微波技術(shù)在化學(xué)藥物合成中的應(yīng)用

張?zhí)m芳

【摘 要】近年來，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，微波技術(shù)作為一種新型技術(shù)，能夠直接對(duì)化學(xué)反應(yīng)物進(jìn)行輻射，實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)速度的提升，加快了研發(fā)效率，同時(shí)具有綠色環(huán)保、科學(xué)快捷的優(yōu)勢，使得其在藥物合成領(lǐng)域，呈現(xiàn)出較為廣泛的應(yīng)用。本文從微波化學(xué)與應(yīng)用領(lǐng)域、微波輔助有機(jī)合成、微波技術(shù)在化學(xué)藥物合成中的應(yīng)用三方面進(jìn)行了闡述分析，希望能夠促進(jìn)微波技術(shù)在化學(xué)藥物合成領(lǐng)域的應(yīng)用，提升化學(xué)藥物合成的水平。

【關(guān)鍵詞】微波技術(shù);化學(xué)藥物合成;應(yīng)用

中圖分類號(hào)： TQ460.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）30-0217-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.30.111

Application of Microwave Technology in Chemical Drug Synthesis

ZHANG Lan-fang

（Wuxi health vocational and technical school， Wuxi Jiangsu 214000， China）

【Abstract】In recent years， with the development of science and technology， Microwave technology as a new technology， It can radiate chemical reactants directly，Achieving the improvement of chemical reaction speed and accelerating the efficiency of R&D，At the same time， it has the advantages of green environmental protection， scientific and fast，It has been widely used in the field of drug synthesis。In this paper， microwave chemistry and its applications are reviewed、Microwave-assisted organic synthesis、The application of microwave technology in the synthesis of chemical drugs is described and analyzed in three aspects，It is hoped that the application of microwave technology in the field of chemical drug synthesis will be promoted，Improve the level of chemical drug synthesis.

【Key words】Microwave technology; Chemical drug synthesis; Application

0 引言

微波是由電場與磁場共同作用的結(jié)果，對(duì)于低能電磁輻射，包括無線電、微波以及TV[1]。微波則指的是頻率在300MHz到300GHz之間，同時(shí)波長在1mm到1m之間的電磁波，在具體的應(yīng)用中，為了防止與國防應(yīng)用與通訊產(chǎn)生干擾，工業(yè)上所使用的微波主要包括四個(gè)頻段，即433.92MHz、915MHz、2375MHz以及2450MHz等等。微波與X射線和y射線存在一定的區(qū)別，對(duì)于非離子化的微波來說，能夠推動(dòng)原子在分子中產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，但是其所進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)，并不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)[2]。對(duì)于微波來說，具有穿透、反射以及吸收等特效，使得其在各行業(yè)中的應(yīng)用更加廣泛，與此同時(shí)，其所體現(xiàn)出來的特殊微波效應(yīng)、熱效應(yīng)以及非熱微波效應(yīng)三大效應(yīng)，能夠在食品加工、污水處理以及化學(xué)合成等方面發(fā)揮功效。

1 微波化學(xué)與應(yīng)用領(lǐng)域

1992年10月，標(biāo)志著微波化學(xué)正式出現(xiàn)的第一屆世界微波化學(xué)大會(huì)，在荷蘭的布魯克倫召開，由此開始，微波化學(xué)成了人們研究的重要領(lǐng)域，同時(shí)在會(huì)上也進(jìn)行了諸多研究成果的展示，比如微波加熱的溫度控制、微波化學(xué)的基礎(chǔ)理論研究、微波場中的催化反應(yīng)以及微波環(huán)境中的溫度測試等等。就目前制藥業(yè)的發(fā)展來看，如何提升產(chǎn)品的研發(fā)效率，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化，為患者提供高質(zhì)量藥品的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本，已經(jīng)成了諸多企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)[3]。對(duì)于中成藥來說，關(guān)鍵指標(biāo)包括多方面，即能耗、提取率以及有效成本含量，而在發(fā)揮出微波輔助技術(shù)的優(yōu)勢之后，能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)指標(biāo)的顯著提升。在受控條件下開展的微博輔助加熱有機(jī)合成法，已經(jīng)成了藥物研發(fā)以及藥物化學(xué)中的重要技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)時(shí)間的大幅縮短，從幾天縮短到幾分鐘，甚至是幾秒鐘，同時(shí)快速地進(jìn)行反應(yīng)參數(shù)的測定，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)化學(xué)反應(yīng)的優(yōu)化[4]。微波合成法的應(yīng)用，將反應(yīng)時(shí)間從幾個(gè)小時(shí)甚至幾天，大大縮短到了幾分鐘，同時(shí)能夠?qū)Ω狈磻?yīng)進(jìn)行跟蹤優(yōu)化，為產(chǎn)率與純度的提升提供了可靠的保障，這就使得其在學(xué)術(shù)界以及工業(yè)界的應(yīng)用十分廣泛，為新化學(xué)實(shí)體的高效合成提供了便利的條件。

2 微波輔助有機(jī)合成

2.1 微波化學(xué)

微波化學(xué)作為一種交叉學(xué)科，是建立在微波理論與化學(xué)兩大學(xué)科的基礎(chǔ)之上，在將微波的優(yōu)勢發(fā)揮出來之后，對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行推動(dòng)，在實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)速度加快的基礎(chǔ)上，對(duì)化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行改變。對(duì)于這一理論來說，是建立在微波理論的基礎(chǔ)之上，通過借助微波的優(yōu)勢，對(duì)介質(zhì)進(jìn)行加熱處理，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)鍵的變化，對(duì)相應(yīng)的活化能進(jìn)行改變，達(dá)到加速化學(xué)反應(yīng)速度的目的，或者是通過產(chǎn)生新的化學(xué)反應(yīng)，推動(dòng)新產(chǎn)物的產(chǎn)生。在這一理論的研究中，其應(yīng)用范圍已經(jīng)得到了很大的提升，包括有機(jī)、無機(jī)等等領(lǐng)域，都獲得了完美的應(yīng)用[5]。

2.2 微波的三大效應(yīng)

2.2.1 熱效應(yīng)

化學(xué)反應(yīng)速度的提升，需要依靠單純的熱/動(dòng)力學(xué)，通過在微波場內(nèi)進(jìn)行極性物質(zhì)的照射，能夠迅速地提升反應(yīng)溫度，為各項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行提供便利的條件，縮短化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間。

2.2.2 特殊微波效應(yīng)

對(duì)于微波化學(xué)所體現(xiàn)出來的特殊微波效應(yīng)來說，從根本上來看，同樣是一種熱效應(yīng)，在微波的作用下，溶劑會(huì)受到多方面因素的影響，從而造成溶劑沸騰的整體溫度的變化，這些影響因素多種多樣，包括電場分布、物料流動(dòng)等等，而在溶劑當(dāng)中加入沸石，或者是對(duì)溶劑進(jìn)行攪拌之后，能夠使得溶劑所呈現(xiàn)出來的過熱現(xiàn)象消除。在進(jìn)行微波加熱的時(shí)候，整個(gè)液體內(nèi)部都會(huì)存在能量縫補(bǔ)，但是對(duì)于器壁的表面來說，受熱情況比較有限，這就使得其溫度要在液體溫度以下。而對(duì)于傳統(tǒng)的加熱實(shí)驗(yàn)來說，一些對(duì)于溫度敏感的物質(zhì)，如果在熱熔器中停留較長時(shí)間，則會(huì)出現(xiàn)分解的局面，而在消除反應(yīng)器表面高溫之后，其自身的催化劑壽命會(huì)產(chǎn)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致微波加熱反應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，使得其相較于傳統(tǒng)加熱方式來說，體現(xiàn)出來更多的優(yōu)勢[6]。除此之外，在進(jìn)行微波介質(zhì)加熱的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)整體加熱，通過借助微波獨(dú)有的特點(diǎn)，對(duì)反應(yīng)化合物進(jìn)行迅速而均勻的加熱。

2.2.3 非熱微波效應(yīng)

對(duì)于大多數(shù)的非熱效應(yīng)來說，都是來源于電場與反應(yīng)介質(zhì)中特殊分子之間的相互作用，但是目前對(duì)于電場存在引起的偶極分子定效效應(yīng)，使得阿倫尼烏斯方程的指前因子A或者活化能產(chǎn)生變化這一觀點(diǎn)還存在著一定的質(zhì)疑。與此同時(shí)，在極性反應(yīng)中同樣存在一些類似的效應(yīng)，這是因?yàn)樵跇O性反應(yīng)中，基態(tài)到過渡態(tài)轉(zhuǎn)化中，極性會(huì)大大增加，同時(shí)在活化能降低的情況下，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)效應(yīng)的增強(qiáng)。而從目前大多數(shù)研究成果來看，微波加熱的能效相對(duì)較小，這就使得其無法激發(fā)分子進(jìn)入到高能級(jí)中，同時(shí)微波加熱化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)以及檢測手段還存在許多的不足之處，因此在進(jìn)行動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)測定的過程中，無法像傳統(tǒng)加熱反應(yīng)中保持精確度[7]。

3 微波技術(shù)在化學(xué)藥物合成中的應(yīng)用

目前，在新藥研發(fā)先導(dǎo)化合物的優(yōu)化以及藥物化學(xué)發(fā)展方面，還存在著一定的瓶頸。因此，這就需要將微波技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)藥物合成中，更好地提升藥物合成的水平。在目前的藥物化學(xué)新藥研發(fā)中，受控條件下的微波輔助加熱法已經(jīng)成了一項(xiàng)比較廣泛的應(yīng)用技術(shù)，能夠顯著的縮短反應(yīng)時(shí)間，將一旦長達(dá)幾小時(shí)甚至數(shù)天的時(shí)間，縮短到幾分鐘，從而快速地獲取相應(yīng)的反應(yīng)參數(shù)，為目標(biāo)化學(xué)反應(yīng)的優(yōu)化提供可靠的保障[8]。在藥物化學(xué)中，所需要解決的主要問題主要集中在基礎(chǔ)生物學(xué)以及臨床，因此大部分的制藥公司已經(jīng)將微波合成作為了化學(xué)項(xiàng)目中的重要方式，為藥物合成研究做出了巨大的貢獻(xiàn)。

4 結(jié)語

微波所體現(xiàn)出的吸收、反射以及穿透等散發(fā)特效，使得其在各行業(yè)中的應(yīng)用更加廣泛，與此同時(shí)，其所體現(xiàn)出來的特殊微波效應(yīng)、熱效應(yīng)以及非熱微波效應(yīng)三大效應(yīng)，能夠在食品加工、污水處理以及化學(xué)合成等方面發(fā)揮功效。在化學(xué)原料藥的生產(chǎn)與研發(fā)當(dāng)中，發(fā)展瓶頸在于如何實(shí)現(xiàn)反應(yīng)條件的優(yōu)化，從而達(dá)到一個(gè)合適的純度與產(chǎn)率，得到最終的產(chǎn)物。但是在這一過程中，需要經(jīng)過多個(gè)長時(shí)間的加熱步驟，使得其對(duì)于反應(yīng)條件的優(yōu)化會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間。所以，通過分析微波技術(shù)在化學(xué)藥物合成中的應(yīng)用，能夠推動(dòng)有機(jī)化學(xué)研究水平的提升，更好地促進(jìn)化學(xué)藥物合成研究的技術(shù)水平。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王金娟，裴學(xué)海，楊志翔，等.幾類含氮離子化合物的微波合成及催化Perkin反應(yīng)[J].貴州師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，35（4）：105-108.

[2]齊佳碩微波探測在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用和發(fā)展[J].國外電子測量技術(shù)，2018，37（11）：58-65.

[3]武景路.微波真空干燥技術(shù)在人參提取物中的工藝研究[J].中國現(xiàn)代中藥，2017，19（3）：422-424.

[4]丁昭霞，苑晨，麥正軍，等.以過硫酸鹽為氧化劑的微波高級(jí)氧化技術(shù)在殺菌方面的應(yīng)用[J].高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)，2017，31（5）：1225-1231.

[5]劉興利.新型脫氧膽酸1，2，4-三唑席夫堿類化合物的微波合成及其抗菌活性研究（英文）[J].化學(xué)研究與應(yīng)用，2018，30（11）：1892-1901.

[6]錢志強(qiáng)，張慧芳，王世棟，等.微波技術(shù)在吸附分離中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化工新型材料，2018（2）：272-274.

[7]李文武，趙維維，張素歌，等.熒光碳量子點(diǎn)催化魯米諾發(fā)光體系測定2-甲氧基雌二醇[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)（醫(yī)學(xué)版），2017，52（4）：419-423.

[8]呂東方.微波技術(shù)在中藥炮制中的應(yīng)用探討[J].臨床醫(yī)藥文獻(xiàn)電子雜志，2018，5（98）：157-158.