早在五六十年前，國外就有相關科研人員報道了對于微波加熱的應用過程，人們經過實驗發現，微波可以對化學反應的速率進行有效控制，隨著微波化學的發展，時至今日，微波化學已經在相關產業中得到了廣泛的應用，比起傳統加熱手段，微波加熱能夠在同樣的時間里獲得更高的反應收率，或者說，同樣的反應收率，微波加熱所需的反應時間更短。微波技術之所以被譽為是“綠色化學”，就是因為它具有能源消耗低、污染少、產量高等性質，所以，微波技術的發展前景，極其的開闊。

1 微波的原理

微波技術可以對化學反應的方式和速度進行改變和控制。微波是通過微波熱效應和微波非熱效應這兩種方式產生的輻射來對化學反應的速度進行控制的。微波照射在反應物上，根據其特有的物理性質，對反應物的分子產生作用，使其運動的速度加快，從而使得反應物分子的動力勢能得到了增加，分子的運動速度加快，那么彼此的碰撞也就更加的頻繁，分子的活性就更高，反應的速度自然就得到了改變。而這一流程，即微波照射--溫度升高--分子加速，從而導致反應變快的現象，就是所謂的微波熱效應。而一些分子活性異常增加，卻不是因為溫度升高所導致的異?，F象，則被稱為微波的非熱效應[1]。

1.1 微波的定義

微波是屬于無線電波的范疇，是一種特定頻率的電磁波，它的頻率要求不得超過 300 GHz，同時也不能低于 0.3 GHz，而它的波長則處于 0.1 mm 到1 m 之間。比起普通的無線電波頻率，微波的頻率要高出很多，所以微波通常也被稱為是超高頻電磁波。微波具有波動性和粒子性的雙重性質，即微波能以一種特定的形式傳播，也具有粒子諸如質量、電荷等特性。微波在傳播過程中，具有穿透、吸收和反射三種運行狀態。當微波照射在諸如玻璃、陶瓷和塑料等材質上時，微波的運行，往往是直接穿透而過，幾乎不會被吸收能量。當微波照射在水、動植物、食物等上面，微波的能量將會被材質吸收掉，從而引起材質的熱量升高。當微波照射在金屬材質的物品上時，微波的波動會被反射開[2]。

1.2 微波加熱原理

只有物質具有極性分子，微波才能產生作用，通過對其照射，讓極性分子吸收微波的能量，從而產生熱量，增加分子的活性，增加其動力勢能，從而使其加快運動速度，加大分子碰撞頻率，從而產生更劇烈的化學反應。所謂極性分子，就是類似于水（H2O）這類，通過極性鍵結合的活性分子。當微波的粒子以每秒 24.5 億次的頻率運動的時候，就形成了一個高速運轉的磁場，極性分子在磁場中同樣開始高速運動，發生劇烈的碰撞，從而產生熱能，讓物體在極短的時間里產生極高的溫度[3]。

1.3 微波熱效應和非熱效應

1.3.1 微波熱效應 微波的熱效應是指微波能夠對擁有極性分子的物質進行持續且均勻的加熱，從而促進極性分子的活性增高，如果發生化學反應，則反應速度會得到極大提升。微波是通過粒子的波動性帶來的磁能對極性分子產生了作用，即同性相吸、異性相斥的離子動能，這種動能加速了分子的運動，從而產生更加劇烈的碰撞，把動能又轉化成了熱能。而微波所具有的穿透性，讓微波能夠對目標物的分子產生均勻的磁能[4]。

1.3.2 微波非熱效應 微波的非熱效應是指目標物的狀態發生反應，并不是因為微波加熱的緣故，而是諸如微波的電磁效應等引起的。微波產生的高速磁場，改變了目標物分子的布局，從而對目標物的作用產生了改變。

非熱效應和熱效應的區別在于，非熱效應并沒有改變分子的本質，而熱效應最終目的是為了促進分子的化學反應加速。

2 微波有機化學的應用

2.1 酯化反應

在微波的熱效應作用下，羥酸發生酯化反應的速度比起傳統加熱方式更迅速，并且反應過程中的副反應數量減少了很多，對生成物的選擇性也更強，同時相同條件下的反應收率則更高了。微波加熱比起傳統加熱，最顯著的地方還是在效率上，同樣的條件下，達到同樣的反應收率，傳統加熱可能需要幾小時甚至幾十小時，而微波加熱往往只需要幾分鐘到數十分鐘而已。表 1 是一些酯化反應在傳統加熱和微波加熱下的情況對比。

2.1.1 苯甲酸甲酯 苯甲酸甲酯，又名安息香酸甲酯，在工業上用于有機合成中間體、溶劑、香料。因其具有濃郁的冬青油和尤南迦油香氣，常用于配制香水香精和人造精油，同時也在大量的食品當中得到了應用。苯甲酸甲酯的傳統加熱生產方式，是將苯甲酸與甲醇混合，緩緩加入濃硫酸，加熱至約 70 ℃回流 240min，反應收率為 90%。而微波加熱僅需要 5 min，反應收率就能達到了 82%以上，反應速率是傳統加熱的 85 倍[5]。

2.1.2 己酸乙酯 己酸乙酯，用于有機合成、人造香精。在工業上常用作溶劑、有機合成中間體和香料。具有曲香、菠蘿香型的香氣，用于配制食用、煙草香精以及用于曲酒調香。目前生產正己酸乙酯，需要己酸與乙醇在硫酸環境下進行酯化反應，加熱至 100 ℃持續200 min，反應收率為 86%，可是傳統加熱方式，在酯化反應中副反應較多，而且操作工藝復雜，硫酸還具有一定危險性，容易對設備造成腐蝕損害，成本往往居高不下。而使用微波加熱方式，僅需要 4min，反應收率就能達到 92%，反應速度提高了 50倍，而且微波加熱的操作環境友好，沒有那么多副反應，成本也較為低廉?！?】

2.1.3 纖維素酯 纖維素酯，用作涂料和炸藥原料，塑料制品、膠片和合成纖維原料，熱塑性塑料制品。傳統加熱 304min，反應收率 92%，而進行微波加熱只需要 1 min，反應收率就能達到 96%，反應速度提高了 300 倍。

2.2 烷基化反應

醇與鹵代烴的烷基化反應，在很早前就使用了微波技術加熱，利用微波照射等方式，實現了 O-烷基化、C-烷基化和 N-烷基化等反應。表 2 是一些醇與鹵代烴的烷基化反應在傳統加熱方式和微波加熱方式下的數據對比。

4-氰基酚鈉是農藥中間體，生成“殺螟腈”、“苯腈磷”、“溴苯腈”、“羥敵草腈”、“白菌清”等苯氰基農藥。 生成 4-氰基酚鈉，傳統加熱方式下，需要芐氯（即氯化芐）在甲醇中回流 12 h，反應收率為 68％；而在微波加熱下，達到 68%的反應收率只需要短短的36 s 即可，反應速度相當于提升了 1 200 倍，而在同樣的環境下加熱 4 min，4-氰基酚鈉的反應收率即可達到 94%，使原材料得到了充分的利用[6]?！?】

3 結束語

綜上所述，微波技術在有機化學中得到了廣泛的應用，擁有著極其廣闊的發展前景，相比其傳統的加熱手段，微波技術所擁有的能源消耗低、污染少、產量高等性質，優越性和先進性十分明顯。但是微波化學在實際運用中，同樣面臨著一些問題，比如微波技術究竟如何能夠更好地運用到更多的工業生產中去，而這，將需要更多的學者和研究人員更深入地挖掘。

參考文獻：

［1］ 劉慧君,樊月琴,馮峰,等.微波輔助合成 2,4-二硝基咪唑[J].含能材料,2010,18\\(1\\):1-3．
［2］ 劉明,彭惺蓉,劉接卿,等.微波催化在有機化學中的應用研究[C].第十五屆全國微波能應用學術會議論文集.2011:199-209．
［3］李心忠,林棋,吾滿江·艾力,等.2-取代-4\\(3H\\)-喹唑啉酮在 Br\\(o\\)nsted酸 性 功 能 化 離 子 液 體 中 的 微 波 合 成 [J]. 有 機 化學,2010,30\\(3\\):452-455．
［4］ 袁艷琴,郭圣榮,莫建軍,等.無催化劑微波促進下 C—O,C—N 和 C—S 交叉偶聯反應研究[J].有機化學,2012\\(4\\):732-741.
［5］嚴勝驕,林軍.微波輔助 1,4-邁克爾加成合成香豆素 3-,4-并六元雜環衍生物[J].有機化學,2010,30\\(3\\):465-468．
［6］ 李小六,王瑋,李銳,等.微波促進立體選擇性高效合成糖基α,β-不飽和酯類化合物[J].有機化學,2012,31\\(8\\):1519-1525．