На сегодняшний момент в различных областях науки и промышленности ведутся активные исследования, направленные на создание ресурсо- и энергосберегающих экологически безопасных технологий. В этой связи приобретает большое значение микроволновое облучение (МВО), так как оно позволяет существенно интенсифицировать различные процессы, в том числе не поддающиеся оптимизации традиционными методами.

Начало использования МВО в качестве эффективного источника тепловой энергии относится к концу 1940-х годов, а уже в 1970-1980 годах его стали активно применять в неорганической и аналитической химии при выполнении анализов различных объектов, для сушки и дегидратации препаратов, при синтезе различных неорганических материалов, при изучении полиморфных превращений и т.д. Толчком к использованию МВО в органическом синтезе послужили работы Гедью и Жигуэра, в которых было обнаружено значительное сокращение времени проведения некоторых классических химических реакций в условиях МВО по сравнению со временем их проведения в условиях традиционного нагревания. К другим преимуществам МВО относятся экономия электроэнергии или других энергоресурсов; возможность проведения реакций в условиях повышенного давления при температурах, намного превышающих температуру кипения, растворителя, или в отсутствие растворителя; возможность получения соединений, недоступных или труднодоступных при использовании других методов активации.

Химики-синтетики быстро оценили преимущества применения МВО для активации органических реакций. Следует отметить, что распространению данного метода способствовала простота эксперимента, так как для его осуществления требовалась лишь обычная коммерческая СВЧ-печь. Однако использование таких печей для проведения микроволновых (МВ) химических реакций имеет ряд недостатков:

·          неприспособленность печей к проведению химических экспериментов;

·          неоднородность микроволнового поля в реакционном сосуде;

·          отсутствие контроля за изменением температуры и давления реакционной смеси во время эксперимента;

·          непостоянная мощность МВО.

Все это приводит к низкой воспроизводимости результатов, а иногда к выбросам и воспламенению растворителей. В настоящее время налажено производство специальных химических микроволновых реакторов, в которых обеспечивается равномерное распределение электромагнитного поля в реакционном объеме и имеется возможность регулирования мощности излучения с помощью компьютера. Такие реакторы снабжены магнитными мешалками и датчиками для измерения температуры и давления. Цена на такие печи на порядок выше, чем на бытовые, поэтому и сегодня ~ 70% экспериментальных работ выполняется в обычных СВЧ-печах.

Несмотря на обилие работ, в которых описаны практические аспекты применения МВО, к настоящему моменту теория микроволнового органического синтеза разработана недостаточно. Предполагается, что влияние МВО на протекание химических процессов складывается из термических эффектов (скорость нагрева, супернагрев или «горячие пятна»), селективного поглощения излучения полярными веществами и специфического микроволнового эффекта (МВЭ), связанного с «нетермическим» действием СВЧ-излучения.

Термин МВЭ впервые был введен Лупи и Перье и сегодня широко используется в публикациях, связанных с микроволновым органическим синтезом. Основываясь на хорошо известном постулате Хэммонда, Лупи и Перье предположили, что в реакциях с низкой энергией активации переходное состояние близко к основному. В этом случае различие в полярности переходного и основного состояний невелико и микроволновый эффект незначителен. В противоположность этому, в реакциях с высокой энергией активации переходное состояние ближе к продуктам реакции. В этом случае полярность в ходе реакции изменяется значительно и МВЭ усиливается.

При использовании полярных апротонных растворителей, интенсивно поглощающих МВ-излучение, энергия к реагентам поступает главным образом от растворителя (косвенным путем), поэтому можно ожидать, что МВЭ будет маскироваться абсорбцией микроволн молекулами растворителя. Вследствие этого разница в скоростях реакций при МВО и конвекционном нагреве уменьшается.

При применении неполярных растворителей (ССl4, алканы, бензол и т.д.), которые не взаимодействуют с микроволнами, происходит прямое взаимодействие МВ-излучения с реагентами, и МВЭ наблюдается «в чистом виде».

В наибольшей степени МВЭ проявляется в реакциях, проводимых в отсутствие растворителя, когда взаимодействию микроволн с реагентами не препятствуют никакие посторонние факторы, и абсорбция микроволнового излучения определяется только природой исходных соединений.

К сожалению, в подавляющем большинстве работ по микроволновому органическому синтезу данные о влиянии мощности МВО, интенсивности перемешивания и типа реакционной среды на селективность реакций и выход продуктов носят фрагментарный характер [1].

В настоящее время интерес к данной тематике неуклонно увеличивается. За рубежом популярность микроволновой активации органических синтезов выросла настолько, что микроволновая техника теперь составляет основу большого числа сложных синтезов и даже входит в студенческий практикум [2].

• Теоретические основы микроволнового нагрева
• Оборудование для микроволнового нагрева
• Образование новых С=С и С–С связей в условиях микроволнового облучения
• Получение полимерных мaтeриaлoв и изделий отверждением термореактивных композиций под действием электрических полей
• Новое ультрафиолетовое термическое оборудование и его использование для обработки тканей
• Инфразвуковые технологические аппараты
• Фотоотверждаемые композиции для волоконных световодов
• Некоторые аспекты процесса УФ-отверждения лаков и красок в типографии
• Экологически безопасные отделочные материалы
• Этапы процесса УФ-отверждения