微波反应器

微波反应器中固相合成的研究

固体反应混合物

虽然大多数化学反应是在液态下进行的，使用的是溶剂或液体试剂，但有时也有必要加热一些固体混合物，如粉末或较大的固体颗粒和零件。虽然液体混合物的微波加热反应是现有技术，但是粉末/固体混合物的微波加热反应技术仍然存在一些问题。

微波加热固体样品的挑战

在过去的二十年中，微波加热在化学合成中的巨大优势已经被数以千计的相应出版物、综述文章和书籍所证明。在微波化学的早期，在特殊的微波反应器中进行微波加热被认为是一种非常均匀的加热方法。

但事实证明，反应瓶中物体的搅拌是一个关键因素，因为反应瓶中某一点的局部加热会导致部分区域过热，而混合物的其他区域会保持相对较低的温度，因此如果没有搅拌的帮助，就无法实现反应瓶中混合物的均匀加热和均质化。

基于这一现象，本报告深入理解了在特殊微波反应器中加热固体混合物的问题。我们将讨论三个容易混淆的应用。

固体/干物质混合物的反应

固态化学

无溶剂/纯反应

固体/干物质反应混合物

固体或干燥介质的反应混合物通常是粉末混合物，因此很难实现有效的搅拌和混合以达到混合物和温度的均匀性。因此，使用固体混合物进行微波合成时必须注意一些问题。

下面的合成反应实例表明，两种混合物在合成初期可以得到有效的搅拌，最终产物为大体积固体，产物在整个合成反应过程中固化。

当在微波反应器中进行三苯基膦烷基化时，必须仔细理解结果，因为不能完全确定反应工艺条件。

使用不同位置的多个温度传感器，我们可以看到反应瓶中反应混合物的温度不均匀性。虽然红外传感器显示的是100℃的恒温，但多个内部传感器显示的温度明显不同。

这种温度不均匀性是由于缺乏充分搅拌造成的。尽管将搅拌磁子加入到反应混合物中，但是一旦形成最终的固体产物，由于搅拌转子是固定的，混合物不能被充分搅拌，导致内部温度的不均匀。

仅用溶剂稀释反应混合物并在较低浓度下进行反应将有助于保持反应混合物可搅拌。这是确保该特定反应的均匀温度分布的唯一方法。

下面的反应显示了另一个例子，该例子显示了在微波加热期间，在没有有效混合的情况下，固体反应物与可视化的固体反应混合物的反应不均匀性。

如下图所示，反应产物的颜色根据反应温度而变化。在约125℃时，颜色变为浅棕色，表明形成了中间体，而在200℃时，发生闭环，形成了深棕色的苯并呋喃衍生物。

该反应令人印象深刻地显示了固体反应混合物中的温度梯度，因为不同的颜色代表不同的反应产物。

该实施例表明，如果反应混合物没有充分搅拌，局部热点将导致固体反应混合物的微波合成中不可重复的结果——无论使用何种微波反应器。