Calefacción convencional en comparación con los microondas calefacción de reacciones químicas

Question

Con el fin de intentar aumentar el rendimiento de mi cruz-metátesis, se propuso llevar a cabo la reacción en el microondas (un laboratorio de microondas, no en una cocina en el microondas).

El fundamento de esto es que las microondas acelerar la reacción, pero pensando en cómo un horno de microondas funciona realmente, es, básicamente, sólo la calefacción de la misma manera que yo podría lograr con una CLAVIJA de baño.

Cuando busqué en internet, hay un montón de comentarios e incluso libros publicados acerca de microondas en síntesis orgánica, pero no puedo encontrar un argumento coherente, por lo que las microondas están haciendo que hace que las reacciones de 'por arte de magia el trabajo".

La radiación en teoría simplemente provoca que las moléculas se mueven la creación de calor, por lo que yo sé, no es como la de la fotoquímica, donde algo mecánicamente diferente puede ocurrir.

Answer 1

Su pregunta acerca de la 'magia' de microondas efecto es uno de los que creo que la mayoría de los químicos que han utilizado un horno de microondas han pedido. Como anécdota, algunas reacciones a menudo sólo funcionan mejor cuando se realiza en un horno de microondas. El debate está bastante bien resumido en esta cita de un (fascinante...) libro sobre el uso de las microondas en la síntesis química:

Desde los primeros días de la síntesis de microondas, la tasa observada de las aceleraciones y a veces alterado producto de las distribuciones en comparación con baño de aceite de experimentos que han llevado a la especulación sobre la existencia de los llamados "específica" o "no térmicos" microondas efectos. Históricamente, estos efectos fueron reclamados cuando el resultado de una síntesis realizada bajo microondas condiciones era diferente de la de la convención - aliado climatizada contraparte a la misma temperatura aparente. La revisión de la literatura actual, parece que hoy en día la mayoría de los científicos están de acuerdo en que en la mayoría de los casos, la razón de la tasa observada mejoras es puramente térmico/efecto cinético, es decir, una consecuencia de las altas temperaturas de reacción que rápidamente puede ser alcanzado cuando la irradiación de polar materiales en un campo de microondas

_{Fuente: Microondas Orgánica y de la Química Medicinal}

La radiación de microondas:

_{Fuente: Microondas Orgánica y de la Química Medicinal}

De la tabla anterior, es claro que la radiación de microondas no es lo suficientemente fuerte como para causar cualquier cambio químico en sí mismo (aparte de a través de la temperatura se crea), de la radiación de microondas utilizado por el común de la casa y el laboratorio de microondas (2450 MHz, lo cual es importante ya que evita interferir con los equipos de comunicación), la energía es lo suficientemente bajo como para que no se podría, en teoría, hasta llegar un enlace de hidrógeno.

Térmica/los efectos de la presión:

Hay varias razones por las que el uso de un horno de microondas puede ser beneficioso en comparación con un estándar de reflujo de instalación en un PEG de baño (o cualquier otro programa convencional de calefacción método):

• el microondas es capaz de llegar rápidamente a una temperatura dada, con sólo un corto período de inducción. El resultado de esto es que la reacción alcanza la temperatura deseada rápidamente, en lugar de lentamente el calentamiento de la temperatura de la habitación. Esto significa que la reacción se pone en marcha de inmediato, que puede ser especialmente beneficioso en los casos donde el catalizador y reactivos se utilizan no son muy estables (su metátesis es un ejemplo donde el catalizador puede degradar rápidamente en la solución).
• el microondas calienta la solución directamente y de manera uniforme, en comparación con la calefacción muy bien, donde el vidrio se calienta y a su vez el vidrio se calienta la solución.

_{Fuente: Biotage. Imagen de la izquierda = calentamiento por microondas, imagen de la derecha = baño de aceite, ambos tomados después de 1 min de calentamiento}

• los viales utilizados en microondas reacciones son sellados (que son sistemas cerrados), lo que significa que además de la temperatura, que son capaces de llevar a cabo reacciones en el aumento de la presión, permitiendo que la reacción se calienta por encima del punto de ebullición del solvente utilizado.

_{Fuente: Biotage}

En general, la forma más fácil de mostrar todo esto es por buscar en la lectura de un horno de microondas reacción, mostrando cómo rápidamente la temperatura deseada se puede llegar y cómo esta se mantiene constante, junto con la presión, a lo largo de toda la reacción de ejecución:

Efectos no térmicos:

Efectos no térmicos, o específicas de microondas efectos' se define como la aceleración de las transformaciones químicas en un campo de microondas que no puede ser alcanzado o se duplican por la calefacción convencional, pero esencialmente son todavía los efectos térmicos. Estos han sido considerados por muchos grupos y, de hecho, una página de la wikipedia existe discutir con ellos, sin embargo es difícil mostrar/demostrar experimentalmente.

Para la solución de la fase de síntesis orgánica, su general, se acepta que no existe ningún tipo de microondas efecto. Sólo en fase sólida de los sistemas (iónico celosías por ejemplo) hay nada que sugiera algo único que no se puede lograr utilizando el estándar de los métodos de calentamiento solo.