药物粉末 | 微波反应器中的固相合成应用

 微波反应器中的固相合成研究

固体反应混合物

尽管大多数化学反应在使用溶剂或液体试剂的液态下发生，但有时也需要对一些固体混合物进行加热反应，如粉末或更大的固体颗粒和部件。虽然液态混合物的微波加热反应是现有技术，但粉末/固体的固态混合物的微波加热反应技术却仍然存在一些问题。

固体样品的微波加热挑战

在过去的二十年里，微波加热在化学合成中的巨大优势已被数千篇相应的出版物、评论文章和书籍证明。在微波化学的早期，在专用微波反应器中的微波加热被认为是一种非常均匀的加热方式。

然而，事实证明，反应瓶中物体的搅拌是一个关键的因素，因为反应瓶中某个点的局部受热会导致局部地区的过热，而混合物的其他区域则保持相对较低的温度，在没有搅拌的帮助下无法实现反应瓶中混合物的均匀受热以及均质的效果。

基于这一现象，本报告深入了解了在专用微波反应器中加热固体混合物的问题。我们将讨论3种容易被混淆的应用。

 • 固体/干物质混合物的反应

 • 固相化学

 • 无溶剂/纯反应

固体/干物质反应混合物

固体或干介质反应混合物通常是粉末混合物，很难实现有效的搅拌混合以实现混合物以及温度的均匀性。因此，在使用固体混合物进行微波合成时，必须牢记一些问题。

以下的合成反应例子显示，在合成的初始阶段两种混合物可以进行有效搅拌，产物是一种大体积的固体，在整个合成反应的过程中产物发生了固化的现象。

在微波反应器中进行三苯膦烷基化等反应时，由于无法完全确定反应过程条件，必须谨慎理解结果。

在不同位置使用多个温度传感器，可以看到反应混合物在反应瓶中的温度的不均匀性。 虽然 红外传感器显示 100 °C 的恒定温度，但多个内部传感器显示各个位置的温度明显是不一样的。

这种温度不均匀性是由于缺乏充分搅拌造成的。尽管将搅拌磁子添加到反应混合物中，但由于产物为固体，所以一旦形成了固体产物，因为搅拌转子被固定，就不能对混合物进行充分搅拌，造成了内部温度的不均匀性。

仅用溶剂稀释反应混合物并以较低浓度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温度分布均匀的方法。

以下反应显示了另一个示例，以可视化的固体反应混合物显示了微波加热过程中固体反应物在缺乏有效混合的情况下的反应不均匀性

以下方案所示，反应产物根据反应温度改变颜色。在大约 125 °C 时，颜色变为浅棕色，表明中间体的形成，而在 200 °C 时发生闭环并形成深棕色苯并呋喃衍生物。

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，因为不同的颜色表示不同的反应产物。

这个例子表明，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出现不可重现的结果——与使用的微波反应器无关。

除了固体/干物质反应混合物以外，如果您还想了解关于固相化学和无溶剂/纯反应的相关应用，请点击查看完整报告。

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