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有机合成方法范文1
关键词:采掘技术;工程问题;石油;天然气;发展走向
新时期各行业都在飞速发展,石油工业也是如此。伴随着高新科学技术的发展和进步,石油工程中的油田采掘技术水平也在不断提高,使得油田采掘工程更加完善,保证工程在不浪费油气资源的基础上用最简便的方式采掘出更多的石油和天然气。实际上,石油开采技术虽然有了显著提升,油田采集工程方案也有了一定的进步,但是,采油技术在实施工程过程中,由于受到各种外力因素的影响,仍然会出现各种各样意想不到的问题,开采工作仍具有很大的安全问题,面临很多挑战。想要防止油田采油工程进行期间出现各种安全问题,尽可能避免安全隐患,必须精进油田开采技术,明确正确的石油采集发展方向,不断推动石油行业的发展进步,为社会发展提供源源不断的动力。
1 目前油田采油工作中出现的各种难题
(1 )成本过大,且并不能保证开采出来的油气品质符合标准当前我国的油田采油工程在实际操作运行期间,投入的资金数量是非常多的,在雇佣大量的工人和准备各种机械材料使会花费很多的资金。虽然油田工程的投入量巨大,但由于开采技术不到位,细节把控不合格,导致采掘出来的很多石油和天然气无法满足使用标准,并不能真正应用到实际的生活当中。由此可见,国内的油田开采技术水平和发达国家比较的话,仍然落后很多,需要进一步研发和发展。(2 )缺少高水平的提炼技术实际上,我国国土资源丰富,其中包含大量的油气资源,有很多地下有油气资源的地方,但是这些地区的地理环境、地形地势都非常的复杂,对油田采掘的相关技术要求非常高,一旦技术不达标,采掘时间就会延长,采掘效率也会降低,采掘出的油气产量太少,甚至可能无法采掘出标准的石油天然气,所以必须大力研发油气采集技术,提升专业技术水平。(3 )开采技术缺乏创新性,新技术普及度比较低在油田开采期间,很多资源被挖掘出来,油田变得越快越深,想要成功采集到深处的石油,就需要高超的采掘技术手段。但是目前来看,很多油田采油工程仍然选用之前的采掘技术,缺乏创新性,开采选择的方案过于保守,没有大量普及和应用新型开采技术。另外,国外有很多油田开采的高新技术值得我们学习和借鉴,可是很多油气工程负责人仍故步自封,拒绝接受和学习国外的高新技术,使得油田开采工程存在很多漏洞。(4 )油田运输技术比较落后,出现很多资源浪费问题开发利用油气资源包含多个工作环节,除了非常重要的采集工作以外,输送和保存工作也是重中之重。采集到优质的石油天然气之后,必须将其完整的保存起来,并及时输送到需要的地方,这样才是油田采油工作工程的完美结局。但是,我国当前油田运输和保存技术比较落后,导致很多天然气和石油在保存和输送的过程里出现严重的消耗问题,石油资源、天然气的数量减少,进而影响石油产业的发展。
2 解决油田采油工程中出现的问题,提升开采技术水平的具体方案
(1 )优化采集模式,针对油田采集的具体情况选择技术手段实际上,不同地区的油田开采情况是不一样的,制定油田开采模式和开采方案时,必须按照实际情况选择恰当的采油方法和技术手段。还要伴随油田采油工作的进程和实际情况,不断调整采集方案。一旦在开采油田期间发现该地区原油的出油量和开采量并不符合预期目标,工程人员就必须减少工程量,尽可能提升采油效率。因为油田中每层的含油量和油气品质都是不一样的,所以油田开采工作最好是选择分层采油法。总之,油田采油工程必须要把中国现有的开采技术和从国外引进的先进技术巧妙融合到一起,选择恰当的技术手段,提升油田采集的工作成效。(2 )综合利用新旧油田,避免出现油气资源损耗问题新油田开发脚步不能停止,并不意味着忽视旧油田的开发工作,必须要选择恰当的开采方式,保证新旧油田开采的持续性,尽可能减少资源的损耗。旧油田在不断开采过程中,油量会大幅度减少,而且油田采集难度也会不断升级,工作人员必须充分利用现在的高新技术手段,提升石油开采的效率和数量。无论是新开发的油田还是老油田,其实际的开采情况都大不相同,必须根据实际情况调整工程建设方案,实时监控油田开采情况,避免出现石油泄漏的问题。与此同时,必须保证配备恰当的机械设施,保证施工的顺利完成。(3 )减少工程资金投入,提升安全防患意识油田采掘工作本身就是一项非常庞大的项目工程,整个工程需要大量的工作人员以及机器设备,资金消耗的非常多。所以,在进行油田开采工作时,相关单位一定要计算好需要的资金,制定完整的工程技术,减少不必要的花销,按照实际情况选择恰当的方案,尽可能在保证工程效率和品质的基础上减少成本。除此之外,安全问题是油田开采工作中必须要重视的问题,因为油田开采危险性非常大,所以一些高难度的工作最好是用机器设备代替人力资源。新时期有很多高精尖技术应运而生,油田工程也要积极利用便利条件,尽可能使用高科技技术,提升工程的安全性,尽可能避免一些安全隐患。另外,工程负责人一定要强调安全问题,宣传安全防范意识,提升工作人员的安全意识,切实把生命安全放在第一位。
3 研究油田采油工程技术的发展走向
(1 )更加重视开采数量,提升经济效益国家的发展进步离不开石油和天然气行业的发展,新时期社会经济飞速发展,对石油天然气的需求量只增不减,所以发展前景非常可观。就当前我国社会发展中现状来看,今后石油采集工作的重心就是增加原油的采集量,保证在不破坏生态平衡,不会一次性损坏油田的基础上,加大开采力度,进而提升经济效益。另外开采技术不断发展,技术水平会逐渐提高,专业人才会逐渐增多,提升油田开采的工作效率,推进油田开采行业的发展。(2 )加大采油技术研发工作新时期社会发展水平不断提高,社会需要更多高科技人才,各行各业也在不断转变发展模式。油田采集工作也要跟上新时期发展的脚步,研究出更多高尖端的油田采掘技术,巧妙利用高新技术设备,不断提升油田开采的效率,增加原油开采的数量,提升整个工程建设的安全性和稳定性,让油田开采工作变得更容易,进而保证人们能够源源不断地获得生活所需的资源能源。(3 )具体问题具体分析,提升分层开采和分离技术每个地区油田所处的环境都不一样,内部因素和外部环境都会影响油田采集工作,工作人员必须要按照油田的特征和现场的实际情况选择适宜的采掘方案。油田采油工程本身对技术方面的要求是非常高的,每个环节对技术施工的要求都非常高。因为油田里面物质非常多,石油会出现分层的情况,不是每个地层都是石油,也不是每一层石油的特质都完全一样,所以,这就需要利用技术手段分析和分离不同层级的石油,进一步决定鉴定和分离的方案,保证采集的石油质量符合国家标准。(4 )加大监管力度,打造完整的安全防患体制油田采油工程技术是非常重要的,是油田采集工作中的重中之重。但是,除了要重视技术手段发展以外,还要重视安全问题和监管问题。油田采集是一个大工程,需要耗费的时间是比较长的,必须要加大监管力度,保证每一个工作环节都落实到位,才能确保油田采油工程顺利完成。另外,生命安全始终是摆在首位的,开采石油固然重要,但是工作人员的生命健康更重要,所以接下来油田采油工程会更加重视安全防患工作,建立健全安全保障体制,增强采油工作的安全性。
4 结束语
总而言之,国内富有丰富的油田资源,新时期对油田资源的需求量逐渐增多,油田采油工程受到了越来越多人的重视。当前来看,油田采油工程在技术安全方面还存在着很多问题,必须加大改革力度,积极研发恰当的油田采集技术,提升工程的安全性,推动石油产业的发展进步。
参考文献
[1]米连生.对采油工程的技术难题和发展方向的若干思考[J].化工管理,2017(018):123-123.
[2]张晓辉.浅析油田采油工程面临的难题与技术发展方向[J].工业,2016(10):00282-00282.
有机合成方法范文2
关键词姬松茸;合成培养基;堆制方法;福建仙游
姬松茸又名巴西蘑菇,原产巴西、秘鲁。它是一种夏秋生长的腐生菌,生活在高温、多湿、通风的环境中,具杏仁香味,口感脆嫩。姬松茸菌盖嫩,菌柄脆,口感极好,味纯鲜香,食用价值颇高[1-4]。仙游县是国内姬松茸最先开始大规模集约化商品化栽培的地区,也是姬松茸产量最大的地区。近年来,由于姬松茸生产的大力发展,本地区牛粪资源严重不足,众多菇农探索采用了本地区容易找到的原料合成栽培姬松茸,工艺粗放、设施简单、技术易掌握,对秸秆的综合利用和协调林、菌矛盾具有非常重要的意义。可在夏季正常出菇,填补夏季市场高档菇供应的空白,这对满足市场供应和提高菇农收入十分有利。经过多年生产实践,已总结出一套适合姬松茸生产的合成培养基的堆制技术,现介绍如下。
1合成培养基的配料
稻草2 500 kg,碳酸氢铵100 kg,石膏50 kg,过磷酸钙50 kg,石灰50 kg。要求选择金黄色、无霉变、无病虫害污染的中稻田里的稻草最佳。
2第1次发酵
仙游地区培养料采取二次发酵法,前发酵17 d,后发酵7 d。第1次发酵大致时间安排为:预堆(3 d)第1次翻堆(7 d)第2次翻堆(6 d)第3次翻推(1 d)进床。
2.1预堆
预堆的目的是让稻草尽量吸足水分。仙游县在姬松茸生产的合成培养料堆制方法区别于传统方法,主要特点是堆制过程以单排、复集式堆制代替长方形大堆式,所谓单排行就是起堆时就以稻草的自身长度为堆宽,以5 m为长度自下而上逐层铺料,在铺料的同时用大口径水泵边脚踏稻草边灌水,让稻草充分吸水,一直堆至高度为1.5 m左右,另起一行,第2行紧挨着第1堆旁,这样直至堆完所有培养料。堆好后,第2天开始连续多次往料堆中大量灌水,以使草料吸足水分。
2.2第1次翻堆
预堆3 d后,进行第1次翻堆,这次翻堆要调节水分、添加氮源,翻堆时采用上下、内外位置对调的方法进行,并在一边搬翻草料,一边补水,即根据翻动过程,发现尚未吸足水分的草料马上灌水补足,就是在原料堆上喷水后再把吸足水分的草料转至新料堆上。这样当1层草料铺至20~30 cm后均匀撒1层过磷酸钙和碳酸氢铵的混合肥(翻堆时,应先把要使用的碳酸氢铵和过磷酸钙混合均匀装袋备用),如此1层稻草、1层肥料堆至高为1.5 m后再另起一行,第2堆紧挨着第1堆,以后翻堆均按此进行。在此次翻堆过程中,应尽量不要往新堆上加水,以避免肥料冲走流失。翻堆后草堆四周最好覆盖薄膜,避免雨水也防草堆四周水分过度散失,覆盖薄膜还可提高发酵温度。
2.3第2次翻堆
第1次翻堆后7 d进行第2次翻堆,此次翻堆还要继续调节草料含水量,以手抓一把草用力挤有水滴下。如达不到要求,则应补充,补水仍应在原堆进行。补足后搬到新堆处,这次翻堆添加石灰和石膏,逐层撒入,这次翻堆时新堆高度应降至1.2 m。
2.4第3次翻堆
第2次翻堆后6 d进行第3次翻堆,这次翻堆主要是拌匀草料,准备进床。一定要把所有草料拌松并混匀(即把内外、上下、干湿、生熟全混匀),再按序堆放好,以便进床时能从后翻的放在上面外面的料先搬取,先翻的放在前面的底下的料后搬取,这样就可以大大减轻劳动强度,提高效率。
2.5进床
第3次翻堆即拌料后即要进床。进床时培养料从床架的第3层开始堆放,第3层堆满后堆第4层床架,这样可以保证上料均匀,避免以后铺床时厚度不均。上床时要求培养料含水量在60%,即手抓草紧握时有水下淌,如水分不足,进床后还应补水。
3第2次发酵
培养料进床后应立即放下菇房四周的薄膜,使菇房处于密闭状态。根据季节气候条件,及时调控温度和湿度,如春季栽培气温度较低,进床后的菇房温度难以上升,培养料自热难时,应马上采用蒸汽加热或其他方法提高菇房的温度,使进床后的培养料继续发酵。夏季菇房气温高,可以让进床后的菇房自热1~2 d,加热时,当菇房温度达到60 ℃度保持10 h后,应换1次气,使菇房温度降至50~55 ℃度继续保持6~7 d,菇房温度保持期间,如茹房温度过高要开窗放气,如菇房温度不够,要再加热送温。只有保证菇房内的温度和湿度达到发酵要求,才能取得好的培养料,料质松软,具酒香味,不允许有氨气和臭味存在。
4参考文献
[1] 郭倩,潘迎捷,周昌艳,等.姬松茸菌株种质资源多样性的初步研究[J].食用菌学报,2004,11(1):12-16.
[2] 张萍华.姬松茸母种培养基的筛选[J].食用菌,2001,23(2):18-19.
有机合成方法范文3
关键词:电工电子技术;改革;教学内容;教学方法
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2012)07-0049-02
《电工电子技术》是我院工科非电专业一门重要的技术基础课,传统的教学模式无法满足工程概念下对人才的需求。新的教学计划出台后,我院“电工电子技术”课程只有72学时,去掉10个学时的实验,理论讲授就只有62学时了。在内容不能减少,课时紧张的情况下,为了提高教学效率和水平,教改已刻不容缓;另外,由于目前实验教学设备都趋于装置化,学生做实验时连线大大减少,从而影响了学生动手能力的提高。针对以上问题,我院一线教师集思广益,结合我院多年来的改革经验总结出如下改革措施[1]。
一、教学内容的改革
1.《电工电子技术》理论教学内容的改革。由于我校各专业培养计划修改以后,《电工电子技术》课程课时明显减少,在内容不变且不断更新的情况下,沿用老的教学模式很难达到开设这门课程的教学目的,所以有必要对其教学内容作如下改革。理论教学内容分为两大块,即必讲内容和分专业选讲不同案例,必讲内容为各非电专业都要学习的内容,选讲内容是对不同专业设置不同案例。如表1所示。
表1 “电工电子技术”理论教学内容的设置
2.《电工电子技术》实验教学内容的改革。实验是《电工电子技术》课程必不可少的组成部分,它将理论与实践有机地结合在一起。学生在实验室不仅可以验证所学的理论知识,而且更重要的是通过实验可提高学生的动手能力,掌握一些常用电工仪器仪表的使用方法,培养学生分析问题、解决问题、应用知识的能力和创新精神。目前大多数实验室的设备都趋于装置化,学生做实验时,只要插几根线即可完成电路,从而减少了各个分立元件的接线问题,造成一些重要的实际操作没有达到动手实践和动脑思考的目的。所以,在实验教学中,就要增加一些设计性和综合性实验项目,并将计算机辅助教学引入到实验教学中,这样才能培养学生的动手能力和创新思维能力。比如在讲完基本放大电路之后,我们安排学生做单管放大电路实验时,先让他们利用Multisim软件模拟该实验,如图1所示。通过实时调整R5的大小,学生可以在屏幕上实时观测到截止失真、饱和失真以及不失真状态下的波形改变情况,如图2所示。
图1 单管放大器实验原理图
图2 改变R5时的输出波形
做完仿真实验后,我们让学生自己提出设计方案、选择元器件、连接成电路,利用实验室现有仪器设备经老师同意后,独立操作完成设计性实验,最后写出设计实验报告[5-6]。
二、教学方法的改革
《电工电子技术》知识内容比较多且结构庞大,为了提高学生对抽象理论知识的理解,需要结合实际讲解才能收到更好的效果。因此,保留了传统教学方法中好的东西,另外还注重课上与课下相结合、理论与实际相结合,特别是多媒体教学手段的引入,大大提高了教学效果,同时也提高了学生的学习兴趣和学习的自觉性。比如适当将Multisim仿真技术引入课堂。在讲完单一参数元件的时域伏安特性后,我们给同学仿真演示,如图3。
(a) 电阻R交、直流特性完全相同
(b) 电感L对直流相当于短路,对交流呈现感抗特性
(c) 电容C对直流相当于开路,对交流呈现容抗特性
图3 R、L、C元件的交、直流特性仿真
通过演示同学对R、L、C元件的交直流特性有了感性认识,从而为后续一阶电路的过渡过程和三极管放大电路分析的学习打下基础。以前在讲到三相电路中线的作用时学生很迷茫,我们做了如图4演示之后,学生有了透彻的理解。
三、成绩评定
通过本课程的学习学生应熟练掌握电工理论中的一些基本理论、基本分析方法,同时还要具备一定的动手能力,为后续课程的学习做好准备。所以,将最终成绩分为平时、实验和末考。其中平时占10%,实验占20%,末考占70%。平时加强学生的出勤管理和交作业情况,学生到实验室做实验要签到并有专人检查预习报告及实验操作情况,期末除让学生独立完成一份试卷外,还要求每位学生写一份小论文,主要阐述一下学习本课程的心得体会并客观评价自己的学习成绩。
图4 三相电路中线作用虚拟实验
由于该课程的重要性和特殊性,我校通过几年的探索,并应用于教学实践中,已收到令人满意的效果。但教改是一个长期的过程,需要教师认真思考,并在教学中不断总结,才能使《电工电子技术》教学工作取得更好效果,从而满足工程概念下对该课程的需求。
参考文献:
[1]鹿晓力.电工学(第一版)[M].北京:北京航空航天大学出版社,2009.
[2]李飞.电工学(第一版)[M].长沙:中南大学出版社,2010.
[3]秦曾煌.电工学(第七版)[M].北京:高等教育出版社,2009.
[4]孙骆生.电工学基本教程(第四版)[M].武汉:高等教育出版社,2008
有机合成方法范文4
关键词:质量成本;计量;
Abstract: This paper take the meaning and structure of the cost of quality as a starting point, analyzes the cost of quality in business practice should be noted that the lack of excess solution to the problem, and point out the measures from raise awareness, attention to data management within the industry, establish a reasonable measurement procedures, to ensure the measurement of the project timely and accurate, thus contributing to a reasonable payment and the effective use of funds for construction.
Key words: cost of quality; measurement
中图分类号:U412文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)02-
一、成本控制在高速公路工程施工中的具体分析
质量成本设置的目的是为了用于质量的成本优化,使预防成本鉴定成本和故障成本,包括外部故障成本与内部故障成本的总和最小,使质量成本各要素之间保持合理的最佳结构。预防成本与鉴定成本都属于符合成本,因为它们适用于确保产品和服务符合顾客的期望。产品质量的高低是企业有没有核心竞争力的体现之一,提高产品质量是保证企业占有市场,从而能够持续经营的重要手段,一个企业想做大做强, 在增强创新能力的基础上,努力提高产品和服务的质量水平是重要的辅助手段。
1.1质量成本理论透视――不足或过剩
质量成本是一种为了保证和提高质量而支出的一切费用以及由于产品质量未达到既定标准而造成的一切损失的总和。它不是一种职能成本, 但是通过质量成本分析, 可以找出质量成本的最适宜点从而为企业挖掘潜力, 提高经济效益提供依据 正常情况下制造合格产品的费用不属于质量成本构成, 它属于生产成本。
1.1.1 质量成本研究的对象主要是运行质量成本: ①预防成本是用于预防不合格品等故障所发生的费用,当产品质量或服务质量及其可靠性提高时,预防成本通常是增加的,因为提高产品或服务质量通常需要更多的时间、努力和资金等的投入。②鉴定成本是用于评定产品是否满足合同双方确定的质量水平所发生的费用。③内部故障成本用于产品交付前因不满足合同双方确定的质量水平所发生的费用。④外部故障成本是用于产品交付后因不满足合同双方确定的质量水平导致索赔、修理、更换等所发生的一切费用信誉损失同属外部故障成本但一般无法用金钱来度量。同内部故障成本一样, 当产品或服务的质量及其可靠性提高时, 外部故障成本会降低。外部质量保证成本是在合同环境条件下企业根据顾客提出的要求, 向其提供客观证据, 保证所支付的费用。
企业以客户需求为导向, 努力降低企业综合质量成本。首先, 企业应明确客户的质量需求水平。其次, 树立企业员工的质量成本意识。开展质量成本管理离不开广大员工的理解支持和配合。第三, 将质量成本管理纳入经济责任管理范围。对于发生的质量事故要追究原因和责任, 运用经济手段增强员工质量成本意识, 保证合理服务质量水平。对质量成本责任进行考核必须确定质量成本考核指标。确定考核指标的依据有质量成本计划, 质量成本结果, 质量成本责任归集明细表。
1.1.2质量成本的计量
质量成本被定义为由于质量可能或者确实低劣而存在的成本。它一般可以分为以下四类: ①预防成本( prevention costs) , 指在产品或服务提供过程中为防止出现劣质产品或服务而发生的成本。②鉴定成本( appraisal costs) , 指为了确定产品或服务是否符合顾客的要求或顾客的需要所发生的成本。③内部失败成本( internalfailure cos ts) , 是由于产品和服务不符合规格或顾客的需要而发生的, 不合格产品到达顾客前就被发现。④外部失败成本( externalfailure cos ts) , 指产品和服务发送到顾客以后, 由于不符合要求或不能满足顾客需要而发生的, 在所有质量成本中, 这种成本最具有破坏性, 象产品招回这种处理方式可能给公司造成巨额损失, 但相比由于顾客不满意、公司形象受损以及由此造成的产品市场占有率降低而带来的成本, 可能又算一个小数目了。质量成本还可以划分为显性质量成本( observable qualitycos ts) 和隐性质量成本( hidden quality cos ts) , 前者主要指账面有记载的, 后者指由于劣质产品导致的机会成本, 如失去的销售额、市场占有率的下降等, 质量成本计量的困难主要体现在隐性成本这一块, 常用的方法主要有: ①乘数法, 全部外部失败成本 = K( 账面记载的失败成本) , K 值是估量的数值,是个经验值, 不同的公司和行业会相差很大; ②市场调查法, 根据对顾客调查和访问公司销售部门得到的数据, 估计劣质产品对销售和市场份额的影响;③ 塔古奇损失函数法( taguchi loss function) , 即假定任一质量特性相对目标值的偏离都会导致隐性质量成本,研究表明,美国公司的质量成本大部分占销售额的20%到30%之间( 我国缺乏这方面的数据) ,但是质量专家坚持认为,最优的质量水平应该是大约占销售额的2%到 4%,也就是说,存在着通过改进质量成本大大提高利润的可能性。
二、工程计量中常见问题分析
目前, 国内公开招标的高速公路项目都执行该通用条款或稍作修改后以合同专用条款的形式加以执行, 基本上保证了工程计量及时准确, 促进了建设资金的合理支付和有效使用。但源于多种因素如施工图设计深度、 业主管理水平、 施工单位作业水平、 工作人员的能力积极性等, 在高速公路计量工作中,存在着诸多问题。如:(1)计量工作的重要性没有得到充分的认识。(2)计量工作的性质没有得到正确认识。(3)计量工作的性质没有得到正确认识。(4)计量工作程序不合理,签审流程过长上述对计量的定义可以看出,计量工作在工程质量合格和资料齐全的基础上由承包人上报提出, 业主和监理工程师进行核验。针对以上问题提出了一下见解:
(1)高度认识计量工作重要性。计量直接涉及业主及承包商的经济利益, 也是监理工程师在项目管理中有效控制工程质量、 进度的手段, 各单位都应该重视该项工作。业主应选派政治素质硬、 责任心强、 业务精的资深人员把关计量工作。(2)重视内业资料管理。要做好计量工作,必须重视内业资料管理。对清单进行分类管理。中标清单只是招投标过程中的一个报价依据, 其中的大多数工程量是暂定的,也可能出现漏掉的施工项目。故在项目进场后, 必须进行清单核算, 对中标清单中有的项目须分析其工程量自然增减数额,对施工图中漏掉的项目须向业主上报增补清单。(3)建立一个合理的计量程序。建立一个合理的计量程序, 首先要将计量支付分开。其次, 要将计量工作的签审流程缩短, 签审责任加大。
三、结束语:
有机合成方法范文5
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.
有机合成方法范文6
1.知识与技能
(1)知道有机合成的原则和过程,体会有机合成在生活和生产中的应用。
(2)能列举碳键增长和引入碳碳双键或三键.卤原子.醇羧基.醛基和羧基的化学反应,并能写出相应的化学方程式。
(3)能根据要求合成指定结构简式的产物。
2.过程与方法
(1)通过练习归纳常见官能团的引入,消除和碳骨架增减的方法。
(2)通过阅读和讨论。了解合成路线设计的一般思路。
(3)通过实例掌握有机合成路线的选择和有机合成的方法。
3.情感、态度与价值观
应用教材中的资料长片对学生进行化学发展史介绍,培养学生的爱国热情,激发学生对本学科的学习兴趣。
【教学重点】
有机合成遵循的原则及其过程,有机合成的方法。
【教学难点】
有机合成的方法。
【教学方法】
阅读导读指导法,讨论交流法,图示分析法。
【教学过程】
引言:从远古时代起,人类一直依靠自然资源生存,但自然资源是有限的,而且有时天然物质的性能也不尽如人意。通过有机合成不仅可以制备天然有机物,以弥补自然资源的不足,还可以对天然有机物进行局部结构改造和修饰,使其性能更加完美,甚至可以合成具有特定性质的自然界并不存在的有机物,以满足人类的特殊需要。
板书:一、有机合成的过程
板书:(一)有机合成的概念
生阅读教材第64页第三自然段。
生:有机合成是利用简单.易得的原料,通过有机反应,生成具有特定结构和功能的有机化合物。
板书:(二)有机合成的任务
生:目标化合物分子骨架的构建和官能的转化
板书:(三)有机合成的过程
生:
板书:二、有机合成遵循的原则
师:原料廉价,原理正确,路线简单,便于操作,条件适宜,副产物少,易于提纯,绿色环保等。
生:讨论并完成教材第65页思考与交流。
板书:三、有机合成的方法
(一)逆合成分析法
师:参照教材第65页资料卡片对化学发展史实介绍。
生:阅读教材第65页第二自然段了解逆合成分析法的路线。
目标化合物中间体中间体基础原料
案例分析(一)
以草酸二乙酯的合成为例。
板书:
根据分析,可以确定合成草酸二乙酯的基础原料为乙烯,通过以下五步反应合成:
(二)正合成分析法
合成线路:
基础原料中间体中间体目标化合物
案例分析(二)
以环己烷为基础原料合成二乙酸―1,4―环己二醇酯。
【练习】完成相关反应方程式(略)
【小结】有机合成是化学学科中最活跃最具创造性的领域。通过有机合成制得的许多药物,材料,催化剂广泛地应用于农业,轻工业等领域。本节重点掌握:(1)一些常见官能团的转换。(2)分子骨架的构建。
【板书设计】
有机合成
一、有机合成的过程
(一)有机合成的概念
(二)有机合成的任务
(三)有机合成的过程
二、有机合成遵循的原则
三、有机合成的方法
(一)逆合成分析法
(二)正合成分析法
【作业布置】
教材第67页,习题:1.3。