超声波促进有机合成

超声波促进有机合成姓名：11班级：11学号：11（因为主要是参考的网上的一些小文章，教学资料，视频，和词条释义不好标注引用来源，便没有写）1.声化学简介声化学(Sonochemistry)是利用超声波促进合成的化学。是从20世纪80年代中后期发展起来的一门新兴交叉学科,它是利用超声空化效应形成局部热点,可形成在4000－6000K及压力100MPa、急剧冷却速度达109K/s的极端微环境中,诱发化学反应.超声波应用于化学反应能提高化学反应速率、缩短反应时间、提高反应选择性，而且能激发在没有超声波存在时不能发生的化学反应。由于超声化学具有独特的反应特性，目前受到广泛关注，是合成化学等极为重要且十分活跃的研究领域之一2.超声波及其特征超声波是指振动频率大于20KHz以上的声波,超出了人耳听觉的上限（20KHz），人们将这种听不见的声波叫做超声波。超声波和(可闻)声波本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。与普通声波相比更容易聚集成细束，超声波与目标或障碍物相遇时,衍射作用小,反射波束扩散小,更容易接收以探测目标。而且因为声强与频率的平方成正比,所以超声波的功率可以很大，具有的能量很大,可使介质的质点产生显著的声压作用3.超时化学作用机理超声波对于化学反映的影响，并不是直接作用于分子，而是间接地影响化学反应。主要是通过超声波的空化作用。当超声波在液体中传播时，由于液体微粒的剧烈振动，会在液体内部产生小空洞。这些小空洞迅速胀大和闭合，导致液体微粒之间发生猛烈的撞击作用，从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用，会使液体的温度骤然升高，起到很好的搅拌作用，从而使两种不相溶的液体（如水和油）发生乳化，并且加速溶质溶解，加速化学反应。4.超声波促进化学反应特点空化泡爆裂可以产生促进化学反应的高能环境（高温和高压），使溶剂和反应试剂产生活性物种。并且超声辐射可以产生机械作用，如促进传质，传热，分散等作用。对于许多有机反应，尤其是非均相反应，有显著地加速效应，并且可以提高反应产率，减少副产物。并且可使反应在比较温和的条件下反应，减少甚至不用催化剂，简化实验操作。对于金属参与的反应，超声波可以及时去除金属表面形成的产物，中间产物及杂质，使反应面清洁，促进反应的进行。但是超声并不是对所有的反应均有效，对有些反应甚至有抑制作用。同时由于空化泡爆裂产生的离子和自由基与主反应发生竞争，从而降低一些反应的选择性，使副产物增加。5.超声波在有机合成中的应用超声波首次应用于有机化学反应的报道是在1938年。80年代以来，随着声化学的发展，超声波在有机合成中的应用研究呈蓬勃发展之势，已被广泛应用于氧化反应、还原反应、加成反应、取代反应、缩合反应、水解反应等，几乎涉及有机化学的各个领域。第一部声化学方面的专著《Syntheticorganicsonochemistry》已于1998年发行超声波在有机合成中的应用是非常广泛的。例如：对羟基苯甲醛在传统的制备方法中收率为58%，而在超声波作用下，收率为94%；超声波对液-液多相的影响，主要是空化作用在两相界面体现的宏观效果，类似又好过相转移催化剂的作用；超声波还可以使一些难以进行的化学反应得以实现，例如：AthertonTodd反应是亚磷酸酯在碱存在下于CCl4溶剂中对胺进行磷酰化，肟和亚胺也能在该条件下进行磷酰化，然而醇却不能进行，在超声波辐射下，醇也能很顺利进行磷酰化，收率86%～92%。另外，超声波辐射能加速各种有机均相及异相反应，特别是金属参与的反应。例如：在芳香族羰基化合物还原偶联成邻二叔醇的反应的传统方法中，反应不仅不易进行，操作麻烦，而且需用过量的金属或还原剂，易引起环境和生物化学问题。铟在水中有很强的稳定性，在超声波作用下于水溶液中，以铟为还原剂，由芳香醛还原偶合制备邻二叔醇得到很好效果。又如，以苯甲醛为底物反应8h，收率70.3%，在无超声波作用下反应48h，收率才20%。利用超声波对催化剂Pt/Al2O3预辐射之后，催化氢化三氟甲基酮，主要产物是R-醇。对于1，1，1-三氟苯乙酮，经超声波辐射催化剂10min于邻二氯苯400℃时氢化20min，e，e-异构体的产率由20%提高到49%，与未经超声波预处理催化剂相比，氢化率提高了1.1～1.2倍。可见，在超声波作用下，可得到高选择性的产物。近几年来，超声波在有机合成方面取得了许多新进展，不仅改良了一些已知反应，而且发现了新反应。特别应该重视的是近来已有一些专利报道，随着超声设备的改进与完善，已应用于化工生产。例如：超声波光波催化合成仪，智能型低温超声波催化合成仪，探头插入式超声波反应器。6.小结超声化学的基础研究和应用都已取得了丰硕的成果，但是，还有许多有待研究的课题。研究者已经发现在某些反应体系，超声能改变化学反应途径，而超声化学的某些行为还不清楚，尽管有些研究者得出在空化气泡破裂中形成自由基的结论，而在空化气泡中自由基的形成机理还有待于更进一步的研究和探索。我们相信随着更多化学家和声学家们潜心研究与努力，终将会使超声化学这门学科进入一个全新的发展阶段，其应用前景将更加广泛。