微波化學(xué)在小批量化學(xué)和反應(yīng)優(yōu)化中占有一席之地，但是20年前微波化學(xué)產(chǎn)生的狂熱在很大程度上已經(jīng)消失了-這是有充分理由的。

為什么微波化學(xué)在二十多年前開(kāi)始興起？    

從表面上看，微波化學(xué)是化學(xué)家采用的有前途的途徑。在小規(guī)模的情況下，微波化學(xué)能夠快速加熱和加壓反應(yīng)，通?？蓪毫μ岣叩?/span>20 bar，而且入門(mén)很容易–每個(gè)人都可以使用廚房微波爐！

微波化學(xué)的熱效應(yīng)

使用微波加熱反應(yīng)容器無(wú)需油/水浴或容器夾套，并且微波可以在整個(gè)容器中均勻加熱（前提是容器足夠?。?。這避免了由常規(guī)加熱導(dǎo)致的問(wèn)題，在常規(guī)加熱中，反應(yīng)容器的核心需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到目標(biāo)溫度，從而降低了溫度梯度。微波化學(xué)作用還提供即時(shí)加熱，并且只需按一下按鈕就可以立即去除熱源。

與傳統(tǒng)的加熱方法（例如油?。┫啾?，微波加熱具有某些優(yōu)勢(shì)，包括：

· 反應(yīng)速度加速

· 反應(yīng)條件溫和

· 化學(xué)產(chǎn)率更高

· 降低能源消耗

· 不同的反應(yīng)選擇性

· 選擇性加熱

盡管早期的微波化學(xué)論文假設(shè)可以加熱反應(yīng)中的特定分子，但人們很快接受了將熱能從目標(biāo)分子重新分配到反應(yīng)的其余部分的反應(yīng)如此之快，以至于無(wú)法消除任何影響。但是，固相反應(yīng)顯示出更高的傳熱阻力，從而為通過(guò)微波化學(xué)選擇性加熱“熱點(diǎn)”提供了誘人的可能性。

相信“非熱微波效應(yīng)”

提出了兩種微波效應(yīng)：“特定的微波效應(yīng)”和“非熱微波效應(yīng)”。

“ 特定的微波效應(yīng) ”是傳統(tǒng)加熱方法無(wú)法輕易模擬的那些效應(yīng)；例如，消除容器壁效應(yīng)，或選擇性加熱特定反應(yīng)組分。

有人提出了“ 非熱微波效應(yīng) ”來(lái)解釋微波化學(xué)中的異?，F(xiàn)象，并且不要求將微波能轉(zhuǎn)化為熱能。

自1986年第一份出版物報(bào)道了使用微波來(lái)“加速”化學(xué)反應(yīng)以來(lái)，各種出版物已經(jīng)討論了“非熱微波效應(yīng)”的存在和“在所有情況下觀(guān)察到的效應(yīng)是否可以通過(guò)純粹的熱/動(dòng)力學(xué)來(lái)合理化”。微波介電加熱引起的快速加熱和高反應(yīng)溫度引起的現(xiàn)象（熱微波效應(yīng)），或者某些效應(yīng)是否與所謂的特定或非熱微波效應(yīng)有關(guān)

盡管非熱微波效應(yīng)的存在是有爭(zhēng)議的，但在各種出版物中對(duì)它們的引用有助于提高微波化學(xué)的重要性。

為什么連續(xù)流化學(xué)系統(tǒng)使微波化學(xué)在很大程度上變得多余？

連續(xù)流化學(xué)出版物的迅速增加與微波化學(xué)論文的減少相吻合，這不是偶然的。

上圖顯示了2015年涉及“微波合成”的出版物數(shù)量突然下降

擴(kuò)大規(guī)模的能力

微波化學(xué)的主要缺點(diǎn)之一是難以擴(kuò)大規(guī)模。實(shí)際上，微波只能用于不超過(guò)幾升的反應(yīng)堆中，這意味著超出此范圍的研究人員將不得不尋找另一種加熱容器的方式，因此可能會(huì)改變整個(gè)裝置或反應(yīng)。已經(jīng)做出了努力來(lái)生產(chǎn)連續(xù)流動(dòng)的微波系統(tǒng)，但是它們很昂貴并且與常規(guī)的流動(dòng)化學(xué)加熱模塊相比沒(méi)有任何益處。

連續(xù)流化學(xué)系統(tǒng)可以比作浴室水龍頭；打開(kāi)它，水流可能會(huì)塞滿(mǎn)一個(gè)很小的杯子，但讓水流保持運(yùn)行狀態(tài)，您就可以裝滿(mǎn)浴缸。正是這種放大的簡(jiǎn)便性使連續(xù)流化學(xué)成為需要考慮擴(kuò)大其反應(yīng)的化學(xué)家的一種有吸引力的合成技術(shù)。

快速加熱和冷卻

高效的熱傳遞和提供幾乎瞬時(shí)的熱量的能力幫助微波化學(xué)獲得了普及，但是連續(xù)流化學(xué)系統(tǒng)也很容易做到這一點(diǎn)。使連續(xù)流化學(xué)系統(tǒng)與微波化學(xué)脫穎而出的還有快速冷卻反應(yīng)的能力。

抱歉告訴您，但是“微波效應(yīng)”不存在……

奧利弗·卡普（Oliver Kappe）在連續(xù)流化學(xué)領(lǐng)域是一個(gè)著名的人物，但他 最初的許多研究重點(diǎn)是微波化學(xué)。2013年，Kappe及其團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇論文，強(qiáng)烈駁斥了非熱微波效應(yīng)的存在。

“從我們的角度來(lái)看，在該領(lǐng)域進(jìn)行了十多年的深入研究之后，我們現(xiàn)在必須得出結(jié)論，即完全不存在非熱微波效應(yīng)。毫無(wú)疑問(wèn)，將來(lái)在有機(jī)化學(xué)（和其他領(lǐng)域）中將存在更多這些作用的主張。除非這些主張得到獨(dú)立驗(yàn)證，否則我們將警告科學(xué)界不要將這些影響的存在視為理所當(dāng)然?！?/span>

結(jié)論：微波化學(xué)方法還沒(méi)有結(jié)束，但是在大多數(shù)情況下，連續(xù)流化學(xué)方法可以擊敗微波化學(xué)方法

不能說(shuō)微波化學(xué)已經(jīng)完全消亡了，它仍然是一種出色的，容易獲得的用于實(shí)驗(yàn)室批處理化學(xué)的技術(shù)。 小 規(guī)模-但除此以外的其他方面確實(shí)存在重大缺陷。

過(guò)去專(zhuān)注于微波化學(xué)的實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)而使用連續(xù)流化學(xué)技術(shù)是有原因的。快速加熱/冷卻和高壓反應(yīng)可輕松實(shí)現(xiàn)連續(xù)流動(dòng)，以及流動(dòng)化學(xué)系統(tǒng)的微型化特性使其非常適合實(shí)驗(yàn)化學(xué)和反應(yīng)優(yōu)化。與連續(xù)流化學(xué)提供的其他好處和簡(jiǎn)單的自動(dòng)化相結(jié)合，與批量使用微波化學(xué)技術(shù)相比，化學(xué)家通常最好將連續(xù)流化學(xué)引入他們的實(shí)驗(yàn)室。

批量微波化學(xué)轉(zhuǎn)化為連續(xù)流化學(xué)的一個(gè)例子

在研究人員應(yīng)用研究所合成化學(xué)（維也納，奧地利）和化學(xué)在杜倫大學(xué)（英國(guó)達(dá)拉謨）部門(mén)已經(jīng)成功地翻譯合成通過(guò)菲舍爾糖基化甲基糖苷到連續(xù)流動(dòng)化學(xué)過(guò)程的批量微波處理。[3]

費(fèi)歇爾糖基化（最早于1890年代開(kāi)發(fā)的糖基化方案）仍然是簡(jiǎn)單糖苷最有價(jià)值的制備方法之一。在2005年，Bornaghi等人。報(bào)道了費(fèi)歇爾糖基化的微波加速，以克服傳統(tǒng)的常規(guī)加熱方法所需的長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間。雖然這減少了反應(yīng)時(shí)間，但引入了擴(kuò)大規(guī)模的限制；這種批處理技術(shù)向連續(xù)流的轉(zhuǎn)化消除了擴(kuò)大規(guī)模的限制，而不會(huì)影響其獲得的反應(yīng)時(shí)間的改善。在此處閱讀開(kāi)放獲取文件。