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Microondas

Responsable

Lic. Gustavo Fernandez

LIUC

Principio de la técnica

La radiación de microondas interacciona directamente con las moléculas de la mezcla de reacción, provocando un rápido incremento en la temperatura. Como el proceso no está limitado por la conductividad térmica del recipiente de reacción, el resultado es un sobrecalentamiento localizado instantáneo de cualquier sustancia que responda a la rotación dipolar o a la conducción iónica (los dos mecanismos fundamentales de transferencia de energía de MW a la sustancia que se calienta). Por lo tanto, la síntesis orgánica asistida por MW se caracteriza por producir aceleraciones espectaculares en muchas reacciones como consecuencia de la velocidad de calentamiento, que no pueden ser reproducidas por calentamiento clásico. Las ventajas de la irradiación por microondas incluyen la minimización de la descomposición térmica de los reactivos y productos por la eliminación de los posibles gradientes de temperatura y sobrecalentamiento localizado, que son comunes a los métodos de calentamiento convencionales. Por otra parte, la irradiación de microondas acelera en gran medida las velocidades de reacción utilizando condiciones suaves y típicamente proporciona mejores rendimientos con menos subproductos. También obtenemos mayor reproducibilidad y bajos costos de operación. De esta manera, muchos procesos pueden ser mejorados. De hecho, incluso las reacciones que no se producen por calentamiento convencional se pueden realizar usando MW.

Los resultados obtenidos no se pueden explicar sólo por el efecto del rápido calentamiento y esto ha llevado a varios autores a postular la existencia de un llamado ''efecto microondas''. Por lo tanto, la aceleración o cambios en la reactividad y selectividad podrían explicarse por un efecto de la radiación específica y no simplemente por un efecto térmico.

Instrumental

Microondas: CEM
Modelo: Discover

Aplicaciones

El Sistema de Microondas CEM™, modelo Discover, está diseñado para mejorar las reacciones químicas en condiciones controladas a escala de laboratorio. El uso de radiación de microondas (MW) en síntesis orgánica se ha convertido en una técnica popular tanto en el área sintética industrial como académica dado que se trata de una nueva tecnología que permite la síntesis rápida y eficiente de una gran variedad de compuestos. Existe una gran variedad de reacciones llevadas a cabo bajo estas condiciones por ejemplo: reacciones de acilación, alquilación, cicloadiciones, condensaciones, oxidaciones ó reducciones, reacciones organometálicas, polímerizaciones, química heterocíclica, de hidratos de carbono, catálisis homogénea y heterogénea, esterificaciones, reacciones en fase sólida, química medicinal, combinatoria y química verde. Las propiedades de absorción de microondas de algunos materiales líquidos y sólidos, debido a sus características polares e iónicos, mejoran significativamente las reacciones químicas en relación con las técnicas convencionales de calentamiento.  Además el horno de microondas puede utilizarse en la preparación analítica de muestras, el cual permite realizar una digestión de las mismas por ejemplo una digestión ácida de la muestra para el posterior análisis por AA o ICP. Por otro lado, además se puede lograr acelerar el proceso de extracción de analitos para el análisis de compuestos orgánicos por HPLC o GC. Se pueden utilizar volúmenes que van de 5 ml a 125 ml para las reacciones llevadas a cabo bajo condiciones atmosféricas ó un recipiente de 10 ml con septum para reacciones llevadas a cabo a temperaturas y presiones elevadas.