背景：微波化学近二十年发展迅猛，微波催化在有机药物化学和分子生物学中的应用越来越广泛，受到越来越多学者的青睐，我们有幸参与了这一领域的创建和发展过程，见证了其如火如荼的发展速度，回顾以下我们展开的六个方面的研究工作，展望其广阔的应用前景。
1.指导微波催化合成萃取仪的研制
从 20 世纪 80 年代至今，我们曾指导或协助军事医学科学院六所、总装备部军事医学研究所和北京祥鹄科技发展有限公司成功研制了微波合成装置、超声波回馏反应器、祥鹄智能微波催化合成萃取仪、低温超声波合成萃取仪和微波超声波组合催化合成萃取仪等系列实验仪器设备，并获得了国家发明专利，已经销往清华大学、北京师范大学、首都师范大学、北京工商大学、武汉工程大学、湖北大学等 200 多所高等院校和科研院所以及国防科研单位，并出口美国、南非和东南亚。
1.1
2.建立了微波超声波组合催化方法
我们在进行酶促合成反应时，为了克服反应速度太慢的缺点，应用超声波催化，促进了反应的进行，在 60 ℃下，再加微波催化，反应速度和产率进一步提高，比单一催化方法更为有效，从而建立了微波超声波与其它方法组合应用的先例，同时研制了微波超声波组合催化合成萃取仪，并获得了广泛应用。
2.1
3. 研制了微波有机合成数据库
微波技术应用于有机合成反应，因其具有高速率，高产率，高立体选择性且后处理方便、绿色环保，引起了各国科学家的广泛兴趣。国内外越来越多的研究人员投入到有关微波化学的研究工作中，发表了多篇综述和各类微波催化有机合成论文，他们迫切需要建立一个微波化学专题数据库，来满足研究人员对微波化学相关文献的查询、检索的需要，但是现在国内还没有一个有关微波化学的专题数据库，国外在数据库的建立上也只是处于研制阶段。为了填补这一空白，我们初步研制建立了简易的单机版微波有机合成化学数据库，收集整理了国内外有关微波有机合成的文献近 1000条。微波合成数据库是利用基于 ACCESS2003 的数据源，通过 VC++6.0编写的数据库管理应用程序，二者通过 ODBC 进行连接实现。可通过作者、反应类型和化合物名称等信息查询相应的微波合成文献。
3.1
4. 微波催化有机药物合成反应
我们应用上述研制的微波催化合成萃取仪，进行了有机药物合成反应，包括取代、加成、酯化、水解、烷（酰）基化、聚合、缩合、环化和氧化等许多类型的有机、药物化学反应，完成了 200 多个化合物的合成。
4.1
5.天然药物有效成份的微波萃取
应用上述研制的仪器，我们还进行了天然植物药和食品有效成份，如绞股蓝、山楂、麦芽、黄芪、黄莲、钩藤、黄芩、葛根和茶叶等的溶剂萃取研究，用正交设计或均匀设计，摸索最佳萃取条件，取得了较好的效果。
5.1
6. 微波催化在生化和分子生物学领域的应用
在生物催化反应体系中运用微波辐射-酶耦合催化方法,对植物纤维素降解，降低纤维素聚合度，操作稳定性不变，还用于半合成抗生素反应。利用质谱对蛋白质一级结构鉴定时用微波辐射对蛋白质裂解，确定蛋白质和氨基酸组分，微波能量的快速吸收导致完全水解时间缩短，微波辅助蛋白质组成分析新技术，如微波辅助酶催化反应及气相微波辐射细胞壁水解，微波技术在蛋白质鉴定中的应用将在生物工程及蛋白质组学研究中起更加重要的作用。
引用文献：
【l」Hu Wx，Wang JY. Combinatorial catalysis with physical,chemical andbiological methodologics. Chem JI,2001,3(9):44一46
[2]huWX，Peng QT，Rapid synthesis of tetraphenyl porphyrin with microwave irradiation.Chem JI,2000,2(12):54一55
〔3〕刘福安，胡文祥，路建美。微波有机合成化学。见金钦汉主编，微波化学，北京:科学出版社，1999:118一150
【4」胡文祥。微波催化有机合成反应。第五届全国微波化学会议邀请报告，武汉，2004
利用微波合成困难多肽
作者：Jonathan M. Collins, CEM 公司, 生命科学部,
译者：王石开 CEM公司北京办事处
*发表于227届美国化学会年会 ，March 29, 2004.
传统的固相法合成多肽是一个十分耗时的反应。为了提高产率，通常在鼓吹N2或涡旋混合的条件下进行。有些实验室将合成的温度提高到60℃左右，而这项措施在降低链聚合现象的同时也导致了新的副反应的发生。最近，生物化学家们发现，
微波的介入，解决了多肽合成中维持一定温度和提高馈入能量间的矛盾。利用微波进行固相多肽合成可以在有效的缩短反应时间的同时，大大提到产物的纯度和产量。也许初学者会感到疑惑：微波能量是否会打断化学键，破坏分子结构呢？！毋
庸置疑，微波对于化学反应来说是绝对安全的馈入能量方式。 通过探讨微波的量子能量，疑团可以被轻易解开。如图1所示，微波的量子能量甚至不足氢键键能的百分之一，是无法打断化学键的。微波对于多肽合成反应来说安全而有效，馈入的微波能量只能导致分子整体转动而不会对分子内的化学键产生任何影响。微波是一种电磁波，频率为300－300,000MHz,位于电磁波谱的低频端。微波所产生的电场在化学反应中启到了主要的作用。而不同物质的分子随其介电性质的不同对微波的吸收也有很大区别。(figure 2)。 目前FCC（美国通信委员会）允许四个波段的微波作为民用。应用于微波化学反应的波段为2450 MHz。这个波段的微波射入深度约为1.75英寸，适合于实验室规模的反应体系。
与传统的反应途径相比，当微波被应用于氨基酸的去保护，耦合及切割反应时具有明显的优势：利用微波合成的方法，每接
入一个氨基酸所耗费的时间比传统方法缩短了10倍。合成一个10肽的氨基酸只需2.5小时。传统的方法需要数小时甚至数天才能在肽链加入一个氨基酸，采用微波方法时，耦合时间最短只需两分钟。同时微波也有效的提高了去保护，耦合及切割过程的反应率。从树脂上切割多肽的时间只需10－15分钟。在2－3分钟内，微波就可以辅助完成70％—80％的去保护及耦合反应。但是要想得到高产率的目标多肽，每一步的反应效率至少要达到99％。例如，要合成一个20个氨基酸的多肽，需要20步去保护反应和19步耦合反应.这就意味着若每一步耦合及去保护反应的产率都为99％，最终的产率仅为67.5%。(0.99)^19 x (0.99)^20 = 67.5%而那些序列不完整的多肽很难通过LC/MS进行分离和鉴定，导致产物的不纯。多肽通常以氢键或ß叠片的形式形成二级结构，而产生自身折叠的现象，使最末端的氨基酸被包藏在二级结构内部而无法进行下一步的反应。这是传统固相合成方法中遇到的最大难题，人们通常使用非常昂贵的树脂来克服次级键的形成，事实上这种做法也收效甚微。多肽分子吸收微波能量后，有效的减少了链的聚合现象，使合成长链及困难多肽成为可能，同时也在很大程度上提高的树脂的取代率，解决了随之而来的空间位阻问题。
实验数据：
1．用微波方法（Odyssey合成仪）合成含有5个氨基酸的多肽YLAGP.
A．以20％的 哌啶溶于 DMF 作为标准的去保护试剂去除末端氨基酸的Fmoc保护集团。 微波作用2分钟（传统方法15－30min）。
B．HBTU作为耦合激活剂，DIPEA作为耦合试剂，加入四倍当量的氨基酸（与 树脂上的氨基酸插入量相比），微波作用四分钟（传统方法30min－2hr）所有耦合反应完毕后，加入切割试剂，微波照射。
C．反应结果如 Figure 4 LC/MS 所示。5％－60％的 MeCN 溶液梯度洗脱 10 分钟，紫外检测器频率为 214nm。
C．反应结果如 Figure 4 LC/MS 所示。5％－60％的 MeCN 溶液梯度洗脱 10 分钟，紫外检测器频率为 214nm。
2． ”10 肽”ACP 的合成
ACP 多肽的合成是经典的用来测试合成效率的方法，传统方法如下表，Figure 5 使用传统方法合成， LC/MS 的检测结果
同样的反应在微波场中进行，使用 Odyssey 多肽合成仪，产物纯度及产率大大提高。Figure 6 为反应产物的 LC/MS 检测图谱
3． 困难的“20肽”的合成
在完全相同的实验条件下，我们分别利用传统方法和微波方法合成这个多肽，用以证明微波能量对于合成的有效性。传统方法的实验条件如下表所示，得到的产物纯度极低。 (Figure 7)
利用微波方法时（使用 Odyssey 多肽合成仪）反应产率有了很大的提高。
4．利用微波能量合成常规方法无法合成的多肽
下面这个多肽受专利的保护。该片断无法利用Fmoc方法在传统条件下合成。使用微波的方法（Odyssey多肽合成仪）时，则得到了纯度达70％的目标片断。同时我们还测定了两个主要的外消旋副产物的产率。传统方法的反应条件及结果如 (Figure 9)
当使用微波能量进行合成时，我们对发应条件进行了优化：
a． 在原来去保护时间20s的基础上增加了一次2min的照射，以提高去保护反应的效率。
b． 将耦合试剂DIEA的用量从2个摩尔当量降低到1个摩尔当量，同时增加微波照射的时间和能量。
反应结果从原来的无法观察到产物峰提高到70％的产率。
结论：利用微波能量合成多肽，确实能够极大的提高产物的产率及纯度。同时也为降低反应成本提供了可能性。
