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成績(jī):k成績(jī):江西科技師范大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目(中文):微波法在肌醇衍生物合成中的應(yīng)用(外文):Themicrowavemethodintheapplicationoftheinositolderivativessynthesis院(系):化學(xué)化工學(xué)院專(zhuān)業(yè):應(yīng)用化學(xué)學(xué)生姓名:學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師:2021年5月17日目錄TOC\o"1-3"\h\u1引言 微波法在肌醇衍生物合成中的應(yīng)用摘要:微波化學(xué)——是一門(mén)在最近十幾年間新興的交叉學(xué)科,在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間迅速的發(fā)展,逐漸滲透到各個(gè)領(lǐng)域:包括有機(jī)合成如酯化、Diels-Alder、重排等以及無(wú)機(jī)合成反應(yīng)、分析化學(xué)、環(huán)境污染治理等。微波法能促進(jìn)化學(xué)反應(yīng),所以對(duì)微波法的研究具有深遠(yuǎn)意義。本文從微波法反應(yīng)原理,與傳統(tǒng)反應(yīng)方法進(jìn)行對(duì)比方面著手,闡述微波技術(shù)具有條件溫和,加熱速度快,反應(yīng)能耗低,產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)勢(shì),并借此說(shuō)明微波法應(yīng)用具有廣泛和優(yōu)越的前景。關(guān)鍵詞:微波化學(xué);微波法;合成;機(jī)理;優(yōu)勢(shì)1引言微波化學(xué),在十幾年前剛剛興起,就迅速引起了科學(xué)研究領(lǐng)域人員的廣泛關(guān)注。并且,隨著其合成技術(shù)的不斷提高,它已然成為了目前化學(xué)研究中最活躍的領(lǐng)域之一。微波,是一種電磁波,波長(zhǎng)為1~1000nm,頻率為300~300,000MHz。十九世紀(jì)末,赫茲通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,在此之后,微波逐漸走進(jìn)了大眾視野。而后,幾十年間,因?yàn)橄噍^于傳統(tǒng)的烹調(diào)方式,利用微波進(jìn)行烹調(diào),花費(fèi)的時(shí)間更少,且耗能更低,因此微波爐也逐漸成為了大多數(shù)家庭里的必備電器之一。然而,對(duì)于化工原料的加工,微波技術(shù)還是一種相對(duì)較新的方式。1.1微波化學(xué)的定義以及發(fā)展史1.1.1微波是什么微波,就是指一種波長(zhǎng)在1~1000nm,頻率在300~300,000MHz范圍內(nèi)的電磁波。因?yàn)槠洳ㄩL(zhǎng)相比于長(zhǎng)波、中波、短波的波長(zhǎng)數(shù)值較微小而得名。不同于其他波段,微波具有以下幾個(gè)重要特點(diǎn):(1)似光性。因?yàn)槲⒉ǖ牟ㄩL(zhǎng)很小,所以,當(dāng)微波照射到某些物質(zhì)表面時(shí),將會(huì)產(chǎn)生十分明顯的反射和折射,就如同光線(xiàn)在大氣中的反射和折射,所以說(shuō)微波具有似光性;(2)穿透性。穿透性就是指:當(dāng)微波照射在介質(zhì)物體表面上時(shí),所具有的能夠深入到物體內(nèi)部的一種特性;(3)信息性。即使相對(duì)寬帶很小,但是,微波的波段信息容量十分巨大,可用的頻帶也可以很寬,最高可以達(dá)到數(shù)百甚至上千兆赫;(4)非電離性。因?yàn)槲⒉ǖ牧孔幽芰坎皇呛艽?,所以作用時(shí),不會(huì)改變物質(zhì)分子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或者破壞分子的化學(xué)鍵。因此說(shuō),微波和物體之間的作用是非電離的[2]。1.1.2微波化學(xué)的定義微波化學(xué)——是利用現(xiàn)代微波技術(shù),研究部分物質(zhì)的相關(guān)物理和化學(xué)行為,在微波場(chǎng)中的作用的一門(mén)科學(xué)。是在對(duì)其場(chǎng)中的物質(zhì)的特性、相互作用進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上,逐步發(fā)展起來(lái)的。是根據(jù)電磁場(chǎng)理論、電磁波理論、介電質(zhì)物理理論、凝聚態(tài)物質(zhì)理論、等離子體物理理論、物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論和化學(xué)原理等一系列理論基礎(chǔ),去開(kāi)展研究任務(wù)的。微波場(chǎng),既可直接作用在化學(xué)體系中,促進(jìn)或者改變一些相關(guān)化學(xué)反應(yīng),也可以用于誘導(dǎo)產(chǎn)生等離子,達(dá)到促進(jìn)各類(lèi)反應(yīng)的目的。前者,就是我們所說(shuō)的,通常意義上的微波化學(xué),如微波對(duì)凝聚態(tài)類(lèi)物質(zhì)的化學(xué)作用主要就屬于這一類(lèi)別;而后者,如微波對(duì)氣態(tài)物質(zhì)的作用,則是所謂的微波等離子體化學(xué)。1.1.3微波法的發(fā)展歷史在等離子體化學(xué)研究方面,微波化學(xué)的歷史[3]始于1952年,Broida等,利用同軸諧振腔方法,獲得微波誘導(dǎo)等離子體(MIP),并測(cè)定了氕一氘混合氣中氘的同位素豐度。在1975年,Mosian等人發(fā)明了一種表面波器件。隨后,在一年時(shí)間內(nèi),Beenakker提出了Tmoio諧振腔,獲得常壓氦微波等離子體。嘉茂睦等人在1981年,成功利用微波等離子體,增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法,在鉬與硅基上,以CH4與H2為原料,在實(shí)驗(yàn)中沉積出金剛石膜,其厚度為1~2微米。這種方法現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于微波電子材料的刻蝕、凈化,高分子材料的表面改性以及光刻膠的剝蝕等加工過(guò)程中,并且已然形成具有一定規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。在凝聚態(tài)合成化學(xué)研究方面,歷史可以追溯到上世紀(jì)六十年代??茖W(xué)家利用電磁輻射脈沖,去進(jìn)行丙烯酸酯、異丁烯酸和丙烯酸的乳液合成。但當(dāng)時(shí),這類(lèi)的研究并未引起人們的高度重視。其應(yīng)用的真正開(kāi)端,是在加拿大學(xué)者R.Gedge等人完成“烹飪實(shí)驗(yàn)”之后。他們利用微波爐在家進(jìn)行了包括酯化反應(yīng)在內(nèi)的,一系列有機(jī)小分子的合成研究。研究發(fā)現(xiàn):微波可以提高其反應(yīng)速度(最高可達(dá)1240倍),甚至可以使某些反應(yīng)時(shí)間以分、秒來(lái)計(jì)算。因此,微波法真正的進(jìn)入了科學(xué)領(lǐng)域研究者的視野中。到目前為止,化學(xué)家在以下有機(jī)合成反應(yīng)中的研究中,取得了效果:Diels一Alder環(huán)加成反應(yīng)、酯化反應(yīng)、重排反應(yīng)、烷基化、氧化、縮合、取代、加成、聚合等。同時(shí),微波也同樣適用于一些無(wú)機(jī)固相反應(yīng),如固體快離子導(dǎo)體的制備、沸石分子篩的合成、陶瓷的燒結(jié)以及超細(xì)粉末材料制備等。近幾年間,微波合成的研究成果數(shù)量還在飛速增長(zhǎng)??梢哉f(shuō),微波化學(xué)作為一個(gè)新的分支學(xué)科,已經(jīng)小有成就。1.2微波加熱原理微波能被水、橡膠、食品、木材等一些材料吸收,產(chǎn)生一種非常有效的、即時(shí)的深層加熱作用(內(nèi)加熱)[4],因此,與傳統(tǒng)加熱技術(shù)的不同,微波加熱技術(shù)就是使物體內(nèi)部的分子相互摩擦,從而達(dá)到直接加熱的效果,且不改變物質(zhì)內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)[5]。這種內(nèi)加熱的原理,是指樣品在電磁場(chǎng)的作用下,接受微波輻射時(shí),主要以離子傳導(dǎo)和偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)方式產(chǎn)熱[6]。因?yàn)槠鋬?nèi)加熱作用,可以使介質(zhì)在不同的深度下達(dá)到同時(shí)加熱,更快更均勻、無(wú)溫度梯度、無(wú)滯后效應(yīng)等目的,進(jìn)而,加熱時(shí)間大大縮短。而近年來(lái),利用微波加快化學(xué)反應(yīng)時(shí),研究人員又發(fā)現(xiàn)了很多有別于傳統(tǒng)加熱的特殊效應(yīng)[6]。這些特殊效應(yīng)之中,有的不能用溫度的變化來(lái)解釋。而這些難以用溫度變化、特殊溫度分布來(lái)解釋的現(xiàn)象,即“微波的非加熱效應(yīng)”[7]。下面,我們就來(lái)談?wù)勎⒉ǖ募訜嵝?yīng)、誘導(dǎo)催化效應(yīng)以及非加熱效應(yīng)。1.2.1微波的熱效應(yīng)微波的加熱介質(zhì)一般是基于以下兩種機(jī)理:離子傳導(dǎo),以及偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)[8]。微波法的離子傳導(dǎo)的產(chǎn)熱機(jī)理[9]就是指:一般情況下,這兩種不同的機(jī)理所產(chǎn)生的加熱效應(yīng)會(huì)共存于微波法加熱介質(zhì)的過(guò)程之中。介質(zhì)中的可離解的離子在電磁場(chǎng)中移動(dòng)的時(shí)候,形成電流,介質(zhì)本身對(duì)離子產(chǎn)生阻礙作用,進(jìn)而產(chǎn)生熱效應(yīng)。與微波的離子傳導(dǎo)的熱效應(yīng)的大小相關(guān)的因素有:介質(zhì)本身的離子濃度、遷移率。微波法的偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)傳導(dǎo)的產(chǎn)熱機(jī)理是指:如果介質(zhì)本身,由較多的一端帶正電荷,另一端帶負(fù)電荷的分子(或者偶極子)組成,介質(zhì)分子會(huì)隨外加電場(chǎng)的方向改變,不斷的做擺動(dòng)。而介質(zhì)因?yàn)槭艿搅朔肿訜徇\(yùn)動(dòng)的干擾及阻礙作用,其中會(huì)產(chǎn)生一種類(lèi)似于摩擦的作用,從而使介質(zhì)內(nèi)部分子獲取能量。介質(zhì)分子內(nèi)部能量被提高之后,介質(zhì)在宏觀方面所表現(xiàn)出來(lái)的溫度,也會(huì)隨之增高。與微波的偶極子轉(zhuǎn)動(dòng)傳導(dǎo)的熱效應(yīng)的大小有關(guān)的因素有:介質(zhì)的弛豫時(shí)間、介質(zhì)本身的粘度以及溫度[10]。綜上所述,微波的熱效應(yīng),就是通過(guò)介質(zhì)的介電損耗來(lái)發(fā)熱,從而使介質(zhì)內(nèi)部的分子,能夠在較短的時(shí)間內(nèi)極化。并且,通過(guò)加劇介質(zhì)內(nèi)部分子的運(yùn)動(dòng)和碰撞的方式,增加介質(zhì)的內(nèi)部分子的動(dòng)能。電磁能量通過(guò)波的形式,輻射到介質(zhì)內(nèi)部。而且,微波法加熱介質(zhì)可以使介質(zhì)的內(nèi)外同時(shí)被加熱,所以可以使介質(zhì)的內(nèi)外達(dá)到受熱均勻的效果。1.2.2微波的非熱效應(yīng)關(guān)于微波可以加速化學(xué)反應(yīng)這個(gè)說(shuō)法,目前學(xué)術(shù)界所持觀點(diǎn)存在較大分歧。部分研究人員認(rèn)為:微波法加速我們的化學(xué)反應(yīng)主要就是靠其熱效應(yīng)達(dá)到。但是,這一說(shuō)法沒(méi)有辦法解釋那些在相同溫度條件下,微波法加熱反應(yīng)帶來(lái)的加快反應(yīng)的結(jié)果。因而,支持微波的非熱效應(yīng)的理論的另一部分相關(guān)研究人員就認(rèn)為,微波是利用輻射作用,在化學(xué)反應(yīng)時(shí)使反應(yīng)物中的極性分子產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng),使分子高速旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生碰撞。換句話(huà)說(shuō),微波在提高分子活性的同時(shí),降低了化學(xué)反應(yīng)的活化能和分子鍵的強(qiáng)度。但是,有其他研究表明:每摩爾頻率在1~100GHz范圍內(nèi)的微波的光量子的能量,僅僅為到0.4~40J,而這樣的輻射能量無(wú)法斷裂部分的有機(jī)化合物的化學(xué)鍵[12]。1.2.3微波誘導(dǎo)催化效應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中,很多有機(jī)化合物是不能直接明顯地吸收微波的。但是,通過(guò)某種對(duì)微波有強(qiáng)烈吸收作用的“敏化劑”,可以達(dá)到將微波傳給這些物質(zhì)的目的,進(jìn)而誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生[11]。這些“敏化劑”可以是:鐵磁性金屬及其化合物、活性炭等等。微波誘導(dǎo)催化技術(shù)(MIOP)的原理如下:微波首先作用于包含某種“敏化劑”的固體催化劑,或者其載體,在其表面點(diǎn)位與微波能之間的強(qiáng)烈相互作用下,微波能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?,某些表面點(diǎn)位,很快被選擇性地加熱至較高的溫度(1400℃),形成“熱點(diǎn)”。所以,反應(yīng)中,即使反應(yīng)物不能直接利用微波加熱,也可以令它們與“熱點(diǎn)”接觸,從而被誘導(dǎo)發(fā)生化學(xué)催化反應(yīng)。為了進(jìn)一步達(dá)到降低反應(yīng)能耗并且縮短微波輻照時(shí)間的目的,微波誘導(dǎo)催化技術(shù)在相關(guān)化學(xué)研究中一直受到更多的關(guān)注。1.3微波法的應(yīng)用1.3.1在有機(jī)合成方面的應(yīng)用微波法由于其特殊熱傳導(dǎo)方式,以及誘導(dǎo)催化效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于有機(jī)藥物化學(xué)合成領(lǐng)域。微波法因縮短反應(yīng)時(shí)間、不需添加溶劑的特點(diǎn)可以較大程度降低產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)中將會(huì)面臨的成本等問(wèn)題。目前,微波技術(shù)已廣泛用于酯化反應(yīng)、醚合成反應(yīng)、雜環(huán)化合物的合成等方面。成麗等[13],進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以無(wú)水碳酸鉀、香蘭醛、硫酸二甲酯為原料,通過(guò)傳統(tǒng)法及兩種微波方法綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,得出兩種微波法均具有耗時(shí)短、操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)率高的結(jié)論。呂維忠等[14]在反應(yīng)中以苯甲酸和鄰苯二胺為原料,多聚磷酸(PPA)作為催化劑,利用微波輻射技術(shù),在280W的功率下反應(yīng)7min后,合成出了高產(chǎn)率的2-苯基苯并咪唑,該物質(zhì)在農(nóng)醫(yī)藥以及材料等多方面都具有及其重要的應(yīng)用。1.3.2在無(wú)機(jī)合成方面的應(yīng)用過(guò)去,無(wú)機(jī)合成在化學(xué)研究中大都采用傳統(tǒng)傳導(dǎo)加熱方式。利用油浴、加熱套、電爐等內(nèi)部熱源進(jìn)行加熱。這種方式具有及其明顯的局限性:反應(yīng)慢、效果不明顯等。這種加熱方式,一般需要熱量對(duì)流以及各種材料及物質(zhì)之間的熱傳導(dǎo)。反應(yīng)容器的溫度通常比反應(yīng)混合物的溫度高。但是如果在試驗(yàn)中利用微波輻射技術(shù)進(jìn)行加熱,就可以在其內(nèi)部,同時(shí)、均勻的升高整體溫度。目前為止,微波技術(shù)在無(wú)機(jī)合成中的研究成果也比較廣泛。如WangRui等[15]通過(guò),對(duì)比不同合成方法得出結(jié)論:在試驗(yàn)中以磷酸和氫氧化鈦為反應(yīng)原料,利用微波技術(shù),在400W的功率下,5min后便得到了分散好、粒徑小、形貌規(guī)則、結(jié)晶度高的單一相焦磷酸鈦。1.3.3在分析化學(xué)方面的應(yīng)用微波技術(shù)在分析化學(xué)中有微波波譜分析、微波溶樣、微波等離子體光譜分析等應(yīng)用。例如,在預(yù)處理分析樣品時(shí),往往耗時(shí)較長(zhǎng),而分析方法和手段的準(zhǔn)備與樣品制備之間存在明顯的“時(shí)差”,因而稍顯違和。而微波溶樣技術(shù)由于具備高效、低溫、易控制等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于處理各類(lèi)樣品。如徐伏秋等[16]通過(guò)對(duì)比傳統(tǒng)加熱方式和微波輻射技術(shù),進(jìn)行硅酸鹽礦石樣品的燒失量的測(cè)定,結(jié)果顯示,微波法的實(shí)驗(yàn)組,不僅具有較高精準(zhǔn)度,同時(shí)大大縮短測(cè)定時(shí)間,測(cè)定效率提高,并且做到節(jié)能反應(yīng)。1.4傳統(tǒng)方法路線(xiàn)1(a)2,2-二甲氧基丙烷,對(duì)甲苯磺酸,N,N-二甲基甲酰胺(b)苯甲酰氯,吡啶;(c)甲醇鈉,甲醇;(d)0.4M氫氧化鈉,甲醇,二氯乙烷,水;(e)苯甲酰氯,吡啶肌醇磷酸酯類(lèi)化合物可在細(xì)胞內(nèi)信息傳導(dǎo)中作為第二信使而被廣泛關(guān)注,科學(xué)家也一直在探索肌醇磷酸酯在生命系統(tǒng)中的作用及功能。在該類(lèi)化合物的合成過(guò)程中,穩(wěn)定的肌醇衍生物的制備是合成肌醇磷酸鹽及其他化合物(如:環(huán)己烯四酸以及類(lèi)糖物質(zhì))的關(guān)鍵步驟。本文將闡述兩種中間產(chǎn)物:(±)-1,2:5,6-二氧-亞異丙基-myo-肌醇(化合物5)和(±)-1,2:4,5-二氧-亞異丙基-myo-肌醇(化合物6)。當(dāng)酸催化劑存在的情況下,丙酮(或其縮酮衍生物)與肌醇反應(yīng),生成化合物5、6和(±)-1,2:5,6-二氧-亞異丙基肌醇以及一些其他同分異構(gòu)體?;衔?和6的分離需要用到柱層析法,而這可能并不適放量生產(chǎn)。由Gigg等人改進(jìn)了反應(yīng)路線(xiàn)對(duì)混合物進(jìn)行原位苯甲酰化,由于其高度結(jié)晶的性質(zhì),極大程度地促進(jìn)了化合物3(3,6-氧-二苯甲?;?1,2:4,5-二氧-亞異丙基-myo-肌醇)的分離(產(chǎn)率26%)。但是,與化合物3的情況不同,進(jìn)一步過(guò)濾純化得到化合物4(3,4,5,6-氧-四苯甲?;?1,2-二氧-亞異丙基-myo-肌醇)的收率只有13%。為了簡(jiǎn)化化合物2(3,4-氧-二苯甲?;?1,2:5,6-二氧-亞異丙基-myo-肌醇)的提純過(guò)程,Sonya等人對(duì)Gigg等人的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行優(yōu)化。將肌醇溶于N,N-二甲基甲酰胺中,加入2,2-二甲氧基丙烷和對(duì)甲苯丙磺酸,升溫至120℃攪拌3小時(shí)。然后降溫至0℃加入苯甲酰氯化物和吡啶使其進(jìn)一步苯甲酰化。經(jīng)過(guò)化合物2的過(guò)濾作用,再用液質(zhì)法測(cè)定化合物2與化合物4的產(chǎn)量比。結(jié)果顯示第一步中多加入的2,2-二甲氧基丙烷(16M)并不能有效地降低副產(chǎn)物四苯甲?;衔?的產(chǎn)率。相同地,對(duì)反應(yīng)化合物予以額外的分子篩過(guò)濾也沒(méi)有降低四醇化合物的產(chǎn)量。由于上述實(shí)驗(yàn)路線(xiàn)仍存在問(wèn)題,Sonya等人又選用了另一條反應(yīng)路線(xiàn):將所有的(±)-1,2-O-亞異丙基-myo-肌醇從產(chǎn)物中分離出來(lái)。在120℃下,攪拌3小時(shí)后,通過(guò)真空蒸餾來(lái)濃縮反應(yīng)混合物,所得混合物用乙酸乙酯柱層析,洗脫掉大部分的(±)-1,2-O-亞異丙基-myo-肌醇。二醇經(jīng)過(guò)苯甲?;?,分離得到化合物3,產(chǎn)率26%。而濾液的質(zhì)譜分析結(jié)果顯示化合物2中的化合物4的含量?jī)H占不到4%。然后,濾液中加入過(guò)量的水?dāng)嚢璧玫酱之a(chǎn)物,粗產(chǎn)物經(jīng)丙酮重結(jié)晶得到純的化合物2,產(chǎn)率22%。之前報(bào)道,在-78.5℃下,化合物2,3在氫氧化鈉的甲醇溶液中溫和水解。因?yàn)闇囟冗^(guò)低及大量氣體的產(chǎn)生,并且反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng),所以通常用過(guò)量的有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取,以得到更多的產(chǎn)物。為簡(jiǎn)化過(guò)程,在甲醇鈉的甲醇溶液中,脫掉化合物2,3的苯甲?;?,用乙酸乙酯正己烷柱層析洗掉副產(chǎn)物苯甲酸甲酯,得到化合物5,6。最后,化合物3在特定條件下水解生成(±)-6-氧-苯甲?;?1,2:4,5-二氧-亞異丙基-myo-肌醇(化合物7)。將氫氧化鈉溶于二氯甲烷甲醇中,水解化合物3得到主產(chǎn)物化合物7,其中混有少量化合物6。通過(guò)氣質(zhì)聯(lián)用測(cè)定化合物3,7,8,6的量(保留時(shí)間分別是26.59、22.03、21.55和15.88min)。通過(guò)改變篩選溶劑、催化劑、反應(yīng)次數(shù)和溫度,找出了合成化合物7的最佳反應(yīng)條件。用柱層析法來(lái)提純反應(yīng)混合物中的化合物7。這里需要注意的是,化合物6選擇性苯甲?;闹鳟a(chǎn)物是(±)-6-氧-苯甲?;?1,2:4,5-二氧-亞異丙基-myo-肌醇(化合物8)。因此,化合物7必須通過(guò)化合物3去保護(hù)過(guò)程來(lái)制備。1.5微波加熱相比傳統(tǒng)加熱方式在肌醇衍生物合成中的優(yōu)勢(shì)傳統(tǒng)的加熱方法,只能通過(guò)物質(zhì)表面的熱傳導(dǎo)、熱轉(zhuǎn)移、熱輻射的方式將能量轉(zhuǎn)移到原料上。而微波,是通過(guò)電磁場(chǎng)內(nèi)原子的相互作用,直接作用于原料內(nèi)部。在熱轉(zhuǎn)移方面,傳統(tǒng)加熱的能量是因?yàn)榇嬖跓崽荻榷晦D(zhuǎn)移。而微波是根據(jù)電磁能量的傳輸以及能量轉(zhuǎn)換達(dá)到加熱的目的。也就是說(shuō),由于其優(yōu)越的能量轉(zhuǎn)移方式,微波法加熱在材料加工方面具有很多潛在的優(yōu)勢(shì)。比如,微波能穿夠透材料達(dá)到儲(chǔ)蓄能量、熱量的目的,從而在材料的各個(gè)部位產(chǎn)生熱量。再比如,能量不再完全依賴(lài)于表面熱的擴(kuò)散而轉(zhuǎn)移,在厚度較大的材料上也可以實(shí)現(xiàn)快速且均勻得加熱。在合成導(dǎo)熱系數(shù)較低的聚合物以及一些陶瓷材料的時(shí)候,處理時(shí)間可以明顯被縮短。而在傳統(tǒng)加熱方法中,加熱速率的選擇,是以減少陡峭溫度梯度的目的為主。產(chǎn)品的處理時(shí)間和產(chǎn)品質(zhì)量之間存在周期這樣一個(gè)平衡點(diǎn),所以,時(shí)間往往只能控制在很慢的加熱速率上。因此,如果可以利用微波能在材料的各個(gè)部位傳遞能量,就可以縮短處理時(shí)間,提高產(chǎn)品質(zhì)量。除了體積熱之外,微波技術(shù)在分子水平上的能量轉(zhuǎn)移同樣具有不少的優(yōu)點(diǎn)。作為選擇原料的加熱設(shè)備,分子結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)微波的效果產(chǎn)生影響。材料絕緣性不同時(shí),微波會(huì)選擇高透過(guò)率的材料。這種選擇性具有很多優(yōu)勢(shì):如在傳統(tǒng)陶瓷工藝或高分子材料方面,傳統(tǒng)加熱浪費(fèi)太多時(shí)間以及能量。而如果選擇微波法,可以同時(shí)加熱樣品的內(nèi)外部分。除此之外,在微波的作用下,多元物質(zhì)可能更容易結(jié)合。因此,由于微波法具有的選擇性,其也可能在加工加熱不同分子結(jié)構(gòu)對(duì)的材料時(shí),選擇反應(yīng)物的熱能。從而實(shí)現(xiàn)一些過(guò)去不能實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng),達(dá)到合成新的原料的目的。2實(shí)驗(yàn)部分2.1儀器設(shè)備及藥品實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備:分析天平,微波合成反應(yīng)器(安東帕Monowave300),錐形瓶,膠頭滴管,微波管,注射器,樣品管,毛細(xì)管等。實(shí)驗(yàn)藥品:myo-肌醇(AlfaAesar),2,2-二甲氧基丙烷(AlfaAesar),對(duì)甲苯磺酸(阿拉?。?。2.2肌醇衍生物的合成稱(chēng)取1gmyo-肌醇,20mg對(duì)甲苯磺酸置于30mL微波反應(yīng)管中,然后量取3mL2,2-二甲氧基丙烷,4mLDMF,加入上述體系中。圖1丙叉保護(hù)的肌醇衍生物的合成設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)時(shí)間
溫度10min20min30min120℃A2A3130℃B1B2B3140℃C1C2C3150℃D1D2D3表1設(shè)計(jì)反應(yīng)溫度時(shí)間表A3A2A1A3A2A1圖二120℃下微波反應(yīng)圖B3B2B1B3B2B1圖三130℃下微波反應(yīng)圖C3C1C2C3C1C2圖四140℃下微波反應(yīng)圖D2D3D1D2D3D1圖五150℃下微波反應(yīng)圖圖六TLC檢測(cè)結(jié)果3結(jié)果討論本文通過(guò)設(shè)計(jì)從120℃至150℃,在每個(gè)溫度下分別反應(yīng)10min,20min,30min,共計(jì)12組實(shí)驗(yàn)。從TLC檢測(cè)結(jié)果中可以得知,在150℃下,反應(yīng)30min后,就可以很大程度減少化合物9的生成,主要產(chǎn)物為化合物5和化合物6。這與傳統(tǒng)的加熱方式下完成的反應(yīng)相比,反應(yīng)速度更快,且降低了副產(chǎn)物9的生成。在該步反應(yīng)中,與傳統(tǒng)加熱相比,有明顯的優(yōu)勢(shì)。而在實(shí)際反應(yīng)中,若要達(dá)到D3的反應(yīng)結(jié)果,需要加熱反應(yīng)16h。4展望由于微波反應(yīng)可以給予反應(yīng)體系更高的壓力以及溫度,所以,可以將傳統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間的加熱反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間縮短。由于反應(yīng)時(shí)間較短,所以可以得到較少的副產(chǎn)物。后期可以再尋找其他類(lèi)似常規(guī)反應(yīng),進(jìn)行微波實(shí)驗(yàn),以達(dá)到更好效果。參考文獻(xiàn)[1]丁保華.微波技術(shù)在材料合成中的應(yīng)用[J].科技資訊,2021(14):7-8.[2]李莉.微波在合成中的應(yīng)用[A].有色冶金設(shè)計(jì)與研究,2021(2):20.[3]金欽漢.微波化學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2021:2.[4]MingosDMP,BaghurstDR.Applicationofmicrowavedielectricheatingeffectstosyntheticproblemsinchemistry[J].ChemicalSocietyReviews,1991,20(1):1-47.[5]HillJM,MarchantTR.Modelingmicrowaveheating[J].AppliedMathematicalModeling,1996,20(1):3-15.[6]EuropeanScienceFoundationExploratoryWorkshop.ScientificReportonMicrowaveChemistryandSpecificMicrowaveEffect[R].Austria,2021.[7]黃卡瑪,楊曉慶.微波加快化學(xué)反應(yīng)中非熱效應(yīng)研究的新進(jìn)展[J].自然科學(xué)進(jìn)展,2021,16(3):273-279.[8]孫維義,宋寶增.微波法水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2021,32(8):93~96.[9]馬清花,柴濤.微波技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用[J].山東化工,2021(34):26~28.[10]陳嘯劍,張淑娟.微波聯(lián)用技術(shù)在有機(jī)廢水處理中的研究進(jìn)展[J].化工技術(shù)與開(kāi)發(fā),2021,40(90):49~53.[11]王鵬.環(huán)境微波化學(xué)技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2021:42.[12]P.Muler,P.Klan,V.Cirkva.Theelectrodelessdis.chargelamp:aprospectivetoolforphotochemistry.Part4:Temperatureandenvelopematerialdependentemissioncharacteristics[J].PhotochemPhotobiol,2021,A158:1~5.[13]成麗,蔡菁,尹紅梅,等.微波化學(xué)反應(yīng)器在藥物化學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2021,9(3):23-25.[14]呂維忠,劉波,王芳,等.微波輻射下2-苯基苯并咪唑的合成及表征[J].精細(xì)化工,2021,26(6):521-524.[15]RuiWang,JunweiYe,GuilingNing,etal.AFacileMicrowave-inducedSynthesisofTitaniumPyrophosphateNanocrystals[J].MaterialsLetters,2021(6):130-132.[16]徐伏秋,趙世璽,史尚釗.微波加熱測(cè)定硅酸鹽礦石樣品的燒失量[J].理化檢驗(yàn)-化學(xué)分冊(cè),2021,33(5):22-23. ThemicrowavemethodintheapplicationoftheinositolderivativessynthesisAbstract:Microwavechemistry--isaemerginginterdisciplinarywhichisdevelopingrapidlyintherecentdecade.Ithasgraduallypenetratedintoallfields,includingorganicsynthesissuchasesterification,DielsAlder,rearrangementandinorganicsynthesis,analyticalchemistry,environmentalpollutioncontrol,etc.Formicrowavemethodcanpromotethechemicalreaction,thestudyofmicrowavemethodhasfar-reachingsignificance.Thispapercomparedthetraditionalreactionmethodwithmicrowavesynthesisreactionprincipletoillustratetheadvantagesofmicrowavemethodsuchasthemildconditions,fastheatingandlowenergyconsumption,highproductquality.Theapplicationshowsthatthemicrowavemethodhasabroadprospectandsuperior.Keywords:Microwavechemistry;Microwavemethod;synthetic;themechanism;advantage.
中國(guó)企業(yè)物流運(yùn)作現(xiàn)狀及發(fā)展戰(zhàn)略探討摘要:自從2001年中國(guó)加入WTO之后,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)就更加激烈。每個(gè)企業(yè)為了提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力,努力提高物流水平,降低物流成本。本文將中國(guó)物流現(xiàn)狀與發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)的企業(yè)物流運(yùn)作模式進(jìn)行對(duì)比,提出了中國(guó)的企業(yè)物流發(fā)展戰(zhàn)略關(guān)鍵詞:企業(yè)物流現(xiàn)狀;運(yùn)行模式;發(fā)展戰(zhàn)略一、中國(guó)企業(yè)物流的運(yùn)作現(xiàn)狀及弊端
物流戰(zhàn)略是很多企業(yè)總體戰(zhàn)略中必須考慮到的一個(gè)重要因素。為了在市場(chǎng)中提升自我競(jìng)爭(zhēng)了,企業(yè)不斷在降低物流成本和提高物流水平上下功夫。無(wú)論是在國(guó)內(nèi)還是國(guó)際市場(chǎng)上,都能夠最大程度上的降低成本,同時(shí)又不減低服務(wù)水平,獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。企業(yè)物流的管理整體上來(lái)說(shuō)還是處于不完善的階段,大多停留在紙幣時(shí)代。比較先進(jìn)的企業(yè)已經(jīng)配備了電腦,但是依舊沒(méi)有形成系統(tǒng)的體系和網(wǎng)絡(luò)。EDL、個(gè)人電腦、人工智能、專(zhuān)家系統(tǒng)、通信和掃描等先進(jìn)的信息技術(shù)還未在物流運(yùn)作中廣泛地運(yùn)用。但是物流是一種新型的管理技術(shù),涉及領(lǐng)域?qū)拸V。因此物流管理人員要熟悉掌握企業(yè)內(nèi)物流和因此延伸的整條供應(yīng)鏈的管理知識(shí),掌握整個(gè)工藝流程,精通物流管理技術(shù)。而我國(guó)現(xiàn)在十分缺乏具備綜合物流知識(shí)的管理和技術(shù)人才,難以滿(mǎn)足企業(yè)物流現(xiàn)代化的需求。二、中國(guó)企業(yè)物流的發(fā)展戰(zhàn)略1990年以來(lái),在國(guó)外,物流已經(jīng)成為了該國(guó)一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。但是在中國(guó),物流才剛剛起步。企業(yè)之間生產(chǎn)經(jīng)營(yíng),市場(chǎng)運(yùn)行的各個(gè)方面展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。具體體現(xiàn)在技術(shù)、人才上包括了物流和供應(yīng)鏈。在競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的背景之下,企業(yè)進(jìn)入了一個(gè)微利時(shí)代,產(chǎn)品的成本和利潤(rùn)變得十分透明。而這用競(jìng)爭(zhēng)還會(huì)不斷加深,變得更加激烈,三、發(fā)展物流為當(dāng)務(wù)之急
社會(huì)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境在不斷地發(fā)展變化之中,這就要求中小企業(yè)從戰(zhàn)略發(fā)展的高度出發(fā)去思考物流的發(fā)展問(wèn)題。在大企業(yè)實(shí)時(shí)物流戰(zhàn)略的同時(shí),作為靈活的反應(yīng)者,中小企業(yè)在市場(chǎng)中,也積極采取了行動(dòng)。希望通過(guò)積極的物流戰(zhàn)略提升自身的競(jìng)爭(zhēng)力。信息技術(shù)的發(fā)展前景大好,經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的高速發(fā)展,物流業(yè)已經(jīng)顯示出了蓬勃的活力和蘊(yùn)藏的無(wú)限商機(jī),物流服務(wù)正逐漸成為中國(guó)企業(yè)之中最為經(jīng)濟(jì)合理的綜合服務(wù)模式。中國(guó)進(jìn)入WTO的時(shí)間還不算長(zhǎng),我國(guó)的中小企業(yè)應(yīng)該及時(shí)把握住這一機(jī)會(huì),在物流市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)比較不激烈時(shí)加入物流領(lǐng)域,迅速地占領(lǐng)一定的市場(chǎng)份額。但是如果中小企業(yè)不作為,等時(shí)間再長(zhǎng)久一些,將會(huì)失去發(fā)展物流的優(yōu)勢(shì)。
四、從戰(zhàn)略角度做物流
現(xiàn)下,我國(guó)的許多中小企業(yè)還未意識(shí)到物流戰(zhàn)略以及控制物流成本的重要性。中小企業(yè)應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到物流戰(zhàn)略是提升競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段,并且重視自身物流系統(tǒng)地建設(shè),將物流系統(tǒng)的建設(shè)上升到戰(zhàn)略高度。事實(shí)上,企業(yè)物流成本是除了原材料成本之外的最大成本項(xiàng)目。在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家,它們的物流成本一般控制在10%左右。而我國(guó)的現(xiàn)狀就不太樂(lè)觀。我國(guó)物流成本一般占總成本30%-40%,鮮活產(chǎn)品占60%左右甚至更多。我們應(yīng)該看到的是系統(tǒng)完善的物流管理可以節(jié)省15%-30%物流成本,很大程度上減少庫(kù)存和運(yùn)輸成本,對(duì)于中小企業(yè)來(lái)說(shuō),技術(shù)上和產(chǎn)品質(zhì)量都比不上大企業(yè)。但不得不承認(rèn)的是,中小企業(yè)產(chǎn)品價(jià)格更加受消費(fèi)者青睞,市場(chǎng)需求反應(yīng)更加靈活迅速。一旦中小企業(yè)將物流上升到戰(zhàn)略高度,利用先進(jìn)的物流管理模式,就可以大大的節(jié)省產(chǎn)品成本,進(jìn)一步發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)。想要在變幻莫測(cè)的市場(chǎng)中屹立不倒。謀求更加長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展,中小企業(yè)就要把物流放到企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的戰(zhàn)略高度上進(jìn)行思考。除了考慮要怎樣解決倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸和商品配送這些物流的基本問(wèn)題,還要思考怎樣把采購(gòu)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售過(guò)程中的物流活動(dòng)的有機(jī)結(jié)合。做到以業(yè)務(wù)流程為基礎(chǔ),使得物流的一體化。最終達(dá)到加強(qiáng)企業(yè)的在瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)當(dāng)中的競(jìng)爭(zhēng)能力。
我國(guó)的中小企業(yè)只有突破地域限制、行業(yè)的局限,放眼于國(guó)內(nèi)外,才能說(shuō)真正意義上做好了戰(zhàn)略制定,最大限度地把握住了機(jī)遇,有效規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。具體來(lái)的說(shuō),就是首先著眼于當(dāng)前的地域市場(chǎng)的開(kāi)拓,在獲得了本地競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)之后,輻射全國(guó),放眼于全球。
五、重視物流系統(tǒng)的全面改造
發(fā)展物流并不是一蹴而就的,它需要一步步地前進(jìn)。因此中小企業(yè)要注重制定詳細(xì)的物流重組的長(zhǎng)期實(shí)施計(jì)劃和發(fā)展策略。物流重組需要從物流業(yè)務(wù)流程、組織機(jī)構(gòu)、企業(yè)資源管理系統(tǒng)等方面展開(kāi),這樣一來(lái)才有可能慢慢實(shí)現(xiàn)企業(yè)物流向供應(yīng)鏈管理的“橫向一體化”。達(dá)到降低生產(chǎn)、庫(kù)存、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的成本,最終給客戶(hù)帶來(lái)更大的效益,給消費(fèi)者帶去更大的實(shí)惠。與此同時(shí),企業(yè)的經(jīng)營(yíng)者應(yīng)該打破傳統(tǒng)的觀念,不再只是局限于投入產(chǎn)出管理問(wèn)題,如流程再造、壓縮成本、加強(qiáng)培訓(xùn)以及有限資源的合理配置問(wèn)題。企業(yè)的經(jīng)營(yíng)者應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到物流是企業(yè)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)的基礎(chǔ),從戰(zhàn)略高度去思考物流運(yùn)營(yíng)成本與市場(chǎng)拓展需要、物流顧客服務(wù)的特殊要求之間的動(dòng)態(tài)平衡,做到將物流系統(tǒng)與營(yíng)銷(xiāo)戰(zhàn)略有機(jī)結(jié)合?,F(xiàn)代化的物流在國(guó)際上又被稱(chēng)為一體化物流、供應(yīng)鏈管理、銷(xiāo)售鏈管理等等。不同于傳統(tǒng)的物流,現(xiàn)代物流包括了運(yùn)輸、儲(chǔ)存、裝卸、搬運(yùn)、包裝、流通加工、配送、信息處理、回收等功能。對(duì)我國(guó)的中小企業(yè)來(lái)說(shuō),發(fā)展物流必須重視物流系統(tǒng)的全面改造。以物流供應(yīng)鏈思想作為指導(dǎo),注意對(duì)物流管理的強(qiáng)化,積極運(yùn)用有效策略,全新打造物流的運(yùn)作與管理體系。
六、從服務(wù)角度做物流
在國(guó)外,廣泛認(rèn)為物流業(yè)歸屬于服務(wù)業(yè)。但是現(xiàn)代物流在中國(guó)還是新興產(chǎn)業(yè)。它的發(fā)展也就緊密伴隨著企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理理念而在發(fā)展。當(dāng)代企業(yè)政府對(duì)物流管理的認(rèn)識(shí)也逐漸提高到了企業(yè)和地區(qū)的戰(zhàn)略理論的高度。當(dāng)代企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理理念的核心正在從產(chǎn)品制造轉(zhuǎn)向產(chǎn)品銷(xiāo)售再轉(zhuǎn)向現(xiàn)代營(yíng)銷(xiāo)和客戶(hù)服務(wù)。并且提出了“一切為客戶(hù)創(chuàng)造價(jià)值”的現(xiàn)代經(jīng)營(yíng)理念。人們對(duì)于物流的認(rèn)識(shí)早已經(jīng)從企業(yè)自身的“功能性活動(dòng)”上升為“以滿(mǎn)足客戶(hù)需求為目的”、“努力為客戶(hù)創(chuàng)造價(jià)值,盡力增加顧客讓渡價(jià)值”的“從供應(yīng)到消費(fèi)的運(yùn)動(dòng)、儲(chǔ)存和配送的計(jì)劃、執(zhí)行和控制”的管理過(guò)程。消費(fèi)者的需求不僅僅是商品。以企業(yè)的經(jīng)營(yíng)和發(fā)展的角度來(lái)看,物流就等同于服務(wù)。服務(wù)也是物流的物品之一。它是企業(yè)所提供的服務(wù),“服務(wù)的實(shí)質(zhì)上也是一種商品”,但是這一點(diǎn)卻常常被人們所忽視。七、引進(jìn)專(zhuān)業(yè)物流管理咨詢(xún)公司中小企業(yè)自身的專(zhuān)業(yè)力量不足,因此要懂得借助相關(guān)的管理顧問(wèn)公司以及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)來(lái)科學(xué)規(guī)劃企業(yè)的物流戰(zhàn)略、實(shí)施戰(zhàn)略和管理體系。要去了解先進(jìn)物流企業(yè)的作以及這樣運(yùn)作的原因所在。在這一過(guò)程之中,它們的物流服務(wù)理念是如何變化的,怎樣做到滿(mǎn)足客戶(hù)需求和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),企業(yè)經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略相銜接。這有這樣,我國(guó)的中小企業(yè)才有可能成功地進(jìn)入一個(gè)新的市場(chǎng)領(lǐng)域,在現(xiàn)有的市場(chǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)一步地替身自身的服務(wù)水平,拓展市場(chǎng)份額。許多的企業(yè)在管理咨詢(xún)方面下了許多的功夫,用以探索新管理方式和學(xué)習(xí)物流技術(shù)的運(yùn)用。中小企想要全面提升企業(yè)的物流運(yùn)作以及管理的水平,更加迅速地構(gòu)建起一個(gè)先進(jìn)的物流系統(tǒng)以及管理平臺(tái),就應(yīng)當(dāng)充分利用專(zhuān)業(yè)管理顧問(wèn)公司的優(yōu)勢(shì)能力。結(jié)語(yǔ):戰(zhàn)略性的規(guī)劃、投資以及技術(shù)開(kāi)發(fā)是最近幾年促進(jìn)物流現(xiàn)代化發(fā)展的重要因素。企業(yè)亟需解決的不僅僅是倉(cāng)促運(yùn)輸以及商品配送等最為基本的物流問(wèn)題,最重要是為了解決怎么樣才能在在變化莫測(cè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之中謀求生存與發(fā)展這一問(wèn)題。因此企業(yè)必須做到將物流放在企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理這一戰(zhàn)略高度上去考慮怎樣將采購(gòu)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售則一系列過(guò)程與物流相結(jié)合。從而形成以業(yè)務(wù)流程為基礎(chǔ),形成物流一體化,達(dá)到增強(qiáng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的目的。物流已然是企業(yè)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)的基礎(chǔ)。作業(yè)企業(yè)的經(jīng)理,在物流決策方面應(yīng)當(dāng)從戰(zhàn)略高度去考慮物流運(yùn)營(yíng)成本和市場(chǎng)拓展需要、物流顧客服務(wù)的特殊要求之間的動(dòng)態(tài)平衡,仔細(xì)思考怎樣才能把物流系統(tǒng)與營(yíng)銷(xiāo)戰(zhàn)略以及企業(yè)的總體戰(zhàn)略靈活結(jié)合。不再像傳統(tǒng)上,只注重如何解決流程再造、壓縮成本等投入產(chǎn)出的管理問(wèn)題以及有限資源的合理配置問(wèn)題。參考文獻(xiàn)【1】孟祥茹
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