有機合成總結范例6篇

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有機合成總結

有機合成總結范文1

【摘要】目的:探討選用同一種糖皮質激素(GC)不同的使用方法誘導緩解治療兒童原發性腎病綜合征(PNS)的療效。方法:2005年5月至2009年5月收治PNS患兒40例,隨機分成激素降階梯療法組、激素中長程療法組,分別給予適量激素治療,記錄服用GC后尿蛋白轉陰的時間。結果:激素降階梯療法和中長程療法尿蛋白的轉陰時間無明顯差異,但是激素減量后尿蛋白轉陰的持續時間,激素降階梯療法明顯優于激素中長程療法,并且復發和激素耐藥、依賴,明顯少于激素中長程療法,激素的副作用方面,手足抽搐、高血壓、高膽固醇均有,但是持續時間明顯短于中長程療法,由于其用藥時間短于后療者。結論:激素降階梯療法誘導緩解兒童腎病綜合征優于傳統的激素中長程療法,效果更佳,副作用更少,傳統的緩解和鞏固維持治療方案需要更新變革,由更科學的降階梯療法替代,更利于疾病的治療與恢復。

【關鍵詞】潑尼松;原發性腎病綜合征;糖皮質激素;激素降階梯療法;激素中長程療法

【中圖分類號】R692【文獻標識碼】A文章編號:1004-7484(2012)-05-0765-021.資料和方

1.1研究對象:收治單純型PNS患兒40例,均為2005年5月至2009年5月患病,男,28例,女,12例,年齡1-14歲,所有病例均符合參考文獻[1]2001年中華醫學會兒科學分會腎臟病學組修訂的單純型PNS診斷標準,40列患兒隨機分成2組,潑尼松降階梯療法組(A組20例),潑尼松中長程療法組(B組20例),各組分別給予相應足量的GC。

1.2研究方法:激素的兩種療法,給藥方式如下:潑尼松2mg/kgd;兩組均參照參考文獻[2]中華醫學會兒科學分會腎臟病學組制訂的PNS治療方案給藥,定量潑尼松的最大劑量為60mg/d,起始用藥分3次口服,尿蛋白的轉陰后用法有區別。A組,激素階梯療法,在尿蛋白轉陰后,在鞏固維持階段,改為每天減少潑尼松1mg,逐漸減量(在尿蛋白持續轉陰的情況下)一直到停用潑尼松為止。B組中長程療法潑尼松2mg/kg,分3次服用,尿蛋白轉陰后鞏固2周,一般用藥4周,后改為2mg,隔日清早頓服,以后每2周減量1次(5-10mg)直至停藥,總療程6-9個月。

1.3腎病綜合癥的一般治療:休息,預防和控制感染,非高蛋白的飲食,消腫,減少血小板的凝聚性,增加腎灌流量,增加細胞免疫的基礎上,予以激素的療法,一般是在誘導階段后出現激素的副作用,高血壓,免疫力下降繼發感染,乏力,手足抽搐等表現此時加用降壓藥補葡萄糖酸鈣、氯化鉀等。2.結果

40例患兒均為激素敏感型,隨診中,各組均出現高血壓、浮腫、乏力,手足抽搐癥,合并感染等不良反應,未出現消化道出血、神經精神等反應。

2.1兩組患兒應用足量GC后誘導階段尿蛋白轉陰時間無差異,統計學應為P>0.05,鞏固階段尿蛋白轉陰的結果有統計學意義(p<0.01)對激素的反應,繼發感染、耐藥、依賴、復發有統計學意義(p<0.01),具體數據,(見表1、表2)。

表1兩組患兒誘導緩解尿蛋白轉陰的時間

組別例天A組2020±3.1B組2021±2.1表2腎病綜合癥患兒對鞏固維持治療階段對GC的反應

組別例數合并感染GC耐藥依賴蛋白消失時間A組20例10003月B組20例2010159月3.討論

目前教科書推薦的GC中長程療法,潑尼松量時間長,4-6周,使得GC所致的諸多副作用,影響治療效果。GC降階梯誘導緩解法尿蛋白的快速轉陰以減少持續大量蛋白尿對腎小球系膜、腎小管和腎小球間質的損害,縮短GC的誘導緩解期,使GC鞏固維持治療階段的時間相應縮短,從而減輕GC的副作用。本研究結果顯示治療腎病綜合癥GC的降階梯療法與中長程療法比較緩解誘導階段尿蛋白轉陰持續時間,GC的降階梯療法明顯優于GC的中長程療法,分析原因如下:

3.1中長程療法在鞏固維持治療時期GC2mg/kg,隔日頓服激素濃度不穩定,而隔日激素頓服如同打秋千,波動大,激素水平在體內大量波動,導致尿蛋白的反復出現,以致激素依賴,高血壓,免疫力下降等嚴重副作用,誘發感染也是尿蛋白反復重要因素。

3.2GC的降階梯療法,激素水平在體內下降,平緩,如同人下樓梯一樣,波動小,作用平緩,敏感GC量較少,GC的副作用出現較輕,不易復發,明顯優于傳統的GC中長程療法,兩者差異有統計學意義(p<0.01)。因此,GC的降階梯療法在治療兒童腎病綜合征中,鞏固維持階段,替代傳統的中長程治療方案更佳,傳統的中長程治療方案的副作用已經充體說明應該改革新療法,由更科學的方案替代,獲得更佳的治療效果。參考文獻

有機合成總結范文2

比較粒狀大理石、碳酸鈣粉末分別與0.5mol/L鹽酸、1mol/L鹽酸在常溫下、冰水或沸水中的反應情況.通過以上三組實驗,總結歸納出反應物的接觸面積、反應物的濃度以及是否使用催化劑等對化學反應速率的影響,同時也讓學生體驗了探究過程,感悟了“規律”“原理”等知識的形成過程.

知識的學習離不開科學方法,新課程理念下的探究性化學實驗,在新教材中有許多內容的呈現凸顯科學方法.例如,魯科版教材必修一在剛開始學習高中化學時,就研究金屬鈉和氯氣的性質為載體,專門學習研究物質性質的方法和程序.又如,在《有機化學基礎》選修模塊中,設置“有機合成”課題.一方面是將學過的典型有機化合物知識進行梳理、整合和應用;另一方面以這些知識為載體,總結出有機合成的一般方法和原則.為此設計了如下探究性教學實驗.

再如:設計以乙烯為基礎原料,最終合成目標產物———乙二酸乙二酯.學生動手利用球棍模型模擬:由乙烯生成鹵代烴,再轉化為乙二醇、乙二酸等中間產物,最終合成目標產物乙二酸乙二酯.通過這個實踐活動讓學生體驗了“正向合成法”.在此基礎上又提出新的任務,讓學生討論:要合成乙二酸乙二酯需要經過哪些步驟?有哪些中間產物?基礎原料是什么?經過知識遷移,通過演繹推理很容易得出正確答案.這個實例,又讓學生體驗到了“逆向合成法”.之后再引導學生結合這兩個合成的實例,分析在實現有機物的轉化時,主要關鍵是增長或縮短了分子中的碳骨架,或者是引入、轉化了官能團.隨后采用逆向合成法推斷合成苯甲酸苯甲酯的原料和中間產物.由此再引出如何優選反應路線的問題,總結出有機合成的原則.

在上面結合實例分析和總結有機合成的方法和原則時,多次運用了比較、類比、歸納、演繹及模型法等多種探究性實驗教學方法.魯科版《有機化學基礎》教材作為課程標準向教學實施轉化的媒介,為了使學生更好地完成有機合成任務,對有機反應有更為深入的認識,教材在“有機合成的關鍵———碳骨架的建構和官能團的引入”這一部分專門設計了“交流研討”“觀察思考”“遷移應用”等活動欄目,幫助學生樹立和歸納在前面所學的各種具體的有機化學反應,從而為學生能夠順利學習“有機合成設計”奠定必要的基礎.

對探究性化學實驗教學的建議

1.創設問題情景,激發學生的化學實驗興趣.

在上述探究性教學實驗中,以實驗素材為載體,將相關知識內容設計成一系列具有相互聯系和邏輯關系的問題,創設多層面、多維度的問題情境,誘發學生不斷思考,喚起求知欲望,引導學生主動自發進行探究性學習.

2.倡導交流與合作,深化實驗探究.

為了給學生創造自主探究的契機,應該從多角度構建課堂實驗教學內容,挖掘課本實驗的內涵,拓展課堂實驗的功能、提升實驗教學的品質,充分體現“自主、探究、合作”新課程理念,只有這樣才能充分利用教學資源,才能使課堂教學活動流暢有序、生動活潑,才能有效地實現新課程下的化學教學改革.

有機合成總結范文3

論文摘要:文章討論了有機合成化學多媒體課件的制作過程以及在具體的教學中的應用,同時分析多媒體在有機合成教學中所具有的優勢以及存在的問題,并針對存在的問題,提出了相應的解決辦法。

有機合成制備精細有機化工產品,如醫藥、農藥、香料、染料等的重要方法,也是實驗室中合成復雜有機物、提供樣品的有力手段。有機合成化學是一門對現代自然科學和國民經濟比不可少的重要學科,國內外高等院校的化學、化工專業都開設有有機合成的課程。由于有機合成中化學反應方程式多而復雜,合成設計圖及工藝流程圖較多,傳統的教學已經無法滿足當今教學的需要,在這樣的背景下,多媒體在有機合成教學的地位顯得格外重要。下面根據有機合成化學多媒體教學的實踐經驗,對多媒體課件的制作以及具體教學中存在的問題進行一定的討論。

一、有機合成化學多媒體課件的制作

針對我院選擇的教材及本院化學專業與化工專業學生的所學基礎課的不同以及就業方向的差異,在保留教學內容的基本性、基礎性和范例性原則的基礎上,合理配置各章節的教學內容,針對不同專業分別制作了多媒體教學課件。兩套課件內容側重點不同,比如化工專業可偏向于合成反應在工業生產的應用,而化學專業就應偏向于化合物合成路線的設計。

在編輯課件的時候,我們首先仔細鉆研教材,設想每節課的教學過程,針對教學內容和教學環節,設計動畫效果以輔助教學。比如在講解實例時,先在幻燈片上給出原料和產物,讓學生有一定的思考時間,并在教師的引導下分析合成路線,經討論后得到結論后,再將結論以反應方程式的形式展現在幻燈片上。實踐表明,采用動畫描述過程時,學生的注意力明顯提高。另外考慮到多媒體教學中課件內容有限且不斷刷新,不能像板書一樣留在黑板上,課件制作時使用了超鏈接,使相關內容可以方便的聯接上,并且每一個知識點都能鏈接到大綱幻燈片上,同時對重點內容及時進行總結,以避免學生對所講知識不能整體把握,產生支離破碎的感覺。

在有機合成課件設計過程中,最多的是化學反應方程式的編寫,對于這些相對單調的部分,我們一般遵循簡潔清晰的原則。在屏幕布局方面,屏幕背景主要使用干凈的白色,文字使用醒目的黑色,對于需要突出重點的部分,使用紅色表示。在屏幕內容方面,將描述性的內容精煉化,用盡量少的文字分幾點來進行表述,以避免滿屏文字造成視覺疲勞。對于例題的處理,我們這里主要根據步驟在屏幕上一步一步地去顯示,讓學生有充分的時間去思考和接受。同時,屏幕上的內容是有限的,在授課的過程中,各個部分的連接以及解釋和分析性的講述都是建立在老師課前良好的備課基礎上的。只要將課件與老師的講述有機的結合,課件才能算是成功的課件。

二、有機合成化學多媒體教學的優勢

多媒體教學作為一種新穎的教學手段,其信息容量大,生動形象,使用方便自如,圖文并茂,有效地將文字、圖像、動畫等多種信息表達方式集成一體,為學生提供了一個豐富多彩的教學界面,將難于用語言表達的課程內容生動地表現出來,在提高了學生學習興趣的同時也提高了其學習的效率。

(一)利用多媒體技術,多媒體技術使教學內容豐富,表達簡捷、靈活

有機合成中,內容抽象、構造復雜、難以描述的教學內容并不少見:大量復雜的化學反應方程式,工藝原理圖,設備示意圖等。在傳統教學中是通過板圖、掛圖來講解的,效果不明顯而且費時間。教師講課講得口干舌燥,學生卻難以聽懂。但是,采用多媒體技術,此難題便可迎刃而解。同時,運用多媒體技術,還可將相關學科的前沿動態信息和要求等以連接的方式制作于課件中,從而解決了課本內容與現實發展不同步的問題,使學生與實際工作崗位上的應用需求更接近,縮短了崗前培訓時間,達到了在有限的時間里獲得最大的教育效果的目的。

(二)多媒體教學加大了課堂信息傳輸量,節省時間,提高了授課效率

在傳統的教學方式中,教師的板書占用了大量的時間,不僅降低了課堂信息的傳輸量,而且也給學生造成了很多的等待時間,使課堂變得枯燥。應用多媒體進行有機合成化學教學,可以把課上要講的內容,如化合物的構造式、結構式、反應方程式等預先制成課件,上課時,點擊鼠標,把教學內容工整、規范、形象、清晰地展示給學生,同時用不同的顏色或加特殊標記把重點標示給學生,以引起學生的注意,這樣,既節省了時間,又提高了教學效果。

(三)充分利用網絡平臺和資源開展立體化教學

多媒體教學不應只局限于課堂上的教學,而應充分利用網絡平臺和資源,開展立體化教學。教案在線,使得學生在任何時候,都可以通過網絡了解教學的進度、授課的內容以及每堂課的要點所在。課前播放多媒體教案,可以方便的預習;課后翻閱在線教案,,可以輕松的復習。另外,在自己的空間自學,也不失為優等學生獵取更多知識的一種好途徑。有很多學生已經養成在課后瀏覽多媒體教案進行復習的好習慣。利用網絡平臺,可以及時解決學生學習中的問題。傳統的答疑方式主要是利用課間時間,由于時間不充足,來答疑的學生又很多,不能滿足學生的需求。采取在校園網上開設《有機合成化學》的精品課程網站。除了必要的教案以及授課課件等資料外,最主要的是可以進行網上答疑。具體方法是學生可隨時上網提問,任何一個有機化學的任課老師都可以給予學生及時地回答,另外還可利用電子郵件與學生進行溝通。通過這種方法,使得教學互動,在學生中形成了一個很好的學習氣氛。

三、有機合成化學多媒體教學的不足

運用多媒體技術進行有機合成課堂教學具有許多優勢,但在實際教學過程中發現存在有一些問題需進一步探討和研究。

(一)學生不記課堂筆記

在傳統教學過程中,板書設計是一項重要的教學研究內容,合理的板書內容可使課堂結束時,黑板上依然保留有本次課堂教學的知譏結構及重點、難點內容,容易使學生系統的作好課堂筆記。而在使用多媒體授課的過程中,發現有許多學生上課時只帶有教學參考書和筆,在上課過程中不記筆記,這可能是由于多媒體課件的播放速度較快,信息的出現和消失速度往往也較快,不能有較長的時間保留下來,使得學生顧了聽,顧不了記;顧了記,顧不了聽,學生很難記好課堂筆記,一堂課下來,學生往往沒有一個完整的筆記,因此對于多媒體課件所展示的內容,尤其是重點、難點內容課件的制作需認真研究。

(二)老師講課的主觀能動性受到限制

有的老師在上課過程中過分依賴多媒體課件,忽略了講課技巧,結果在多媒體課堂上難以自己的講課思路,坐在電腦前一動不動,像播音員一樣按照課件逐一念下來.缺乏語言的抑揚、頓挫和必要的眼神或肢體動作,這樣一堂課如一潭死水,毫無生氣可言,更別提師生間的交流互動了。特別是當課堂氛圍發生變化時,如果學生對某個問題理解不了,表情變得沉重,老師就顯得比較被動。所以多媒體教學更重要的是強調教師仍面向學生而不是計算機。

有機合成總結范文4

關鍵詞:有機化學試題;命題來源;啟示

高考結束后,高考試題再次成為廣大一線教師研究的熱點??傮w感覺近年有機合成與推斷題的難度略有下降,解題思路具有相似性,信息較為新穎,能力立意明顯,強化考查學生思維的廣度和靈活性。以醛類化合物性質為信息背景成為高考有機試題新的熱點,現統計分析如下表:

表1 近年高考化學有機試題與醛有關的背景信息統計

[試題背景信息題目分值2014山東(34)HCHO+CH3CHO[OH-,]CH2=CHCHO+H2O12分2013江蘇(17)①

(R表示烴基,R′和R″表示烴基或氫)15分2013全國新課標I(38)RCOCH3+R′CHO[一定條件]RCOOH=CHR-15分2013天津(8)18分2013四川(10)17分2013海南(18-Ⅱ)14分2013北京(25)17分2013全國大綱(30)15分]

結合上表不難看出醛類化合物成為考查的新熱點,且有的信息在高考中的重現率較高,如羥醛縮合反應[1]等。下面僅以2013年江蘇高考化學試題17題為例分析其命題來源,揭示其對教學的啟示。

一、試題解析

例(2013江蘇17)化合物A(分子式為C6H6O)是一種有機化工原料,在空氣中易被氧化。A的有關轉化反應如下(部分反應條件略去):

已知:①

(R表示烴基,R′和R″表示烴基或氫)

(1)寫出A的結構簡式:__________。

(2)G是常用指示劑酚酞。寫出G中含氧官能團的名稱:__________和__________。

(3)某化合物是E的同分異構體,且分子中只有兩種不同化學環境的氫。寫出該化合物的結構簡式:__________(任寫一種)。

(4)F和D互為同分異構體。寫出反應EF的化學方程式:__________。

(5)根據已有知識并結合相關信息,寫出以A和HCHO為原料制備的合成路線流程圖(無機試劑任用)。合成路線流程圖示例如下:

解析:根據題給信息,易知A為苯酚,B為環己醇,由D或E逆推易得C為環己酮,則D為。由限定條件可知E的同分異構體有較高的對稱性,采用等效氫法可得其結構有2種 或。E發生消去反應時可生成2種產物,其中D為,則F為。對比目標產物和原料的碳架可知合成目標產物需要增長碳鏈,由逆合成分析法可得:,

即其合成路線流程圖為

評析:本題是一道常規的有機合成與推斷綜合題,著力考查學生閱讀有機合成路線的設計、提煉題設信息并用于解決實際問題的能力,考查學生思維的整體性以及獲取信息的敏銳程度和處理信息的靈活程度。本題涉及到有機化合物性質與轉化、常見官能團、同分異構體推理和書寫,合成路線流程圖設計與表達,重點考查學生思維的敏捷性和靈活性,對學生的信息獲取和加工能力提出較高要求。

二、命題來源研究

表2 命題來源分析

[題目來源命題立意三維目標重點與難點題目創新(1)格氏反應

(2)魏悌希反應

(3)酚酞合成方法的改進題目以重要的有機合成反應為信息情景,考查學生對常見有機物性質及其轉化的理解程度,考查學生解決實際問題的能力及思考問題的深廣度。知識與技能:了解常見官能團及其性質,常見有機物的轉化

過程與方法:培養學生應用化學知識分析和解決實際問題的能力,養成認真審題和縝密思考問題的良好習慣。

情感態度與價值觀:培養學生嚴謹求實的科學態度,養成關注化學在生產、生活中的應用的習慣,培養創新思維能力。此題的重點在于將常見有機物性質及轉換遷移到新情景中,解決實際問題。

難點是模仿已有的有機合成路線設計并準確表達新物質的合成路線。題目將多個重要的信息整合到有機物的合成中,既有助于落實常見有機物性質及轉化的基本知識,又能拓展學生分析和解決實際問題的能力。

該題摒棄了往年的某醫藥中間體合成路線,刪繁就簡,盡量使學生消除畏難情緒。其中信息①是著名的格氏反應,來自教材《有機化學基礎》[2]的拓展視野欄目。在陌生的流程中,熟悉的信息給學生親切感,可以增強學生解決問題的自信心。鹵代烴(RX)與鎂于室溫下在干燥乙醚中反應,生成鹵化烴基鎂(RMgX)即格氏試劑:

RX+Mg[干燥(C2H5)2O室溫]RMgX

格氏試劑很活潑,能與許多物質發生反應。與具有活性氫的化合物(HY)作用,生成相應的烴:

RMgX+HYRH+(Y=-OH、-OR、-X、-NH2、NHR、-CCH等)

它還能與具有羰基結構的化合物(醛、酮等)發生加成反應,產物水解成醇:

如圖1所示,格氏試劑(烴基鹵化鎂)在有機合成中有十分廣泛的應用,可用于合成烷烴、醇、醛、羧酸等多種有機化合物,極大地推動了有機化學的發展。

圖1 格氏試劑在有機合成中的應用

信息②稱為魏悌希反應[3]即魏悌希試劑(又稱磷葉立德)作為親核試劑與醛、酮反應直接生成烯烴的反應,通常可以表示如下:

魏悌希反應具有操作簡單、條件溫和、產率高等優點,因此在有機合成中引入雙鍵有廣泛應用。該信息曾經在2012年四川高考題中出現過。

這2個信息均與諾貝爾化學獎有關,是很好的STSE教育素材。上述信息也是有機合成中常見的增長碳鏈的方法,有助于學生對結構決定性質的理解,啟迪學生思維,培養學生分析和解決實際問題的能力。另AG的轉化來自《酚酞合成方法的改進》一文,以實用的改進工藝為背景命題意在引導中學化學教化學,關注有機化學在前沿科技與生產、生活中的實際應用和貢獻,激發學生熱愛化學的積極情感。

三、對教學的幾點啟示

(一)日常教學中注重基礎,適度拓展

通過對高考試題和各大市模擬試題的認真研究不難發現,很多題目總有似曾相識的感覺,可以在教材的某些欄目或課后習題中找到原型。因此,在日常教學中我們應注重基礎知識的落實和基本方法的培養,認真研究教材整合教學資源,充分挖掘教材各部分內容和各欄目的教育功能。創造性地利用習題課或復習課,適度拓展教學內容,培養學生分析和解決實際問題的能力。

(二)復習備考時完善體系,激活思維

注重培養學生建構科學、完善的知識體系,突出主干知識的落實。教學實踐中,引導學生主動建構條理化、系統化的知識體系,通過探究活動促進學生對反應原理的深入理解并能靈活遷移解決實際問題。通過多樣化的問題情境激活學生思維,引導學生反思命題意圖,培養學生信息素養,提高學生分析和解決問題的能力。近年高考試題有回歸課本的傾向,這也為我們的教學和學生的復習備考提供了方便與借鑒。所以,認真鉆研考試說明和近年高考試題以及大市模擬試題可以從中總結發現命題規律,找準復習的方向。考前及時回顧課本查缺補漏,有利于培養學生科學嚴謹的思維習慣。

(三)試題的命制聯系實際,科學規范

今年江蘇高考化學試題進一步體現了“寬基礎、厚實踐、重能力”的命題特色,注意理論聯系工業生產實際,增強了試題的科學性和導向性。教師平時命制和選擇練習題時需要加強試題的科學性和規范性,及時更新教學觀念,轉變學生的學習方式。以真實的生產工藝流程為載體,將基本知識和技能融合到問題解決的過程中,增強試題對知識與技能的考查意義和價值,切實培養學生規范答題的良好習慣。

[參 考 文 獻]

有機合成總結范文5

關鍵詞:相轉移催化劑;有機化學;應用

中圖分類號:O615.4+2文獻識別碼:A

0前言

相轉移催化劑可以使非均相轉化為均相反應,加快了反應速率,緩和了反應條件,簡化了操作過程,減少了副反應,從而提高了選擇性,不論是實驗室還是工業生產都很適用,受到人們越來越多的關注、研究和應用。隨著相轉移催化作用研究工作的不斷深入,其應用日漸廣泛。

1相轉移催化劑的種類及催化機理

多數的相轉移催化反應要求催化劑把陰離子轉移到有機相中,除此之外,還有些催化劑是把陽離子或中性分子從一相中轉移到另一相中,按此不同,趙地順等人將催化劑分為以下幾種:鹽類,如季銨鹽等,它們發揮作用的是季或季銨陽離子Q+,Q+離子和試劑陰離子Nu-絡合成離子對Q+Nu-,并利用這些陽離子自身的親油性將試劑陰離子帶進有機相;包結物結構類的相轉移催化劑,如環糊精、冠醚以及近年來發展的杯芳烴等,這類催化劑均含有分子內的空腔結構,通過與反應物分子形成氫鍵、范德華力等,從而形成包結物超分子結構并將客體分子帶入另一相中釋放,進而使兩相中的反應得以發生;開鏈聚醚類相轉移催化劑,如聚乙二醇及其醚類等,與冠醚、環糊精類相似,它們也可以與客體分子形成超分子結構,不同的是開鏈聚醚類是“柔性”的長鏈分子,可以折疊、彎曲成合適形狀結構與大小不同的離子配合,從而應用更廣泛;其他類,如反相相轉移催化劑、三相催化劑、離子液體、雜多酸類等。相轉移催化劑種類繁多,分類方法也是多種多樣,其中以鹽類、包結物類、聚乙二醇類相轉移催化劑為主。隨著研究的不斷深入,一些新型的相轉移催化劑也隨之出現,如吡啶及其衍生物、過渡金屬配合物以及手性相轉移催化劑等。

以季銨鹽為例,說明相轉移催化劑的催化機理。一個互不相溶的二相體系,其中一相為水相,含有親核試劑的鹽類M+Nu-,另一相為不溶于水的有機相,其中含有與上述鹽類起反應的有機反應物RX。季銨鹽Q+X-既可以溶于水相又可溶于油相,當它在水相中接觸到分布在其中的鹽類時,水相中過剩的陰離子Nu-便與催化劑中的陰離子進行交換,形成Q+Nu- 離子對。其交換過程如下:

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-離子對必須萃取入有機相。故必須具備如下平衡:

Q+N u- Q+Nu-

水相有機相

親核試劑Q+Nu-一旦進入有機相,便與有機相中的RX發生反應而形成產物RNu。整個相轉移催化過程如下式所示:

水相 Q+X- + M+Nu- Q+Nu- + M+X-

季銨鹽 親核試劑

----------------------------------------------------

有機相 Q+X- + R-NuQ+Nu- +R-X

目的產物有機反應物

在上述催化循環中季銨正離子Q+并不消耗,只起著轉移親核試劑Nu-的作用,在這里季銨鹽起著相轉移催化的作用。因此,只需要催化劑量的季銨鹽,就可以很好的完成上述反應。

2相轉移催化劑在有機化學中的應用

2.1鹽類相轉移催化劑在有機合成中的應用

2.1.1取代反應

許多親核取代反應在沒有相轉移催化劑時,反應很難進行;但是在合適的相轉移催化劑作用下,就可以順利進行,而且收率很高。如鹵代辛烷和氰化鈉反應就是一個典型的反應,加熱14天幾乎沒有反應,如果加入少量季銨鹽,在室溫下攪拌不到2h,反應就可以完成99%,降低了反應條件,提高了反應速率

2.1.2烷基化反應

烷基化取代反應包括碳烷基化、氧烷基化、氮烷基化以及硫烷基化反應,由于大多是非均相反應,應用季銨鹽催化非均相烷基化反應,可以使反應順利進行。如岑均達曾以烷基溴(氯)為烷基化劑、固體碳酸鉀為堿、溴化四丁胺為相轉移催化劑,相轉移催化烷基化乙酰氨基丙二酸二乙酯使之轉變為氨基酸,產率較高。

2.1.3氧化反應

中南大學的李小如曾研究了在季銨鹽A-1:(C8~10H17~21)3N+CH3Cl-的作用下催化高錳酸鉀分別氧化鄰、對硝基甲苯合成鄰、對硝基苯甲酸以及催化氧化鄰對位氯代甲苯合成鄰對位氯代苯甲酸的反應,考察了不同相轉移催化劑的催化活性及催化劑用量、反應溫度、反應時間、高錳酸鉀用量和反應體系酸堿性對反應的影響,并在最優條件下得到較高產率。

2.1.4還原反應

三乙基芐基氯化銨(TEBA)可用于雜環化學反應和過渡金屬配合物催化的反應中,實際上在后一個反應中,季銨鹽不是直接作為催化劑,而是與過渡金屬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還原成芳胺:

ArNO2 + COArNH2

2.1.5加成反應

中南大學的李曉如還研究了季銨鹽A-1催化二氯卡賓與環己烯的加成反應,實驗證明,季銨鹽A-1的催化活性要優于其他短碳鏈的季銨鹽和聚乙二醇,并且在分離過程中不乳化,使產物易于分離純化,為二氯卡賓與環己烯的加成提供了一個優良的方法。

2.2包結物結構類相轉移催化劑的應用

2.2.1冠醚類

冠醚由于具有特殊的結構和配合性,相比于季銨鹽與季鹽,特別是在固-液相轉移催化中起著不可替代的作用。在這類反應中,反應物溶于有機溶劑中,然后此溶液與固體鹽類試劑接觸,當溶液中有冠醚時,鹽與冠醚形成絡合物而溶解于有機相中,隨即在其中進行反應。常用的冠醚類相轉移催化劑,環上原子數為18個,如:18-冠-6、二苯并18-冠-6、二環己基18-冠-6等。在有機合成中,冠醚的應用也比較廣泛,也能發生類似鹽類相轉移催化劑的親核取代反應、烷基化反應、氧化反應、還原反應、加成反應等。

2.2.2環糊精類

由于環糊精具有疏水性空腔可以包結許多無機、有機和手性客體分子,形成主-客體或超分子配合物,因此其在超分子化學研究中成為繼冠醚之后的第二代主體化合物得到廣泛應用。紀紅兵曾詳細介紹了β-環糊精作為催化劑應用于液相有機合成,包括開環、脫保護、保護、氧化、還原、加成、置換等反應的研究進展。對β-環糊精的催化性能和反應底物選擇性能進行分析,認為β-環糊精與底物的相互作用可有效地催化液相有機化學反應,提高反應選擇性。

2.2.3杯芳烴類

作為第三代超分子主體化合物,杯芳烴在鹵代芳烴的置換反應中具有優異的相轉移催化性能,如天津大學的孟祥啟等研究了杯芳烴在四氯對苯二甲酰氯氟化制備四氟對苯二甲酸二甲酯反應中的相轉移催化作用,發現以杯芳烴作相轉移催化劑使產品收率得到了明顯提高,而且杯芳烴作為相轉移催化劑可以回收利用,具有較高的工業應用價值。

2.3開鏈聚醚類相轉移催化劑的應用

開鏈聚醚類相轉移催化劑具有較高的化學穩定性,毒性小,合成方便,價格低廉,因此受到了較多的研究,它們中最具代表性的是聚乙二醇和聚乙二醇二甲基醚,常用的催化劑有PEG-400、PEG-600、PEG單醚、PEG雙醚以及PEG單醚單酯,可用于親核取代反應、烴基化反應、縮合反應、氧化還原反應以及有機金屬化合物的合成制備等。

2.4其他相轉移催化劑的應用

其他類的相轉移催化劑如離子液體、雜多酸類、三相催化劑等也得到廣泛應用,其中離子液體是由有機陽離子和無機或有機陰離子構成的,在室溫或室溫附近溫度范圍內呈液態的鹽類;三相相轉移催化劑(固載化相轉移催化劑)是一類集高分子聚合物和相轉移催化劑優點于一身的新型催化劑。如徐丹倩等研究了用離子液體作為溶劑和相內反應催化劑,并利用四丁基氯化銨的相轉移催化作用,在非均相的固相肉桂酸鉀和液相離子液體/氯化芐體系中,在較低溫度下高效地實現了肉桂酸鉀和氯化芐縮合合成肉桂酸芐酯。李明強等曾以30%H2O2水溶液做氧化劑,以磷鉬酸鹽和其還原態的雜多藍做催化劑,對苯甲醇進行催化氧化,表現出較高的催化活性。平偉軍等以苯甲醛和丙酮為原料,在水-氫氧化鈉體系中以聚苯乙烯-三乙醇胺樹脂為相轉移催化劑合成了芐叉丙酮,收率達92.5%。

3相轉移催化劑的應用新進展

近年來相轉移催化發展迅速,相轉移催化與超聲波技術、微波技術的聯用,以及相轉移催化氧化脫除汽油中含硫化合物的研究,逐漸成為人們研究的焦點。

3.1超聲相轉移催化在有機合成中的應用

近年來,超聲波在相轉移催化反應中的應用備受重視,超聲波之所以能夠改善相轉移催化反應,是因為超聲波能夠產生空腔效應,從而在兩種液體之間產生很大的相交界接觸面積,這就使溶解于各自液體中的活性離子的反應性隨之急劇增加。超聲波既可以提高攪拌作用,又可以降低反應的溫度和催化劑的用量,使得相轉移催化更有效、快速進行。凌紹明采用超聲波相轉移催化技術合成了扁桃酸,探討了最佳反應條件下產品收率可達86.1%,比傳統的苯甲醛法(50%~52%)和常規的相轉移催化法(78%)都高。

3.2微波相轉移催化在有機合成中的應用

微波作為一種綠色技術應用相轉移催化有機合成,不僅可以大大縮短反應時間,而且具有操作簡便、產率高、選擇性好、產品易純化等優點,已經涉及有機化學的眾多反應。

3.3相轉移催化氧化脫除汽油中含硫化合物的研究

燃料油中的含硫化合物是環境污染的主要來源,燃燒后生成的SO2排放到大氣中形成酸雨,酸雨是困擾全球的環境問題之一,對環境和人體健康造成很大的傷害。因此,研究相轉移催化氧化脫硫的意義重大。

4結語

綜上所述,本文簡要介紹了相轉移催化劑的類型及催化原理,主要對各類相轉移催化劑在有機化學上的應用做了總結性的介紹。相轉移催化反應因其所具有的獨特優點而在有機化學中得到廣泛應用,我們也相信隨著科學技術的不斷發展以及科學研究的不斷深入,相轉移催化劑在有機合成中的各種優勢將會充分發揮出來,其應用領域也將不斷擴大和加深。

參考文獻

[1] Starks C M. Phase-Transfer Catalysis. I. Heterogeneous Reactions Involving Anion Transfer by Quaternary Ammonium and Phosphonium Salts [J]. J Am Chem soc,1971,93(1):195~199.

[2] 趙地順.相轉移催化原理及應用[M].北京:化學工業出版社,2007.

[3] 沈廣志,樊俊杰等.相轉移催化技術在藥物合成中的應用[J].江西化工,2008,4:36~38.

有機合成總結范文6

關鍵詞:有機化學實驗;實驗教學;教學改革?

有機化學是研究有機物質的來源與組成、合成與表征、結構與性質、反應與轉化及其作用機理的科學,是創造新物質的重要學科之一。有機化學基于實驗,有機基礎實驗課程是有機化學教學的重要組成部分。有機化學基礎實驗是化學、生物、環境、醫學和材料等相關專業重要的基礎實驗課,其教學質量與人才培養質量息息相關。合理高效的有機基礎實驗教學體系,對于培養學生分析問題和解決問題的能力、優化并擴展知識結構、掌握實驗技能具有至關重要的作用。多年來,我校有機實驗教學團隊在實驗項目選擇、教學大綱制定和教材建設等方面堅持以學生為本,以能力培養為核心,逐步構建了基元操作實驗、多步合成實驗、半探索型實驗等循序漸進的三層次教學體系。對教學內容、教學方法、考核方式和開放實驗不斷探索和改革,將對學生素質、知識和能力的培養貫穿于整個有機化學實驗教學中,取得了預期的教學成效[1-4]。

1必修的基礎有機實驗

1.1實驗內容改革

基礎有機化學實驗主要包括基本知識、基本原理、基本操作,以及有機合成、產物的分離和純化、產品質量分析與表征等內容。按我校提出的“三三制”教學改革要求,不斷更新教學內容,注重有機化學實驗內容的前沿性、交叉融合性、應用性、趣味性、環保性[5]及實驗手段的現代化,在改造、更新、優化組合實驗內容的同時,循序漸進地將實驗規模由常量向小量、半微量[6]、微量轉化,并將現代儀器分析技術與有機合成、分離純化技術結合,按基礎訓練—綜合訓練—半探索型實驗三個層次進行推進。

1.1.1全面開放現代大型分析儀器將現代儀器分析技術全面引入基礎有機化學實驗教學和開放實驗教學,使有機合成、分離純化、結構表征及質量分析有機結合,進一步鞏固、強化基本操作訓練,使學生獲得試劑處理、有機合成、分離純化、結構鑒定和質量分析五位一體的綜合訓練,提高學生的實驗技能和水平,促進教學相長。學生通過使用UV、IR、1HNMR、GC、GC-MS、HPLC等儀器來鑒定、表征自制的產品,對產品不僅有量的概念,而且有質的把握,能夠較全面地認識一個化合物的性質,有助于誘導學生的發散性思維,喚起他們進一步提高有機合成技術及進行創新實踐的意識[7-11]。

1.1.2開設研究型教學實驗1)引入有機化學研究領域的熱點課題。如將手性聯萘酚的制備及表征引入基礎有機化學實驗,使學生接觸有機化學的新成果、新知識、新設備、新方法。學生通過查閱文獻,了解光學純聯萘酚目前在不對稱催化合成中的應用及國內外的研究進展,拓寬學生的視野,提高學生的學習興趣。并將此課題作為開放實驗讓感興趣的學生進一步深入研究,如用毛細管電泳拆分聯萘酚及其衍生物,與手性HPLC拆分方法進行比較;將手性聯萘酚作為催化劑研究扁桃酸的不對稱合成等。要求學生從查閱文獻到進行實驗再到最后遞交論文均獨立完成,其中有的試劑可幾人合作制備,充分發揮學生的主觀能動性及團隊精神,全面訓練學生的實驗技能和科研素質。2)開放式實驗操作考試。大二學年第二學期末,對學生的考核方式由原先的筆試改為全開放式實驗操作考核,主要考查學生近一年中所學理論知識與實驗技能全面融會貫通、靈活應用的能力,有機基礎和現代儀器分析等綜合操作技能,以及分析問題和解決問題的能力等。3)改進經典的合成實驗,體現化學綠色化。如苯甲酸乙酯的合成常用濃硫酸作催化劑,腐蝕性大,副反應多,使用不安全,廢液污染環境。實驗教學中,引導學生分別采用不同的催化劑如對甲苯磺酸等及不同的反應方式如磁力攪拌和不攪拌等,并與濃硫酸催化酯化進行對比。了解實驗改進的重要性和可行性,學會改進實驗的方法、技術和思路。

1.1.3將實驗教學與有機學科前沿相結合與學科教師緊密合作,將科研成果向教學轉化,開發新的教學實驗,如將過渡金屬催化偶聯反應(Suzuki-Miyaura交叉偶聯反應)應用于2016年全國大學生化學實驗競賽和教學實驗中[12-13]。每學期定期邀請有機學科教師,特別是“青千”“優青”教授進行學科前沿講座,向學生介紹最新的有機化學研究進展,激發他們參與科研的熱情。此外,還引入對學生身邊常見的天然產物的研究,激發學習興趣,產生學習源動力。例如,辣椒紅色素的提取、分離及鑒定;從茶葉中分離咖啡因[14];將超聲波、微波等新技術引入傳統合成實驗,如用微波法合成聯萘酚,用超聲波法合成三苯甲醇[15],縮短實驗時間,提高實驗效率;引導學生利用所學知識,變廢為寶,凈化環境,增強環保意識,如利用廢聚酯飲料瓶制備對苯二甲酸[16]等。

1.2教學方法改革

不斷改進教學方法,由原來“一講課二巡視”的傳統教學方法轉變成“一扶二送三放手”的教學方法。在第一學期基本操作、簡單合成及儀器分析實驗階段,以教師講授為主,通過示范操作、電視錄像、雙向互動式多媒體演示講解等,將連儀器都不認識的學生扶上馬,第二學期再送一程,一個月后以學生為主,教師為輔,放手讓學生自己走,教師主要針對學生在實驗過程的質疑進行引導。學生進到實驗室即可開始實驗操作,并可隨時與教師或其他學生進行討論。這樣可以提高學生的預習質量和效果,提高學生的自學能力和互助精神,增加學生實際動手操作時間。教師可對動手能力差的學生進行反復指導和幫助,使每個學生通過實驗都能有所啟發、有所收獲。同時,嘗試改進傳統的實驗報告格式,要求學生將部分實驗的實驗報告寫成小論文,調動學生的學習積極性,擴大知識面,提高對實驗結果的分析總結及書面表達能力。

2選修的開放實驗

為了使學生在掌握基本操作技術和知識的基礎上,進一步提高實驗能力和水平,激發求知欲,培養獨立思考并運用已學知識解決實際問題的能力,應為學生提供個性發展、提升創新能力的場所和條件。多年來,除利用雙休日、學生平時的空余時間、寒暑假進行開放實驗教學外,還專門開辟了有機化學開放實驗園地,展示學生的開放實驗論文,為學生相互間的學習、研究、討論、交流提供方便。

2.1確定開放實驗課題

由于有機化學開放實驗面向的是二年級的本科生,因此開放實驗的核心問題是確立難度適當的實驗課題。首先要廣泛收集教師、社會和企業的科研課題以及需要更新實驗的課題,每學期從中選擇涉及有機化學、生命科學、食品營養學、農業化學、商品檢測、功能材料等相關學科領域中的研究課題,作為開放實驗課題。這些課題兼具綜合性、實用性、趣味性和研究性,內涵豐富,外延寬闊,又有一定難度和深度,使學生看起來既新鮮有趣又富有挑戰性。每次課題“菜單”一經公布,就會立即引起熱烈反響,學生會踴躍報名選擇自己最感興趣的課題。此外,還提倡學生自帶課題。

2.2實施方法

學生選好課題后,首先需要查閱文獻、設計實驗方案、準備藥品儀器、配制試劑,然后要具體進行實驗研究并撰寫論文等,整個過程均由學生自行完成。這種方式能夠充分發揮學生的主觀能動性,全面鍛煉實驗工作能力和團隊精神,拓寬專業視野,使他們能夠較早接觸有機化學實驗技術的發展前沿,得到更多的實驗技能和科研素質方面的訓練。每天有兩位指導教師負責審查學生的實驗設計方案。在確保安全的前提下,他們會盡量尊重學生的設計方案,并參與實驗討論,盡可能地為學生提供方便。選擇教師在研課題的學生,將進入教師實驗室,由負責的教師進行指導,實驗完成后,每人需遞交相關論文。

2.3實施效果

盡管課題的難易程度不同,但參加開放實驗的學生均能有所收獲,主要體現在以下方面:(1)鞏固了學過的有機實驗基本操作,學到了更多有機實驗新技術、新方法、新手段。如通過查閱電子文獻,了解學習微波合成方法、超聲波合成方法、微波-超聲波聯用技術、毛細管電泳拆分方法、手性HPLC拆分方法、無水無氧雙排管操作技術、手性催化不對稱合成、固相微萃取-氣質聯用技術、低溫反應技術、薄膜濃縮、色譜和光譜分析技術等。(2)增強了綜合運用知識解決實際問題的能力及科技論文寫作能力。整個研究過程均由學生自行完成,充分發揮了學生的主觀能動性,全面鍛煉了學生的實驗工作能力和團隊協作精神。(3)拓寬了知識面,豐富和深化了書本知識,獲得了更多的知識信息,激發了他們對化學的學習興趣。學科教師所擬出的開放實驗課題,不是對現有實驗課程的簡單重復和補充,而是希望以此為媒介將學生引導到有機化學學科發展及實際應用的各個層次和領域,拓寬視野,激發學習興趣,使他們感到有機化學無處不在,無處不用,與國民經濟的發展息息相關,這對他們今后的學習和工作都具有很好的引導和潛移默化作用。

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