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化学有机合成应用范文1
引言
化学实验过程中，特别是有机化学实验中，因为加快反应进程，缩短反应时间，或者使反应更加彻底，往往需要对反应过程进行加热。传统的基于酒精灯的石棉加热、坩埚加热、水浴加热等方式，因为对流扰动的存在，可能使得加热过程对反应过程带来不必要的扰动。所以，上世纪八十年代末以来，微波加热在分析化学和有机化学中逐渐兴起。
一、需求分析
本文需要设计一个微波加热设备，用于分析化学和有机合成，可以进行基本的皂化反应、萃取反应、中和反应、食品分析、生物制样等操作。仪器可以设置微波功率、目标加热温度、加热时间等参数，可以对以上设置进行断电保存和策略管理。设备的加热部分有效容积可以满足一般实验室的试验空间需要，以铁架高度计算，目前的有机化学铁架的高度为550cm和450mm两种，为了保证微波照射时铁架尖端与金属反射壳之间不发生放电反应，其安全保护距离为150mm。建议采用450mm铁架的反映下，容器内高度应该至少为600mm。容器内的深度及宽度应该满足振荡器和会转盘的放置，本文设定不小于300mm。
二、总体设计
系统加热仓高度600mm，深度300mm，宽度300mm，内部反射板采用1.2mm铝镁合金板，外部壳体高度720mm，深度380mm，宽度520mm，材质采用1.2mm彩钢板。内部骨架采用20×2mm扁钢焊接而成。内壳采用无缝焊接法，经过打磨后涂纳米反射漆，增加其对微波的反射率，且应确保其反射内部没有突出物和连接螺栓，内壳采用焊接在外壁上的栓接点与框架栓接，外部壳体采用分体设计，与框架逐一栓接。微波管采用2M219JE522高压微波管，回转扇驱动方式为42通道步进电机42BYG250C。
控制方式上，采用5.3寸触摸彩色电容屏控制，输入电源为220AVC电源，使用专门设计的电源分配器，输出127V进入高压微波管，5V进入SCM系统、温度采集系统和步进电机控制系统，12V进入到光电耦合器隔离的高压控制模块。SCM选择基于ARM7核心的全志A20系统。
三、硬件选型
家用微波加热灶具的设计因为对于温度要求不高，所以常使用主动定时算法进行加热，主动定时算法根据既定的时间控制法，可以使用较小的计算能力实现相应的功能。甚至部分家用设备采用全电磁控制即可实现功能。但是，化学反应往往要求反应容器的温度控制在±0.5℃以内，所以，必须采用被动温控算法，通过可以放置在溶液中的温控探头进行温度条件监测。探头需要较好的防水、防酸、防碱、防辐射的封装方式，为了方便起见，探头使用电阻式测试棒，使用三种不同的方式进行封装。探头使用屏蔽双绞线从壳体预留孔中穿入反射壳外，穿孔位置使用树脂套管对尖端进行保护。使用STM32F407VET6芯片对温度模拟量进行数字化预处理，使用UCN5832EP对以上数据进行锁存。回转扇的驱动方式采用扭矩为0.55NM的42BYG250C。由于本文设备是一个单输入双输出模式，所以不设置复合总线，使用PA口接收温度传感器数据，使用PD口驱动回转扇电机。因为回转扇驱动仅需要8位并行数据，所以，可以在PD口32位数据中分出2位同步控制高压微波头。高压微波头前置采用A-HCPL-2631耦合器控制的12V电压控制的70TPS16TO247可控硅控制。
采用10ms的响应速度，系统每10ms需要处理温度数据32位。在LINUX操作系统的动态内存管理模式下，系统用于处理该数据且进行输出的CPU周期约为148个。运行在800MHz下的A20平台，完全可以在完成系统显示任务和网络交互任务的前提下完成此处理任务，系统冗余度高于99%。
四、算法设计
1.算法策略
采用模糊控制的原理，可以根据温度的目标方向和温度的变化速度得到控制策略。形成一个单输入单输出算法模型。
1.1读取温度数据。
1.2检验温度数据（）与预设温度（）之差。
1.3检验温度的变化速度。
1.4采用模糊算法（见表1）确定执行策略。
1.5向执行部件输出策略。
2.软件辅助功能
结合SQLite，将常见试验的加热时间和加热温度进行保存，特别支持分段策略的方式和温度斜率的控制方式。分段加热是指在试验开始后的不同时间点上执行不同的目标温度，而斜率加热是分段加热的一种特定形式，也就是使用分段加热功能对温度曲线进行微分整理，使得温度可以在较长的时间内持续升高或者持续降温。
五、结束语
综上，通过模糊控制法和A20强大计算能力的支持，本文系统可以实现较为复杂的温度控制，且在加热过程中规避了基于酒精灯加热的受热不均匀带来的对流现象对于有机反应的扰动。特别是在皂化反应等需要静置的有机反应中，本文系统会表现出更强的优势。本文系统可以用于有机化学和分析化学等高精度实验室化学反应的辅助处理，且其硬件成本较低，给软件的科技附加值留出了较大的空间。所以，本文系统可以针对A20系统和LINUX系统进行较大程度的延伸开发。
参考文献：
化学有机合成应用范文2
有机化学教学在中学化学教学别重要，其分值约占高考化学总分25%左右，特别是有机合成和推断题这类综合性的大题，其信息容量大，综合性强并且这些试题主要涉及新材料、高分子化合物、药物、香料等的合成。是一类既考查学生双基又考查学生学科素养的题型。了解这一类型高考试题的出题特点和规律，掌握这一类型题的解题方法与技巧，以期为提高课堂教学的有效性和备考的针对性提供有益的借鉴。
二、有机合成题备考策略
1.有机合成试题常考知识点
近几年的高考有机合成题大都以信息题的形式出现，考查的内容以高中所学的主干知识为主体，稍加一些大学知识的改进。涵盖的知识点有重要官能团，比如卤素原子、碳碳双键（三键）、羟基、醛基、羧基、酯基以及结构简式、分子式、同分异构体的书写、化学方程式的书写、核磁共振氢谱确定结构等，这些知识点常以官能团的引入、官能团的消去、官能团的转换为载体，考查学生对机化学基本概念、基本理论、学科主干知识和综合能力考查。
2.有机合成试题常考反应类型
主要包括烯烃、炔烃的加成反应、芳香烃的取代反应、卤代烃的消去与取代反应、醇的催化氧化反应、羧酸的取代反应、酯的水解反应、加聚与缩聚反应。特别是近几年的有机合成题常会呈现新的反应类型，包括有机人名反应（Wittig反应、Cannizzaro反应、），大学有机反应（羟醛缩合），特殊的有机试剂（格氏试剂）。这类高考有机合成题的新视角其特点是起点高落点低，虽然形式新颖但还是注重考查学生的双基和综合能力。
三、有机合成题解题策略和技巧
根据高中化学《考试大纲》和对相关的高考化学试题分析，笔者认为，要想提升学生的有机化学试题解题效率，需要掌握充分的基础知识，然后再灵活运用，采取正确的解题思路。
1.正、逆思维相结合，突破解题瓶颈
所谓正向思维，就是人们在创造性思维活动中，沿袭某些常规去分析问题，按事物发展的进程进行思考、推测，是一种从已知到未知，通过已知来揭示事物本质的思维方法。而对于有机推断题来说，就是按照有机物的性质和已知的反应条件，顺着有机合成或有机一系列反应的步骤依次推出未知有机物的过程。这种思维方式避免了只凭经验或盲目无序地解题。例如2013年四川高考有机推断题：
重点考查学生思维的敏捷性和灵活性，对学生的信息获取和加工能力提出较高要求。反应1～3可以利用正向思维进行解题，反应物为不对称烯烃与HBr发生加成反应时产物有两种，分别是，反应2的条件为NaOH水溶液，可推知该反应为卤代烃的水解产物为醇。根据前一问A可能的结构可知B也有两种结构伯醇或者仲醇，根据的结构特点可知B属于饱和一元伯醇，其结构简式为。但是反应4～6正向思维很难推知C的结构，利用逆向思维推理会降低解题难度。由G的结构为五元环状内酯逆推可知F既含羟基又含羧基，F中的羟基是通过与H2加成得到的，可推知E中含有醛基。逆合成分析可知E的结构为β-羟基醛，可推知反应4为羟醛缩合。再根据反应5的特点为酯的水解逆推C的结构中含有酯基，这样物质C的结构根据逆向分析顺利得出，降低解题难度。
2.多向思维，打破解题闭塞、单一的处境
所谓多向思维是求异思维最重要的形式，表现为思维不受点、线、面的限制，不局限于一种模式，既可以是从尽可能多的方面去思考同一个问题，也可以从同一思维起点出发，让思路呈辐射状，形成诸多系列。而对于有机推断题来说，就是学生在做有机推断题时，从多个方面去思考，进而能找出解决有机推断题的两种或几种突破口。
四、有机推断题复习备考的启示
1.构建知识网络，理解反应机理
有机化学的特点是内容繁杂，知识点琐碎，若不加以整理归纳，学生学起来比较吃力，且难以掌握。因此在平时的复习备考中应紧紧围绕《考试大纲》说明，紧扣教材，对各章节知识点引导学生进行归纳总结，以烃和烃的衍生物为主线，根据各类物质的性质，总结归纳出各类物质间的相互转化的关系，构建知识网络图。而有机化学研究的核心是“构性相依”，对有机物参与化学反应时的断键方式的研究是有机化学的本质。所以在复习备考时要指导学生对考纲要求的重点反应进行机理分析，理解有机化学变化的基本规律。
2.注重思维能力的培养，提升学生的信息素养
高考《考试大纲》明确提出：“化学科试题旨在测试考生对中学化学基础知识、基本技能的掌握情况和所应具有的观察能力、实验能力、思维能力和自学能力……”其中思维能力的培养是核心。近几年高考有机合成推断题信息量大，要求学生具有很高的应变思维能力。因此，要从思维过程的各个环节培养学生对信息加工处理的策略，包括观察、梳理、筛选、存储、迁移、类比，提升学生的信息素养；从思维方式来看，要从多角度训练思维的“互通”性，包横向思维和纵向思维、正向思维和逆向思维；优化学生的解题思维，提升学生分析问题、解决问题的能力。
3.注重试题的应用性，强化学生的化学素养
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摘 要：传统实验教学中存在的问题高等教育改革研究的结果表明，在当前情况下，传统的有机化学实验教学确实存在一些问题[4]。重视程度不一致社会、高等学校、教师和学生对有机化学实验课程的重视程度不一致。表现在于：社会和用人单位看中实验教学和学生的应用能力，学校和教师重视培养学生的实践能力，学生本人轻视甚至忽视实践动手能力。从社会对人才的需求来看，有机化学实验是很重要的，从事有机化工工作必须要能够熟练的掌握有机化学实验，并能够通过实验来判断、分析和解决实际问题。
关键词：有机化学实验；教学改革；实验教材
大学有机化学实验是为化学、生物等相关专业的学生开设的一门重要的基础实验课，它担负着帮助学生巩固所学有机化学理论知识和帮助学生了解有机化学知识实际应用的双重功能。此外，有机化学实验还能够起到锻炼学生的动手能力和培养学生的创新精神的作用，并使学生得到从事科学研究和产品开发等实际工作所需要的基本技能训练。
一、现有实验教材的不足
近年来随着科学技术的迅猛发展，大量的现代化仪器、新的方法引入到有机合成过程中，但全国大部分高校基础有机实验教学所采用的还是旧版的有机化学实验教材。这些教材是根据有机化学理论课程的内在逻辑和有机化学技术体系的系统性而编写的，具有全面性（包括了几乎所有的有机反应类型和有机化学实验所需的全部技巧）。再次，实验与实验之间缺乏联系，这与实际化学过程（包括化工生产、科学研究）中产物的合成需要多步来完成的情况不符合。而相应带来的主要问题有浪费药品（每个实验的原料都需购买）、环境污染（产品积累，必须向环境排放）、不利于学生实践能力的提高和科研素养的培养。
二、实验内容的改革
针对有机实验现有教材的不足以及现代科学技术对人才培养的要求，汕头大学理学院化学系有机教研室开展有机化学实验教学改革，主要就是根据实验课的功能性和针对现行教材的弊病，建立一本新的实验教材。
传统的有机化学实验一般分为基本操作、性质实验和合成实验三部分，其中较多时间花在基本操作和性质实验上，不利于学生实践能力的提高。新的实验教学内容对原来的课程进行重组整合，采用新的三部分的教学体系：先进行强化基本操作的实验，然后是多步骤的有机合成实验，最后到综合实验。循序渐进，使学生的有机化学实验技能和知识水平逐步提高。而以往教学内容安排较多的性质验证实验则集中成一次设计性的未知物鉴定实验，这样将单调的验证性实验变成探索性的设计实验，既提高学生的学习兴趣，又收到预期教学效果。
1.强化基本操作技能的训练
基础实验可以训练学生的基本操作技能，提高学生的动手能力，使其操作规范化，并养成良好的科学素养和实验室工作习惯。这个部分主要分成：有机物物理性质测定，包括熔点、沸点、折光率等内容；有机物分离、纯化技术，包括蒸馏、重结晶、升华、萃取等。而在实际的授课过程中，有机物分离纯化和物理性质测定正好可以结合在一起来讲授，如乙酰苯胺的重结晶及苯甲酸的升华产品，正好可以用来给学生训练如何测定熔点，而工业酒精的蒸馏产物也可以进行沸点和折光率的测定训练。通过这样的有机结合，学生既提升了兴趣，更强化了基本操作技能，为以后的合成实验和综合实验打下良好的基础。
2.多步骤的有机合成实验
多步骤的有机合成实验通过精心选择实验内容，体现完整性、绿色性、实践性的特点。
1）完整性
编排的教材尽量涵盖完整的有机化合物体系、反应类型和实验技巧，这样可以帮助学生对不同类型的化合物的制备和性质有足够的了解此外，在实验项目的选择上，力求在保持实验内容之间的逻辑关系和整体完备性的基础上，加强各个实验的独立性，避免对相同实验内容和技能的重复。
2）绿色性绿色性首先体现在微型化上，即在相同的实验方法、操作技术下，采用小容量仪器，减少试剂用量进行试验
微型化有机实验具有安全、减少污染、节约实验经费与时间等优点，是培养学生绿色环保观念的成功途径之一。其次，实验项目的选择上具有绿色性，把几个实验串成一个系列，前一个实验的产物为下一个实验的起始物。这样既可以减少购买原料的支出，又可以避免产物积累、丢弃所带来的环境污染。
3）实践性
实践性在于注重实验与应用现实之间的相应性，包括实验内容与化工生产实际之间的对应性和所训练的技能与生产现实需要之间的对应性。从内容上看，实验项目的选择上引入应用性实验。如从茶叶中提取咖啡因，它主要用作中枢神经兴奋药，而4-苯基-2-丁酮的制备，它具有止咳、祛痰的作用，可以作为治疗剂。此外，所设计实验步骤的连贯不仅加强所开设实验之间的内部联系，而且使实验过程更接近生产和科学研究的实际情况。做这类多步骤的综合性实验训练时，由于上个步骤的产物会直接影响下个步骤的反应成败，所以学生在思想上更加高度重视，操作起来更加谨慎认真，出现问题也能及时分析，认真总结经验教训，一般都能达到满意的效果。
3.综合实验
最后一个部分是综合实验环节，这个环节的特点就是在实验中引入如核磁共振仪、质谱、傅立叶红外光谱仪、紫外可见光谱仪等大型仪器来表征学生合成的产品。比如乙酰二茂铁的制备实验中，二茂铁和乙酸酐的反应产物存在单酰化和双酰化产物，还有没有反应的二茂铁？通过柱色谱分离后得到的不同颜色的溶液，如何来确定哪段溶液是自己所要的产物？这就需要仪器来进行
表征。
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关键词：精细有机合成技术；项目化教学；考核评价
《精细有机合成技术》是精细化学品生产技术专业的专业核心课程，是承担学生职业核心能力培养的一门课程。本课程的教学内容是由十多个有机合成单元反应组成的，各个单元反应既相互独立又相互联系，也是一系列经典反应的抽象总结。传统的教学方法是将这些反应的规律与特点全部灌输给学生，然后安排期中、期末考试，进行理论知识的考核。这种传统教学方法的弊端在于，课程的理论性较强、考核手段单一，实践动手与理论脱节。如何有效地开展该课程的教学，一直是比较棘手的问题。
项目化教学具有项目载体、任务驱动、工学结合等特点，受到了国内外职业院校教师的普遍认可。为了解决上述问题，我们对《精细有机合成技术》课程开展了项目化教学的改革尝试，取得了解决问题的一些思路和方法。我们在三年制高中后大专的精细化工0711、0721班的第4学期进行了项目化改革的初步尝试。在项目化教学改革中，学生的基础知识已经具备，通过设立一些教学项目，以完成项目的方式，达到实践动手与理论知识的充分结合。这些项目主要是依据现实工作项目的具体过程分析而确定的，其主要特点是项目载体、任务驱动、学生主体、素质渗透、工学结合，学生各种能力的训练、素质的培养、知识的运用全部体现在项目完成过程之中。教学方式的改变，同时也改变了考核的方式，由过去传统的一份试卷决定学生学习成绩的考核方法改为项目化的过程考核。那么，这种项目教学实施后的教学效果如何评价？学生学习的质量如何考核？项目化过程考核的过程是怎样进行的？笔者从以下几个方面进行了探索。
改造企业案例成为适合教学的项目
项目教学的特点之一就是项目载体，通过项目训练实现学生知识的渗透、能力的掌握、素质的培养，因此，项目的选择十分重要。在项目的选择中不能单纯为了做项目而找项目，为了将所学的知识与将来的工作结合在一起，我们寻找了一些企业案例，并将此作为学生的项目。这样，既能让学生从课本上学习到知识，又能够将学习到的知识运用到工作中去，并能够从所做的实验中进行分析、总结，实现知识的提升，真正达到在做中学、在学中做的效果。如何寻找这些企业案例，并使这些案例能够适应学校教学的现状，就成为一项比较艰苦的需要花大力气的工程。
由于企业案例与市场相关，也与企业的生产能力、经营状态等有很大关系，所以不太适合直接作为学生的训练项目。在将有关的案例作为项目时，就需要将所选择的案例进行改造，使之成为适合教学和学习的项目。开发这些项目时，需要结合学校的师资、社会与化工企业的资源情况，首先确定精细化学品技术专业要求学生达到的职业技能、基本培养目标与核心技能目标。然后根据这些目标，由学校和企业共同组成专门人员负责从企业案例中寻找合适的项目、任务作为知识载体并由学校的教师最终开发成教学项目。所选项目必须是典型的，将其开发成教学项目后，要真正将知识与实践结合在一起。
例如肉桂酸的合成是企业里一个很大的项目，因为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。在选择这个项目时，我们考虑了学校的实际情况，将合成过程安排在实验室完成，同时要求学生通过大量查阅资料，进行理论上的放大，产生了很好的教学效果。
项目的编排要符合学生的认知规律
由于精细有机合成所涉及的内容过于广泛，很难用一个项目涵盖所有的知识点，所以在选择项目时，应针对不同的知识点，选择企业中有关的案例作为项目。为了达到所有知识点的融合，在针对不同单元反应设计了8个项目后，又设计了2个综合项目，以求实现学生知识与能力的综合训练和提高。
教学项目在制定后，就需要按照从易到难、循序渐进的顺序进行排列。只有这样，才能够培养学生学习的积极性，有利于学生在工厂内和学校的实习实训基地学到尽可能多的知识，提高学习的效率。
笔者进行的第一个项目就是硝基苯的制备，这个实验只要一步完成，实验现象也比较明显。在完成这个项目的过程时，学生反映利用以前所学的有机化学知识和文献检索知识，很容易找到有关的解决方案。在完成这个项目的时候，既培养了学生进行项目化学习过程的学习兴趣，也使学生更容易归纳、总结出一些合成的基本知识。同时，学生熟悉了项目化的教学的过程后，所掌握的知识会更加牢固和易于应用。
通过一系列项目的训练，既能有效地利用学生的课余时间以及图书馆资源，又可充分进行知识的归纳总结。到笔者进行最后的综合项目时，学生已经感觉不到太大的难度，符合学生学习的认知规律。
建立适当的项目化教学过程与考核方案
传统的教学方法是教师讲，学生听，而传统的考核方式是用一张试卷决定学生的学习效果。这在某种程度上并不能真实反映学生的学习效果。因为学生的学习过程及对合成基础知识的动手操作能力是没有办法考核的。
采用项目化教学方法与传统方法有着明显不同，课堂的主体是学生自己，他们要完成具体的工作任务，一切都围绕着项目（或任务）来进行。学生在项目完成过程中探讨问题、研究问题、思考问题、讨论问题、分析问题，学生要阐述自己的观点，用自己充分的理由说服对方，说服项目委托方代表（项目形成时，模拟现实场景，教师作为项目的委托方代表，由学生竞争、投标，获得项目），还要运用查阅的资料、实验的数据、理论的根据等证明自己所做的事情是对的。也就是说，学生是自主学习知识，并且运用知识解决实际工作问题。随着项目化教学的实施，教师的身份、行为、结果都是不断变化的。项目布置时，教师的身份是项目委托方的代表；项目进行时，教师的身份可能有如下六种：一是提醒者，二是巡视者，三是咨询者，四是自由参与者，五是过程控制者，六是问题记录员。只有点评结果时，才是指导教师。
采用项目化的教学过程，建立针对操作过程的考核方式，用学生平时的动手能力、知识的归纳总结能力等来考核学生的学习情况，可以改善对学生学习效果的评价，通过一系列考核方式的改变，大大提高学生平时学习的积极性。学生在完成整门课程后，也反映这种教学方法和考核方式可使大家的注意力集中到如何通过自己的努力以及团队的合作完成一个项目，通过对这些项目的总结，对个人理论知识、动手能力的提高都有很大帮助。
在这个项目化教学过程中，笔者实施的项目化教学是首先建立项目化的情境，委托学生进行项目的投标，学生根据项目情况在实施之前做好人员分工，确定好各自的角色，做好相关的资料准备。
其次，为了不使学生仅仅为了完成项目而单纯地去做项目，在项目正式实施前，建立项目引导文，让学生能够在做项目之前把必需的理论知识先行巩固，在这个过程中，笔者把有关的电子教案、电子课件都提供给学生，供学生参考使用。
再次，进行项目投标，在这个过程中，由于项目化注重的是平时考核，所以在这里，笔者进行了有关项目投标（汇报）过程中所涉及的有关内容的考核，加强考核的针对性。考核方案的重点放在对资料的检索以及方案的形成上，通过学生的汇报和学生的互评来完善这一考核方案。在学生就投标的内容进行互评时，笔者发现有些学生不能及时确定实验方案，而且一些操作与理论会有些许脱节，所以，教师应适时对一些关键点进行引导和补充，使学生形成可以实施的方案，以便进入下一个环节。
又次，在学生形成自己的方案后，让学生进入实验室，实施自己形成的实验方案。对实验过程进行考核，按照实验室的要求进行，要求学生规范操作实验、按记录格式要求记录实验过程、及时解决实验中出现的问题。依据实验过程及最终产品的质量来对学生进行全面考核。
最后，学生完成了项目的实施阶段，将进入的环节是对项目的总结。这时，为了充分发挥学生的能动性，由学生在实验完成后，对相应单元合成的有关内容进行总结，并将所总结内容进行汇报。笔者在对这部分内容进行考核时，是按照学生所交试验报告以及学生汇报的内容进行综合评定，要让学生真正对自己的实践成果进行汇总，而不是简单地查找课本进行知识的罗列。
项目化教学成果总结
对学生进行的教学效果调查显示，超过90%的学生认为这种学习方法学到了以前课程上学不到的许多知识，并且将理论知识与动手能力结合得很好，并表示希望这种教学方法一直延续。学生从中得到一个启示：实验的过程并不是仅仅完成一个实验，而是一类合成中的一个特例。
项目化教学也存在一个难点，需要指导教师具有丰富的知识储备，能够及时解决学生提出的各种预先设想不到的问题。
总之，项目化教学的方法不同于传统教学方法，在这种教学过程中，教学项目的确立、教学过程的实验、教学效果的考核评价，都融合于项目的完成过程之中；学生各种能力的训练、素质的培养、知识的运用也全部体现在项目完成过程之中。项目化教学有利于提高职业院校学生的综合能力，有利于培养高职应用型人才。
参考文献:
[1]赵昊昱．精细有机合成单元过程课考核方法改革探索[j]．辽宁教育行政学院学报，2006，23（2）：109－110．
[2]侯文顺，胡英杰．关于项目化教学改革的考核评价探索[j]．辽宁教育行政学院学报，2008，25（10）：12－13．
[3]陈东红．有机化学实验[m]．上海：华东理工大学出版社，2009．
化学有机合成应用范文5
关键词：高等师范院校；有机化学；教学团队；建设
本科教学质量不仅是高等教育的重要内容，也是衡量一所学校办学水平和能力的重要指标。高校专业教学团队建设作为开展教学和科研活动的根本和基础，是提高教学水平和质量的必要保证[1-3]。近年来，河南师范大学有机化学专业充分认识到加强教学团队建设的重要意义和作用，在提高教学质量、提升教师素质、进行教育教学改革和“产、学、研”等方面进行了有益探索和实践，团队结构明显优化，团队成员的教学水平和科研能力明显提高，尤其是在科研成果转化为生产力、服务于中原经济区建设方面成果显著，走出了一条具有师范院校特色的教学团队建设新路。2010年获批国家级教学团队
一、注重教学与科研能力提高，不断优化团队结构
我校有机化学教学团队在近百年的建设中，在不同时期均有自己的特点和特色。特别是20世纪50年代以来，以留苏博士蔡昆教授、葛洪教授为代表的有机化学团队，在教学、科研、教材建设等方面取得了较好成绩，走在了全国师范院校的前列。
进入新时期，我们在汲取和传承老一辈教授优良传统的同时，采取有力措施，不断推进有机化学专业建设。
一是巩固和提高现有教师的教学与科研能力。对于在职的已经有博士学位的年轻教师，积极推荐他们到国外知名高校或研究所师从名家做博士后研究；对于没有博士学位的年轻教师，想办法给他们腾出时间，让他们去攻读博士学位，以完成团队成员学历层次的提升。对坚持在教学科研岗位辛勤工作的教师，压担子、给项目、加大奖励和资助力度，鼓励他们多出成果，最大限度地调动其工作积极性。
二是下大力气引进高水平优秀创新人才。并充分发挥他们科研水平高的优势，在科研环境、队伍配备、项目申报等方面给予大力支持，最大程度为他们营造良好的科研氛围，让他们全身心投入科研与教学之中。
三是组建与整合科研团队，发挥团队优势开展科研工作。我们把有机化学教学团队分成若干个小科研团队，合理分工，利用各自特长，使得所有成员都能参与科研之中，快速产出高水平科研成果，提高团队成员的整体水平。
目前本团队已经形成一个老、中、青相结合的教学梯队。团队的学位结构、学缘结构、年龄结构、职称结构均趋于合理，具备了较高的教学与科研水平。
二、积极参与教学改革，重视教学内容与教材建设
我校有机化学教学团队面向化学专业本科生所开设的课程有：“基础有机化学”、“有机化学实验”、“波谱分析及实验”、“有机合成化学”、“高等有机化学”等6门经典的专业课程（另外还有面向全院及全校开设的多门公共选修课）。多年来，大家一直致力于这些课程的教学改革，力争使教学内容更贴近学生实际需要，更能服务于科技前沿新发展[4]。
课程要想建设成为精品课程，关键之一在于要有优秀的教材作为保障。近年来我们间隔选用胡宏纹院士主编和邢其毅院士编写组编写的《有机化学》，二者各有特色[5-6]。选用过程中我们根据教学计划的时间安排和学生的需求进行了合理的节选，并在早期就为该教材配套编写了习题解答。与此同时，我们根据学生需要和团队教学风格，克服已有教材的编排体系与内容较为单一而又缺少适合学生入门学习的必备知识的缺陷，自主编写了新教材。
我们每年在给本科生讲课时都用这些自编的国家级规划教材，并在使用过程中及时将国际前沿新发展增加进去，一是提高学生的学习兴趣，二是随时为第三次再版做准备，体现教材建设的连续性。
三、以基础研究与应用研究并举的特色科研促进教学，提高学生培养质量
教学与科研是相互促进的，一个高校教师如果不进行科学研究，他将很难把本学科的知识讲深讲透[7]。因此，我们特别注重教学与科研的紧密结合，要求教师要将自己的科研成果与全世界本领域的科研动态迅速引入本科生与研究生教学中，使教学内容尽早尽快地体现学科的前沿性与时代性，以科研促进教学，提高团队成员的整体水平。
我校有机化学教学团队的科研特色是基础研究与应用研究并举，教学特色是科研成果及时向教学内容转化。
在基础研究方面，有机化学教学团队主要在各类药物及其药物中间体的合成、天然产物的分离提取与全合成以及化学合成方法学研究等方面下工夫。近5年来，我们团队成员在国际SCI源期刊与国家核心期刊发表学术论文300多篇，其中在国际本学科领域影响因子4以上的学术期刊上发表50余篇，完成国家发明专利8项。2011－2012年我们连续2年每年拿到5项国家自然科学基金。2011年我们承担的科研项目，包括“973计划”前期专项、教育部创新团队项目、教育部新世纪优秀人才支持计划项目、国家自然科学基金项目以及河南省的杰出人才基金、杰出青年基金等纵向项目基金共计830万元，再加上380万元的横向研究经费，可以达到团队成员人均60万元，这在全国师范院校的有机学科中名列前茅。通过这些科研项目所取得的科研成果又反馈到本科生与研究生的教学课堂，极大地丰富了教学内容，使学生受益匪浅。
在应用研究方面，我们主要进行创新药的研制与开发、仿制药物的研发、药物中间体的生产新工艺研究等。前期我们已经获得2个三类新药的新药证书，并均进行产业化应用于临床。目前我们正在进行“治疗肠炎与结肠炎的二类新药——5-氨基水杨酸锌”的研究，即将完成二期临床，有望近期获得国家新药证书，另外还有一批仿制新药的工艺正在研究中。这些药物研究成果已经成为新乡市三生药业有限公司的主要技术支撑。另外我们团队成员与新乡拓新生化科技有限公司进行“产、学、研”联合进行核苷类化合物生产新工艺研究，已经有15项生产核苷类化合物的新工艺被同行专家鉴定为国际领先水平或国际先进水平，为中原经济区建设、地方经济力量的提升作出了贡献。与此同时，这些应用研究成果也保证了本科生的实习实践。很多本科生由于基础扎实、动手能力强，在实习期间就与企业签订了就业协议，免去了试用期；有的学生还提前利用高校文献资料、仪器设备的优势参与了企业的研发与技术改革项目，极大提升了我院学生的就业竞争力。
教学带动科研、科研促进教学是高校教育模式的重心[8]。我们团队以科研促教学的实际例子很多：
1．利用有机化学教学团队成员拥有应用研究方面的系列成果，我们在大三下学期开设“有机合成品的产业化”选修课。主要讲授多种有机合成品的用途、合成原理、国内外的合成方法对比分析、创新工艺的形成思路与实施过程、产业化的条件等。由于我们积累了大量的有机合成品实际产业化的例子，又有很多从事产业化的本学院校友的成功经验，所以该课程讲起来生动、有趣，选修率连年提高，学生就业观念不断转变。
2．将科研成果转化为本科生的综合实验。团队成员在做国家新药基金课题“裂叶苣荬菜的研究”时发现裂叶苣荬菜中含有大量的黄酮（槲皮素、鼠李素、芦丁等），其中芦丁的水溶性较好，又加上其具有抗炎、抗过敏、利尿、镇咳、降血脂、抗癌、降低毛细管通透性与脆性等多种药理活性，既可以作为药物又可以作为保健品[9]；并且多种植物中均含有芦丁，槐米中芦丁含量相当高，并且每年的7月份很多城市的黑槐树上挂满了槐米，资源丰富。所以我研究了从裂叶苣荬菜或从槐米中提取芦丁的绿色工艺，并把它转化为本科生的综合实验。实验中用超声波进行细胞破壁，用石灰水做提取溶剂，用水做重结晶溶剂，用高效液相色谱做含量分析，用紫外光谱、红外光谱及核磁共振谱做结构分析[10]。整个实验综合了有机化学、分析化学、波谱学等多种知识，并且该实验无毒、无害，完成实验后满屋清香，产品有益于人类且易于回收，实验贴近生活，很受学生欢迎。
3．本科生进入教师的科研课题做毕业论文。经多次教学计划的修订之后，本科生在大二时就可以进入教师的科研课题进行实际动手操作。他们在业余时间进入实验室，结合大学生创新实验项目，很多本科生在毕业前就发表了学术论文，完成了高水平的毕业论文。此举极大地提高了本科生的培养质量。
四、关注青年教师与师范生教学技能的培养，提高学生就业竞争力
加强对本科生教学技能的培养是师范院校的特色教育，而要想提高学生的教学技能首先要提高教师的教学技能。
对于新入校的青年教师，我们进行教学岗培训，并指定老教师进行传、帮、带，快速提高青年教师的教学质量和科研水平。我们首先组织团队成员集体听三次课：第一次听课教他如何备课、如何做PPT课件、如何板书设计；第二次听课主要教他如何讲好一节课，怎样把学生教会；第三次听课教他怎样提高教学质量，怎样调动学生的学习积极性和学习兴趣，如何打造一节优质课。进入实际课堂教学后，指派一名老教师跟踪听课指导，直到该青年教师有能力参加全校、全省的青年教师教学技能大赛，并拿到优异的成绩。目前我们有机化学教学团队的成员中已经有11位先后获得过校级与省级的教学技能竞赛奖。
学生教学技能的提高依赖于高水平的教师指导与教育实习环节。我校对师范生8周的教育实习由原来的8周全到中学去实习改为“2、5、1”实习模式，即前2周在本校，中间5周到中学，最后1周回到本校的三阶段模式。该模式已经在全校推广并应用至今。实习过程中前2周在本校分成小组，由教师具体指导，学生从备课的方法、教案的写法、板书要求、课件制作、知识点分析等着手，每1个学生选1节课，完成备课教案后，面对本小组的同学与指导教师讲课，教师与同学评课，2周时间可以使同学们初步学会备课与讲课。中间5周到中学后，在中学教师的指导下，真正面对中学生讲课，使他们讲课水平提高很快。最后1周回到本校总结与讲课比赛，同时选出参加全校和全省讲课比赛的学生。我们团队所指导的本科生曾多次获得校级与省级教学技能大赛奖，其中曾连续3年获得河南省师范生教学技能大赛一等奖。2011年我们指导的本科生又在“第四届‘东芝杯’中国师范高校理科师范生教学技能创新大赛”中获得全国第二名的好成绩。
在学校外部政策引导和教学团队自我激励下，河南师范大学有机化学教学团队着重在优化团队结构、加强课程建设、提高学生培养质量、提升教师教学与学生就业竞争力等方面进行了有益的探索和实践，在“产、学、研”方面取得较为显著成果。在未来专业教学团队建设和发展中，我们将继续坚持统筹规划、科学管理、团结协作、共同推进，发挥国家级教学团队的示范作用，真正实现提高教育教学质量的目标。
参考文献：
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化学有机合成应用范文6
关键词：组合化学；农药合成；应用
Abstract: the science and technology is the first productive forces, this is the everlasting truth, this point in chemical production can also be reflected, it is precisely because the modern chemical development, especially the combinatorial chemistry of all-round development in the chemical and makes the fields are the benefits. This paper mainly discusses the development of combinatorial chemistry, and its application on pesticide synthesis and with all kinds of benefits.
Keywords: combinatorial chemistry; Synthetic pesticide; application
中图分类号：G633.8文献标识码：A 文章编号：
随着科学技术的发展，尤其是现代化的化学工业的发展，我们的生活也随之发生了天翻地覆的变化，几乎在我们生活中的各个方面都得到了有力的体现，可见化学发展的积极作用之大。而由于化学这一工业所独有的学科性质，使得其在生活领域的作用尤为巨大，因为我们的生活的各个方面不可避免的都会与化学产生这样那样的关系，其作用不言自明。而作为化学发展中的佼佼者，组合化学的发展更是给我们的生活带来了极大的好处。
1组合化学
1.1组合化学简介
组合化学是化学这一学科中最新兴起的一门工艺技术和研究方向，它一经研究发现就凸显出了它的巨大利益和研究可利用性。并且由于它和我们的生活息息相关，其成果可以应用到我们生活的各个方面，这一点更加大了人们对他的研究。组合化学是一门新兴技术，它兴起于上世纪八十年代，在近20年的发展中，它已引起生物学、医学和化学等领域有关研究人员的广泛重视，并已在医药研究中取得了成功经验。早期人们利用组合化学合成多肽库，从中筛选出了许多有活性的化合物，包括抗原决定簇、抗生素、酶抑制剂、受体的配体等。组合化学的产生被认为是合成领域的一次重大突破。它在研究观念上打破了传统的逐一合成、逐一纯化、逐一筛选的模式。能多、快、高、省地合成大量结构各异的分子库。并进行快速筛选，以寻找和优化先导化合物。因此，组合化学已成为目前化学界最活跃的研究领域之一。除应用于医药研究催化剂筛选无机功能材料等外，在农药合成应用方面也有长足发展。这一点正是我们下文将要重点介绍的。组合化学的发展主要受益于固相有机合成的进步，其初期主要集中在肽和低聚核苷酸的合成上。早在1963年，Merrifield利用固相技术合成了多肽，为组合化学的发展奠定了基础。八十年代中期，Geysen建立的多中心合成法，Houghton建立的茶叶袋法中首次引入了肽库的概念。1991年Furka的混合-切分法的提出标志着组合化学的研究进入了一个崭新的发展阶段。近几年来，伴随着电脑的普及和自动化水平的提高，组合化学的发展速度更为迅速，现已推广到小分子非肽化合物库的合成，许多结构复杂的化合物库已经被合成出来，大大加速了新材料的发现速度。
1.2组合化学的原理
我们接下来再来看下组合化学的合成原理是怎样的，这样既能让我们对于组合化学有一个进一步的了解，并且还能够使我们了解组合化学在农药合成中具体是如何操作的。组合化学打破了传统合成化学的观念，不再以单个化合物为目标逐个地进行合成，而是选择一系列结构、反应性能接近的构建模块A1-An 与另一构建模块B1-Bn 进行反应得到所有组合的混合物，这样就可以一次性同步合成几个几十个甚至上万个化合物形成了化合物库(Compoundlibrary)。组合合成的特点就是用少数几步反应可以得到数以万计的化合物分子，它将化学合成、组合原理和计算机辅助设计有机结合起来，在短时间内，产生大批的分子多样性群体，形成化合物库，然后采用有效的手段对库成分进行生物活性筛选，从而得到目标产物。
2组合化学在农药合成中的应用
通过上面的介绍我们也知道了组合化学一个最大的特点就是可以产生新的材料和新的物质来供我们使用，这些新材料新物质一般对我们的生活具有重大意义。多年来，在农药合成领域一直沿用传统的合成方法，以单个化合物为目标，一步一步合成，最终获得产物。这种方法耗时、费力，获得新产品周期长，近年来，随着组合化学的发展，人们把它引入到农药合成领域，并取得了突破性进展，大大缩短了新农药的开发周期，降低了成本。应用组合化学方法进行新农药合成研究，首先要进行化合物库的合成，之后要对库成分进行生物活性筛选，找到具有生物活性的物质，并确定其结构。化合物库的设计、合成往往是比较重要的一步。
一般说来，组合化学在农药合成中的应用主要体现在三个方面，也就是说通过三种方式来进行，即固相合成法、液相合成法、带载体的液相合成法。下面我们就来详细看下这些方法的具体应用。
1）固相合成法是将反应物连接到不溶性的固相载体（solid-support）上的一种合成方法。这种方法是从Merrifield利用树脂作为载体合成多肽的基础上发展起来的。首先将一种反应物连接到带有链接体的树脂球载体上，然后再与另一反应物反应，生成连接在载体上的产物，最后经过滤、洗涤，使反应物与反应液分离，再经断裂反应，得到所需化合物，这种方法不需要复杂的操作和提纯步骤，所以固相合成能实现反应的自动化。目前常用的载体有合成树脂、硅胶、玻璃和纤维素等，其中以树脂使用较多。喻爱明等人用固相合成法合成了具有除草活性物质的先导化合物--氢化脲嘧啶，他们选择Wang 树脂作为载体，进行固相组合，合成构建氢化脲嘧啶化合物库，丙烯酸酰氯与Wang树脂作用，得到固载的丙烯酸酯，与伯胺经Micheal加成反应生成仲胺，随后与异氰酸酯加成得到脲，在酸催化下从树脂上解离的同时关环，从而得到氢化脲嘧啶，在此基础上通过变化取代基组合合成了含9种氢化脲嘧啶的小化合物库它们的结构经GC-MS 所证实。固相有机合成法是构建化合物库的主要方法，但这种方法也有其局限性，如需要选择合适的载体和连接基，有额外的连接载体和从载体上解离的反应步骤，需要有合适的检测方法和分析方法等。
2）液相组合合成，顾名思义反应都在液相中进行，不需要额外的连接载体，与固相组合合成相比具有易于实现，减少了与载体连接和解离步骤等优点，但是产物纯化困难，由于一般的小分子有机物的合成易于在液相中进行，故其应用范围比较广泛。李斌等人报道了在液相条件下，采用组合化学中的索引方法，用苯异氰酸酯与胺反应，设计并合成了一个含除草剂敌草隆和灭草隆的25个脲类化合物库，用含异氰酸酯基团或胺基团的树脂对产物进行了提纯，并用HNMR 和LC-MS对各子库进行了初步分析。此化合物库分为10个子库，用常规除草活性筛选方法对10个子库进行除草活性筛选，依据子库除草活性的顺序重新发现了除草剂敌草隆和灭草隆，节省2.5倍的合成工作和筛选工作。组合化学方法也可用于研究物质的合成工艺，优化合成路线。对甲苯磺酸乳酸乙酯是合成芳氧苯氧丙酸类除草剂如喹禾灵、恶唑禾草灵等的重要中间体。李斌等人在液相条件下用组合化学方法研究了对甲苯磺酸乳酸乙酯的合成工艺。他们用平行组合合成方法一次进行15个反应，用气相色谱对反应进行跟踪分析，以考察溶剂、碱、反应时间对对甲苯磺酸乳酸乙酯合成收率的影响，发现极性溶剂对反应有利。内乙酰脲（hydantion）有抗惊厥、抗心率不齐和抗糖尿病的生物活性，其除草和杀菌活性也受到人们的注意。Hanessian等人报道了用液相和固相两种方法进行内乙酰脲库的合成，取得了满意的结果。
3）带载体的液相组合合成法，这种方法是在液相反应中引入载体，目的是为了提高纯化效率。固相反应的突出优点是采用简单的过滤手段就可能达到比较理想的纯化效果，液相合成中产物虽不易纯化，但有些反应更适合在液相中进行，尤其是一些小分子杂环化合物的合成。
参考文献
