超声波简介

null超声波在有机合成中的应用简介超声波在有机合成中的应用简介讲解提纲www.themegallery.com讲解提纲1、什么是超声波1、什么是超声波 1.1 声波的分类1、什么是超声波1、什么是超声波 1.2 超声波的定义 超声波是指震动频率大于20kHz以上的声波，超出了人耳的听觉上限(20kHz),人们将这种听不见的声波命名为超声波。2、超声波的作用原理2、超声波的作用原理超声空化作用 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很多小空洞，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强。微粒之间的这种剧烈的相互作用，会使液体的温度骤然升高，并且起到很好的搅拌作用，能使两种不相溶的液体（如水和油）发生乳化，加速溶质溶解，从而加速化学反应，这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。 null 超声波在介质中的传播过程存在着一个正负压强的交变周期，在正压相位时，超声波对介质分子挤压，增大了液体介质原来的密度；而在负压相位时，介质的密度则减小。空化气泡体积受超声波周期性的影响，生长收缩、再生长、再收缩，多次周期性震荡，当其脱出共振相位时，空化气泡内的压强已不能支撑自身的大小，就会溃陷或消失，从而发生高速崩裂，产生瞬态的高温、高压。null空化气泡发生溃陷图null 实验证明空化泡崩溃时，在极短的时间（小于10μs）和空化泡的极小空间内，产生5000K以上的高温和大约5.05×108 Pa的高压，并且伴有强烈的冲击波和时速高达400km/h 的微射流，这就为在一般条件下难以实现或不可能实现的化学反应提供了一种新的、非常特殊的物理环境，开启了新的化学反应通道。3、超声波在有机合成中的应用3、超声波在有机合成中的应用3.1 液—液均相反应 很多有机反应是在均相溶液中进行的，在此类反应中，空化气泡崩溃时，产生的能量可导致键的断裂，改变溶剂结构从而影响反应速度。 null传统方法收率：58%超声波法收率：94%α—氰基肉桂酸乙酯的合成 紫外滤光剂和光敏剂的成分、纤维染色剂的中间体以及杀菌剂等。null戊烯异构化反应 在Fe(CO)5 催化的戊烯异构化反应中,超声条件下的反应速度比没有超声时增加了近105倍。 null3.2 液—液多相反应 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。null 吲哚的烃基化 在吲哚和RBr的烃基化反应中，25℃时反应 3 h的转化率为19％，而在超声80 min后，转化率 就达到90％。 nullwww.themegallery.comβ一萘乙醚的合成 β一萘乙醚是一种人工合成的香料，广泛用于肥皂和化妆品，也是生产乙氧基萘青霉素的原料。null3.3 金属参与的多相反应 对于超声波加速此类反应的原因，通常认为： (1)空化作用可以使金属面蚀变，以致于反应进行的同时，金属表面有许多“空泡”产生，使氧化膜很快脱落显出金属光泽，让金属保持较高的活 性。 (2)空化作用可以使金属粒度减小，促进反应进行。 null芳香族羰基化合物还原偶联 Lim 等报道，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。例如，以苯甲醛为底物 反应8 h，收率70．3％，在无超声波作用下反应48 h，收率才20％。 null制备难制备的格氏试剂73%94%null3.4 超声波可以改变反应历程 超声不仅可以加速化学反应，而且在某些反应中可以改变反应历程，使相同的反应物生成不同的产物。null多碳醇的硝化null Ando等发现，苯乙烯或甲基苯乙烯与四醋酸铅在乙酸溶液中的产物受超声影响很大。 该反应是离子和自由基的竞争反应，超声波有利于按自由基机理进行, 在50℃下用超声波辐射1h, a的收率为38.17% ,而搅拌15h只能得到33.11%的a。苯乙烯与四醋酸铅的反应a自由基机理b共同作用c离子机理null还原超声波氧化反应还原反应加成反应取代反应耦合反应缩合反应歧化反应水解反应金属有机反应其它3.5 按反应的类型分：null超声波光波催化合成仪超声震荡/合成/乳化智能型温控超声波催化合成null3.5 超声波不是对所有的反应都有作用 用甲苯作溶剂超声波对其没有什么促进作用, 如用水作溶剂时有轻微的副作用(收率从19%降低到13%)四、目前的优、缺点和发展前景四、目前的优、缺点和发展前景超声波在有机合成中的应用应用超声波技术的优点： （1）可以改进化学反应条件，避免采用高温高压，缩短反应时间。 （2）提高反应产率和选择性，在一定范围内在改变反应的历程。 （3）降低反应难度和成本，提高实验或生产效益，实用性强。null超声波目前存在的不足： 对超声化学的某些行为还认识不清楚,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。 null 随着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边缘学科进入一个全新的发展阶段,其应用前景将更加广泛。 在不久的将来, 无论是在理论上还是在应用上, 超声波方法都会得到蓬勃的发展, 成为有机合成研究中的一种重要手段, 超声波仪器也将会成为合成化学家们常用的仪器。 发展前景展望 nullnullnull3.2液液多相反应 在肉桂酸的衍生物制备中，，传统的合成方法是胡椒醛和丙二酸在吡啶溶剂中回流3h,得到52%的肉桂酸衍生物，超声波的应用缩短了反应时间，提高了产率。 产率提高至92%