.所以水在高温时可视为假性有机溶剂.用水代替有机溶剂具有巨大的经济效益和环境效益.高温反应后，冷却下来有机产物很容易与水分离开.简化了后处理工作.此外，水的解离常数受温度影响非常大，25℃时为10-13.99，当温度升至300℃时，变为10-11.30，增大了3个数量级(近1 000倍).因此，水在高温时是一个较室温时强得多的酸或碱.MBR的方便和可操作性能，使得水的这些特性能被充分利用.这对未来的有机合成工业将会产生重大影响.
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在MBR中，水为溶剂，255℃和4.2 MPa时，吲哚-2-羧酸在20 min内可定量地脱羧：
(14)
综上所述，MAOC为有机化学工业带来了新的机遇.清洁、高效、低能耗、收率高及优异的选择性，加上水作为假性有机溶剂参与反应等特点，将会对今后的有机化学工业产生重大影响.同时也将对医药工业产生重大影响.努力研究、开发适用于工业化生产的微波反应器，用高新技术改造传统的医药工业，是广大药学工作者义不容辞的责任.
作者简介；李香文，沈阳大学师范学院
参考文献
1 Hanveg AF.Microwave Engineering.New York：Academic Press,1963.5～167
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2 Gedye R,Smith F,Westaway K,et al.The use of microwave ovens for rapid organic synthesis.Tetrahedron Lett,1986，27(3)：279～282
3 Strauss CR,Trainor RW.Developments in microwave-assisted organic chemistry.Aust J Chem,1995，48：1665～1692
4 徐忠美，谢毓元.用微波炉加快有机化学反应速度.化学通报，1993，(6)：8～11
5 黄志真.微波在有机合成中的应用.化学试剂，1996，18(6)：349～352
6 Giguere RJ,Bray TL,Majetich G,et al.Application of commercial microwave ovens to organic synthesis.Tetrahedron Lett，1986，27：4945～4948
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7 Bari SS,Bose AK,Chaudhary AG,et al.Reactions accelerated by microwave radiation in the undergraduate organic laboratory.J Chem Enduc,1992，69(1)：938～939
8 陆模文，胡文祥，恽榴红，等.有机微波化学研究进展.有机化学，1995，15：561～566
9 陈新容，洪品杰，戴树珊，等.尼泊金酯类的微波合成.化学通报，1993，5：38～39
10 王仁章，乔晓光，李耀先,等.微波快速合成L-噻唑烷-4-甲酸及其乙酯的研究.化学试剂，1996，18(6)：357～358
11 王昆，嵇学林，刘华.微波辐射技术在有机干反应中的应用.化学世界，1994，2：57～61
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12 李慧章，初虹，李同双，等.微波辐射下笨偶姻的干法氧化反应.有机化学，1998，18：180～182
13 David A,Chu PNS,Andre′ L, et al.Synthesis of jasmialdehyde by solid-liquid transfer catalysis without solvent under microwave irradiation.Synth Commun,1994，24(9)：1199～1205
14 Vvillemin D,Labiad B,Ouhilal Y,et al.One-pot synthesis of indoles catalysed by montmorllonite under microwave irradiation.Chem Ind,1989，(18)：607～608
15 Petit A,Loupy A,Maillard Ph,et al.Microwave irradation in dry media:A new and easy method for synthesis of tetrapyrrolic compounds.Synth Commun,1992，22(8)：1137～1142
收稿日期:1998-08-31, 百拇医药
单位：沈阳药科大学制药系
关键词：微波辐射；微波有机化学；微波炉；微波反应器
沈阳药科大学学报990419 摘 要 综述了微波有机化学自1986年以来的研究进展.介绍了微波辐射促进有机化学反应速度的原理及各种微波反应器的应用现状.同时也展望了微波有机化学的发展前景.
分类号 R914
Development of Microwave-Assisted Organic Chemistry
Zeng Zhaojun,Li Xiangwen
Department of Pharmaceutics,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 110015
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Abstract The development of the research on the microwave-assisted organic chemisty since 1986 is reviewed.The principles of microwave irradiation accelerating organic reactions is introduced.The application of various microwave reactors is also reviewed.And the development of microwave-assisted organic chemistry is discussed in this paper.
Key words microwave irradiation;microwave-assisted organic chemistry;microwave-oven;microwave reactor
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微波辐射(microwave irradiation ,MWI)最早用于有机合成反应是在本世纪60年代利用电磁辐射脉冲进行丙烯酸酯、丙烯酸和异丁烯酸的乳液聚合〔1〕.在MWI作用下聚合反应速度明显增加.此专利当时并未引起人们的重视.1970年Harwell实验室利用微波炉成功地处理了核废料以后，MWI技术扩展到化学领域.真正开始MWI技术在有机合成中的应用，始于加拿大学者R.Gedye等人〔2〕，他们于1986年在家用微波炉中进行了一系列有机小分子的合成研究，既所谓的“烹饪实验”.指出MWI可以大大加快反应速度(最高达1 240倍)，反应时间以分、秒计.此后，引起了化学界的极大兴趣.几年里，有关MWI促进有机反应速度的报道呈指数关系迅速增加，成为有机化学领域中迅速发展的一个热点.不到10年的时间已逐步形成了微波有机化学(microwave-assisted organic chemistry，MAOC)——有机化学的新分支学科.
微波(microwave MW)又称超高频电磁波，是波长从1 m～1 mm、频率从300 MHz～300 GHz(G=kM)的电磁波.由调速管、磁控管和行波振荡器等组成的MW发生器中产生，输出功率可达几微瓦～数千千瓦，广泛用于雷达和电讯中.为使微波应用领域规范化，避免互相干扰，国际公约规定下列频率：(915±25)MHz、(2 450±13)MHz、(5 800±75)MHz、(22 125±125)MHz用于 工业、民用及科学研究中加热和干燥.其中2 450 MHz相当于波长为12.2 cm的MW是最为广泛使用的频率〔3〕.常见的商用微波炉无论是进口的还是国产的均使用这个频率.
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为什么MAOC反应会迅速进行呢?原因有三：其一，MWI具有很强的穿透作用，可以在反应物内外同时均匀、迅速地加热，故效率大大提高；其二，在MWI场作用下，导致反应物的活化能减小，反应速度加快；其三，在密闭容器中压力增大、温度升高也促使反应速度加快.三者综合在一起，就大大地提高了反应速度.
MWI的加热原理有二：其一，是通过“介电损耗”，所以有的文章中称之为“介电加热”.具有永久偶极的分子在2 450 MHz电磁场中产生共振频率高达4.9×109次/s，超高速旋转使分子平均动能迅速增加(温度升高).其二，是离子传导.离子化的物质在超高频电磁场中超高速运动(传导)，因摩擦而产生热效应.这取决于离子的大小、电荷的多少、传导性能如何及溶剂的相互作用等.一般来讲，具有较大介电常数的化合物如水、乙醇、乙腈等，在MWI作用下会被迅速加热；而极性小的化合物如芳香和脂肪烃类或没有净偶极的化合物如二氧化碳、二氧六环和四氯化碳以及高度结晶的物质，对MWI能量的吸收很差，不易被加热.
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目前报道MAOC反应可分为两大类；湿式反应和干式反应.前者是指有溶剂参与的反应，后者是无溶剂参与的反应.
1 MAOC湿反应
1.1 在密闭容器中进行的MAOC反应
以所谓的“烹饪实验”为主，是最早发展起来的.它是将反应物和溶剂放入密闭的聚四氟乙烯容器内，在MW-oven中加热使反应进行.
1.1.1 SN2反应〔2〕
(1)
反应1，传统的方法是在甲醇中回流12 h，产率为65%.用MW-oven加热，560 W时仅35 s，便可达到相同收率，反应速度是传统方法的1 240倍.同样条件下加热4 min，产率可达93%.
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值得注意的是，在密闭容器中进行的MAOC反应，其反应速度与容积成反比.容积越小，压力越大、温度越高.最初常因这方面处理不好，导致容器爆炸或变形.为安全起见，反应器的容积一定不能太小，一般以反应溶剂与反应容积的比小于1/6为好〔4〕.
1.1.2 Diels-Alder反应〔5〕
(2)
反应2，传统方法是在对-二甲苯中回流4 h，其产率为 67%.在MWI作用下，对-二甲苯作溶剂，仅4 min其产率已达87%.
1.1.3 Claisen反应〔6〕
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(3)
反应3，传统方法是加热到220℃保温6 h，其产率为85%.用MWI技术以DMF为溶剂，仅6 min其产率便达92%.
1.1.4 皂化反应〔2〕
(4)
反应4中苯甲酸甲酯在7 mol/L的NaOH溶液中，用MWI加热与传统加热方法比较，水解速度快25倍，水解率可达84%.在日本，用橄榄油制备肥皂过程中，已开始用MWI加热来进行某些脂的皂化和合成〔4〕.
1.2 在敞口容器中进行的MAOC反应
1.2.1 MORE化学(microwave-organic reaction enhancement chemistry)
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这是为了避免在密闭容器中进行的MAOC反应易发生爆炸、容器变形等事故而发展起来的，应用高沸点的极性溶剂为反应介质、利用敞口容器在MW-oven中进行的MAOC反应.反应温度一般控制在溶剂沸点以下20～30℃为宜.常用的溶剂有邻位二氯苯，bp 180℃；二乙二醇二甲醚(diglyme)，bp 162℃；DMF，bp 153℃等.一般用较大的烧杯或锥形瓶(250 mL)，溶剂量仅几毫升，反应物用量在1.0 g左右.由于玻璃不吸收MWI，且可以让MWI穿透，因此短时间(几分钟)容器上部仍保持冷却状态，可以使产生的溶剂蒸气冷凝下来，反应不必在密闭容器中进行，也避免了高压的危险.
缩合反应〔7〕：反应5，学生的平均收率为75%.这个反应已在美国新泽西洲赫伯肯的斯帝文斯技术学院的化学化工系学生的实验教学中采用.既缩短了课时又节省了试剂.MORE化学反应的缺点是高沸点溶剂给后处理带来不便，为此又发展了回流条件下进行的MAOC反应.
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(5)
1.2.2 回流条件下进行的MAOC反应
1.2.2.1 采用“冷指”(cold finger)的反应器
在MW-oven中，用一个较大的玻璃烧杯作反应器，其上盖一个大沿儿小烧杯(内装干冰)作为“冷指”(内冷凝器).反应在大烧杯底部进行，低沸点溶剂气化后，遇到冷指就被凝结下来，达到回流目的.其原理是干冰为固态CO2，是非极性物质，能让MWI自由穿透而不吸收其能量，因此短时间内它不会升华，可以有效地将上升的溶剂蒸气冷凝下来，不致逸出.
有机金属反应〔8〕：MCl3.XH2O+C8H12[M(C8H12)Cl]+2，M=Rh,Ir
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(6)
这项工作最早是英国牛津大学的Baghurst等人完成的.他们用MW-oven和带冷指的反应器，不仅合成了铑和铱的二烯烃化合物，还合成了三明治(Sandwich)型的[Fe(η-arene)2]+阳离子化合物.反应6若用传统方法，需在水和醇溶液中回流4～36 h；用MWI技术只需45～50 s.产率分别为91%和72%.上述装置可以进行许多有机合成反应.
1.2.2.2 装有外冷凝器的MW-oven反应器
这类反应是在改装的MW-oven中进行.将普通MW-oven壁上打个洞，将外冷凝器与炉内的反应瓶用玻璃管连接在一起，反应在炉内进行，溶剂蒸气经冷凝器冷却后再回流到反应瓶内.这种装置可进行需要回流的大多数反应.如尼泊金酯类的合成〔9〕.
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(7)
上述反应若用传统方法进行，需回流5 h，收率80.7%～83.8%；应用带外冷凝器的MW-oven进行，只需30 min收率即可达85.1%～86.5%，效率提高10倍，而且节省能源.
缩合反应合成光学活性分子〔10〕：
(8)
(9)
2 MAOC干反应〔11〕
MAOC干反应是以无机物为载体的无溶剂反应.它克服了因溶剂迅速气化形成高压、极易爆炸等湿反应的缺点.无机载体往往导热不好，许多有机干反应采用传统的外加热方式效果不好.利用MWI技术，无机载体不吸收，也不阻碍MWI能量的传导，使其表面吸附的有机反应物能充分吸收MWI能量而被活化，反应效率大大提高.MAOC干反应有安全、高效、操作方便、产物纯化容易、污染少、产率高和装置简单等优点.
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2.1 氧化反应〔12〕
(10)
上述反应在650 W MW-oven中进行，加热8 min，用空气作氧化剂，产率可达98%.
2.2 缩合反应〔13〕
(11)
茱莉醛(Ⅲ)是一种具有浓烈香味的人工香精，由反应(11)制备.在该反应中，存在严重的副反应——醛的自身缩合和苯甲醛的Cannizzaro反应.采用MAOC干反应制备(Ⅲ)，不仅可以提高产率而且反应更具选择性，产率可达83%，反应时间由72 h缩短为1.0 min.
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2.3 杂环的合成〔14〕
(12)
Fischer反应是合成吲哚的有效方法，但是通常加热条件下，用强酸(H\-2SO\-4\,HCl\,H\-3PO\-4)作催化剂，收率也不高(58%～60%)，采用MAOC干反应，收率可达86%.
(13)
若将苯甲醛和吡咯吸附在硅胶上，经MWI 135 W 10 min，即以良好的产率合成用常规方法不易合成的卟啉(porphyrin)衍生物(Ⅳ)〔15〕.
3 微波反应器的设计与应用
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微波装置用于化学反应中必须考虑到爆炸、腐蚀、易燃等因素.澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)〔3〕于1995年发表了他们设计的连续微波反应器(continuous microwave reactor,CMR).该系统的总容积约50 mL，盘管为聚四氟乙烯材料制成，长约3.0 m,加工速率约1.0 L/h，停留时间为1～2 min(流速约15 mL/min)，能在200℃和1 400 kPa下满意运转，作为一种连续反应装置，它能加工相当量的原料.但它不利于固体或高粘度液体的加料，又由于盘管内温度梯度的信息少，很难得到反应动力学的正确数据.为了在微波环境中研究反应动力学，CSIRO又发展了实验室规模的微波间歇反应器(microwave batch reactor,MBR).容积可达200 mL、温度和压力可操作到260℃和10MPa(～100 atm).
a.快速加热和冷却.用一优质电加热高压釜，将1，3-丙二醇尽快地从室温加热到200℃，需14 min；采用MBR在2 min内即可达此目的.在200℃维持5 min后降温，MBR中温度从130℃降至70℃只需5 min，在高压釜中需20 min.
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b.温度控制灵活，响应敏捷.见图1.图1中实线描绘的是将反应混合物(水溶液)快速从室温加热到100℃，维持2 h，然后，将反应温度以60℃/min的速度升至250℃，维持10 min后降温.虚线描绘的是在100℃反应2 h后，以1.6℃/min的速度升至250℃，然后降温.当需要时，温度响应十分迅速.若用常规设备获得与上述相似的图象是不可能的.
c.区分加热.由于微波加热与物料的介电性质有关，水-氯仿(体积比1∶1，100 mL)二相系统在MBR中加热1 min，水相温度约110℃，有机相温度约50℃.利用这个特点进行Hofuanu消除反应，制备4′-乙氧苯基乙烯酮，收率可高达97%，见图2.
Fig.1 Controlled heating profiles for two aqueous
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reactions
Fig.2 Hofmann elimination by differential heating in the MBR
d.在低沸点溶剂中进行高温反应.MBR可在加压条件下加热低沸点溶剂，即可促进反应又利于随后产品的离析.
e.并流加热和冷却.在MBR中，冷却可与加热同时应用，对放热反应能适当加以控制，对一些氧化放热反应能完全地进行.
f.水作为假性有机溶剂(peudo-org.solvent).水的介电常数25℃时为78，到300℃时降至20，后者接近常温时丙酮等有机溶剂的介电常数值.所以水在高温时可视为假性有机溶剂.用水代替有机溶剂具有巨大的经济效益和环境效益.高温反应后，冷却下来有机产物很容易与水分离开.简化了后处理工作.此外，水的解离常数受温度影响非常大，25℃时为10-13.99，当温度升至300℃时，变为10-11.30，增大了3个数量级(近1 000倍).因此，水在高温时是一个较室温时强得多的酸或碱.MBR的方便和可操作性能，使得水的这些特性能被充分利用.这对未来的有机合成工业将会产生重大影响.
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在MBR中，水为溶剂，255℃和4.2 MPa时，吲哚-2-羧酸在20 min内可定量地脱羧：
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综上所述，MAOC为有机化学工业带来了新的机遇.清洁、高效、低能耗、收率高及优异的选择性，加上水作为假性有机溶剂参与反应等特点，将会对今后的有机化学工业产生重大影响.同时也将对医药工业产生重大影响.努力研究、开发适用于工业化生产的微波反应器，用高新技术改造传统的医药工业，是广大药学工作者义不容辞的责任.
作者简介；李香文，沈阳大学师范学院
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收稿日期:1998-08-31, 百拇医药