最近用超声波做合成实验,分享一下它的背景和意义!欢迎补充!
上个世纪 20 年代 , 美国的 Richard 和Loomis 首先研究发现超声波可以加速化学反应 ,但长 期以来未引起化学家们的重视。直到 80 年代中 期大功率超声设备的普及和发展 ,超声波在化学 工业中的应用迅速发展 ,并产生了新的交叉科学2 声化学。1986 年 ,第一次有关超声化学的国际研 讨会召开 , 超声的应用研究引起了广泛的兴趣。 此后 ,超声辐射在有机合成中的应用发展也非常 迅速。与传统的有机合成方法相比较 ,超声合成 方法操作简单、反应条件温和、反应时间缩短、反 应产率提高 ,甚至能引起某些在传统条件下不能 进行的反应。本文着重介绍超声波在有机合成中 的应用。1 超声作用原理
超声波对化学反应的促进作用不是来自于声 波与反应物分子的直接相互作用 ,因为在液体中 常用的声波波长远远大于分子尺度。超声波之所 以产生化学效应 ,一个普遍接受的观点是空化现 象 ,即存在于液体中的微小气泡在超声场的作用 下被激活 ,表现为泡核的形成、振荡、生长、收缩乃 至崩溃等一系列动力学过程 ,及其引发的物理和 化学效应。气泡在几微秒之内突然崩溃 ,气泡破 裂类似于一个小小的爆炸过程 ,产生极短暂的高 能环境 ,由此产生局部的高温、高压 。同时这种 局部高温、高压存在的时间非常短 ,仅有几微秒 , 所以温度的变化率非常大 ,这就为在一般条件下 难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种非 常特殊的环境。高温条件有利于反应物种的裂解 和自由基的形成 ,提高了化学反应速率。高压有 利于气相中的反应;另一方面 ,当气泡破裂产生高 压的同时 , 还伴随强烈的冲击波 , 其速度可以达 100 m/ s 的微射流 ,对于有固体参加的非均相体系 起到了很好的冲击作用 ,导致分子间强烈的相互 碰撞和聚集 ,对固体表面形态、表面组成产生极为 重要的作用。因此空化作用可以看作聚集声能的 一种形式 ,能够在微观尺度内模拟反应器内的高 温高压 ,促进反应的进行。
2 超声在有机合成中的应用
超声在有机合成中的应用较早 ,研究成果也 很多。超声能加速有机反应速率、提高产率、降低 反应条件、缩短反应时间、改变反应历程等。 液液均相反应 很多有机反应是在均相溶液中进行的 ,在此 类反应中 ,超声空化过程中形成的气泡里不仅含 有液体本身产生的蒸气 ,而且含有溶解于液体的 气体。空化气泡崩溃时 ,产生的能量可导致键的 断裂 ,促进自由基的产生 ,改变溶剂结构从而影响 反应速度。 在超声均相有机反应中 ,对均相催化反应研 究得比较多。在 Fe ( CO) 5 催化的戊烯异构反应 中 ,超声条件下的反应速度比没有超声时增加了 近10 5 倍 。这些有机金属化合物之所以能够起 到催化作用 ,是由于在外力作用下 ,金属与配位体 的结合键断裂 ,促进了化学反应。 α氰基乙酸乙酯含有αH , 在碱的催化下可 与醛或酮发生缩合反应。传统的方法是用吡啶作 催化剂加热回流 ,反应速率慢 ,产率低。利用超声 波进行该反应 ,缩短了反应时间 ,大大提高了反应 收率
恩，很常用的仪器，在药分中的应用也很广，特别是在前处理这一块
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