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1化工專業精細有機合成化學實驗綠色化理念滲透的必要性

精細有機合成化學實驗中常用到酚類、芳香烴、醛、酮等有毒有害物質[5]。學生在做精細有機合成化學實驗時，由于實驗室空間有限，進行實驗操作的學生人數較多，實驗臺套數有限，實驗產生和擴散的有毒有害物質，勢必污染教學環境，影響師生的健康，也不利于培養學生的環境意識。另一方面，實驗過程中產生的大量的廢氣、廢水以及廢渣未經處理直接排放到自然環境中，必然對環境造成污染，幾乎每個精細有機合成化學實驗室都已成了一個小型的污染源。因此，在精細有機合成化學實驗教學中滲透綠色化學教育思想是必要的。作為化學教師，應將綠色化學理念隨時融入到實驗教學中，培養具有綠色化學意識環保理念的化工專業應用型人才。

2以綠色化學理念指導精細有機合成化學實驗教學模式

2.1優化實驗內容，精選實驗項目，體現綠色化學思想。在以往的實驗教學中，選擇精細有機合成化學實驗內容時，多從典型性、代表性、高復現性等方面考慮，忽視了實驗內容和實驗過程對環境的污染[6]?，F在選擇精細有機合成化學實驗內容時，多以綠色化學理念為指導，對實驗內容進行優化，盡可能選擇圍繞基本原理、基本實驗操作而進行的無污染、污染少的實驗。實驗中盡量采用無毒原料、溶劑和催化劑，盡量做到原料綠色化、溶劑綠色化和催化劑綠色化，并選用綠色合成路線[7]。精確計算各種反應物的需求量，在保證實驗結果的前提下，盡量減少試劑用量，使反應物盡可能完全轉變成產物，體現綠色化學“原子經濟性”的精神[8]。在實驗項目的選擇方面，盡量依據低能耗、低毒原則進行篩選。如常用的高聚物單體“己二酸的合成”實驗，可以采用雙氧水氧化法替代硝酸氧化法[9]，避免實驗中產生大量有毒氧化物氣體和使用硝酸帶來的強腐蝕性，從而提高了實驗安全性。再如“對硝基苯甲酸乙酯的合成”實驗中，常規方法是以濃硫酸為催化劑來合成的，這種方法，雖然催化劑價廉、活性高，但反應復雜，副產物多，且濃硫酸腐蝕設備、污染環境?，F在改為以價廉易得、性質穩定安全的苯磺酸為催化劑來合成就可以克服這些缺點，且產率較高[10]。2.2合理設計關聯實驗，改進精細有機合成化學實驗裝置。合成制備實驗在精細有機合成化學實驗中占有較大比例，且大多數反應物產物都是有毒有害物質。傳統的操作方法是在通風櫥中進行實驗，這樣只能避免對實驗室小環境的污染，有毒物質還會排放到空氣中。如在酯類物質的制備實驗中，將反應裝置連接一個干燥管，細口插入碳酸鈉溶液里，可防止倒吸，同時也防止了反應物產物氣體進入空氣，反應物用量也減少一半以上[11]，從而達到盡可能減少污染的目的。在精細有機合成化學實驗中，可以對各個實驗間存在的關系進行研究，并加以梳理，通過合理安排實驗次序，開展關聯實驗[12]。一個實驗的產品可以作為另一個實驗的原料，使實驗之間形成鏈接關系，使實驗中的輔助劑、產物、副產物、剩余物能相互循環利用[13]。如在藥物中間體“對硝基苯甲酸的合成”實驗中，合成的產品對硝基苯甲酸粗品，也可以成為基本操作“重結晶”的實驗材料，精制后的對硝基苯甲酸純品，又可以成為“熔點的測定”的實驗材料，這樣可節省實驗時間和原料，還可通過熔點的測定實驗進一步檢查學生的產品是否合格，可謂一舉多得[14]。2.3采用微型化實驗，增強節約意識。微型化學實驗產生于20世紀80年代的美國，是國際上公認的能體現綠色化學理念的一種化學實驗的新方法、新技術，被譽為“化學實驗的革命”[15]。它是以盡可能少的化學試劑參加反應，獲得比較明顯的反應結果和較準確的化學信息的一種新型實驗方法。現代科學的發展已進入超小規模領域，微型化成套合成實驗儀器的出現，為微型化實驗提供了可能[16]。在保證同樣的教學效果情況下，同時傳授環保、經濟的教育教學理念?；诖?，精細有機合成化學實驗要逐步實施常量、微量與半微量相結合方式[17]。如精細有機合成化學實驗中植物生長素“2，4-二氯苯氧乙酸的合成”、磺胺藥物“對氨基苯磺酰胺的合成”、香料“氫化肉桂酸的合成”、防曬劑“對氨基苯甲酸的合成”、陰離子表面活性劑“十二烷基硫酸鈉的制備”等實驗項目中，實驗藥品用量比常量實驗減少1/2，反應時間也隨之大大縮短，實驗仍然保持較高的產率。還有其他很多半微量實驗中試劑的用量或濃度僅為常量的1/10~1/5，試劑用量比對應的常量實驗節約80%以上[18]。實踐證明，藥品用量的半微量化與常量化在準確性與嚴密性上并沒有明顯差別，相關輔助材料(如水、電)的消耗也相應減少，降低了實驗成本，同時也使爆炸、燒傷、中毒等實驗事故相應減少，提高了實驗的安全性，減少了對環境的污染。因此，微型化學實驗是實現綠色化學的有效途徑之一。2.4采用多媒體技術，模擬化學仿真實驗。傳統的精細有機合成化學實驗不可避免地要消耗較多藥品和大量水資源，特別是一些使用昂貴試劑的實驗，實驗成本較大且易發生爆炸的實驗，以及必須采用有毒有害試劑并在實驗中排放較多有毒氣體的實驗。因此精細有機合成化學實驗的綠色化是有一定限度的，而且有些教材中的經典實驗不具備綠色化條件[19]。我們可以利用現代化教學手段來輔助學生教學實驗，采用多媒體技術，模擬化學仿真實驗。多媒體教學的一大優點就在于能夠模擬各種精細有機合成化學實驗，實驗現象明顯，而且方便快捷，無污染。利用多媒體技術對實驗原理、實驗裝置、實驗流程、實驗過程進行虛擬仿真，用文字、聲音、圖象、動畫的效果讓學生在屏幕前達到身臨其境的感受，同時伴隨教師相關知識精辟的講解，使學生通過仿真實驗獲得較好的實驗效果，實現精細有機合成化學實驗綠色化。

3貫徹綠色環保意識，合理回收循環利用實驗廢棄物

精細有機合成化學實驗中不可避免地會產生某些有毒氣體、液體和固體，量雖然不算大，但久而久之會對環境造成較大污染[20]。實驗中任意處置“三廢”會淡化學生環保意識，尤其是對于化工專業的學生，環保要求更高。因此，每次實驗完成后將產生的廢液統一進行回收，把用過的芳烴類、鹵代烴類、酚類、醛酮類、酸堿類等各種廢液、廢渣或有放射性的污染物，分別倒入指定的各類回收容器內，然后鼓勵并指導學生利用所學的專業知識對廢氣廢液廢渣進行循環再次利用。如精細有機合成化學實驗中產生的酸性廢氣用堿液吸收或與其它物質反應，使其變成液體或固體；實驗中的含氰廢液可用堿性氯化法進行處理；廢渣盡可能循環再利用；實驗中破損的蒸發皿可收集敲碎用做沸石等，這樣既提高了學生環保意識，又鞏固了學生專業知識。從而做到實驗室少污染，實驗產品鏈式利用的良性循環。

4結語

綠色化學理念是可持續發展觀的重要內容，也是應用型本科院校化工專業的學生應該具備的重要環保理念。它從節約資源和防止污染的觀點來重新審視和改革探索傳統化學實驗，對保護環境和學生的環保意識有著非常重要的意義。因此，在實驗教學過程中，必須積極探索精細有機合成化學實驗綠色化模式，在實驗中不斷向學生滲透綠色化學理念，使學生不斷樹立環保意識，辯證地對待科學發展的利與害，從而在今后的工作和生活中能自覺地利用綠色化學的知識，為環境保護和人類健康工作做出應有的貢獻。

作者:吳紹艷 祝媛媛 李琴 單位:湖北大學知行學院