化学有机合成应用篇1
有机化学实验中最重要的部分就是有机合成实验，它在有机合成相关理论的基础上，通过实验教学，训练学生的实验操作技能，并掌握有机化合物合成的步骤和技巧，强化理论知识.然而，在有机合成实验中存在着诸多问题：常规型实验需要大量溶剂导致开支大；合成产物量多给环保带来负担；实验内容不成体系导致制备产物种类多，不便处理；实验设备传统老化，使得合成时间长，不利于培养学生对实验的熟练程度.绿色化学遵循“减量化”、“循环使用”、“回收再利用”、“再生重复使用”、“拒绝危险化学品”的5R原则，以“原子经济性”为核心内容，是改变有机合成实验教学现状的不二理念选择.因此，如何更有效地减少有机化学实验过程中对实验环境所产生的污染，培养学生的绿色化意识是有机化学实验教学改革的重点，实现有机化学实验绿色化教学、培养“绿色化学”人才势在必行.
一、实验规模绿色化
常规的有机合成实验量是经过长期实践确定的工业化生产最基础的实验量，但是过多的实验药品量在加大教学经费的同时，也加重了对环境的污染.高中化学中有机合成实验教学主要是为了验证某一个理论或事实，培养学生的观察、思考和动手能力，因此，采用微量型的有机合成实验是符合绿色化学思想的.微量化学实验缩小了实验的规模，它使用的实验仪器一般都偏小，如5mL的圆底烧瓶、微型装置、微型仪器，实验试剂用量范围控制在100～200mg，这种缩小实验仪器、减少实验试剂的做法不仅节约了实验时间，还减少了污染程度.例如，在合成对硝基苯甲酸时，常规实验中把6.8g的硝基苯甲放入250mL的三口烧瓶中进行氧化反应，合成物为4～7g，如果采用微量合成，把硝基苯甲的用量减少到2g，再将其放入100mL的三口烧瓶中氧化反应得出反应物为1～2g，是不妨碍实验结果的.
二、合成方法绿色化
现代有机合成正朝着高选择性、原子经济性和环境保护型三大趋势发展，，重点在于开发绿色合成路线及新的合成工艺，寻找高选择性、高效的催化剂，简化反应步骤，开发和应用环境友好介质.合成方法对于实现现代有机合成来说非常重要，在教学过程中教师在选择合成方法时要注重体现绿色化学的理念.例如，在制备乙酸乙酯时，为了防止浓硫酸造成不必要的实验事故，减少空气污染，我们可以选择固体路易斯酸来取代它.现在的有机合成实验中几乎都会装一个回流的装置，这种做法虽然会降低合成物的产量，但是它会恰到好处的吸收合成反应中产生的一些有害物质，是值得提倡的行为.
三、合成原料绿色化
目前的有机合成实验中用到的原料大多都是从石油中提炼的有毒化工原料，例如，有机合成时常常用到的甲酸会灼伤人体，刺激皮肤和粘膜；甲醇遇见明火容易引起爆炸，吸至体内易氧化成甲酸不利于人体健康；乙酸具有中等程度的腐蚀性和毒性；乙醇无色透明，杀菌效果强，容易误食.合成原料一般包含三方面，即溶剂、催化剂和原料.首先，我们要选择绿色的溶剂，虽然在有机合成实验中都不会选择水作为反应介质，其实水溶剂不仅有特殊的疏水效应，能够有效地进行重要的有机转化，而且它是低价、无毒无害的存在.有些化学家发现在水相加成反应中，选取水溶剂的反应比在有机溶剂中的反应产量高.其次，绿色催化剂的作用也不可忽视.缩酮目前的合成大都采用HCl催化，若用SnCl4/naHSo4催化，则可以减少酸催化剂带来的污染，并且还提高了产率.最后，选择绿色的合成原料，阻止污染源，防止污染的发生.如果实验定的原料含有毒性、易挥发性，教师应当想法设法用绿色原料进行替换，如果替换不了，就减少用量并警示学生.
四、合成路线绿色化
高中化学有机合成实验内容基本都是相对独立的，为了覆盖所有有机合成实验的操作内容，实验过程往往造成资源浪费.把看似独立的实验内容组合起来设计出全新的实验步骤，一方面促使学生认真对待实验的每一步，细心操作，把有机合成知识融会贯通，另一方面减少了合成原料的使用，综合利用了实验产物，体现了绿色化学的原则.例如，我们可以用环己醇做原料设计一次组合式有机化学实验方案，首先用催化剂FeCl3・6H2o催化环己醇脱水制备环己烯，再把合成物环己烯作为原料经过H2o的氧化和na2wo4/H3po4的催化制备出己二酸，这样的做法深刻体现了绿色化学的思想，节约了成本，减轻环境污染，为学生树立绿色化学的观念做了一个良好的示范作用.
五、处理“三废”绿色化
化学有机合成应用篇2
关键词：有机合成闪速化学微反应器
有机合成是人类改造、创造世界的有力工具，是有机化学不可分割的重要内容，其发展水平直接关系到有机化学研究的发展。近年来，随着我国社会经济的快速发展和科学技术的不断进步，在有机合成化学领域也取得了许多令人瞩目的成绩，例如生物活性天然产物合成、金属参与有机合成等方面有很多突破性的成果，并逐渐从物理有机化学向化学生物学、计算化学、绿色化学等领域发展，科研与生产能力得到了大幅度的提升。本文对闪速化学的原理与应用进行研究，旨在发挥新理念、新技术的优势，更好的促进我国有机合成化学的发展。
一、有机合成化学发展回顾
据统计，目前已知的有机化学反应数量达到3000多个，被广泛应用的有200多个，并且不断有新的有机合成被研发出来投入应用，这些有机化学反应直接催生出2000多万种有机化合物。在有机合成化学领域研究中，合成路线、合成策略、合成方法需要兼顾原子经济性、高效性、环境友好等原则，通过科学合理的合成设计与巧妙的方法确保有机合成的综合效益。
在1902年至2005年前，诺贝尔化学奖有25项给予了对有机合成领域有突出贡献的科学家，可见有机合成的重要地位及其发展速度之快。最近几十年来有机合成领域发展速度进一步加快，传统有机合成已向绿色合成转变，并渗透到生命科学等学科中产生了巨大的推动作用，组合化学、正向合成分析等理论与技术为精细化学品的研发提供助力，超声波、微波等技术的应用日益广泛，微生物、人工酶的利用工艺日益精湛，很好的体现了有机合成的创造性魅力，为人类的生产生活提供方方面面的支持和帮助。
二、闪速合成目标化合物的原理及特点
在有机合成过程中，我们通常要考虑如何在不降低产物收率的情况下更大幅度的减小反应时间，而一般情况下二者相互矛盾难以统一，降低反应时间往往导致反应过程无法有效控制，最终导致产物收率降低，甚至生成许多副产物。为了有效解决这一问题，Yoshida提出了闪速化学的方法，并在聚合物快速合成中实验成功。其实早在上个世纪该理念便已体现在有机合成中，例如我们所熟知的闪速真空热解技术即是利用载气将前驱物带入裂解室快速获得产物，但因无法控制反应过程仅停留在理论层面。
新世纪以来微反应器技术的应用使闪速化学的实现成为了可能，微反应器的结构特点决定了其具有高效的热转换能力，可以对反应温度进行有效控制，能够快速、精确混合反应物料，并且精确控制滞留时间、快速实现物质分离转移，避免不必要的副产物生成。借助微反应器的诸多功能优势，闪速化学得以真正在有机合成中得到应用，对提高合成产物的产量和效率做出了重大的贡献。
闪速化学反应包括五种类型，主要针对有活性物质参与，或是易生成副产物、产物不稳定、放热剧烈以及需要高活性激发源的有机合成反应。闪速化学反应的特点主要是反应时间短，需要对反应物分子通过热激发、微波辐射等方式进行活化，并且往往产生敏感的高活性物质。
三、闪速合成目标化合物的应用
闪速化学的应用领域十分广泛，可以在氧化、酰化、取代、缩合等反应过程中应用，借助微反应器可以完成许多常规容器中无法实现的反应。下文中将进行列举分析。
1.中间体易分解反应中的应用
在常规容器中中间体易分解的反应，可以利用微反应器的滞留时间控制能力，在中间体分解前转移到后续反应，使化学合成得以顺利实现。例如以醇制备羰基化合物时需要进行低温Swern-moffatt氧化，反应过程需要在零下50℃条件下进行以抑制副产物生成，而利用微反应器，在20℃条件下将滞留时间控制在0.01s产物收率高达90%，与使用常规容器相比不仅对反应条件限制更小，而且产物收率更高。又如羟醛缩合反应中生成的烯醇盐活性高不易积累，而借助微反应器控制滞留时间将其快速转移，仅用15s即可生成高产率的合成产物。另外如溴锂置换反应等均可通过控制中间体滞留时间来实现闪速置换。
2.易生成副产物反应中的应用
为了提高合成反应速度通常需搅拌反应体系，导致难以研究动力学过程和产品选择性，需要依靠降温等方式来减慢反应速率。而凭借微反应器可以在自然速率下控制反应，获得动力学信息，得到选择性产物。例如通过微反应器控制格式反应能够抑制多取代产物的生成，其他如微反应器中的芳香化合物碘化反应也可提高产物选择性。
3.产物易分解反应中的应用
许多有机合成反应产物稳定性差，滞留时间长会分解从而降低收率，凭借微反应器中的闪速合成可以精确控制滞留时间，避免产物分解。例如β-羟基酮的酸催化脱水反应在微反应器中用氢氧化钠溶液冷浸停止，能够有效降低产物滞留时间，避免酸催化产生的环化产物等副产物，获得接近100%纯度的产物。
4.高放热反应中的应用
对于高放热反应常规方法是控制反应速率，然而局部过热现象难以避免，利用微反应器可以及时导出热量，对反应温度进行有效控制，从而提高产物收率和反应速率。有文献研究证实，凭借微反应器对氟化反应的放热量和反应温度进行控制具有显著效果，类似的研究还有硝化反应、卤素与金属置换反应等等。
四、结语
有机合成是化学研究领域的重要内容，推动有机合成化学的发展对于经济发展与科技进步具有积极意义。闪速化学借助微反应器的功能优势，能够更高速、高效的完成许多常规容器内无法实现的合成反应，对于有机合成化学的发展有着重要的促进作用。但是关于闪速化学的研究与应用尚不成熟，未来需要进一步深入研究，将其推向工业生产，以满足现代生产生活对分子快速合成的需求。
参考文献
[1]（美）卡雷，（美）松德贝里.高等有机化学：反应与合成[m].科学出版社，2009.1.
化学有机合成应用篇3
关键词：有机合成；设计技巧；合成技巧
中图分类号：G642.0文献标志码：a文章编号：1674-9324（2014）33-0092-02
有机合成的发展是与人们对自然界的认识范围和深度，科学技术发展水平和一定的社会生产力紧密联系在一起的。有机合成的雏形是古代化学家用简单的元素和无机物为原料，制造为人们生活所用的简单有机物。他们也只能靠所得的点滴有机化学知识，类比无机合成类型来完成有机合成过程。20世纪以来，随着天然有机物化学知识的迅速增长，元素有机物的发现和制备成功，现代分析测试技术的日新月异，石油化学工业的迅速崛起，都促进了有机合成的发展。随着有机合成的原料来源的多样化，有机合成范围的不断扩大，人们不再只希望合成出天然的有机物小分子，结构特别、功能奇异的轮烯、球芳烃、高分子材料和生物大分子等都成为现代有机合成的发展方向。同时其他学科的发展和渗透也使得有机合成的方法、途径和实验技术有了较大的发展。这些都形成了近代有机合成的特点。几十年来，人们把千百万次成功的有机合成经验总结成有机合成方法和规则，反映了有机合成方法的技巧。有机合成路线设计是现代有机合成策略和战术的主要方面之一。
有机合成设计是有机合成化学家对预先要合成的目标化合物进行化学结构、官能团和化学性质分析、筛选出适应的合成原料和有机合成的反应和方法，从而拟定有机合成方案。
无论是人的实践活动，还是思维活动，都是不断从繁到简、从粗到细，日益完善的过程。有机合成设计技巧是设计者有机合成设计技能的升华。每一个理想的、成功的有机合成设计都是设计者锐利的眼光、深邃的洞察力、宽广的知识、灵敏的直觉、丰富的经验和独到的构思的综合体现。它不仅为有机合成实践活动的成功给出了宏伟蓝图，也给人以美的启迪。一个精巧的有机合成设计无不使欣赏者感到“洞天异开”、“柳暗花明”之惊奇。
现在我们举一个合成设计的例子来说明有机合成设计技巧在合成实验中的重要作用。托品是一大类杂环化合物，其化学结构为图1。
1902年willstatter用20余步合成反应实现了他的全合成图2。
此后不久，1917年Robinson创造性地利用经典的mannich反应，以简洁的合成方法制备出了托品生物碱。
虽然两位化学家在各自发表的论文中，未说明他们合成设计的艺术思想，但我们沿着两条合成路线可窥视willstatter和Robinson合成设计的巧与拙、繁与简、妙与不妙的艺术技巧。从willstatter的合成路线来说，他认为托品结构是由一个七员碳环和氮桥键组成的杂环化合物。因此willstatter认为适宜的合成起始原料应是七员碳环化合物和二甲胺。他利用经典的加成反应、取代反应、清除反应等20余步合成步骤建立了托品结构。在willstatter时代里，他的托品合成法可算是有机合成史上一个辉煌成就，因为他在前无古人的情况下完成了托品天然生物碱的全合成工作。Robinson则以他的慧眼金睛认为托品结构是一个具有平面对称性的分子，这个平面经过氮原子和羟基可将托品骨架分割成对称的两部分。
每部分均由四个亚甲基、两个甲川基、半个甲基、半个氮原子和半个羟基组成。Robinson又认为托品骨架的半边可由mannich反应建立起来。经典的mannich反应是：
若使两个mannich反应同发生在一个胺分子和一个酮分子之内，那么刚好组成一个托品骨架，这样一个精巧的托品合成方法雏形就形成了图3：
但事实上，丁二酮和丙酮两个化合物内都含有两个活泼亚甲基和羰基，有可能丁二醛的羰基和丙酮的活泼亚甲基与叔胺发生意定的mannich反应，也有可能丁二醛的活泼亚甲基和丙酮的羰基与胺发生非意定的mannich反应。为了避免后一个反应的发生，Robinson又巧妙地对丙酮分子进行了化学修饰，在丙酮的1，3位的甲基上又各连接一个羰基，使丙酮改换为戊酮二羧酸，如此一改，具有两个方面的意义：首先由于两个羧基的诱导效应，使得戊酮二羧酸2，4位的亚甲基具有更强的化学活泼性，另一方面两个羧基都是亲水性的，增大了水溶液中丙酮的溶解度，更适合于丁二醛和甲胺与戊二酮酸在水溶液中的均相mannich反应。所以一个精简而完美的托品合成方法就形成了。
很显然，Robinson对托品骨架神刀鬼斧地切断和分折，对合成原料的巧妙修饰，对合成反应步骤独具匠心的精心设计，使得他的合成工作如此绝妙完美，着实另人回味无穷。
在实际的有机合成设计过程中，合成设计技巧大致可分为三种类型。
首先是合成目标化合物的剖析技巧。在现代有机合成中，逆合成分析法是在有机合成设计中较为普遍使用的方法。对合成目标化合物分子结构的碳胳的切断分析，目标化合物分子所带官能团恰如其分地运用，都有利于从分析中找出最佳的合成原料和建立碳胳的途径方法。
其次是设计者对选中的合成素材的提炼技巧。有机化合物是极其丰富的，有机合成反应种类也是繁多的。一个成功的合成设计者还必须在对合成目标化合物分析的基础上，对选出的合成原料和有机合成方法进行琢磨、推敲、提炼和构思，使得设计的合成设计方案布局严谨，巧妙精确，既符合有机合成客观规律的真实性，又使得合成设计方案更巧、更新。
最后是合成原料、合成反应和实验技术的运用技巧。一般来说一个目标化合物的全合成过程往往要经过多步反应，运用许多试剂才能完成。在合成方案设计过程中，合成原料和合成反应及实验技术的巧妙安排运用，可以充分发挥其功效。因为有机合成反应就是合成原料和试剂进行化学转化的过程。在多步的反应过程中，前后几个反应过程是否有相抵之处，合成原料分子中所带基团和官能团是否能在合成反应中运用得恰到好处，是否最终能成为目标化合物分子的基团或官能团等，这都取决于合成设计中的适当布局。另外诸如合成设计中合成路线的收敛性可以大大缩短反应进程。试剂或原料的致活与钝化，可改变其化学反应性；官能团的保护与去保护，可免除在合成反应中某些化合物所带官能团遭受破坏；原料或试剂及有机合成反应的差异性运用，可使合成反应的某个既定产物获得更高的收率，还有其他实验条件，包括温度、溶剂、催化剂和压力等独具匠心地运用，在有机合成设计中都是至关重要的。
参考文献：
[1]叶飞，黄长干.有机合成化学[m].北京：化学工业出版社，2010：55.
[2]郭书好.有机化学[m].北京：清华大学出版社，2007：136.
化学有机合成应用篇4
关键词：教学质量；高等教育；化学教学
中图分类号：G642.4文献标志码：a文章编号：1674-9324（2012）07-0030-02
有机化学是生物、医学、化学、环境等学科专业大学本科生的一门重要基础课，在学生的知识结构中占有很重要的地位，对后续的生物化学、生物医学、微生物学等生命科学相关课程的学习有重要影响。但有机化学理论性强，有机化合物种类多，反应机理复杂，内容多且时间紧。对这门课的学习，主要难点在于对各类化合物化学性质的记忆，和对有机反应机理的理解与掌握。学生往往会由于这两个难点不能克服，妨碍了对有机化学基本知识的理解和掌握，产生厌学的情绪，致使学习效果不理想[1]。现行教材采用的是罗列式的方式，将每类有机化合物的化学性质逐渐推出，同时对反应机理进行介绍。而每类化合物的化学性质各异，使内容零散，造成记忆和理解的困难。解决这两大难点，对于构筑学生牢固的有机化学基础知识，培养严密系统的科学思维，成为富有科学头脑的科技人才，具有深远的价值和意义。现行有机化学的教学改革，多从革新教学手段，比如说采用多媒体、动画等现代方式来解决，虽然有助于对有机反应机理表面上的理解，但不能建立起深刻的认识乃至记忆和把握[2][3]。为了加深对零散的各类化合物化学性质的记忆，促进对有机反应机理的深刻认识，我们总结出一套纲领性的教学法则——有机反应“五反应法则”（简称“五法则”）和“九反应法则”（简称“九法则”），合称“五-九法则”，有效解决了化学性质记忆和机理理解的两大难点，提高了教学质量。
一、有机“五反应法则”和“九反应法则”
在多年教学实践的基础上，采用综合法，将有机反应归纳为取代、加成、消去、氧化还原和酸碱反应五大类，形成有机反应“五法则”，简化了对化合物性质的记忆。通过对有机反应的自由基、正离子和负离子三种反应中间体的介绍，引入自由基反应、亲电反应、亲核反应的概念，深化对有机反应机理的认识，同时将取代和加成反应扩充为自由基、亲电和亲核三类，形成有机反应的“九法则”。“五法则”与“九法则”结合，形成有机反应的“五-九法则”，解决了有机化学教学中的记忆和理解两大难点。
二、“五-九反应法则”在教学中的运用
将上述的“五-九法则”运用于教学，对于每类化合物结合其结构特征，按“五法则”按图索骥，对号入座，就可列出其可能发生的化学反应，简化了记忆。如果其中有取代和加成反应，再按“九法则”中的自由基、亲电和亲核进行按图索骥、对号入座，鉴别属于哪一类的取代和加成，加深记忆的同时强化了对反应机理的理解。表1是对从烷烃到醛酮的各类化合物化学性质按“五-九法则”进行的归纳。在课堂教学中，教师首先在绪论部分，利用“五-九法则”，讲授有机反应总论。然后，在后续各章的教学中，引入“五-九法则”对有机化合物的性质进行系统介绍。课后的复习，也要求同学利用此线索进行记忆、整理。多年的教学实践证明，该法则对于克服有机化合物化学性质记忆，和反应机理理解掌握上的困难，是行之有效的。
三、结论
“五/九法则”是在总结多年有机化学教学经验的基础上，提出的一套高效的记忆有机化合物化学性质和反应机理的学习方法，对于学习、理解和掌握基础有机化学知识有一定的价值。运用于实际教学，获得了良好的教学效果，值得交流推广。
参考文献：
[1]隆金桥，史兵方.创新有机化学教学方法提高有机化学教学效果的探讨[J]，科技信息，2011，（13）：214.
化学有机合成应用篇5
关键词：有机化学实验；教学；绿色化学
中图分类号：G642.0文献标志码：a文章编号：1674-9324（2012）09-0088-02
师范院校担负着为未来中学教育培养后备军的重任。而作为一名合格的师范类化学专业毕业生，除了能够独立教授中学化学专业理论课之外，还应能独立开展实验课并且具备对实验课进行设计与创新的能力。有机化学实验是师范院校化学专业的必修基础课。如何能更好地提高学生学习的主动性，培养学生的实验创新能力，让学生在基础条件较差、教学经费有限的情况下能有效地利用资源开展有机化学实验，是广西等西部地区师范院校有机化学实验课教学中遇到的迫切问题。而“绿色化”教学采用先进的科学技术和教学手段，以实验过程和终端产物均达到零排放或零污染为目标，同时强调“原子经济性”的概念，能够充分利用资源和防止污染。所以，在师范院校的有机化学实验中引入绿色化学的概念，不仅能有效节约实验资源，减少化学试剂和药品的使用和污染，而且能够培养学生绿色化学思想和环境可持续发展意识。在近十年的有机化学实验教学过程中，我们总结了以下几点开展“绿色化”实验教学的经验。
一、实验内容的“绿色化”设计
目前，大多数师范院校有机化学实验课仍采用较为传统的教学模式，即基础操作实验、性质实验和基础合成实验。这其中不乏大量的重复性操作，比如分馏操作实验为基本操作实验，而在乙酰苯胺和环己烯的制备实验中同样用到，这样就存在一个操作重复进行，不仅浪费了宝贵的学时数，更消耗了大量的试剂。因此在教学内容的设计上，我们首先尽可能把基础操作实验合并到某些合成实验中，尽可能不独自训练学生的基本操作而把基本操作的训练与具体的实验结合在一起，充分利用有限的时间尽可能多做些实验。同时，把性质实验也融入到合成实验中，使学生在合成完化合物后，对化合物进行定性或定量检测，以达到性质实验的教学目的。我设计提取或合成的目标产物尽可能具有使用价值或有广西的地方持色，使学生对有机实验保持浓厚的兴趣。其次，我们加强了多步骤实验组合的探索。以往单步骤合成实验以训练学生基础操作能力为目的，实验结束后，最终产物不是简单地抛弃就是回收封存，长期积累，对环境造成极大地危害。因此我们在多步骤实验组合中把以往单步骤合成实验的产品作为下一步合成实验的原料，从而实现实验产品的综合循环利用。这种实验教学方法不仅充分体现绿色化学教育的思想，更增加了学生的学习兴趣，可谓一举而多得。比如：将乙酰乙酸乙酯的制备实验设计成多步骤合成实验，其内容包括：无水乙醇的制备，乙酸乙酯的制备和乙酰乙酸乙酯的制备。这样，一个合成实验的产物作为下一个实验的原料，当某一步的产物不够时，老师可以进行补充。
二、多媒体教学手段和网络课程的应用
我们都知道，实验操作只有多实践才能掌握，然而在学时和资金的限制下，如何让学生在有限的时间内熟练掌握实验操作技能是摆在我们面前的一个难题。为此，我们将现代化的多媒体技术应用在了有机化学实验教学中。十年来，我们采用了两步走的方针来实现教学手段的现代化。第一步：购买和引进国内外先进的获奖的多媒体教学课件，教学录像带。我们已经购买了多所高校的有机化学实验课件，如：大连理工大学的《有机化学实验》多媒体课件，高教出版社的《基础有机化学演示试验》和《减压蒸馏》教学录像带并刻成光盘。由于多媒体辅助教学引入课堂，极大提高了学生的学习兴趣，使学生在单位时间内掌握的知识比过去多得多，同时扩展了学生的知识面。第二步：实现课程教学的网络化。网络教育不仅具有突破时空限制和实现资源共享的基本特点，而且具有实现以学习者为主体的学习和协作式学习的优势，因此网络教学已经成为世界各国教育改革和发展的重要趋势。我们根据本门课程的教学需要，设计和制作了《有机化学实验》网络课程。同时，网络课程还集成了一门课程所需的所有功能，包括：实验报告的网上提交和批改，网上答疑，在线考试，学生成绩管理，网上信息资源库等功能。充分满足了《有机化学实验》的教学要求。
三、应用有机合成新方法和新技术
近年来，微波技术和超声波技术在有机合成中的应用得到了空前的发展。酶和微生物等生物催化剂和离子液体等绿色溶剂的使用对于加快反应速度、减少能耗和污染、提高产率起到了积极的作用。例如：肉桂酸是重要的有机合成工业中间体之一，广泛用于医药、香料、塑料和感光树脂等化工产品中。实验室常用的制备方法是通过苯甲醛和醋酸酐在无水醋酸钾的存在下反应制备的，但传统的合成路线反应时间较长，反应温度较高并且副产物较多，因此，产率很难提高，就算延长反应时间，产率也不超过60%。因此，为了提高产率，减少副产物乙酸的生成，简化分离步骤，我们将微波技术引入实验中，我们以吡啶作为缩合剂，采用微波辐射技术使苯甲醛和丙二酸充分反应，这样不仅缩短了反应时间，提高了反应的产率，最大限度地体现了“原子经济性”。微波技术用于肉桂酸的合成不仅避免了有机副产物的生成，也同时避免了分离纯化时有机溶剂的挥发对环境造成的负面影响，简化了实验操作步骤。在微波环境下进行肉桂酸的合成，可使产品的粗产率达100%，精产率达67%以上。由此可见先进合成方法的引用可以有效的降低污染，保护环境，是我们在条件许可的情况下值得探索和推广的有机化学实验“绿色化”的方法。
四、培养学生的“绿色化”意识
有机化学实验教学不仅要培养学生的实验操作技能和科学的实验方法，更要使学生建立绿色环保的理念。我们认为“绿色化”教育思想不仅要体现在有机化学实验课上，在有机化学理论课上也要得到充分的展现。特别是要在有机化学理论课教学过程中结合实验有关内容，进行绿色化学的教育。比如实验试剂的处理和溶剂回收再利用问题，“三废”的处理和利用，特别是要结合本地的实际情况，对“三废”的现状及危害进行分析[6]。使学生具备良好的技能、思维和判断能力。
随着科学技术的不断发展和进步，将会出现大量新的实验技术手段和新的教学理念，它们的出现会给广大教育工作者带来更多的启迪。因此，构建有机化学实验绿色化的教学模式也要与时俱进，但无论怎样改革，教学模式的科学性和可行性是我们必须注意的问题。
参考文献：
[1]马同森.从源头阻止污染的新兴学科——绿色化学[J].河南大学学报（自然科学版），2002，32（4）：53-64.
[2]周淑晶，白术杰，张义英，刘红，沙靖全.有机化学实验绿色化教学模式的探究[J].化工高等教育，2009，（5）：82-84.
[3]王永红，周先波，毛红雷，魏旻晖.微波技术在有机化学实验教学中的应用[J].实验室科学，2010，13（3）：55-56.
[4]侯敏，余波，李志良.微波辐射下肉桂酸的合成研究[J].合成化学，2002，（3）：211-215.
化学有机合成应用篇6
为了培养矿物分选加工和矿产资源综合应用领域的工程技术人才，有机化学的教材内容应以培养学生的科学思维方法，分析问题、解决问题的能力和创新能力为目标，突出矿物加工工程专业特点，着力拓宽学生知识面。据此，本课程选择的是获得第三届国家教委优秀教材一等奖，由徐寿昌主编的《有机化学》，该教材按照官能团系统分类，每一个章节介绍一类有机化合物，而每一章节又按照结构、制备方法、物理和化学性质为主线，便于学生归纳总结和综合应用。但是在2011年我校在本科生培养方案的调整中，将矿物加工工程专业有机化学的教学课时由64学时缩减为48学时，有机化学的教学内容必须做出相应的调整。首先，我们贯彻“少而精”的原则，对教学内容进行了优化处理，在缩减课时的情况下，精选本学科中最基本、最重要、最精华的部分作为重点教学内容。例如，教材中烷烃、烯烃、炔烃、脂环烃、芳烃、卤代烃、醇和醚、酚和醌、醛和酮、羧酸、胺、杂环化合物等每一个章节都包含有机化合物的分类和命名，而很多学生在高中阶段对这些内容略有掌握，因此我们在第一章有机化合物的分类中，补充有机化合物的命名，将有机化合物按照官能团命名方法进行归纳和总结，后面的章节中就不再介绍。教材中某种有机化合物的制备反应和另一种有机化合物的化学反应前后重复介绍，可以将这一部分内容合并简化。以醇制备卤烃为例，教材第九章卤烷的制备方法中介绍了醇与氢卤酸作用，而第十章醇的化学性质又详细介绍了卤烃的生成，将这两部分内容整合有助于学生的理解，避免了重复。教材中立体化学的内容比较抽象，对学生的空间想象力有一定的要求，而立体化学和矿物加工的专业知识关联较少，我们将其内容适当简化删减。其次，为了强调矿物加工专业特色，激发学生对专业的兴趣，有机化学的教学内容必须重点讲授一些和专业相关的内容。例如，我们学校的矿物加工专业主要是面对煤炭行业，学生必须对煤的相关知识了解透彻。煤是由有机质和矿物质组成，煤中的有机质又是由苯环、脂环、杂环和一系列的含氧、硫、氮的官能团组成，要认清煤的大分子结构，必须掌握好有机化学中芳烃、环烷烃、酚和杂环化合物这些章节的内容，另外煤经常发生的一些化学反应，如氧化反应、裂解反应、芳构化反应、加氢反应、缩聚反应、脱氧反应和磺化反应等也渗透在有机化学各章节中。煤的浮选过程中浮选药剂分为捕收剂、起泡剂和调整剂三种，这些药剂大多是有机化合物。捕收剂主要是煤油、轻柴油等，它们是石油裂解的馏分产品，主要是C11－C16的烷烃，在有机化学烷烃的学习中可以介绍；起泡剂包含天然起泡剂松醇油（α－萜烯醇），工业副产品起泡剂杂醇和仲辛醇，人工起泡剂醚醇类化合物，在有机化学萜类、醇类和醚类化合物的讲授中介绍；调整剂主要是一些乳化剂和絮凝剂，涉及有机化学中高分子聚合物的知识。水煤浆是一种新型的煤基流体燃料，由煤70％、水30％和少量添加剂经一定工艺流程加工而成，添加剂起着关键作用。水煤浆添加剂中主要是分散剂和稳定剂，分散剂是磺酸盐、羧酸盐、聚烯烃类化合物，稳定剂是高分子表面活性剂、聚丙烯酸盐类化合物，这些涉及羧酸和高分子聚合物的相关知识。目前，多学科交叉、渗透、融合，以基础知识与专业知识密切结合为切入点，将相互具有内在联系的有机化学、煤化学、选矿学的教学内容融合，将打破过去有机化学、煤化学和选矿学在课程设置上过于独立、缺乏联系的局面，整合原有课程内容，拓展学生知识结构。
二、有机化学教学方法的改革
传统教学方法以教师在课堂上的“填鸭式”教学模式为主，往往忽略了学生的主体性，不利于学生自主学习和创新能力的培养。为了培养学生的自学能力和思考能力，提高教学效率和质量，我们在教学中采用了灵活多样的教学方法，通过启发式、互动式和讨论式等多种教学方法，引导学生课堂上积极思考，独立解决问题。在教学过程中我们增加一些教科书上没有列出的反应及其具体应用实例，将同类型的反应随时进行总结，既可提高学生的学习兴趣和积极性，又可开拓学生的视野和扩大知识面。例如，水煤浆添加剂中普遍用到的分散剂是萘磺酸盐，在萘磺酸盐的制备过程中涉及我们所学有机化学中萘的磺化反应，萘在165℃时与浓硫酸反应的主要产物是β－萘磺酸，β－萘磺酸经过与甲醛发生缩合反应后与碱中和即可得到我们所需的产品萘磺酸盐。学生通过这个实例的学习，将会加深对萘的磺化反应的认识，同时拓宽了知识面，还与所学的专业知识也联系起来。FS－201作为一种浮选剂在很多选煤厂使用，它的药剂用量比煤油低30％左右。这种药剂的主要成分是轻质烷基苯。这种药剂的合成涉及有机化学中最著名的傅克烷基化反应。它的合成是烯烃与苯在三氯化铝的催化作用下进行傅克烷基化反应，反应物经碱洗、水洗再经脱苯、精馏，截取255℃以前的馏分。课本中一个普通的化学反应在工业上得到应用，学生将会印象深刻。通过这些实例的学习，学生发现有机化学课程并不是完全和自己所学的专业没有关系，专业知识也并不是深奥难懂，基础课程和专业课程相辅相成，融会贯通。
三、有机化学教学手段的更新
化学有机合成应用篇7
关键词:碳金属;化合物;金属有机化学;发展;应用研究
1金属有机化学的发展
1．1金属有机化学的发展历史背景
随着英国工业革命的开展，金属在工业发展中得到了广泛的运用，西方自然科学家慢慢发现了更多的金属元素。在这这一背景下，1827年丹麦药剂师Zeise，用根据乙醇和氯铂酸盐的反应合成了最早的金属有机化合物，在1828年有机化合物要素诞生。金属有机化合物是金属与有机基团以金属与碳直接成键而成的化合物;金属与碳间有氧、氮、硫等原子相隔的时候，金属化合物就不是金属有机化合物。金属有机化学是属于有机化学和无机化学交叠的一门分支课程，具体在于金属离子的有机化合物的化学反应、合成等各种研究项目。金属有机化学在各个方面都是具有很大的发展前景以及更加广泛的应用方向。
1．2金属有机化学现阶段发展
到1951年后，金属有机化学的发展速度较为加快，1951年Ke-aly和miller用的铁的无机盐和与环戊二烯合成了二戊铁，而且也证明了其夹心式的结构。2012年在北京的科技展览会上，美国首先展示了水文切割技术，高速运动的有机化合的水切开了钢铁了，这项技术震惊当时。随着现在经济、科技的发展，金属有机化学得到了快速的发展。例如:Dewer提出了“金属的π络合物理论”，齐格勒发现了“塔纳催化剂”等等。由于工业上对金属化合物的需求很大，像碳化合物、太空金属、合成金属等，所以目前工业上的应用进一步丰富了金属有机化学的发展，理论和应用研究异常的活跃。现在有十几位的金属有机化学的科学家获得了了诺贝尔化学奖，现在，金属有机化学已经广泛的应用于工农业生产和科研工作当中。
1．3金属有机化学的发展前景
21世纪，随着经济与科技的发展和人民环保意识的加强，环境保护成为了现在一项新兴的产业。其中，工业方面的对能量的大量消耗以及大规模生产产生的污染对环境伤害尤为严重，像中国的雾霾危害、印度的空气危机、日本的核辐射等都是工业发展的弊端。其中，有机金属的催化的高选择性使得金属有机化学在环保产业中扮演了极为重要的角色，金属有机化学的发展可以促进绿色化学的发展。目前，像中国的阿里巴巴，美国的微软、谷歌、脸书等大公司都是在积极的投入到环保产业中。随着科技的发展与进步，对原材料环保要求更加严格而且更加复杂，金属有机化学作为催化剂合成的电子材料、光学材料和其他的无机材料在环保产业中极为受到欢迎。当然，金属有机化学本身对材料的革命，也是各个国家研究的重点，所以金属有机化学具有广泛的应用背景。
2金属有机化学的应用研究
2．1金属有机化学在工业中的应用
谁掌握了未来最轻的金属化合物，谁就掌握了工业革命，这是中国积极投入到英国碳金属研究的原因。在工业当中，金属有机物的地位非常特殊，金属有机物被大量的用作石油化工、高分子化工、提炼化工的催化剂。其中碳为化合物的原料更是在工业中广泛的运用，像飞机中机翼、太空船的金属等，目前我国金属有机化学主要运用在战斗机、火箭等国防事业的研究。由于我国化学工业起步晚，和欧美、日本发达国家还有一定的差距，目前全世界金属化学最为发达的地方在日本。
2．2金属有机化学在农业中的应用
在发达的农业国家中，像美国、以色列、澳大利亚等国家都是运用飞机进行农作的撒药和施肥，其中农药和化肥就是广泛的运用到了金属有机化学。在农药和化肥中，有机化肥、汞等药物用来除草，有机磷等用来作为杀虫剂，这些金属有机化学产物具有高效率、低副作用、广泛的特性。在目前的规模化农业中，广泛的运用到了有机化学物，我国由于受到了地势、人口、科技的限制，农业中并未广泛运用除了华北、东北等平原地区。要提高我国的粮食产量、安全等，必须要大力的研究金属有机化学在农业中的研究。
2．3金属有机化学在医药中的应用
现在全世界医药品产业中，亚洲以日本为主、欧美以美国为主，这两个国家几乎占据了全球医药品市场的全部。中国如何研究开发出适合国人体质的药品非常重要，这就要非常注重到金属有机化学在医药研究的运用。目前，在很多的新、特性药的研究中，用到了有机锑化合物消灭血吸虫病和黑执病，有几十万的患者等到了治疗。现在很多科学家在研究金属有机化学对抗癌活性的作用，这有可能是医药的又一个方面的发展。
2．4金属有机化学在能源中的应用
我们都知道一次性能源是不能再生的，预计到2020年，太阳产业可能占到能源产业的10－15%。而将太阳能转化为能储、可运输的化学能的前景更加诱人，这更加增加金属有机化学在研究在新能源制造的地位。目前全球最清洁的是氢气，获取氢气的最有效的方法就是电解水，这是用来吸收光能的金属有机物，作为光敏剂之一。现在，金属革命正在发生，英国帝国大学研究的世界上最新金属碳金属化合物，可能对金属革命引起重大的突破。所以说金属有机化学在能源中的应用是具有广阔的前景。
3结束语
对于我国来说，发展有机化学不仅具有重要的科研价值，而且对于我国研究适合本国的药瓶、开发出新的能源、跟进金属革命具有重大的意义。近期原料价格大降，如何研究出新型的金属已经成为很多国家的目标，在下一场金属革命中，我们必须大力发展金属有机化学，引领金属有机化学发展的潮流。
参考文献:
［1］生彦彦．金属有机化学的研究方向探微［J］．科技风，2014(14)．
［2］郭思远．针对我国金属有机化学进展探究［J］．科技创新导报，2013(13)．
化学有机合成应用篇8
关键词：《有机化学》；对比教学法；教学质量
中图分类号：G642.0文献标志码：a文章编号：1674-9324（2013）37-0048-03
《有机化学》是研究有机化合物的结构、组成、性质、制备的学科，是化学、制药、医学、化工、食品等各专业的必修基础课，尤其是在医药院校该课程是后续药物化学、药物合成化学、生药学等诸多课程的重要基础。与其他课程相比该课程的理论性比较强，再加上有机化合物种类众多、结构多样，各种反应及机理极易混淆，因此学生普遍反映《有机化学》学起来比较困难。如何在有限的学时内让学生掌握基础知识，达到培养目标的要求，是提高教学质量和教学效果的关键。教学效果的好坏除了与学生的努力程度有关外，教师在授课时采用的方法和态度也是一个非常重要的因素。在多年的《有机化学》授课中，笔者将对比教学法贯穿于《有机化学》授课的全过程中，并起到了良好的效果。对比教学法就是指在教学中将一些相关、相似或具有某种联系和区别的教学内容放在一起进行讲解，便于学生理解、掌握和记忆[1]。通过这种教学方法，不仅可以将化合物之间的关系、区别组织起来，培养学生分析、归纳、概括的能力，使其更好的学习新知识，巩固旧知识，而且能够培养学生学习的兴趣，活跃学生的思维，创造良好的教学气氛和秩序，从而提高有机化学的教学效果[2]。
一、对比教学法在结构与性质关系阐述中的应用
有机分子遵循“结构决定性质，性质决定反应”的基本规律，因此笔者在授课过程中采取以化学反应为授课重点，以结构为出发点的思路进行讲解，前面章节学习的内容往往是后续章节学习的基础，基于此，笔者将对比教学法巧妙地应用到《有机化学》的授课中，达到良好的教学效果。
1.结构不同，性质不同的对比。有机分子中的碳碳键有σ键和π键两种，在授课时就可以采用对比的方法进行讲授，便于学生理解。σ键是轨道间以“头碰头”的形式形成，重叠成度大，因此σ键的特点是电子云沿键轴呈圆柱形对称分布；可自由旋转而不影响电子云重叠的程度；结合的较牢固，键能大，因此不易断裂，不易发生化学反应。所以烷烃的化学性质稳定，在一般条件下（常温、常压），与大多数试剂如强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂等都不起反应，只能发生自由基取代反应。而与此对比，在烯烃中，由于存在π键，它是由两个p轨道以“肩并肩”的形式侧面重叠而成，轨道间的重叠程度小，因此不如σ键牢固，不能自由旋转（旋转会使轨道间的重叠程度变小，导致断键）。π电子云沿键轴上下分布，受原子核的引力小，在外界环境的作用下易极化，易发生反应。因此烯烃比烷烃活泼得多，可以发生多种类型的反应。同时正是由于σ键可以自由旋转使得烷烃有构像异构体的存在，由于π键不能自由旋转使得烯烃存在顺反异构体现象。通过这种比较既可以使学生更好的理解σ键与π键的形成，又可以使学生对于烷烃和烯烃的性质有了更深的认识。
2.结构相似，不同反应类型的对比。笔者在讲述“芳烃”一章时与“烯烃”一章对比设疑，由于芳烃的结构中有3个π键，因此好多同学认为它跟烯烃的性质类似，容易发生亲电加成反应。做了这个对比之后，笔者再进行讲解，否定了上述的结论。事实上芳烃发生的反应是亲电取代，而非亲电加成，原因是由于苯环中的这3个π键形成了非常稳定的共轭体系，使得苯环的结构非常稳定，因此反应中苯环的结构不会被破坏，所以不会发生亲电加成。当然他们的共同点都是“富电子”的，因此都可以为少电子的试剂提供电子，均发生“亲电”类型的反应，而反应的最终结果是不同的，烯烃的双键变单键的加成反应，而芳烃是H被取代的取代反应。
在讲“卤代烃”一章时，可以跟烷烃对比。在“烷烃”中是碳氢σ键断裂的反应，在“卤代烃”一章中是碳卤σ键的断裂反应，同是σ键，但断裂的结果却不同，由于碳氢σ键是非极性的共价键，断裂的时候是均裂，因此发生的反应是自由基取代反应，而在卤代烃中由于碳卤键是极性共价键，卤原子的电负性比碳原子大，因此在碳卤键中碳显正性而卤原子显负性，断裂的时候是异裂，因此卤代烃更容易发生亲核取代反应。
与卤代烃类似，在醇和醚的结构中同样存在碳氧极性共价键，由于氧的电负性也比碳强，所以在醇和醚中与氧相连的碳也显正性，该碳原子也容易受到带负电荷试剂的进攻发生亲核取代反应，这是与卤代烃相似的地方，但不同的是卤代烃中的卤原子是非常好的离去基团，所以反应比较容易，而醇中的羟基及醚中的烷氧基由于不是好的离去基团，因此亲核取代反应往往在酸性条件下才能发生，使羟基和烷氧基首先质子化变成易于离去基团水及醇，该反应才能进行，所以讲解醇和醚的亲核取代时，酸性条件是非常重要的一个因素。
通过在以上章节中对比教学方法的应用，使得《有机化学》中常见的几种反应形式很清晰地呈现在学生面前，更利于学生从本质上理解各类分子的反应特点以及各类反应的特征。
二、对比教学法在反应机理讲解中的应用
大学有机化学课程中反应机理是一个非常重要的内容，也是学生学习的难点，为便于学生更好地理解，笔者在讲授机理时也采用了对比的教学方法，例如羟醛缩合反应和酯缩合反应是《有机化学》教学大纲中的两个重点反应机理，分别出现在“醛酮”一章和“羧酸衍生物”一章中[3]，笔者发现采用对比的教学方法教授这两个反应达到了很好的效果。
由于学生刚学完醛酮的其他亲核加成反应，在此基础上讲羟醛缩合反应时，经老师提示就会自然想到这是一个以碳负离子作为亲核试剂的亲核加成反应。笔者在讲授酯缩合时首先会把羟醛缩合反应的过程以提问复习的形式再次呈现在学生面前，在这个反应机理的基础上讲解酯缩合反应。首先让学生比较羟醛缩合反应和酯缩合反应，找出相同点和不同点，然后引导学生思考为什么不同，并进一步对比分析原因。学生通过比较得出相同点主要有两点：一是两个反应中，醛和酯的羰基碳都显正性。二是各自的α-H都有一定的酸性，都是以碳负离子作为亲核试剂，去进攻另一分子醛或酯羰基碳。不同点主要有三点：一是形成碳负离子用的碱不一样，羟醛缩合是氢氧化钠等弱碱，而酯缩合用的是乙醇钠等强碱。二是反应机理不一样，羟醛缩合是亲核加成机理，而酯缩合除了亲核加成外还有消除乙氧基负离子的过程。三是酯缩合反应比羟醛缩合反应过程多了一步。通过让学生自己对比这两个反应的异同会使学生在脑中引发“为什么”，会对酯缩合反应这一新的知识点印象更加深刻，并在潜意识里思考形成异同点的原因。在学生自己分析比较之后，笔者会进一步引导学生对比思考以下问题：一是为什么醛和酯的α-H都有一定的酸性？这两个α-H的酸性哪个强？这个问题解决了，第一个不同点的原因也就迎刃而解了。二是为什么酯缩合反应不是亲核加成而是亲核加成―消除的机理？学生在比较思考过程中，教师要起到引导、提示的作用。
在第一个问题中，首先让学生回顾醛酮α-H有酸性，这是由于醛基和酮羰基是吸电子基团导致的，当学生再比较酯的结构时自然会想到酯基也是吸电子基，因而其α-H也有酸性。再引导学生思考比较哪个酸性强，学生通过以前所学的知识自然想到的是醛酮的酸性强于酯，因为酯基的吸电子能力较醛酮弱。所以脱除酯的α-H形成碳负离子时需要更强的碱才可以，这样第一个问题就解决了。第二个问题在两个反应里面均有比较活泼的氧负离子，在羟醛缩合反应里，它可以夺取水里面的氢质子，而在酯缩合反应里，由于反应在强碱的溶液中进行，存在氢质子的可能性比较小，所以酯缩合反应的氧负离子不会结合氢质子得到亲核加成产物，而是消除乙氧基负离子从而发生亲核加成―消除反应。至于第三个不同点是酯缩合反应的动力，需要由教师从整个反应出发进行启发式讲解。通过这种对比的教学方法，使学生学习有机反应机理时更加易于理解、易于掌握。
三、对比教学法在研究同一分子性质时的应用
由于有机化合物结构复杂，反应条件多样，同一分子在不同条件下的反应机理、反应结果往往不同，采用对比的教学方法同样可以达到事半功倍的效果。
在有机化学教学中离不开有机反应，同一分子在不同的催化剂或温度、压力等条件下，可能得到不同产物。而学生在学习过程中往往忽视反应条件，只记反应物和产物，实际应用中经常混淆。例如在烯烃化学性质的讲授中，烯烃和溴化氢反应如果反应条件里没有过氧化物，得到的产物是符合马氏规则的，即氢加在含氢较多的双键碳上，在有过氧化物的存在下产物是反马氏规则的，即氢加在含氢较少的双键碳上。同样仲卤烃在氢氧化钠的醇溶液里反应得到烯烃，而在水溶液里反应得到的是醇。
《有机化学》里像这种反应有很多，及其容易混淆，在授课时笔者就会将其归纳在一起进行对比讲解，通过对比不仅可以引导学生分析不同物质、不同反应的共同特点及同类物质、相似反应的差异，从而更好地掌握有机反应的本质和特征，而且可以帮助学生获得更加鲜明、准确的新知识，使已学的知识更加巩固、深刻。同时，对比法的反复使用，能潜移默化地提高学生分析问题和解决问题的能力[4]。当然这种对比不是简单的结果对比，如果仅仅进行简单的对比分析，将知识体系建立在表层，这些知识将很快被遗忘，应该从机理上进一步阐明形成这些结果的原因是什么，只有这样学生从道理上懂了才会真正理解，才会更好的记忆。
实践证明，对比教学法在《有机化学》的授课中起到很好的作用。教师在实际授课中应该因材施教，具体问题具体分析，选择恰当的对比方法，不是所有的知识点都需要进行比较，也不是所有的异同点都值得比较。教师运用对比教学法要做到以下几点[5]：首先教师授课前应认真钻研教材，备好课，只有深层次地理解课程的整体内容，才能找出各知识板块的内在联系，归纳出可对比的知识结构，才能运用对比教学法对课程内容的知识点进行对比。其次，在教学过程中，教师可以先提出对比的知识点让学生去独立思考，留给学生一个广阔的思维空间从而发展学生的思维能力。进行分析讲解时，可以通过讨论、提问等方式进行。再次，通过对比教学法的应用，教师应引导学生自己学会筛选知识点，培养学生养成归纳总结对比的习惯，尤其在《有机化学》的学习中，这是一个非常好的学习方法。
总之，对比教学法在《有机化学》授课中的运用，使学生对教学内容的理解更为深刻，知识点的记忆更为牢固，有助于培养学生深入思考、整合知识和分析探究的能力。实践证明，正确运用这种教学方法，在提高教学质量的过程中发挥了很好的作用。
参考文献：
[1]陈玉.对比教学法在有机化学教学中的应用[J].化学工程与装备，2012，（8）：229-232.
[2]陈鹏飞.对比教学法在《工程制图》教学中的应用[J].职业教育研究，2008，8（1）：147-148.
[3]陆涛.有机化学[m].第七版.北京，人民卫生出版社，2011.
[4]李贵深，李琳，葛薇，等.有机化学课程教学改革的尝试[J].河北农业大学学报，2000，2（3）：7-8.
化学有机合成应用篇9
关键词：相转移催化剂；有机化学；应用
中图分类号：o615.4+2文献识别码：a
0前言
相转移催化剂可以使非均相转化为均相反应，加快了反应速率，缓和了反应条件，简化了操作过程，减少了副反应，从而提高了选择性，不论是实验室还是工业生产都很适用，受到人们越来越多的关注、研究和应用。随着相转移催化作用研究工作的不断深入，其应用日渐广泛。
1相转移催化剂的种类及催化机理
多数的相转移催化反应要求催化剂把阴离子转移到有机相中，除此之外，还有些催化剂是把阳离子或中性分子从一相中转移到另一相中，按此不同，赵地顺等人将催化剂分为以下几种：盐类，如季铵盐等，它们发挥作用的是季或季铵阳离子Q+，Q+离子和试剂阴离子nu-络合成离子对Q+nu-，并利用这些阳离子自身的亲油性将试剂阴离子带进有机相；包结物结构类的相转移催化剂，如环糊精、冠醚以及近年来发展的杯芳烃等，这类催化剂均含有分子内的空腔结构，通过与反应物分子形成氢键、范德华力等，从而形成包结物超分子结构并将客体分子带入另一相中释放，进而使两相中的反应得以发生；开链聚醚类相转移催化剂，如聚乙二醇及其醚类等，与冠醚、环糊精类相似，它们也可以与客体分子形成超分子结构，不同的是开链聚醚类是“柔性”的长链分子，可以折叠、弯曲成合适形状结构与大小不同的离子配合，从而应用更广泛；其他类，如反相相转移催化剂、三相催化剂、离子液体、杂多酸类等。相转移催化剂种类繁多，分类方法也是多种多样，其中以盐类、包结物类、聚乙二醇类相转移催化剂为主。随着研究的不断深入，一些新型的相转移催化剂也随之出现，如吡啶及其衍生物、过渡金属配合物以及手性相转移催化剂等。
以季铵盐为例，说明相转移催化剂的催化机理。一个互不相溶的二相体系，其中一相为水相，含有亲核试剂的盐类m+nu-，另一相为不溶于水的有机相，其中含有与上述盐类起反应的有机反应物RX。季铵盐Q+X-既可以溶于水相又可溶于油相，当它在水相中接触到分布在其中的盐类时，水相中过剩的阴离子nu-便与催化剂中的阴离子进行交换，形成Q+nu-离子对。其交换过程如下：
Q+X-+m+nu-Q+nu-+m+X-
水相水相水相水相
要使ptC很好起作用，Q+nu-离子对必须萃取入有机相。故必须具备如下平衡：
Q+nu-Q+nu-
水相有机相
亲核试剂Q+nu-一旦进入有机相，便与有机相中的RX发生反应而形成产物Rnu。整个相转移催化过程如下式所示：
水相Q+X-+m+nu-Q+nu-+m+X-
季铵盐亲核试剂
----------------------------------------------------
有机相Q+X-+R-nuQ+nu-+R-X
目的产物有机反应物
在上述催化循环中季铵正离子Q+并不消耗，只起着转移亲核试剂nu-的作用，在这里季铵盐起着相转移催化的作用。因此，只需要催化剂量的季铵盐，就可以很好的完成上述反应。
2相转移催化剂在有机化学中的应用
2.1盐类相转移催化剂在有机合成中的应用
2.1.1取代反应
许多亲核取代反应在没有相转移催化剂时，反应很难进行；但是在合适的相转移催化剂作用下，就可以顺利进行，而且收率很高。如卤代辛烷和氰化钠反应就是一个典型的反应，加热14天几乎没有反应，如果加入少量季铵盐，在室温下搅拌不到2h，反应就可以完成99%，降低了反应条件，提高了反应速率
2.1.2烷基化反应
烷基化取代反应包括碳烷基化、氧烷基化、氮烷基化以及硫烷基化反应，由于大多是非均相反应，应用季铵盐催化非均相烷基化反应，可以使反应顺利进行。如岑均达曾以烷基溴（氯）为烷基化剂、固体碳酸钾为碱、溴化四丁胺为相转移催化剂，相转移催化烷基化乙酰氨基丙二酸二乙酯使之转变为氨基酸，产率较高。
2.1.3氧化反应
中南大学的李小如曾研究了在季铵盐a-1：(C8~10H17~21)3n+CH3Cl-的作用下催化高锰酸钾分别氧化邻、对硝基甲苯合成邻、对硝基苯甲酸以及催化氧化邻对位氯代甲苯合成邻对位氯代苯甲酸的反应，考察了不同相转移催化剂的催化活性及催化剂用量、反应温度、反应时间、高锰酸钾用量和反应体系酸碱性对反应的影响，并在最优条件下得到较高产率。
2.1.4还原反应
三乙基苄基氯化铵（teBa）可用于杂环化学反应和过渡金属配合物催化的反应中，实际上在后一个反应中，季铵盐不是直接作为催化剂，而是与过渡金属生成配合物起催化作用，使得芳香族硝基化合物可以被一氧化碳还原成芳胺：
arno2+CoarnH2
2.1.5加成反应
中南大学的李晓如还研究了季铵盐a-1催化二氯卡宾与环己烯的加成反应，实验证明，季铵盐a-1的催化活性要优于其他短碳链的季铵盐和聚乙二醇，并且在分离过程中不乳化，使产物易于分离纯化，为二氯卡宾与环己烯的加成提供了一个优良的方法。
2.2包结物结构类相转移催化剂的应用
2.2.1冠醚类
冠醚由于具有特殊的结构和配合性，相比于季铵盐与季盐，特别是在固-液相转移催化中起着不可替代的作用。在这类反应中，反应物溶于有机溶剂中，然后此溶液与固体盐类试剂接触，当溶液中有冠醚时，盐与冠醚形成络合物而溶解于有机相中，随即在其中进行反应。常用的冠醚类相转移催化剂，环上原子数为18个，如：18-冠-6、二苯并18-冠-6、二环己基18-冠-6等。在有机合成中，冠醚的应用也比较广泛，也能发生类似盐类相转移催化剂的亲核取代反应、烷基化反应、氧化反应、还原反应、加成反应等。
2.2.2环糊精类
由于环糊精具有疏水性空腔可以包结许多无机、有机和手性客体分子，形成主-客体或超分子配合物，因此其在超分子化学研究中成为继冠醚之后的第二代主体化合物得到广泛应用。纪红兵曾详细介绍了β-环糊精作为催化剂应用于液相有机合成，包括开环、脱保护、保护、氧化、还原、加成、置换等反应的研究进展。对β-环糊精的催化性能和反应底物选择性能进行分析，认为β-环糊精与底物的相互作用可有效地催化液相有机化学反应，提高反应选择性。
2.2.3杯芳烃类
作为第三代超分子主体化合物，杯芳烃在卤代芳烃的置换反应中具有优异的相转移催化性能，如天津大学的孟祥启等研究了杯芳烃在四氯对苯二甲酰氯氟化制备四氟对苯二甲酸二甲酯反应中的相转移催化作用，发现以杯芳烃作相转移催化剂使产品收率得到了明显提高，而且杯芳烃作为相转移催化剂可以回收利用，具有较高的工业应用价值。
2.3开链聚醚类相转移催化剂的应用
开链聚醚类相转移催化剂具有较高的化学稳定性，毒性小，合成方便，价格低廉，因此受到了较多的研究，它们中最具代表性的是聚乙二醇和聚乙二醇二甲基醚，常用的催化剂有peG-400、peG-600、peG单醚、peG双醚以及peG单醚单酯，可用于亲核取代反应、烃基化反应、缩合反应、氧化还原反应以及有机金属化合物的合成制备等。
2.4其他相转移催化剂的应用
其他类的相转移催化剂如离子液体、杂多酸类、三相催化剂等也得到广泛应用，其中离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的，在室温或室温附近温度范围内呈液态的盐类；三相相转移催化剂（固载化相转移催化剂）是一类集高分子聚合物和相转移催化剂优点于一身的新型催化剂。如徐丹倩等研究了用离子液体作为溶剂和相内反应催化剂，并利用四丁基氯化铵的相转移催化作用，在非均相的固相肉桂酸钾和液相离子液体/氯化苄体系中，在较低温度下高效地实现了肉桂酸钾和氯化苄缩合合成肉桂酸苄酯。李明强等曾以30%H2o2水溶液做氧化剂，以磷钼酸盐和其还原态的杂多蓝做催化剂，对苯甲醇进行催化氧化，表现出较高的催化活性。平伟军等以苯甲醛和丙酮为原料，在水-氢氧化钠体系中以聚苯乙烯-三乙醇胺树脂为相转移催化剂合成了苄叉丙酮，收率达92.5%。
3相转移催化剂的应用新进展
近年来相转移催化发展迅速，相转移催化与超声波技术、微波技术的联用，以及相转移催化氧化脱除汽油中含硫化合物的研究，逐渐成为人们研究的焦点。
3.1超声相转移催化在有机合成中的应用
近年来，超声波在相转移催化反应中的应用备受重视，超声波之所以能够改善相转移催化反应，是因为超声波能够产生空腔效应，从而在两种液体之间产生很大的相交界接触面积，这就使溶解于各自液体中的活性离子的反应性随之急剧增加。超声波既可以提高搅拌作用，又可以降低反应的温度和催化剂的用量，使得相转移催化更有效、快速进行。凌绍明采用超声波相转移催化技术合成了扁桃酸，探讨了最佳反应条件下产品收率可达86.1%，比传统的苯甲醛法（50%～52%）和常规的相转移催化法（78%）都高。
3.2微波相转移催化在有机合成中的应用
微波作为一种绿色技术应用相转移催化有机合成，不仅可以大大缩短反应时间，而且具有操作简便、产率高、选择性好、产品易纯化等优点，已经涉及有机化学的众多反应。
3.3相转移催化氧化脱除汽油中含硫化合物的研究
燃料油中的含硫化合物是环境污染的主要来源，燃烧后生成的So2排放到大气中形成酸雨，酸雨是困扰全球的环境问题之一，对环境和人体健康造成很大的伤害。因此，研究相转移催化氧化脱硫的意义重大。
4结语
综上所述，本文简要介绍了相转移催化剂的类型及催化原理，主要对各类相转移催化剂在有机化学上的应用做了总结性的介绍。相转移催化反应因其所具有的独特优点而在有机化学中得到广泛应用，我们也相信随着科学技术的不断发展以及科学研究的不断深入，相转移催化剂在有机合成中的各种优势将会充分发挥出来，其应用领域也将不断扩大和加深。
参考文献
[1]StarksCm.phase-transferCatalysis.i.HeterogeneousReactionsinvolvinganiontransferbyQuaternaryammoniumandphosphoniumSalts[J].JamChemsoc,1971,93(1):195~199.
[2]赵地顺.相转移催化原理及应用[m].北京:化学工业出版社,2007.
[3]沈广志,樊俊杰等.相转移催化技术在药物合成中的应用[J].江西化工,2008,4:36~38.
化学有机合成应用篇10
【关键词】药用有机化学;拓展性;教学应用
一、前言
药用有机化学是药学专业中的基础课程，通过药用有机化学课程的学习，使药学专业学生能够牢靠掌握关于不同有机物的相关知识，并从这些有机物的结构、性质、用途以及合成方法等方面对其进行分析，为学习药物分析、中药分析、天然药物化学、中药炮制等药学核心课程奠定理论基础。因此，提升学生掌握和运用药用有机化学知识的能力，是当前高校药学专业教育工作者普遍关注的课题之一。
二、精选教材知识，做到经典知识与前沿知识并重
在实际教学中，由于药用有机化学的教材内容比较多，但课时有限，因此，教师应该采取不同教学方式来提高药用有机化学课的教学效率，对药用有机化学课程中每个章节的教材内容进行合理的梳理与编选，进一步提高课堂教学的效率。教材内容精选完成后，教师在实际讲解的过程中应该注意以下几个方面的问题：第一，根据重要著作形成时间、重要事件发生时间以及代表性科学家，向学生介绍药用有机化学的发展简史;第二，充分认识药用有机化学课程的特点，向学生讲解药用有机化学的具体学习方法，帮助学生建立起一套适合自己的学习体系;第三，根据有机分析化学与天然有机化学这两个药用有机化学的分支学科，向学生讲解有机化学与药学学科的关系，让学生深刻感受到学习药用有机化学的重要性，加强学生对有机化学的学习意识。对教材内容进行认真精选，既可以提高药用有机化学课的教学效率，也可以帮助学生快速掌握教材的精髓内容。精选教材的内容，是开展拓展性教学的重要前提，只有保证教材内容富有合理性与科学性，才能够充分展现出药用有机化学知识的魅力。[1]
三、理论联系实际，将传统内容与绿色化学进行充分融合
拓展性教学在药用有机化学课中的运用，首先体现在理论与实践的结合上，因此，在实际教学中，教师应尽量将有机化学反应与药学知识的应用紧密联系在一起，真正显示出药用有机化学课程的基础作用。例如，在给药学专业学生讲解卤代烃Sn1型反应的时候，应该结合芳香氮芥一类的抗肿瘤生物烷化剂的实际应用进行举例。教师采用理论与实际相联系的教法，应该从药学专业的角度出发，举例子时，要尽量将有机化学知识紧密结合于药学应用中，使学生在学习药用有机化学知识的同时，提高对相关药学知识的学习兴趣，从而体现出药用有机化学课程的“药用”内涵。另外，由于有机化学在药学专业的应用发展，必须符合人类社会的可持续发展要求，因此，药用有机化学的学科特点与任务要求学生在学习有机化学知识的同时，还要学习绿色化学的相关知识。例如，在讲解腈类化合物的合成方法时，既要介绍常用的naCn取代法，也要介绍具有环保效应的绿色化学法，即由醛一步氧化后生成腈。就目前的研究状况而言，酶催化有机化学反应不会对环境造成污染，例如，可以用脂肪酶来催化酯基进行水解得到芳胺类物质;在温和条件下，用面包酵母催化芳香硝基化合物进行还原反应，也可以得到芳胺类的物质，这一类绿色催化法可以适时地介绍给学生。这样有利于培养药学专业学生的绿色环保意识，进而形成自觉保护环境的良好习惯。[2]
四、丰富教学方法，充分运用多媒体手段进行教学
在实际教学中，教师可以利用多种方法开展拓展性教学，多样化教学手段在药用有机化学中的运用，是教学活动得以顺利开展的保证。当前，多媒体技术在教学中的应用已经十分普遍，教师可以借助photoshop绘图、三维动画设计和VisualBasic程序等软件来制作Cai课件，将有机分子立体形象、有机化学反应过程以及反应过程中的旧键断裂与新键生成等进行直观、生动的模拟。传统教学中，一般采用黑板板书的方式进行教学，这种教学方式具有灵活方便、即擦即用、不受硬件设施限制等优点。因此，教师在实际教学中，可以将多媒体手段与黑板板书进行结合，例如，将标题内容、重要概念、关键词等写在黑板上，利用多媒体软件制作出的Cai课件，则主要是对板书的内容进行说明、阐述以及举例，并结合学生的学习反馈，及时调整授课的速度，在课堂教学中努力探求不同教学方法之间的最佳结合点，从而充分调动学生对药用有机化学的学习兴趣。
五、增大课堂信息量，采取总结和对比方法开展教学
在课堂教学中，教师除了要传授教材上的知识以外，还要介绍一些相关的课外知识，增大课堂教学的信息含量是拓展性教学的具体要求，也是拓展学生知识视野的基本要求。因此，教师应在不脱离课堂主题的前提下，适当传授一些课外知识，摒弃囿于教材、照本宣科的教学观念。在介绍烯烃的化学性质时，教师可以引申介绍2005年获得诺贝尔化学奖的烯烃复分解反应，还可以讲解钌金属络合物催化剂的相关知识;在学习立体化学时，补充介绍关于不对称合成的知识。扩大课堂教学的信息量，不仅能够达到活跃学习气氛的目的，而且还可以陶冶学生的心灵，最终实现培养学生综合素质能力的目的。值得强调的是，药用有机化学的知识点较多，学生在学习的过程中，容易混淆相似的知识点，教师在教学过程中，应该注重前后知识之间的联系性与比较性，例如，教师可以引导学生比较亲核加成反应与亲电加成反应之间的区别;比较Sn1与Sn2反应、e1与e2反应之间的区别等。在介绍吡啶化学性质的时候，教师可以结合硝基苯的相关知识进行类比讲解;分析烯烃与芳环产生亲电反应时的能量差异。实践表明，采用这种立体交叉、由此及彼、前后联系的立体教学模式，有利于调动学生的学习积极性，从而达到提高教学效果的目的。药用有机化学课程中的知识点较多，涉及到的课外知识也非常广泛，要想拓展学生的知识视野，获得良好的教学效果，教师必须充分认识药用有机化学的学科特性，并做好备课工作，充分利用总结教学、对比教学等方法来激发学生的学习兴趣，进而提升学生综合运用所学知识的能力，达到教学相长、学以致用的目的。[3]
六、增强教学效果，将课堂讨论与习题精讲充分结合起来
在实际教学中，教师仅作为引导者参与其中，学生则是真正的活动主体，充分发挥出学生的主体性，是提高课堂教学效率的关键。对于药学专业的学生而言，突出主体性应该以药用有机化学的教学作为载体，融合药学学科的内涵，精心设计课堂教学的开展形式，例如，集体讨论、小组活动、个人展示以及反馈信息等，以此达到师生之间的良好互动。在学习苯胺时，传统教学方式是：先介绍苯胺结构，然后介绍苯胺性质，最后分析苯胺的具体应用。通过精心设计后可采用以下这种教学形式：①在苯胺中滴入溴水会出现何种现象;②苯胺与苯分别发生亲电取代反应，哪个更容易;③氨基属于哪种类型的定位基团;④如何通过共振理论对其进行合理解释;⑤含氨基合成药物和天然药物的举例。通过设置问题来传递信息，充分激发学生的主动性与创造性，将被动地接受知识转化为主动地汲取知识，这种教学形式，有利于培养学生主动探究、独立思考的学习能力，为学生提供了“自主思考问题、大胆提出问题、积极寻求方案、独立进行引申”等多个学习空间，在师生的互动过程中，体现出“以学生为主体”的教学观念，让学生充分感受到药用有机化学的魅力。[4]
七、夯实基础技能，利用实验教学提高学生的实践能力
药学专业的学生需要具备扎实的实践技能。教师在指导学生开展实验教学时，应该建立一套符合实际的教学体系，体系内容主要包括：预习报告、实验要领、关键操作、现场指导、评价体系等。预习报告要求学生写出预习体会，这样学生能够对实验有一个大致的了解与把握，预习报告达到要求的学生，才可以开展实验操作。教师在讲解实验要点时，要尽量做到“精辟”。例如，在实验开始前，教师应简要介绍装置中各个部分的名称和作用，重点讲解清楚各部分的主要功能以及装配时的注意事项。最后还要强调装置各接口的连接处应该套紧，要求学生重视实验的安全性，并传授一些常见、有效的问题处理方法。这个过程大致控制在20分钟以内，此后由学生进行自主操作。在整个实验操作过程中，教师应对学生的实践操作进行观察，并适时纠正学生的错误，最终要求学生写出评价性的实验报告。学生的实验报告中，要略写实验的原理与步骤，重点放在实验结果与实验讨论上。教师根据学生的实验报告情况，选出较为优异的学生，并在下次课堂上给予点名表扬，将激励教学法充分融合于实验教学当中。[5]
八、结束语
教师肩负着提升高校教学质量的责任，要切实推动我国教育的健康稳步发展，必须实现教育的可持续发展。在药学专业中，药用有机化学课程的知识内容较为丰富，教师应该不断改进和完善药用有机化学的教学方法，并适时转变以往的老旧观念，保持学科发展的与时俱进，将“拓展性”教学引入药用有机化学的课堂教学中，确保大大提高药用有机化学课的教学效果。
【参考文献】
[1]李华生，王文渊.基于药学服务的有机化学课程内容的构建[J].广州化工，2014（16）220-221.
[2]宋海南.科学方法论在药用有机化学课堂教学中的运用[J].卫生职业教育，2015（7）65-66.
[3]方方，吴培云，彭代银.模块化药用有机化学教学模式的构建与实践[J].合肥师范学院学报，2014（3）94-95.
[4]李国喜，宋海南，刘玮.高职高专《药用有机化学》精品课程的建设与实践[J].广州化工，2013（3）146-147.
[5]孙晶，李桂香，张国民.药用有机化学中“拓展性”案例教学实践[J].科技资讯，2015（15）166-168.