微波技术在化学药物合成中的应用

微波技术在化学药物合成中的应用

胡国峰

哈药集团三精明水药业有限公司 黑龙江省绥化市 151700

【摘要】近年来，随着科学技术水平的不断提升，微波技术作为一种新型技术，能够直接对化学反应物进行辐射，实现化学反应速度的提升，加快了研发效率，同时具有绿色环保、科学快捷的优势，使得其在药物合成领域，呈现出较为广泛的应用。本文从微波化学与应用领域、微波辅助有机合成、微波技术在化学药物合成中的应用三方面进行了阐述分析，希望能够促进微波技术在化学药物合成领域的应用，提升化学药物合成的水平。
　　【关键词】微波技术;化学药物合成;应用
　　引言
　　微波是由電场与磁场共同作用的结果，对于低能电磁辐射，包括无线电、微波以及TV。微波则指的是频率在300MHz到300GHz之间，同时波长在1mm到1m之间的电磁波，在具体的应用中，为了防止与国防应用与通讯产生干扰，工业上所使用的微波主要包括四个频段，即433.92MHz、915MHz、2375MHz以及2450MHz等等。微波与X射线和y射线存在一定的区别，对于非离子化的微波来说，能够推动原子在分子中产生运动，但是其所进行的运动，并不会产生化学反应。对于微波来说，具有穿透、反射以及吸收等特效，使得其在各行业中的应用更加广泛，与此同时，其所体现出来的特殊微波效应、热效应以及非热微波效应三大效应，能够在食品加工、污水处理以及化学合成等方面发挥功效。
　　1微波化学的应用研究

1.1微波化学的应用分析

微波化学这一理念最早于1992年10月在荷兰被提出。微波化学也就是将微波技术与化学技术进行综合应用，众所周知，化学技术在工业领域中的应用通过一系列化学反应，最终能够得到具有不同特性的产品。而微波技术借助电磁波，也能够对物品的原分子进行改变。因此，微波化学属于交叉科学。而在1992年的微波化学大会上，针对一些化学技术以及微波技术的应用进行了详细的探讨，并且将一批高新的科研成果作展示，例如当前人们在化学生产中常用到的微波化学的基础理论尧微波加热的温度控制标准等等，这些都能够应用在当代化学药物生产工作中。随着近几年我国化学制药领域技术的不断突破，微波技术在化学药物生产中的应用要求也越来越高。将微波技术应用在化学药物生产工作中，应注意化学反应与微波技术应用过程中产生的一些干扰，重点提高产品研发效率及实现产品药品的整体质量。应重点提升中药生产的成分含量，降低能耗，并且应将提高中药提取率作为目标，尽可能的在应用微波技术的同时，减少化学药物生产成本，这样才能够提升我国化学药物生产的质量，推进我国化学药物领域的快速发展。

1.2微波技术在化学药物中的化学反应分析

微波技术在当前我国化学药物中的化学反应根据化学药物性质的不同，所具有的反应状态也不尽相同。一般来说，在受控条件下，微波辅助加热有机合成法能够为当前我国化学药物生产提供技术支撑。通过此项技术，能够有效的缩短药物化学生产的反应时间，这样一来就能够有效的提升化学药物的生产速率，为相关的制药企业带来了可观的经济效益。借助微波辅助加热有机合成技术，甚至能够将反应时间缩短为几秒钟，并且实现了在短时间内对反应参数进行测定，通过快速跟踪和减少副反应来优化反应条件，这样就能够提前得到化学反应，还能够提升化学反应的纯度，拓展反应条件。因此，当前我国工业界以及生物制药领域通常都会应用微波辅助加热有机合成技术，能够实现化学药物生产的快速优化反应条件，有效的提升化学制药的整体质量。
　　2微波辅助有机合成
　　2.1微波化学
　　微波化学作为一种交叉学科，是建立在微波理论与化学两大学科的基础之上，在将微波的优势发挥出来之后，对化学反应进行推动，在实现化学反应速度加快的基础上，对化学反应的产物进行改变。对于这一理论来说，是建立在微波理论的基础之上，通过借助微波的优势，对介质进行加热处理，从而实现化学键的变化，对相应的活化能进行改变，达到加速化学反应速度的目的，或者是通过产生新的化学反应，推动新产物的产生。在这一理论的研究中，其应用范围已经得到了很大的提升，包括有机、无机等等领域，都获得了完美的应用。　　2.2微波的三大效应
　　2.2.1热效应
　　化学反应速度的提升，需要依靠单纯的热/动力学，通过在微波场内进行极性物质的照射，能够迅速地提升反应温度，为各项化学反应的进行提供便利的条件，缩短化学反应的时间。
　　2.2.2特殊微波效应
　　对于微波化学所体现出来的特殊微波效应来说，从根本上来看，同样是一种热效应，在微波的作用下，溶剂会受到多方面因素的影响，从而造成溶剂沸腾的整体温度的变化，这些影响因素多种多样，包括电场分布、物料流动等等，而在溶剂当中加入沸石，或者是对溶剂进行搅拌之后，能够使得溶剂所呈现出来的过热现象消除。在进行微波加热的时候，整个液体内部都会存在能量缝补，但是对于器壁的表面来说，受热情况比较有限，这就使得其温度要在液体温度以下。而对于传统的加热实验来说，一些对于温度敏感的物质，如果在热熔器中停留较长时间，则会出现分解的局面，而在消除反应器表面高温之后，其自身的催化剂寿命会产生变化，进而导致微波加热反应产生相应的变化，使得其相较于传统加热方式来说，体现出来更多的优势。除此之外，在进行微波介质加热的过程中，能够实现整体加热，通过借助微波独有的特点，对反应化合物进行迅速而均匀的加热。

　　2.2.3非热微波效应
　　对于大多数的非热效应来说，都是来源于电场与反应介质中特殊分子之间的相互作用，但是目前对于电场存在引起的偶极分子定效效应，使得阿伦尼乌斯方程的指前因子A或者活化能产生变化这一观点还存在着一定的质疑。与此同时，在极性反应中同样存在一些类似的效应，这是因为在极性反应中，基态到过渡态转化中，极性会大大增加，同时在活化能降低的情况下，实现了反应效应的增强。而从目前大多数研究成果来看，微波加热的能效相对较小，这就使得其无法激发分子进入到高能级中，同时微波加热化学反应的实验以及检测手段还存在许多的不足之处，因此在进行动力学数据测定的过程中，无法像传统加热反应中保持精确度。
　　3微波技术在化学药物合成中的应用
　　目前，在新药研发先导化合物的优化以及药物化学发展方面，还存在着一定的瓶颈。因此，这就需要将微波技术应用于化学药物合成中，更好地提升药物合成的水平。在目前的药物化学新药研发中，受控条件下的微波辅助加热法已经成了一项比较广泛的应用技术，能够显著的缩短反应时间，将一旦长达几小时甚至数天的时间，缩短到几分钟，从而快速地获取相应的反应参数，为目标化学反应的优化提供可靠的保障。在药物化学中，所需要解决的主要问题主要集中在基础生物学以及临床，因此大部分的制药公司已经将微波合成作为了化学项目中的重要方式，为药物合成研究做出了巨大的贡献。

结语

微波合成技术在国际上已经研发多时，微波化学合成是化学合成的一个分支，化学合成药物则是以有机化学为基础的。微波合成分有机和无机两大类，微波有机合成具有周期短、效率高、经济便利、节能环保和产率高的优点，现在几乎每个药物公司和越来越多的学术实验室都在他们的研究中使用微波辅助有机合成（MAOS）技术，值得向产业界推荐。

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