合成化學(xué)現(xiàn)在已經(jīng)很少使用明火了，但是直到1855年，Robert Bunsen 發(fā)明了煤氣本生燈，才使這種明火熱源的能量可以集中作用于反應(yīng)容器。后來本生燈被恒溫槽、油浴或者電熱板等加熱化學(xué)反應(yīng)的方法所取代。在過去的幾年里，通過微波能量來加熱和驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)（微波合成）已成為科學(xué)界越來越流行的主題。

    在20世紀40年代，微波能量zui早由Percy Spencer 用來加熱食品，從50年代開始，微波在化學(xué)及相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有了多種多樣的技術(shù)應(yīng)用，尤其在食品處理、干燥和高分子工業(yè)上。其他的應(yīng)用范圍則從分析化學(xué)（微波消化，灰化和提取）到生物化學(xué)（蛋白水解，殺菌）、病理學(xué)（組織處理，組織固定）和醫(yī)學(xué)治療 （透熱療法）都有。有些奇怪的是，直到20世紀80年代中期，微波加熱法才被用于有機合成。利用微波加熱來加速有機化學(xué)轉(zhuǎn)化（MAOS）的*報道發(fā)表于1986年，由Richard Gedye的研究組（如下圖）和Raymond.J.Giguere/George Majetich完成。在早期階段，此類實驗的典型操作是采用封閉的聚四氟乙烯或玻璃容器，在家用微波爐中加熱，也沒有任何溫度或壓力測量裝置。這種密閉的反應(yīng)條件無法控制有機溶劑迅速受熱升溫，從而經(jīng)常引起激烈的爆炸。到了20世紀90年代，一些研究組開始進行無溶劑微波化學(xué)實驗研究（所謂干介質(zhì)反應(yīng)），這就消除了發(fā)生爆炸的危險。在這種方法中，試劑被預(yù)吸附在微波透過的（如二氧化硅，氧化鋁或黏土）或是強吸收的（如石墨）無機載體上，載體可能已經(jīng)另外摻入了催化劑或試劑。尤其在早期的MAOS中，無溶劑法非常流行，因為這一方法保證了家用微波爐和開放容器技術(shù)的安全使用。盡管已經(jīng)發(fā)表了大量利用這種“干介質(zhì)”反應(yīng)進行的有趣轉(zhuǎn)化的文獻，但微波合成這一方法仍然存在未解決的技術(shù)難點，如加熱不均勻，混合不均勻和反應(yīng)溫度難以測定，尤其是當反應(yīng)規(guī)模擴大成為需要解決的要點時。

 
苯甲酰胺的水解
*發(fā)表的微波輔助有機合成的實例（1986）
注：MW指微波
    
   

    微波輔助合成（微波合成）也可以使用常規(guī)的有機溶劑在開放容器中進行。開放容器中，在大氣壓下，如果溶劑因微波照射而受熱，則該溶劑的沸點通常會限制反應(yīng)所能達到的溫度。因而，為了獲得高反應(yīng)速率，開放容器的微波合成經(jīng)常采用高沸點的微波吸收溶劑。但是，這些溶劑的應(yīng)用也帶來了嚴重的不便:如產(chǎn)物的分離和溶劑的循環(huán)利用。隨著近來可在線監(jiān)視溫度和壓力的現(xiàn)代微波反應(yīng)器的出現(xiàn)，密閉容器中利用常規(guī)溶劑的MAOS又重新受到關(guān)注，Christopher R.Strauss在20世紀90年代中期研究了這一技術(shù)。調(diào)查受控微波輔助合成（MAOS）領(lǐng)域自2001年起發(fā)表的文獻顯示，這一趨勢是很明顯的。在將來，密閉容器〔高壓釜）和微波快速加熱相結(jié)合的技術(shù)很有可能成為進行實臉室規(guī)模MAOS一個可行的選擇。重要的是，隨著微波反應(yīng)器的生產(chǎn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，已經(jīng)能夠在密閉容器中進行受控的平行和自動連續(xù)反應(yīng)，并且為了擴大規(guī)模而使用連續(xù)流或停流反應(yīng)器。

    從微波合成的早期開始，人們就在微波反應(yīng)中觀測到反應(yīng)速率的提高，并且有時微波反應(yīng)得到的產(chǎn)物組成與油浴實驗條件下所得的產(chǎn)物組成不同。研究人員開始考慮是否存在所謂“特殊的”或“非熱的”微波效應(yīng)。過去當在相同表觀溫度下，在微波條件下進行的合成反應(yīng)（微波合成）所得結(jié)果不同于傳統(tǒng)加熱條件下的結(jié)果時，就宣稱存在著“微波效應(yīng)”。細讀現(xiàn)今的文獻，大部分科學(xué)家贊同下述觀點：在大多數(shù)情況下，觀測到的反應(yīng)速率提高的原因純粹是一種熱力學(xué)/動力學(xué)效應(yīng)，例如，在微波場內(nèi)照射極性底物時可以迅速達到很高反應(yīng)溫度的結(jié)果，盡管很明顯也需要考慮由*的微波介電加熱機理所引起的效應(yīng)（“特殊微波效應(yīng)”）。雖然對于工業(yè)界的藥物化學(xué)家來說，這種爭論看起來可能無關(guān)緊要，但在學(xué)術(shù)界，關(guān)于“微波效應(yīng)”的爭論無疑將會持續(xù)很多年。不管觀測到的反應(yīng)速率提高的本質(zhì)是什么（關(guān)于微波效應(yīng)的更多細節(jié)，見下表），現(xiàn)在微波合成的確已經(jīng)成熟了，并且已經(jīng)從20世紀80年代末的實驗室興趣發(fā)展為有機合成中的一項確定技術(shù)，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界得到了廣泛應(yīng)用。

    微波合成這項技術(shù)在20世紀80年代末和90年代期間之所以發(fā)展緩慢，是因為微波合成缺乏可控性和重現(xiàn)性，同時人們對微波絕緣加熱的基礎(chǔ)普遍缺乏了解。主要的限制在于以下危險因索：①微波場內(nèi)易燃的有機溶劑;②缺少能夠控制溫度和壓力的微波反應(yīng)器。現(xiàn)在重要的儀器創(chuàng)新發(fā)明已經(jīng)實現(xiàn)了對微波反應(yīng)時間、溫度和壓力的精細調(diào)控，為重現(xiàn)性操作步驟的發(fā)展、擴大規(guī)模、實驗室之間和科學(xué)家之間的傳播鋪平了道路。今天，微波化學(xué)和在它之前的庫存龐大的那些合成方法一樣可靠。因此，自2001年起，與MAOS相關(guān)的文獻數(shù)量出現(xiàn)急劇增長（如下圖），從這個勢頭來看，我們可以設(shè)想幾年后，大多數(shù)化學(xué)家都可能利用微波能量來加熱實驗室規(guī)模的化學(xué)反應(yīng)。不僅是因為直接微波加熱可以顯著地縮短反應(yīng)時間，而且也因為能夠減少副反應(yīng)、提高產(chǎn)率、改善反應(yīng)的重現(xiàn)性。所以，許多學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究組己經(jīng)采用MAOS作為快速優(yōu)化反應(yīng)條件的一項技術(shù)，用于新化學(xué)實體的合成，或是探索和發(fā)現(xiàn)新的化學(xué)反應(yīng)性。

 
    微波輔助有機合成（微波合成）出版物情況（1986~2004年）
“灰色“代表了發(fā)表在7種合成有機化學(xué)雜志上的與MAOS有關(guān)的文章數(shù)。
“黑色“代表在適當過程控制的反應(yīng)器中進行的MAOS實驗報道發(fā)表的文章數(shù)（2001~2004年）

美國 CEM 環(huán)形聚焦單模微波合成系統(tǒng)