有機化學的反應范文

時間:2023-06-16 17:39:18

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有機化學的反應

篇1

例1下列有機反應中,不屬于取代反應的是()。

A.CH3+Cl2光照

CH2Cl+HCl

B.2CH3CH2OH+2Na

2CH3CH2ONa+H2

C.CH3CH2CH2CH2OH +HBr

CH3CH2CH2CH2Br+H2O

D.C2H5OH+HOC2H5濃硫酸140℃

C2H5OC2H5+H2O

解析根據取代反應的概念可知,反應A、C、D均屬于取代反應;而反應B不屬于取代反應(屬于置換反應)。

故答案為B。

知識點撥①取代反應的特點是“交換成分,有上有下”。

②常見的取代反應有:烷烴、苯及其同系物、酚等的鹵代反應,苯及其同系物、酚等的硝化反應與磺化反應,酯化反應,醇與氫鹵酸(HX)的反應,醇分子間脫水生成醚的反應,有機物的水解反應。

③取代反應與置換反應的主要區別:一是取代反應的反應物和生成物不一定有單質,而置換反應的反應物和生成物一定有單質;二是取代反應一般進行不完全、速率慢,而置換反應一般能進行完全、速率快;三是取代反應無電子得失,而置換反應有電子得失。

二、加成反應

例2下列有機反應中,不屬于加成反應的是()。

A.CH3CH=CH2+HCl催化劑

CH3CHClCH3

B.CH2=CHCH2CH3+H2O催化劑CH3CHOHCH2CH3

C.CH2=CHCH3+2Cl2光照CH2=CHCHCl2+2HCl

D.CH2=CHCH2CHO+2H2催化劑CH3CH2CH2CH2OH

解析根據加成反應的概念可知,反應A、B、D均屬于加成反應;而反應C不屬于加成反應(屬于取代反應)。

故答案為C。

知識點撥①加成反應的特點是“合二為一,只上不下”。

②常見的加成反應有:不飽和烴及其衍生物與H2、鹵素(X2)或鹵化氫(HX)的加成反應,不飽和烴與水的加成反應,芳香烴、醛、酮、葡萄糖、果糖等與H2的加成反應。

③能發生加成反應的有機物一般含有碳碳雙鍵、碳碳三鍵、碳氧雙鍵等不飽和鍵。

④取代反應與加成反應的主要區別是:取代反應反應前后分子數目一般不變,而加成反應反應后分子數目一般減少。

三、酯化反應

例3下列有機反應中,不屬于酯化反應的是()。

A.CH3CH2CH2OH+HCl

CH3CH2CH2Cl+H2O

B.CH3CH2COOH+HOCH2CH2CH3

CH3CH2COOCH2CH2CH3+H2O

C.CH3CH2OH+HO―SO3H(濃)濃硫酸CH3CH2O―SO3H+H2O

D.\[C6H7O2(OH)3\]n(纖維素)+3nHO―NO2(濃)濃硫酸\[C6H7O2(ONO2)3\]n+3nH2O

解析根據酯化反應的概念可知,反應B、C、D均屬于酯化反應;而反應A不屬于酯化反應(因HCl是非含氧酸,且生成物CH3CH2CH2Cl屬于鹵代烴、而不屬于酯)。

故答案為A。

知識點撥①酯化反應概念中的酸指有機酸(羧酸)或無機含氧酸(如H2SO4、HNO3等);醇不僅指醇類,而且包括含醇羥基的有機物(如葡萄糖、纖維素等)。

②酯化反應屬于取代反應。

③羧酸與醇發生酯化反應的原理:一般是羧酸分子里羧基上的羥基跟醇分子里羥基上的氫原子結合成水(即脫水方式為“酸脫羥基醇脫氫”),其余部分互相結合成酯。無機含氧酸與醇發生酯化反應的原理:一般是無機含氧酸分子里羥基上的氫原子跟醇分子里的羥基結合成水(即脫水方式為“醇脫羥基酸脫氫”),其余部分互相結合成酯。

④常見的酯化反應:無機含氧酸與醇或糖等的酯化反應,羧酸與醇或糖等的酯化反應,羥基羧酸分子內或分子間的酯化反應。其中,二元羧酸與二元醇或羥基羧酸發生酯化反應時,可以生成鏈狀酯、環狀酯或高聚酯。

四、消去反應

例4下列有機反應中,不屬于消去反應的是()。

A.CH3CH2CH2CH2OH濃硫酸CH3CH2CH=CH2+H2O

B.CH2CH2CH2Cl+NaOH

乙醇

CH2CHCH2+NaCl+H2O

C.BrCH2CH2CH2CH2Br+2NaOH

乙醇CH2=CHCH=CH2+2NaBr+2H2O

D.2CH3CH2CHOHCH3+O2

催化劑

2CH3CH2COCH3+2H2O

解析根據消去反應的概念可知,反應A、B、C均屬于消去反應,而反應D不屬于消去反應(根據氧化反應的概念可知,反應D屬于氧化反應)。

選D。

知識點撥①消去反應的特點是“一分為二,只下不上”。

②常見的消去反應有:鹵代烴與強堿的醇溶液共熱的反應,醇分子內的脫水反應。

③與連有鹵素原子或羥基碳原子的鄰位碳原子上有氫原子的鹵代烴或醇,才能夠發生消去反應。

④由于苯環是穩定結構,鹵素原子直接與苯環相連的鹵代烴(如Br)或酚(如OH),既使與連有鹵素原子或羥基碳原子的鄰位碳原子上有氫原子,也不能發生消去反應。

五、氧化反應與還原反應

例5下列既不屬于氧化反應,又不屬于還原反應的是()。

A.2C6H6+15O2乙醇12CO2+6H2O

B.2CH3CH2CH2CHO+O2

催化劑

2CH3CH2CH2COOH

C.CH3COOH+HOCH2CH2CH3濃硫酸

CH3COOCH2CH2CH3+H2O

D.CH2=CHCHO+2H2催化劑

CH3CH2CH2OH

解析根據氧化反應的概念可知,反應A、B屬于氧化反應;根據還原反應的概念可知,反應D屬于還原反應;而反應C既不屬于氧化反應,又不屬于還原反應(屬于酯化反應或取代反應)。答案為C。

知識點撥①氧化反應的特點是“得氧”或“失氫”;還原反應的特點是“得氫”或“失氧”。

②常見的氧化反應有:有機物的燃燒反應、有機物(不飽和烴及其衍生物、與苯環相連的碳原子上有氫原子的苯的同系物、醇、醛等)與酸性KMnO4溶液的反應、苯酚與空氣中的氧氣的反應、醛及含有醛基的有機物與銀氨溶液或新制Cu(OH)2的反應、醇或醛的催化氧化或被強氧化劑氧化的反應。

③常見的還原反應有:有機物與氫氣的加成反應。

④連有羥基的碳原子上含有氫原子的醇才能發生催化氧化反應;含有碳碳不飽和鍵的有機物、芳香烴、醛、酮、單糖等能夠發生還原反應。

六、水解反應

例6下列有機反應中,不屬于水解反應的是()。

A.在一定條件下,乙烯與水反應生成乙醇

B.在一定條件下,丙酸乙酯與水反應生成丙酸和乙醇

C.在一定條件下,蔗糖與水反應生成葡萄糖和果糖

D.在加熱條件下,2-溴丙烷與NaOH的水溶液反應制2-丙醇

解析根據水解反應的概念可知,反應B、C、D均屬于水解反應;而反應A不屬于水解反應(屬于加成反應)。

故答案為A。

知識點撥①有機物的水解反應屬于取代反應。

②能發生水解反應的有機物主要有:鹵代烴、酯、油脂、雙糖、多糖、肽和蛋白質等。

③鹵代烴發生水解反應的條件是與強堿(NaOH或KOH)的水溶液共熱,鹵代烴水解可生成醇(或酚);酯在酸性條件下水解生成相應的酸和醇,酯在堿性條件下水解生成相應酸的鹽和醇;油脂在酸性條件下水解生成相應的高級脂肪酸和甘油,油脂在堿性條件下水解生成相應的高級脂肪酸鹽和甘油;麥芽糖水解生成葡萄糖,蔗糖水解生成葡萄糖和果糖;淀粉和纖維素水解的最終產物為葡萄糖;肽和蛋白質水解的最終產物為氨基酸。

④油脂在堿性條件下的水解反應稱為皂化反應。

⑤單糖(如葡萄糖、果糖)不能發生水解反應。

七、加聚反應和縮聚反應

例7下列有機反應中,屬于縮聚反應的是()。

A.由甲基丙烯酸甲酯合成聚甲基丙烯酸甲酯的反應

B.由3-羥基丙酸合成聚3-羥基丙酸的反應

C.由1,3-丁二烯合成聚1,3-丁二烯的反應

D.由HOOC(CH2)4COOH和H2N(CH2)6NH2合成高聚物的反應

解析根據加聚反應的概念可知,反應A、C都是由不飽和的單體通過加成的方式生成高聚物的反應,則反應A、C都屬于加聚反應;根據縮聚反應的概念可知,反應B、D在生成高聚物的同時都有小分子生成(反應B生成的小分子物質是水,反應D生成的小分子物質是氨),則反應B、D都屬于縮聚反應。

故答案為B、D。

知識點撥①加聚反應的特點是“加成聚合,只上不下”;縮聚反應的特點是“縮合聚合,有上有下”。

篇2

關鍵詞:高中化學;有機化學;解題方法;解題技巧

有機化學是高中化學中的重要內容,也是每年高考的必考題。但是,許多同學面對有機化學題時,卻感到無從下手,表面上感覺應該會做,卻并未解答出來。究其原因,還是由于學生們的基礎知識不牢固、解題思路不正確,解題技巧不到位。所以在高中化學教學中,加強有機化學的基礎知識訓練,強化有機化學各題型的解題方法和技巧十分必要,也十分關鍵。

1.有機化學的概念及基本題型

有機化學是與無機化學相對立的一個化學名詞。簡而言之,它就是指研究有機物的化學,而有機物是指含炭元素的化合物。

有機化學主要研究有機化合物的基本性質及其轉化規律,而高中有機化學的各題型也主要是圍繞幾十種有機化合物的基本概念、基本性質、重要反應、結構特性、機理規律等而設計的。歸納起來,高中有機化學的基本題型有以下四大類:①命名與結構;②反應轉化與反應機理;③結構式推導與合成設計;④活性比較及有機化學鑒別。

2.有機化學的解題思路

高中學生已經具備了一定的思維能力,掌握了一定的思維方法。解答有機化學類的題目,就是要通過思維方法將有機化學的基礎知識轉化為問題答案,帶著疑問去思索、探究。根據有機化學的學科性質,筆者認為其解題思路主要分為三個步驟,依次遞進、層層深入(如圖1所示)。

第一是審題。從題目中獲取相關信息、收集信息,并進行分析理解和定位,將不熟悉的知識點轉化成熟悉的知識點,將概括性、抽象性的目標問題分解為若干具體的、形象的小目標問題,從而真正讀懂題目、理解題意。第二是解題。這時需要將題目中的若干小問題與所學的有機化學知識點聯系起來,提出假設,并根據所收集的信息進行正向推導、反向思維、逆向演變,用已知的概念、程序和方法來解答問題。第三便是檢查與完善。用熟知的知識、原理來檢驗前面的推斷過程是否正確,信息是否吻合,并通過畫示意圖的方式,將問題轉化為公式,補充完善答案。

圖1 有機化學的解題思路

3.有機化學各題型的解題技巧

(1)命名與結構類

高中有機化學中的這類題型主要是考察學生是否掌握有機化合物中的順式、反式、手性特征;是否了解如螺環、橋環、雜環化合物殊的母體;是否掌握了各個官能團的位次、原則、性質和有機反應條件;是否能夠根據化合物命名的結構式推斷其屬于哪一類,從而得出其母體名稱等等。

例如,在分子結構“CH3-CH=CH-CC-CF3”中,這六個碳原子是否在一條直線上和一個平面上呢?這是一道典型的有機化學命名與結構題型,解決這類題目的方法,就是要以扎實的基礎知識為后盾,對各官能團的性質理解并掌握透徹,然后分析已知條件、推導未知答案。根據題目,我們看到結構中的前面四個(CH3、CH、CH、C)碳原子在碳碳雙鍵(具有120°鍵角)的作用下,處于同一個平面;而后四個(CH、C、C、CF3)碳原子在碳碳三鍵的作用下,處于同一直線上。所以,這六個碳原子未在一條直線上,但在一個平面上。

(2)反應轉化與反應機理類

這一類題型主要考察兩個方面,一是能否根據已知反應進行分類、確定反應的方向、特殊性以及反應產物的順反式、構象的穩定性等等。二是了解有機化合物的反應原理,知道反應物與產物間的結構變化,其分子結構中的化學鍵、官能團有何變化;學會區分其反應的屬性和反應機理類型,找到反應的進攻質點、中間體、過渡態等等。

解答這類題目時,也必須要有扎實的基礎知識,要有比較地掌握有機化合物的反應現象、反應條件、反應類型和反應機理,熟知不同化合物的不同反應規則、效應及活性次序等,解題時才能做到游刃有余。比如某有機化合物的結構式為:

CH2=CH-CH2- -CHO

那么,請問該有機物是否具有加成反應和加聚反應的性質呢?解答這道題,首先我們要知道什么是加成反應、什么是加聚反應?其次,我們要學會分析和理解題目中的分子結構式,將“結構式語言”轉化成我們熟悉的語言表達;再者,要善于分析結構式中的各化學鍵、設想各官能團可能出現的變化,然后判斷其反應歸屬。這樣一來,我們就很容易得出答案。

(3)結構式推導與合成設計類

有機化學中的結構式推導題目,其題目本身就是一種思考和解題的方法。即運用流程圖的方式,將問題羅列出來;能夠列出各種化學鍵的組合、計算出結構式中的不飽和度。當然,除了正向推導,也可以采取反向推理的方法,從最簡單、最熟悉的知識點進行突破,然后假設,一步步推導、演變、排除,從而得出結論。而合成設計類題型,則是根據目標分子結構式,分析其骨架結構、所涉及的官能團、對稱性質,學會如何對結構進行分割組合,最終選擇方式合成目標化合物。

(4)活性比較及有機化學鑒別類

高中有機化學中的化合物活性比較是十分重要的,有助于學生更加清晰地了解不同化合物的性質。化合物有酸堿性、溶解性、親核性及親電性等性質。例如區分叔醇、仲醇及伯醇與鹽酸之間的反應活性。我們首先要熟記基本物質的活性次序;然后,要知道這三類化合物的異同處,區分它們的反應特征及現象;最后做出判斷。此外,還需要注意的時,在進行化合物活性比較鑒別時,要考慮吸電子基團與斥電子基團,誘導效應與共軛效應等因素對其性質的影響。這樣更有助于我們的學習和推導。

參考文獻:

[1]趙文剛.張英鋒.探析有機推斷題的解題策略[J].高中數理化,2009年第4期.

篇3

摘 要:有機化學是醫學院校的一門重要基礎課。近年來,隨著教育教學改革發展,使醫學有機化學的教學面臨不少困境,如理論課時的減少,學生人數的擴增,學生基礎參差不齊等。對此,本文作者分別提出了具體解決方法,并在實踐中進行了應用,取得了良好的教學效果。

關鍵詞:有機化學論文

有機化學是一門集理論性、實踐性和系統性為一體的學科。醫學有機化學是醫學、藥學以及生命科學等相關專業的基礎課程之一。它銜接無機化學,并為后續的生物化學、微生物學、免疫學、藥物化學、藥理學和醫學檢驗等課程提供了必備的基礎知識和基本理論。醫學有機化學的內容雖與化學、化工、生物工程等專業的有機化學課程大致相同,但教學的側重點、教學的方法須有所差異,對任課教師也提出了更高的要求。筆者從自身的教學實踐出發,從以下4個方面談醫學有機化學教學實踐中。

一、了解學生化學基礎

筆者所在學校的醫學專業面向全國招生,而現階段各省或地區的高考政策不盡相同,部分新生參加了化學學科的高考,因而具有較為系統的中學化學知識結構,同時對基本的元素、物質以及化學反應有一定的認識,這類學生具備較好的學習醫學有機化學的基礎;另有部分考生,未參加化學學科的高考,在高中階段學業水平測試之后便停止了化學的繼續學習,這部分新生的中學化學基礎薄弱,普遍存在概念模糊,對元素、官能團的認知不清以及對化學反應幾乎一無所知的問題,這些問題導致這部分學生學習困難,課堂參與度低,進一步導致學習興趣和信心的喪失,最終難以順利完成該課程的學習任務。

針對不同生源的中學化學基礎參差不齊的情況,我們不僅需要在合班上課時考慮班級合理編排,更需要在課堂教學中照顧到基礎薄弱的學生,同時滿足基礎較好的學生更高的學習需求。另外,我們嘗試適當安排時間對基礎薄弱的學生單獨進行中學化學的重要知識點的回顧和講解,將有利于這部分學生跟上該課程的課堂教學進度,也有助于他們對后續課程的學習。

二、引導學生系統建立有機化學知識結構

多數有機化學教材,包括該校使用的醫學有機化學教材均按照化合物類型(如烷烴、烯烴、炔烴、芳烴、醛酮、羧酸及其衍生物、糖、氨基酸和蛋白質……)進行章節編排,雖利于學生依據化合物類型建立知識結構,但各章節內容仍稍顯分散,知識點較為繁雜,學生掌握不易。為了學生能夠從最基本的有機化學概念、原理出發建立完善的有機化學知識體系,我們有意識地加強了緒論部分尤其是關于有機結構和有機反應的基本理論的闡述。

比如:緒論中我們介紹有機化學反應包含兩個基本的組成:反應物共價鍵的斷裂以及產物共價鍵的生成。共價鍵的斷裂方式只有兩種:異裂和均裂。前者產生自由基,后者產生離子對,兩者均為有機反應的活性中間體,大多數有機反應與這兩種活性中間體的生成及參與有關,從而派生出有機反應的三個基本類型:自由基反應、離子型反應(親核或親電反應)以及協同反應。

在后續章節的講解中,我們將具體反應歸屬到上述基本反應類型進行講解。比如:講解烯烴的化學性質時,引導學生關注碳正離子如何形成、如何穩定以及如何參與化學反應;講解羥醛縮合時,引導學生關注碳負離子如何形成、如何穩定以及如何參與親核反應。這樣不僅讓學生能夠從根本上理解反應,并且能夠圍繞基本反應的類型及活性中間體,將內容龐雜的知識點進行歸類并逐步建立相應的知識體系。

三、注重有機化學與醫學的學科交叉

有機化學之所以成為醫學專業的基礎課程,不僅因為有機分子是構成動物、植物體的基本單位,體內的物質轉換及能量傳遞也均與有機化學反應息息相關。在醫學有機化學的教學中,我們有意識地引入相關的醫學知識,在強化對知識點理解的同時,闡釋相關的生物學或醫學現象,從而提升學生對有機化學的學習興趣和熱情。例如:在講解立體化學這一章節時,我們開篇即以“反應停”(沙利度胺)事件為例,讓學生認識到確定化合物立體構型的重要性。在20世紀50~60年代,“反應停”在臨床上被普遍用于抑制孕婦的妊娠反應,但隨之而來的大量“海豹畸形嬰兒”的出生使該藥物被禁止使用。后來的研究表明,當時使用的藥物“反應停”實際為一對對映體混合物,即安全的R構型及致畸的S構型的混合物。通過這一實例,學生自然意識到立體化學對于有機化合物結構的重要性,課堂專注度也顯著提高。

在具體章節的講解中,我們還嘗試以常見藥物分子為例來闡釋相關的官能團或者分子片段,做到醫學、藥學知識與有機化學知識點的融合。比如:在羧酸及其衍生物的講解中,我們以青霉素等為例向學生介紹了含特殊結構片段――“β-內酰胺”的一類抗生素,使學生對酰胺的理解得以強化。同時,我們還對青霉素的發現、發展和臨床應用背景進行了介紹,從而一定程度上激發了學生對醫學研究的興趣。如圖1

篇4

關鍵詞:教學內容;有機化學;學習興趣;教學質量

中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)44-0105-02

一、引言

有機化學是研究有機化合物的來源、制備、結構、性能、應用以及有關理論和方法學的科學。作為化學學科重要的專業基礎課之一的有機化學,其內容滲透至各個學科,是理工科院校化學、制藥、化工、應有化學、高分子、生物、材料、冶金環境等專業的必修的主要基礎理論課程,為后續理論課程、畢業論文、科研工作、生產實踐打下必要的基礎,因此其重要性是不容置疑的。筆者近年一直從事有機化學的教學與科研工作,認為提高有機化學教學質量和水平關鍵在于提高學生學習興趣。本文結合近年在有機化學教學的探索與實踐,就興趣缺失的原因及如何在課堂教學中將教學內容與社會生活、企業生產、化學史、學科前沿結合,談談體會和實踐。

二、學生學習有機化學興趣缺失的原因

美國心理學家和教育學家布盧姆說:“學習的最大動力,是對學習材料的興趣。”“有志必有趣,有趣必有志,趣從志生,志能生趣。”對有機化學興趣的缺失不僅影響學生對知識的掌握、能力的培養,甚至影響學生情感品質的培養。可見提高學生學習有機化學興趣,是理工科化學類有機化學教學重中之重。目前部分學生對有機化學學習興趣缺失的原因主要有以下幾點。

1.有機化學學科的原因。有機化學學科本身具有“多”、“雜”、“抽”、“偏”等特點,因而學生難以對有機化學產生興趣。有機化學種類繁多,體系龐大,結構復雜,物理、化學性質多樣,學生不易理清線索,不易構建出完整的知識體系;有機化學存在大量抽象概念、理論,如原子、分子、晶體結構、電子云、化學鍵、活化能、立體化學、反應機理等,學生不易形成形象思維和抽象思維,不易發展化學思維和創新能力;有機化學普遍性中存在特殊性,一般規律中有特例,學生不易把握區分點,不易熏陶化學情感,難以激發終身從事有機化學工作的志向。

2.學生的原因。學習目的不明確,動力不足造成興趣缺乏。部分化學類的學生對化學類專業并不了解,不感興趣;部分學生對自己的未來缺乏理想、沒有目標、沒有動力;部分學生雖目的明確,但帶有強烈的功利色彩,沒有真正在學習過程中提高自己的專業技能;部分學生學習態度不端正,意志不足,不能培養學習興趣。對于內容抽象、思維跳躍較大、理論性較強、趣味性較少的有機化學的學習更需要學生自主鉆研,但有的學生缺乏吃苦精神和深入鉆研的精神;有的學生享樂主義、功利主義思想嚴重;有的學生因學習成績不理想而自暴自棄等;有的學生學習方法和大學學習要求不適應、專業學習與業余興趣間存在矛盾及心理上的不適應進一步制約了大學生對學習有機化學興趣的培養。

3.教師素質因素。教師的品行修養、專業素質、學術背景和科研成果、授課水平及教學研究也影響學生的學習興趣的培養與提高。

三、豐富教學內容,激發大學生學習有機化學的興趣

在充分考慮本校理工融合的應用型人才培養的實際和教學要求,本文結合近年在有機化學教學、科研工作的實踐,就如何提高化學專業學生的學習興趣的問題,談一些教學內容上的體會和嘗試。

1.與日常生活緊密聯系。有機化學是一門應用性很強的科學,與日常生活息息相關。教學的目的不僅是要求學生掌握有機化學知識及技能,學會觀察、分析生活中的化學現象,而且要會自覺運用所學知識解決生活中的問題。故在教學中,首先,引導學生讓他們明確有機化學在日常生活中的重要性,密切關注有機化學與日常生活的緊密聯系。其次,引導學生用學到的有機化學知識為生產生活服務,學以致用。如在烷烴自由基反應中,聯系到重大疾病的預防、材料抗老化,引起學生的思考;烷烴的應用中,聯系到汽油的質量,再拓展到軍事武器的裝備與國防事業,喚起學生的社會責任感及使命感;介紹烯烴時,引入水果、鮮花的催熟,再聯系水果、鮮花的保鮮;烯烴的聚合反應講解結束后,讓學生從感受所穿衣服的外觀穩定性、堅牢耐用性、穿著舒適性等,再拓展到材料性質、應用;介紹醇的磺化反應時,引入表面活性劑及其在洗滌、化妝品等日化、藥品、石油開采及選礦等行業中的應用;講解醇與磷酸反應時聯系現代農藥,引入現代解決糧食問題的措施;講解醛與亞硫酸氫鈉的反應、含氮化合物與亞硝酸鈉的反應,使學生關注食品安全問題等。將日常生活與教學內容緊密結合,讓學生體會到有機化學無所不在,學習有機化學有廣泛的用武之地,促進學生以積極的態度、振奮的精神投入有機化學的學習中,感覺到學習有機化學其樂無窮,增強學好化學的自信心,激發學生的化學學習興趣。

2.與社會實際緊密結合,關注社會問題。有機化學在推動科技發展、社會進步,提高人類的生活質量,改善人類的生存環境的努力中,已經并將繼續顯示出它的高度開創性和解決重大問題的巨大能力。在有機化學教學中,應將理論聯系實踐,引導學生關注人類生存、社會經濟發展、國防計劃、人的自身發展等重大社會問題。如介紹鹵代烴時,介紹含鹵素的及其在醫藥中的應用,介紹氟利昂,提到臭氧空洞的形成及危害,讓學生意識到科學技術是一柄雙刃劍,既能造福人類,又能給人類帶來災難。講解Williamson合成醚的反應時,在講解反應機理的基礎上,以既能提高汽油抗震性又能無鉛化、不造成環境污染的添加劑甲基叔丁基醚為例,介紹了工業上原子利用率為100%的甲基叔丁基醚的綠色合成方法,讓學生意識到工藝的先進性對生產重要;苯甲醚的制備,介紹書本上的甲基化試劑硫酸二甲酯后,介紹現在工業上用無毒碳酸二甲酯使反應變得綠色經濟環保。介紹羧酸與醇反應生成酯,廣泛應用在藥物、食品添加劑、塑料生產中,但最典型的催化劑是強酸,腐蝕設備的同時又污染環境。有機化學正視這個現實,不斷用有機化學理論和知識去尋找綠色的、原子經濟性的生產工藝,提高收率,成功地解決了污染問題。在含氮化合物及其反應的學習中即引入這些化合物在醫藥、染料、食品的應用,也講解這些化合物的濫用,比如事件、食品安全事件、瘦肉精事件,讓學生明白,科學提供知識,技術提供應用知識的方法,而價值觀念則指導我們如何對待科學和技術。將社會實際與教學內容緊密結合,讓學生體會到有機化學具有高度開創性和解決重大社會問題的能力,有機化學家負有重大的責任,而且可以大有作為。培養學生的社會責任感和創新精神,培養學生的辯證思維能力,進一步增強學生學好有機化學的信心和興趣,使學生的有機化學素養和科技素質在教學中得以不斷提高。

3.與科研工作結合,介紹有機化學前沿知識。隨著科學技術的發展,有機化學從實驗方法到基礎理論都有了巨大的發展,顯示出蓬勃發展的強勁勢頭和活力。我們結合教學內容,選擇適當的科研實例進入課堂,將學術研究的最新成果轉化為教學內容,讓學生感受到所學的知識并不是抽象的理論、生硬的概念,而是身邊活生生的現實,從而激發學生的學習熱情,鞏固其學習興趣。如在講完雜環芳香化合物和金屬有機化合物后,筆者擴展到了近年來從事的熒光染料領域,介紹其發光機理及其在生物分析、能源、仿生催化、熒光探針、光電材料、醫藥方面的應用,這樣既復習了前面的知識,又抓住時機,介紹了1905年諾貝爾化學獎得主拜耳在有機染料方面的研究,實現了他母親所希望的“使我們這個世界更加多姿多彩”的愿望,促進了有機化學與化學工業的發展;介紹了2008年諾貝爾化學獎得主下村修、馬丁·查爾菲、錢永健發現和研究的綠色熒光蛋白讓科學家們就好像在細胞內裝上了“攝像頭”,得以實時監測各種病毒“為非作歹”的過程。講完碳水化合物(糖、淀粉、纖維素)的性質后,將知識擴展本學院生物質能源研究所的研究的可再生資源轉化:生物質能源的前體成分之一——生物質基多元醇,可以通過生物質水解,比如纖維素水解生成葡萄糖,然后加氫轉化為山梨醇(六元醇)、乙醇、丙酮、丁醇或從植物或動物的油脂中富含的脂肪酸甘油酯水解中獲得甘油(三元醇),它們進一步轉化為燃料和化學原料。這些內容滲透到教學內容中,構建學生的知識網絡體系,拓寬學生的知識視野,使學生深切感受到科學技術的飛速發展給社會帶來的巨大變革,有助于激發學生學習有機化學的熱情與興趣,使其迸發出創新的火花。

4.與化學史結合。著名化學家傅鷹曾說過:“化學可以給人以知識,化學史可以給人以智慧。”有機化學學科的發展歷史中蘊含著豐富的教學素材。我們在教學中將有機化學重要理論及重要的反應從它的孕育、產生和發展甚至擴展到蘊含的科學、人文精神及社會貢獻去解讀這些知識,將書本上靜態、抽象理論和反應變成動態的、生動的、發展的知識。如范特霍夫和勒貝爾的碳四面體的結構理論、凱庫勒夢中的苯環結構式、伍德沃德和霍夫曼的分子軌道對稱守恒原理、布朗硼氫化反應、狄爾斯和阿爾德的D-A反應、格氏試劑的由來、黃鳴龍反應的偶然發現等。盡管這部分所占的教學比重非常小,但通過引入化學史,不僅能使學生從發展的高度,以開闊的視野,全面深刻地理解有機化學知識,把握有機化學發展的規律,而且能用發展的眼光去看有機化學的今天和未來,激起補充完善和發展化學科學的興趣和動機,從而活躍思維,培養科學探索和創新精神,形成健全的人格,積極樂觀的生活態度。

5.與哲學緊密聯系。有機化學學科從誕生之日就與哲學密切聯系。一方面,有機化學中蘊含著豐富的哲學思想,有機化學家在哲學的指導中不斷成熟;另一方面有機化學的發展為哲學提供了事實依據,哲學觀點在有機化學成果的推動下不斷進步。我們在教學中注意將哲學觀點融入教學:用唯物辯證法的觀點,全面、聯系地看待所講內容,注意知識之間的前后銜接,使學生形成完整、系統的知識體系。例如讓學生在烷烴同系物的狀態、醇的溶解性、羧酸衍生物化學性質中體會質量互變規律;在鹵代烴親核取代反應、消除反應、芳環上取代基定位效應中感受對立統一規律;在烯炔還原、醛酮親核加成、雜環芳香化合物酸堿領會共性和個性;在常溫下、高溫下烯烴與氫鹵酸的不同生成物,炔在Lindlar條件下與堿金屬在液氨發生還原得到順式或反式產物,醇的分子內、分子間的脫水感受內因和外因的作用、現象和本質;由烷、烯、炔、鹵代烴、醇、醛酮、羧酸、羧酸的衍生物相互轉化中體會世界是普遍聯系的;在雜化軌道理論、構象理論、共軛理論中進一步感悟到社會及人與人之間也需要相互配合、相互制約,才能有更好的發展等。教學中滲透著哲學思想,以簡明的哲理突破抽象的有機化學問題,有助于學生掌握知識和技能,從而激發其興趣,增強求知欲;有助于學生學會分析問題和解決問題的方法。

篇5

關鍵詞:綠色化學理念;有機化學教學;滲透

中圖分類號:O622 文獻標識碼:A

有機化學的不斷發展一方面促進了人類生活質量的提高,另一方面則對生態環境產生了嚴重污染。綠色化學則有助于從源頭上遏制污染。有機化學是大學階段藥學專業的基礎課程,綠色化學則是有機化學發展的新階段。因而,在有機化學教學中滲透綠色化學,是教學改革的發展方向之一。

1.有機化學教學滲透綠色化學的重要意義

當前,綠色化學在西方蓬勃發展,也引起了我國政府的極大重視。綠色化學是對可持續發展理念的貫徹,有利于促進人與自然的和諧發展,因而開展綠色化學宣傳及教育意見成為當務之急。高校教育的目的在于培養高素質人才,是進行綠色化學宣傳及教育的最優選擇。在藥學專業有機化學課程中滲透綠色教學最為合適,因為有機化學與綠色化學的研究內容高度相關。高校有機化學任課教師需要在有機化學課中為學生介紹化學學科發展的新形勢,并且推廣新的研究方法。

2.將綠色化學滲透有機化學教學中

(1)不同種類的有機化學反應的原子經濟性。所謂“原子經濟性”,即反應物中原子進入產物的量。理想狀態的原子經濟性反應是反應物中的全部原子都進入產物,因而,教師需要在有機化學反應教學中強調原子經濟性[1]。例如,加成反應是把反應物的所有原子加入另外一個反應物上,原料中原子得到充分利用,其原子經濟性是100%。

(2)不同種類的有機化合物均與綠色化學相關。在有機化學教材中,有機化合物基本與綠色化學相關。例如,鹵代烴,如果排放的氯氟烴量過大,臭氧層就會遭到破壞。氯氟烴進入大氣,在光的作用下產生分解現象,大量的氯自由基就會釋放出來,導致產生連鎖反應,使臭氧分子受到更為嚴重的破壞。

3.將綠色化學理念滲透有機合成教學中

(1)反應的原子經濟性。合成反應過程中,降低廢物排放比例的核心是提升目標產物的原子經濟性及選擇性。例如,教師可以為學生介紹新型的催化氧化法,就是把銀作為催化劑,使用氧氣氧化乙烯,進而合成環氧乙烷,這種反應的原子經濟性可達到100%。

(2)反應原料綠色化。在當前化學反應中有毒有害的原料使用較多,它們會對人體健康造成不利影響。例如,教師在講解制備α-甲基丙烯酸甲酯時,通常的方法是將丙酮作為原料,并與氫氰酸進行反應,并在濃硫酸作用下加以合成。教師需要幫助學生分析這種方法的缺陷,也就是指出氫氰酸的毒性及濃硫酸的腐蝕性,可這個反應的原子經濟性很低,可考慮為學生介紹一種新的方法。

(3)催化劑的綠色化。教師在講授傅-克反應時,規定的催化劑是三氯化鋁。但是,這種物質容易水解,并且腐蝕設備,與綠色化學的要求不符。教師應當為學生講解新的催化物,比如,固體超強酸、分子篩催化劑、離子液體等。

(4)溶劑的綠色化。在進行有機反應時,溶劑也發揮著重要作用。較為常用的溶劑包括苯類芳香烴、鹵代烴 等[2]。但是,大多數有機溶劑是存在一定毒性的,并且容易揮發,揮發物進入空氣,經過陽光照射,就會產生光化學煙霧,引發呼吸系統的疾病。教師可以為學生講解幾種綠色溶劑,比如,水、超臨界流體、離子液體等。

(5)合成方法的綠色化。通常條件下,化學教材中羧酸的脫酸反應內容只會簡單介紹柯爾伯反應,教師應該為學生適當地補充一些綠色化學知識。相較于一般有機合成,有機點合成的優勢在于不需要添加氧化還原試劑,在常溫環境下就能進行,控制反應則通過調節電流密度和電位來實現,自動控制十分方便。

4.結語

綠色化學提出了嶄新的理念及方法,是化學發展的一大趨勢,因而,在有機化學教學中滲透綠色化學理念仍然是教育界需要研究和推進的課題,這有助于拓寬學生視野,為實現素質教育奠定基礎。

參考文獻:

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關鍵詞:高職;藥學專業;有機化學教學

高職和大學的教育存大著一定的差別,其表現主要有兩點分別是: 在培養的標準上,高職主要培養技術型人才; 在培養的形式上,高職以社會的需求為目的,以適用的能力為主設計相對應的培養方案,以學生的應用能力為重點進行培養人才。有機化學屬于藥學專業一門比較重要基礎性課程,可以直接稱其為藥學的核心。在經過對有機化學的學習后能讓學生更好的學習藥物的組成結構及其性質合成,了解藥物的結構及藥效的相互聯系。為以后的藥物生產,藥物質量的檢測及新藥的研發打下堅實的基礎。在高職,有機化學教育的改革實踐中出現了很多非常出色的教育工作人員。針對教育方法他們提出了很多觀點。從總的方面來看,所有高職院校的有機化學課的學習還沒有更有效的方法。本文以高職院校學生學習水平差課時少有機化學知識應用廣的一些主要特點,提出了在有機化學的教學中著重關注的問題,為培養合格的藥學專業人才盡一份力。

1有機化學與藥學的關系

藥學和有機化學的是同時存在的,他們一同走過了極為久遠的歷史路程。有機化學是在19世紀初其出現的,有機化學當時注重的是關于有機體的問題,針對的目標大多數是,從有機體中經過分離純化的有機化合物。藥學的持續發展,也在帶動著有機化學的進步。我們堅信藥學和有機化學在將來的社會發展中它們依舊會相互緊密結合,共同促進發展。因此學生們如果能把有機化學學好可以為藥學專業起到非常大的作用。

2有機化學的課程特點

有機化學所研究的是有機化合物這一門科學。研究其結構,理化性質、合成方法、應用及命名,以及有機化合物相互間的轉變所遵照的規律等。針對有機化學的課程來說,最主要的特點是其整體性特別強,大多數教學內容都遵照各官能團化合物來給章節順序排列,但它們沒有被孤立也不是零散個體,他們都有著很強的聯系。因此把握好有機化學教學的結構,對于學好這門學科是比較有益的。

3有機化學在高職藥學專業中,探討內容整合、編排方式及教學方法

在選擇教材的,高職醫藥類專業大都選擇用劉斌主編《有機化學》,內容主要以官能團教授各有機化合物的相關的主要化合物,著重講述構效關系有機化學原理。在結合高職教材的基礎理論問題,以基礎知識和基本理論為重點介紹,讓學生可以從整體上理解并運用有有機化學的相關知識,避免針對性的理論知識講述,應盡可能的采用藥學普遍的化合物及化學現象的案例,增強實際應用性。在有機化學的教學經驗中了解到,如一程不變的按原來的課本的順序拿過來應用,在學習的過程中教學人員與學生都會感到自如,但當把教材的內容學完后大多數的學生都會感覺有機化學的知識太過復雜,各種化合物品種眾多,需要硬背的知識太多。在這樣一種問題上,依照大學的有機化學課本,對高職的教學內容進行一定的編排和調整,全部的課程分為三個部分。第一部分有緒論、命名和異構 ,這一部分是講述,有機化學的歷史、基本理論概念這些基礎性的內容。學習有機化學這類學科的內容,對于高職學生來說并沒有什么自信心。如果在學習的初期學生對學習就沒產生興,讓學生對這一學科失去自信心的話,那么在以后的教學中,對老師和學生都會是一種折磨。因此開始對基礎內容的理解程度,對于學生和老師來說非常重要的。這就使教師用簡潔易懂、有趣的方法把有機化學的內容在藥學中的作用,展現給學生。用易懂的形式把有機化學的理論知識解釋給同學,讓學生深入理解,讓學生樹立學好有機化學的信心。第二部分,幾章化合物的相關內容。這幾種化合物比較簡單,主要的難點就是對學生清楚講述基礎的有機化學中的基礎概念及術語,講述的目的是讓學生深入的理解。教師在教學過程中要注重引導學生自主的學習提高學習的水平。第三部分,講從醇到藥用,高分子材料的內容。這一章節化合物的理化性質有些雜亂不好理解,如果我們仔細分析便會察覺,其化合物的理化性質是由其自身的結構特點位判定的。因此本章的重要學習內容是在了解各化合物的性質結構及其變化的基礎上,深入清楚并分析各類化合物其結構特征和理化性質之間的聯系,主要是各類化合物電子效應,只要掌握其分析的方法,推測其自身的理化性質就容易多了。并且是高職學生對有機化學學習的主要目的。第四部分,有機合成的簡介,在有機化學中,最難學習的部分便是有機合成,其主要是熟悉和掌握各類化合物的理化性質和相互轉化反應的基礎上,建立適合的逆合成分析思路。使學習者對整體內容關于化合物性質歸類匯總,在其思想中形成一套完整的體系,然后經過多多的練習來設計形成思路。對于高職的學生這章的內容難度較大。

4結束語

在我們的教學中,首先必須要跟學生說明有機化學這門學科,其在藥學專業中的地位是不可替代,不可動搖的。在引導學生對學習產生興趣的基礎上,再把有機化學這一學科的基本特征展現給學生,循序漸進的進入到主題的內容上。此種方式的學習經進實際的實踐,得到了很好的效果。但是,教學沒有固定的模式和方法法,教師的教學方式與方法也應隨著目標人才培養、學生自身的能力發生改變。

參考文獻:

[1]許玉芳.高職藥學專業有機化學教學探索[J].漯河職業技術學院學報,2011.

[2]黃聲嵐.高職藥學專業有機化學教學法探討[J].海峽藥學,2014,26(03).

[3]吳小瓊.高職有機化學教學改革與探索[J].教育教學論壇,2013.

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關鍵詞:雙語有機化學;人才培養;雙語教學

中圖分類號:G642.0文獻標識碼:A文章編號:1671-0568(2012)11-0065-02

科學技術高度發展決定了知識的創新已成為人類最重要的活動,高等教育要緊跟時代步伐。鑒于此,雙語有機化學教學正是新升本科院校適應時展的必開之課程,它重在學生專業知識和英語應用能力的雙重提高,并在大學生綜合能力的培養上具有舉足輕重的作用。雙浯有機化學教學與普通教學很大的區別在于:對教師和學生的英語水平都有較高的要求,尤其是由于本科生的英語水平參差不齊,且以前沒有接觸過雙語有機化學,因此在教學準備中要力求以易懂為主,也可為學生準備一些國外教材的資源,熟悉一些專業詞匯,等等。

衢州學院原為專科學校,對學生的培養目標是以工科為主的生產一線人才,強調實際操作能力。隨著2010年升本,2011年已開設化工和高分子材料兩個本科專業。其中化工專業已有兩屆學生,很快進入大三。由于本科院校已普遍開設雙語課程,其中有機化學因其邏輯性、重要性強,成為化學化工類首選的雙語課程之一。我院擬在大三開設雙語有機化學,以下是筆者對開設此課程的一些初步思考。

一、開設雙語有機化學的必要性

首先,新升本科院校開設雙語有機化學順應了中國高等教育發展的趨勢。經濟的全球化推動了教育的全球化,[1]新升本科院校雙語有機化學教學也可以視為順應時代的需要,適應我國高等教育適應國際化發展的需要。

其次,對于化學專業研究人員來說,用于國際交流的絕大部分科研論文、著作、學術會議都使用英語。而雙語有機化學教學則有利于學生在掌握專業知識的同時學習英語,可以為學生獲取更多本學科領域最前沿的知識,為從事科學研究與國際交流奠定良好的基礎。當前,國際間的交流、合作,以英文寫作科學內容日益普遍。按照課程的目標,開展鍛煉,可以大大提高學生的實際語言和專業能力。[2]同時讓學生檢索國外專利中的目標產物合成路線和目標反應,鍛煉實際的雙語有機化學能力。

再則,新升本科院校采用雙語有機化學教學是有機化學學科發展的需要。化學學科的發展日新月異,國際交流日益頻繁。作為化學類專業基礎課,雙語有機化學教學在提高學生專業素養和實踐能力中將發揮重要作用。

二、開設雙語有機化學的條件

我院原專科學生英語成績和有機化學成績普遍較差,畢業時英語四級通過率不足20%。2010年首屆化工專業本科生兩個班共69人,已有53位學生一次通過英語四級,英語水平與以往專科生相比有很大提高。另外,本科生基礎好,學習積極性高,對有機化學的掌握也遠超原專科生,成績一般在70分以上。原專科有機化學為一個學期課程56學時。而本科有機化學為兩學期課程80學時。由于多年來擁有較強的師資隊伍,有機化學已是我院的老牌精品課程。因此無論英語還是有機化學水平,都已適合開設雙語有機化學的課程。另一方面,近年我院先后引進了一些高層次人才,如學科帶頭人,海外博士等,師資隊伍已擁有一些英語水平面較高的教師,有能力開設雙語有機化學課。

三、雙語有機化學的主要教學語言、教學內容選定和教材選用

雙語有機化學教學堅持以英語為主要教學語言,采用多媒體教學,板書和PPT電子教案全部使用英語,但在一些專業術語后面采用中文注釋,以方便學生理解。同時,在PPT教案里引入大量的已知反應和機理,附以中英文對照注釋;并且引入大量的圖片和動畫,生動形象地表達教學內容。在課程內容安排上,以一些簡單英文表達,然后逐步在教學過程中加大英語的表達難度,直至最后全部教學內容采用一些相對難度的英語表達,這樣不僅使學生在課堂上對專業知識點一目了然,很快獲得大量的專業英語信息,能夠有針對性地學習,而且為學生創設了一個適應的過程,可以很好地進入英語學習狀態,增強學習的信心。考慮到學生的基礎和特點,分別對不同的教學內容采用因材施教的方法,通過撰寫課程報告,加強學生查閱文獻,進行文字歸納的能力等。

我院本科有機化學采用高鴻賓《有機化學》教材,學生對有機分子的命名、成鍵、結構、物理性質、制備、化學性質、應用研究等已有較好的掌握。考慮到雙語有機化學的一些特點,筆者認為,雙語有機化學的教學內容既不應是大一有機化學的重復,也不應是全新的內容;應把重點放在反應和合成上,與大一有機化學的重復度以20~40%為宜,但即使是相同的反應,也應講解得更深入、重透切,同時應有更多的應用實例,以激發學生的學習興趣。

雙語有機化學教學要有合適的教材和參考書。國外有很多優秀教材,但因為每個國家的教育體制不同,所以教材的設計也不同。雙語有機化學課程使用的主教材是由Wade主編的Organic Chemistry(6th Edition);并選定McMurry的Fundementals of Organic Chemistry為主要參考用書。我院所選用的教材是L.G.Wade,Jr編著的Organic Chemistry(第六版),由王梅、姜文鳳改編的雙語有機化學教材,該書是突出雙語教材特色,既保持原作原汁原味,又適合國內實際的教材,具有國內使用的版權,價格很合理,學生能承受。同時每章結束都有中文總結以及書末的詞匯表,解決了有機化學專業術語特別多的困難,部分有機化學專業詞匯、術語及化合物名稱給出中文注釋,方便了學生查閱。該教材涉及內容廣,在全國大多數本科院校雙語教學中使用。

四、雙語有機化學的教學目的

在雙語有機化學教學的過程中,讓學生積極參與到到課堂活動中,能主動地運用所學的知識,發揮自身的潛能,在愉悅的學習環境中,提高聽說讀寫譯等方面的能力。同時,使學生通過學習雙語有機化學教材來掌握本課程的專業知識,不僅能夠閱讀本課程所涉及的專業知識與技能的英文文獻資料,而且還能夠用英語以口語和書面的形式、采用符合國際慣例的方式,處理和交流與本課程有關的專業事務和信息。學習和掌握雙語有機化學基本原理、基本知識和實驗基本操作技能,培養嚴謹的科學態度,提高分析問題和解決問題的能力,為學習后續課程和將來從事化工、環境行業打好基礎。在學習中應調動學生的積極性,變被動學習為主動學習。應注重學生能力的培養,可以通過聽課,收集閱讀參考資料,歸納總結,發現和提出問題,邏輯思維和分析綜合,文字表述,口頭表達,實驗動手,等等。

根據新升本科院校雙語有機化學現有教學的現狀,筆者認為,今后在師資上應加大專業知識培訓,注重培養英語水平較好的中青年教師,同時應提高學生英語水平面,提倡學習與實踐相結合,鼓勵學生參加科研項目的實踐,將課堂所學知識與應用相結合,培養出具有良好的專業英語水平、堅實的理論基礎知識的人才,為今后的就業打下良好的個人綜合素質基礎。也可根據學生的現實情況,建議只為有機化學與英語成績都比較好的學生選學(限選),采取小班化教學。

參考文獻:

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關鍵詞:金屬有機化學 進展 探究

中圖分類號:TQ11 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)05(a)-0013-01

1 簡述金屬有機化學

1.1 金屬有機化合物的組成

金屬有機化合物即為碳元素和金屬元素經過某一反應而形成的化合物,人類發展比較早的金屬有機化合物主要有格式試劑、而叔丁醇鉀等化合物,這些化合物的結構是由金屬原子和氧原子組成的,所以不能認為格式試劑、而叔丁醇鉀等化合物是金屬有機化合物。從廣義上講,金屬有機化合物中的金屬指的是一些具有金屬性質的非金屬元素(如硫、碲、硒、硼、硅、砷等),實際上,這一定義已遠不符合經典金屬有機化合物的范疇。但是因為元素有機化學和金屬有機化學之間存在緊密的關聯,所以,即便是分不清元素有機化學和金屬有機化學的概念,也不可能造成什么麻煩。

1.2 金屬有機化學研究分類

我們將對金屬有機化合物的探討的科學稱之為金屬有機化學。在學術界中,這一化學往往被分為兩種。

1.2.1 探究金屬有機化合物的合成及金屬有機化合物的性質

采用一系列方法合成金屬有機化合物并研究它的一些物理化學性質,其實質上就是合成金屬有機化合物,并且研究這些化合物的相關物理性質和金屬有機化合物在高分子材料科學領域中的應用。

1.2.2 探究金屬有機合成化學

采用一系列方法研究金屬有機化合物如何在合成中得到更好的應用,雖然金屬有機化合物也在合成的范圍之內,此外,還通過其他一些方法獲得一些配體,但是其主要目的是研究金屬有機化合物在有機合成學上所起的作用,這類研究本質上就是研究金屬有機合成化學。

我們可以從上述論述中得知,金屬有機化學是一種由多種學科構成的組合學科,其構成學科主要有晶體學、無機化學、材料學等和有機化學等一系列學科,金屬有機化學對于不對稱有機合成學而言有著重要的基礎性作用,被認為是現代的有機化學界研究的重中之重。

2 我國金屬有機化學進展

2.1 主族元素金屬有機化學

2.1.1 有機硅化學

現如今,有機硅化合物廣受人們的青睞,究其主要原因有其種類多種多樣,使用范圍廣。從20世紀50年代開始,林一和王葆仁等人合成對有機硅聚化合物和有機硅單體領域做了大量的工作,其主鏈是硅氧烷。后來,北京大學也對領域做了大量的研究工作。目前,有機硅工業體系已經在我國形成了,下列五個品種早已完成了其工業化進程,即為硅橡膠、硅凝膠、硅樹脂、硅偶聯劑和硅油等五大品種,此外,它們還對我國經濟和國防建設起到了身份重要的作用。

2.1.2 有機硼化學

21世紀60年代末,我國科學院下面的上海有機化學研究中心和其他研究中心開展了緊密的合作,它們主要研究了硼氫化合物,這之中有B2H6、B3H9、B6H11和 B10H14等的合成方法,其實驗水平已經接近空前的程度。時間進入60年代,人們開始關注有機硼在有機合成中的應用,這指的是硼氫化反應,硼氮六環、氮硼烷的合成,此外,還有硼烷的結構規則以及硼酸酯化學等。

2.2 過渡金屬有機絡合物化學

2.2.1 過渡金屬絡合物的合成、反應及結構

眾所周知,積極研究過渡金屬有機絡合物的合成方法及相關物理化學性質具有重要的意義,它在進行金屬一碳鍵研究的過程中具有基礎性作用,此外還有利于金屬有機化學的進一步發展。

2.2.2 絡合催化和小分子活化

在此之前,由烯烴聚合而成的催化劑只能在d族過渡金屬中得到一些應用,沈之荃及歐陽等人花費了大量的精力,并做了一些研究工作,得到了一種新的稀土催化劑。

3 我國金屬有機化學進展方向

3.1 根據現有的金屬有機化合物反應規律來研究新的合成反應

目前,像炔烴-αβ-不飽和羰基化合物之類的串聯偶聯反應等金屬有機化學反應得到了較為細致的研究;此外還有雙取代、三取代烯烴,共軛雙烯等的立體選擇性合成技術比較成熟;亞胺的烷基化反應和四異丙氧基鈦促進的還原烯化反應也在現代工業中得到廣泛使用。值得慶祝的是,我國獨自研究了一種新型反應,即為炔烴-αβ-不飽和羰基化合物的串聯偶聯反應,這一反應給我們展現了一種較為先進的質解方法,可用于猝滅C-Pd鍵。

在我國技術有機化學研究中,亞胺的烷基化反應是一種快速發展的反應,而目前,這一反應已經出現了幾個子系列。在亞胺的烷基化反應中存在亞胺經三甲基氯硅烷活化后和烯丙基錫的反應,當有鋅粉或鎂屑存在的情況下和烯丙基溴的Barbier型進行反應,以及和氟離子引起的亞胺和三甲基烯丙基硅烷的反應。

3.2 進一步研究金屬有機化合物的反應規律

金屬有機化合物的雙等瓣置換和伴隨加合的等瓣置換新模式和氧橋聯二茚基稀土化合物的立體控制選擇性合成是我國在研究金屬有機化學程中得到的。這兩個反應規律是一種研究程度較高的金屬有機化合物的反應規律,它以研究單等瓣置換反應為基礎,發現橋連雙環戊二烯基雙金屬絡負離子可以一起和兩分子簇合物發生等瓣置換反應,最終獲得一系列具有較新結構的橋連雙環戊二烯基雙原子簇化合物。因此,它對于現有反應規律做深入研究有很好地指導作用,此外,還對金屬有機化學的研究工作具有至關重要的作用。

3.3 加快研究新的金屬有機化合物反應機理

在剛發現的金屬有機化合物基元反應之中二價鈀在催化反應中鹵離子的作用下和氟離子形成的三甲基烯丙基硅烷和亞胺的反應機理是技術比較成熟的,要知道,鹵離子在質解反應中具有十分重要的作用;氟離子在該反應中只起催化作用,氟離子沒有可能完全產生其催化作用。所以,對于新的金屬有機化合物反應機理所做的的進一步探究同樣具有非常重要研究價值。

4 結語

最近幾年,金屬有機化學這一前沿學科有了飛速發展,其中它的發展打破了傳統的無機化學和有機化學的界限,同時又和合成化學、理論化學、結構化學、催化、高分子科學、生物無機化學等交織在一起,從而成為近代學科前沿領域之一。金屬有機化學的探究對我國的科技發展有著非常重要意義,其中在農業、醫藥、輕工業等廣闊領域有著非常寬廣的前景。所以深入探究金屬有機化合物的性能和結構的關系,不僅能夠為結構化學、有機化學做出貢獻,還對了解有機錫化合物的催化性能、生理活性和熱穩定性等都有非常重要意義,并對尋找新材料、新藥物有非常重要的應用價值。

參考文獻

[1] 唐晉.我國金屬有機化學的研究已進入世界前沿[J].化學進展,2006(11).

[2] 李東.金屬有機化學研究方向及進展[J].化學科技導報,2005(6).

[3] 張興全.有機化學發展前景分析[J].化工時代,2005(8).

篇9

關鍵詞:蘋果;有機化學;蘋果酸;酚類;有機合成

文章編號:1008-0546(2017)07-0059-02 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.017

一、一個蘋果中的有機化學

有機化學是高中化學的重要組成部分,且其在浙江省高考中占有很高的分值。考查的落腳點多是官能團的性質與相互轉化關系,有機物結構簡式的推斷,有機物的合成與分離。有機化學結構種類多而復雜,性質各有不同,要想扎實掌握高中有機化學知識,就要將高中有機化學主干知識通過一條主鏈串聯起來,由點及面,最后形成立體而全面的知識網絡。

蘋果是我們日常生活中非常常見的水果,具有豐富的營養價值,深受人們的喜愛。同時蘋果與有機化學的聯系也非常緊密。蘋果果皮的果蠟,就是一種烴類物質。蘋果的果肉中含有豐富的糖類物質,如淀粉纖維素等多糖物質、葡萄糖等單糖物質。成熟蘋果的獨特香氣以酯類和某些醇類物質等揮發性物質為主。切開的蘋果顏色褐變的原因與有酚類物質的氧化有關。未成熟的蘋果的酸味主要由蘋果酸等酸類物質引起。此外蘋果中還含有少量的氨基酸成分。蘋果中的有機物幾乎涵蓋了高中有機化學所有物質種類。

有機化學知識與社會生產生活實際結合緊密,對高三有機化學教學設計中應注重化學關聯生活,突出生活中的化學素材在化學教學中的理解、融合和勾連作用。挖掘蘋果中的有機化學教學素材,重視與學生生活情境相結合。對各類有機物進行串聯復習,增強學生的主動參與性和探究興趣。化學關聯生活,拓展和深化學生對有機化學的認識,形成有機化合物的轉化與合成的核心素養。素養一旦養成,就會伴隨學生終身。若干年后,學生可能會忘記有機化學的具體知識,但是如果學生看到蘋果,就會聯想曾經學生時代所學的有機化學相關知識,是對核心素養教學最好的褒獎。

二、教學設計

1. 有機化合物結構簡式的推斷――蘋果酸結構簡式的推斷

某有機化合物A廣泛存在于多種水果中,經測定,A的相對分子質量為134,A僅含碳、氫、氧三種元素,且分子中沒有甲基。A既可以與乙醇發生酯化反應,又可以與乙酸發生酯化反應,且測得A與乙醇完全酯化所得有機產物的相對分子質量為190。試推斷A的分子式與結構簡式。

設計意圖:未成熟的蘋果中的酸味主要由蘋果酸引起,蘋果酸對蘋果的口味有著重要的影響,由于蘋果酸的存在,使得蘋果具有甜中帶酸的獨特口感。市場中也有各種蘋果醋飲料,因此蘋果酸在生活中較為常見。通過對蘋果酸結構簡式推斷,讓學生感悟官能團性質與相互轉化關系,掌握有機化合物結構推斷的一般方法。

2. 有機化學實驗探究――蘋果褐變的原因探究

切開的蘋果過一段時間后顏色會由白色變成淺黃色,最終變成褐色(食品科學上通常稱為“褐變”現象)。引起蘋果褐變的原因有多種觀點[1]。

觀點1:蘋果中的亞鐵離子被空氣中的氧氣氧化成鐵離子而成黃色。

觀點2:蘋果中含有氧化酵素和酚類物質,切開后酚類物質與空氣中的氧氣接觸,在氧化酵素的催化作用下,酚類物質被氧化成黃色的醌類物質,生成的醌類物質被繼續氧化并聚合為褐色物質。本課教學設計主要對觀點2進行實驗驗證。具體實驗設計如下:

(1)將剛剛切開或削皮的蘋果立即放入熱水中(90~95℃)3~5min后取出,觀察現象。相當長一段時間內無明顯變化。

(2)將剛剛切開或削皮的蘋果表面立即分別滴加少量0.1mol/L的鹽酸和0.1mol/L的氫氧化鈉溶液,觀察現象。相當長一段時間內無明顯變化。

(3)將剛剛切開或削皮的蘋果表面立即分別滴加少量的食用白醋(pH=6)與小蘇打溶液(pH=8),觀察現象。很快蘋果發生褐變現象。

(4)將剛剛切開或削皮的蘋果表面立即分別滴加Vc溶液和Na2SO3溶液,觀察現象。相當長一段時間內無明顯變化。

實驗結論:蘋果褐變的速率受酚氧化酵素的活性及含量、酚類物質的含量、接觸氧氣的濃度等幾個因素的影響。所以使用酵素抑制劑(如檸檬酸、蘋果酸等)、使用防止酚類物質被氧化的強還原劑物質(如Vc溶液、Na2SO3溶液等)、將蘋果切片與空氣隔絕(如浸泡于冷開水、鹽水或用保鮮膜包起來等),都可以防止或延緩蘋果的褐變。

設計意圖:由于《有機化學基礎》主要是陳述性知識,不利學生理解和記憶。在教學設計中應重視引導學生進行交流討論,通過蘋果變色原因的交流與討論使學生掌握氧化、還原等基本的有機反應類型。同時應重視探究實驗,引導學生設計實驗,組織實驗和對實驗結論進行科學判斷,提高學生的有機化學核心素養。

3. 有機化學合成――乙酸己酯的合成

蘋果有獨特的香味,未成熟蘋果無香氣,果實的揮發性物質以己醛、2-己烯醛等為主;成熟蘋果有香氣,果實的揮發性物質以酯類和某些醇類物質為主。蘋果中的酯類物質種類繁多,其中富士蘋果主要香氣成分以乙酸己酯為最多[2]。乙酸己酯合成實驗設計如下[3]:

將8.0mL己醇和9.6mL冰醋酸加入到干燥的100mL圓底燒瓶中,搖動下慢慢加入2mL濃硫酸,充分混合均勻,加入沸石,裝上回流冷凝管,在石棉網上小火加熱回流,保持狀態1h。反應完全后,稍冷后拆除回流裝置。 將燒瓶中的反應液倒入分液漏斗,用20mL冷水分幾次淋洗燒瓶內壁,洗滌液并入分液漏斗。充分振蕩,靜置,待分液清晰后,分去下層水溶液。用10mL5%碳酸氫鈉水溶液洗滌,靜置后分去下層水溶液。再用10mL5%碳酸氫鈉水溶液洗滌一次,至水溶液對pH試紙呈堿性為止。然后酯層用7mL飽和氯化鈉溶液洗滌一次,分出水層。酯層轉入錐形瓶中。加入1g無水硫酸鎂干燥。 過濾除去干燥劑,將濾液濾入普通蒸餾裝置,加入沸石后加熱蒸餾,用干燥的量筒收集138~142℃餾分,量取體積,計算產率。

思考:

(1) 酯層用10mL5%碳酸氫鈉水溶液洗滌所除去的物質。

(2)酯層用7mL飽和氯化鈉溶液洗滌所除去的物質。

(3)用無水硫酸鎂干燥酯層的原因。

設計意圖:有機合成是有機化學的主要組成部分之一,且在浙江省化學選考中占較大分值,考查的知識點主要是有機藥物及有機藥物中間體的合成。乙酸乙酯的合成也是陌生有機物的合成,與有機藥物的合成有相通之處。同時,乙酸己酯合成實驗設計是對課本中乙酸乙酯合成實驗的拓展和深化,結合《實驗化學》的相關知識,使學生了解合成有機酸酯的反應原理,掌握萃取、洗滌、蒸餾及純化液體有機物的實驗技術,可以加深學生對有機合成與實驗化學的相關知識的認識。用實驗有目的地滲透和強化有機合成的意識,確定有機化學最終服務于社會的思想。

三、教學反思

有C化學復習需要兼顧有機化學內在的規律性和系統性,注意把握有機化學的學科特點,建立“有機化合物―官能團―有機化學反應―性質―有機合成―應用”之間的聯系。蘋果是有機化合物復習素材的寶庫,可以根據實際需要,對復習課內容進行拓展和補充,如烴類物質、醇類物質、糖類物質及氨基酸等復習。也可以設計成系列微課,讓學生課后進行自主學習。

教無定法,教師在教學設計過程中應根據高中課程改革和高考改革的要求,結合學生的實際情況,充分挖掘蘋果中有機化學復習的資源,對教學內容和教學環節進行適當的調整與創新,從而使學生感受有機化學的規律性和系統性,提高學生基本的有機化學學科素養。

參考文獻

[1] 任雪明,吳文中.高中化學教學疑難問題研析[M].杭州:浙江教育出版社,2015:111-115

篇10

一、通過原子結構原子性質遷移,形成有機化學知識原點

學習的遷移,是學生根據已有的知識和經驗去辨認新的課題,并把新課題納入已有的知識系統中的過程。有機化合物是指含有碳的化合物,學生在學習《化學必修2》時對碳原子結構有一定的了解,有機化合物均含有碳原子。在學習的過程中,特別是初學《有機化學基礎》的時候,要以碳原子為中心,引導學生圍繞碳原子的結構、成鍵情況進行分析,形成有機化學的知識原點,再通過正確的知識遷移,引導學生對其他有機物的成鍵情況、化學性質進行預測及分析等,既加深學生的學習興趣,又能讓他們探索有機物的無窮奧秘。在《有機化學基礎》第一章第一節的學習時,一方面,先復習碳原子的結構示意圖、電子式等,強調碳原子的最外層有4個電子,與非金屬結合時會形成4對共用電子對,結合碳的價電子情況分析了C和H結合為CH4的電子式、結構式等。用模型進行演示,還可以組織學生進行“真人演出”,讓學生明白:碳原子形成單鍵是與其他原子以一對共用電子對成鍵。接著根據上述已有的碳原子4對共用電子對結構的知識進行遷移,引導學生分析C與C相連結合的情況:可共用一對電子對、兩對電子對、甚至三對電子對,但不能形成四對共用電子對(單質狀態),即可以形成碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳三鍵,但不能形成碳碳四鍵,然后很輕易地讓學生明白碳碳單鍵是飽和鍵,碳碳雙鍵和碳碳三鍵是不飽和鍵,它們的性質將有所不同。另一方面,復習已經學過的CO2的成鍵情況和電子對偏移情況,利用“氧的得電子能力強于碳”這一知識點,對C和O結合的情況進行知識的遷移,分析乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯的成鍵情況,容易得出碳氧共用電子對偏向氧原子,使含氧官能團起主導作用,導致含氧有機物的性質不同于烷烴。通過對碳原子知識的復習,引導學生對知識進行了有效遷移,學生對各種有機物的成鍵情況有著深刻的理解,培養對有機物的探索欲望,對后來學習的官能團性質、反應斷鍵位置、同分異構等有機化學知識的學習和理解有很大的幫助,起到了知識原點的作用。

二、通過對官能團知識遷移,連成有機化學的知識線

學習遷移要求在教學過程中,抓住知識的共同因素來促進遷移,通過知識規律增強學習效果。有機化合物種類繁多,不同的有機物因為官能團不同性質不同,所發生的反應也不同,然而對于相同的官能團,雖然它們所在的物質不同,但表現的性質幾乎一樣的(羥基在醇和酚中有區別)。在教學過程中,通常需要對某一種官能團的性質進行詳細學習,然后將知識遷移上升到其同系物的物質(甚至具有相同官能團的物質)上,連成有機化學的知識線,讓學生輕松掌握同一類物質的性質。例如在學習乙烯的性質時,通過學習,知道乙烯能夠發生加成反應和加聚反應,理解乙烯能發生上述反應的原因:碳碳雙鍵其中的一個鍵容易斷裂,與其他共價化合物結合。掌握此性質和原理后,可以將知識在同系物中進行遷移,讓學生寫出丙烯、1-丁烯、2-丁烯加成反應、加聚反應的方程式,學生就會較為輕松地完成任務,并加深對這兩個反應的理解。然后再將知識進行遷移拓展,引導學生掌握1,3—丁二烯的1,2加成、1,4加成和完全加成等反應。又例如學習乙醇與乙酸發生的酯化反應,理解了羥基斷開O-H鍵、羧基斷開C-O鍵后,可以將知識在同系物甚至在具有羥基的物質中進行遷移,讓學生寫出乙二醇與乙酸、丙三醇與乙酸、乙二醇與乙二酸反應的化學方程式和反應原理,學生完成任務后,可以讓學生寫出纖維素制造醋酸纖維反應的化學方程式和反應原理。通過對某一個官能團知識的學習認識,不僅讓學生掌握該物質的性質,還可以以此為知識線,通過正確引導知識遷移,全方位認識掌握具有相同官能團的物質,使有機化學的學習具有“由此及彼”的連接作用,既提高學生學習效率,也能讓他們自主學習,學會分析問題和解決問題,還可以擴寬他們的知識面。

三、通過對不同官能團知識遷移,構成有機化學的知識面

學習遷移并不是自然而然地發生的,實際上是在新舊兩種事物或情景非常相像的情況下發生,需要學生自己通過主觀上的積極努力才能實現某些知識的遷移。有機化合物某些官能團之間是有一定的相似性和一定的內在聯系的,可以從組成、結構、性質等多方面進行研究分析,再將知識遷移到相關的官能團,讓學生對比著學習,形成完整的知識面。例如在學習乙醇的性質時,教材給出了對“一起嚴重化學事故”的材料,要求學生討論“用水還是用乙醇來消除鈉的安全隱患”。可以通過討論得出解決方案,再根據鈉與水反應劇烈、鈉與乙醇反應平緩得出結論:乙醇和水均有O-H鍵,O-H鍵的共用電子對向氧原子偏移,而水中的H-和乙醇中的CH3CH2-均為供電子基團,供電子能力CH3CH2-大于H-,所以對O-H鍵影響結果不同,導致水中的O-H鍵比乙醇中的H更易電離,所以鈉與水反應較乙醇與水反應劇烈。通過這知識點的學習,可以進行知識遷移,讓學生根據乙酰基比苯基得電子能力強來比較乙酸、苯酚分別與鈉反應的劇烈程度,他們會在水和乙醇的基礎上進行分析:苯酚和乙酸均有O-H鍵,苯基和乙酰基均是得電子基團,且得電子能力乙酰基比苯基大,所以O-H鍵極性增大,兩者均能電離出H+而顯酸性,且乙酸酸性比苯酚強,所以與鈉反應的劇烈程度順序為乙酸>苯酚>水>乙醇,有的學生經過知識遷移學習后,甚至還總結出“有連在氧上的氫均能被鈉轉換出H2”的結論。同理可以利用學習遷移法,比較乙醛、乙酮、乙酸、乙酸乙酯等中的乙酰基結構活潑性的大小,這里就不作詳述了。通過這樣的遷移,學生將不同的官能團聯系起來理解,通過對比找出相同部分和不同部分,真正體會“結構決定性質”的真諦,對有機物有更深入的認識,構成有機化學的知識面,激發他們學習、探索、研究有機化學的結構性質的熱情。

四、通過對有機合成知識遷移,建立有機化學知識空間