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微波促进卤素交换氟化反应研究

罗军

  卤素交换氟化反应是合成含氟有机化合物的有效方法之一。但常规加热卤素交换氟化反应时间长,副反应程度较大,因此本论文研究了微波加热在卤素交换氟化反应中的应用,发现可以加快反应速率至常规加热的约50倍,并能提高产率及抑制副反应。从加热源、氟化剂、溶剂、催化剂、副产物及宏观动力学等方面系统研究了微波对卤素交换氟化反应的影响及其机理。设计并制造出了适合于化学反应的连续波专用微波炉,应用结果表明不同加热方式下反应的速率大小顺序为:连续全波微波>连续半波微波>家用间歇半波微波>硅油浴。通过共沸和微波干燥制备的无水氟化钾比表面积都远大于普通煅烧方法制备的氟化钾,其中微波干燥法利用了微波快速加热的膨化效应,属创新性方法。溶剂研究表明,二甲亚砜(DMSO)同时具有较高的极性、沸点和稳定性,是常规和微波加热反应条件下的最佳溶剂。催化剂中普通季铵盐在反应条件下催化活性好但易发生分解;PEG-6000对热和碱稳定但相转移性能比季铵盐差。基于此,合成了一种兼具高活性和高稳定性的高分子季铵盐聚二烯丙基二甲基氯化铵,用于卤素交换氟化反应取得了满意的结果。Lewis酸Al_Cl_3和SbCl_3在常压下用作催化剂,发现其提高氯原子邻位含有基团的氟化反应产率的程度远大于邻位不含基团的反应,称为“邻位效应”。检测中发现了很多副产物,主要来自是体系内的水分、溶剂和反应物本身。宏观动力学研究表明,常规加热条件下卤素交换氟化反应为一级反应,而在微波加热条件下明显不再是一级反应。这可以从宏观动力学上证明微波加热存在“非热效应”,理论推导和实验结果也证明微波存在“非热效应”。……   
[关键词]:卤素交换氟化反应;微波;氟化钾;溶剂;高分子季铵盐;Lewis 酸;“非热效应”
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:南京理工大学2003年