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超声有机反应简介

2022/07/16294 作者:佚名
导读:有关高频声波在某些介质中传播时能产生化学反应的报道最早可以追溯到20世纪20年代。进入80年代,J.-L.吕什等发现,即使使用工业乙醚,借助超声辐射也能进行格利雅反应之后,超声波对有机反应的作用才真正得到关注,并进行了系统的研究。特点 ①反应速率加快。特别是对非均相反应,超声波有明显的加速效应,许多反应可以在数十分钟甚至几分钟内完成。②反应产率提高,减少副产物。③反应条件温和。通常在室温下即可反应

有关高频声波在某些介质中传播时能产生化学反应的报道最早可以追溯到20世纪20年代。进入80年代,J.-L.吕什等发现,即使使用工业乙醚,借助超声辐射也能进行格利雅反应之后,超声波对有机反应的作用才真正得到关注,并进行了系统的研究。特点 ①反应速率加快。特别是对非均相反应,超声波有明显的加速效应,许多反应可以在数十分钟甚至几分钟内完成。②反应产率提高,减少副产物。③反应条件温和。通常在室温下即可反应。④操作简便。不需搅拌,对有的反应甚至不再需要严格的无水无氧操作,许多反应可以采用“一锅”方式进行。经过20多年的发展,超声辐射技术已经成为一种方便而经济的合成手段,在有机合成中得到了广泛的应用。声化学逐渐成为继光化学、电化学等之后又一种借助物理手段实施化学反应的新兴研究领域。分类 大致可归纳为三类:①经自由基或自由基–离子中间体进行的均相反应。超声辐射作用有利于单电子转移过程,因此经自由基中间体的反应对超声辐射非常敏感;而对经离子历程的反应,主要是超声波的乳化、搅拌等机械作用的影响。②经离子中间体进行的非均相反应。这类反应得益于超声波机械作用,如混合、搅拌、颗粒变细、固体表面清洗等,超声辐射作用相对较小。③经由自由基或自由基–离子中间体进行的非均相反应。超声辐射会大大促进经由自由基中间体的反应,对经自由基–离子中间体的反应,超声辐射会改变产物中不同化合物的比例。实施方法 对有机反应实施超声辐射主要有两种:①使用超声波清洗器。在清洗槽中注入一定量的水,将反应器浸入水中就可以反应。该法的优点是设备简单,方便易行。不足之处是超声波必须通过清洗槽中的介质方能传递到反应物,能量损耗较大。此外,受清洗槽中水量的多少、反应瓶在槽中的位置等多种因素的影响,重复性较差。②使用超声波探头。它插入反应器中后直接对反应物实施超声辐射,功率大,效果和重复性均比使用超声波清洗器强。缺点是超声波探头价格较贵,探头必须耐腐蚀,在固–液两相反应中探头容易被堵塞而损坏。应用 声化学反应中,最有代表性的是巴尔比耶型反应。其中与格利雅试剂的反应尤为典型,将卤代物、金属镁和亲电反应物采用“一锅”方式在超声辐射下反应,也不需要严格的无水条件,不仅简化了操作,还大大缩短了反应时间,产率也有所提高。其他有机锂、锌、铜等试剂均可采取类似方法制备。例如,小环卡宾通常由偕二卤环丙烷在有机锂试剂作用下产生。使用超声辐射以后,它可以直接用金属锂与偕二卤环丙烷反应产生,效果更好。声化学方法已经涉及氧化还原反应、羰基化合物的缩合和加成反应、环加成反应、卡宾和类卡宾的产生及其反应、元素和金属有机化合物的制备等一系列有机反应。声化学反应的方法在工业应用上的突破,将会促成一些传统精细化工生产工艺的重大改进。

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