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有机合成总结范文1
【摘要】目的:探讨选用同一种糖皮质激素(GC)不同的使用方法诱导缓解治疗儿童原发性肾病综合征(PNS)的疗效。方法:2005年5月至2009年5月收治PNS患儿40例,随机分成激素降阶梯疗法组、激素中长程疗法组,分别给予适量激素治疗,记录服用GC后尿蛋白转阴的时间。结果:激素降阶梯疗法和中长程疗法尿蛋白的转阴时间无明显差异,但是激素减量后尿蛋白转阴的持续时间,激素降阶梯疗法明显优于激素中长程疗法,并且复发和激素耐药、依赖,明显少于激素中长程疗法,激素的副作用方面,手足抽搐、高血压、高胆固醇均有,但是持续时间明显短于中长程疗法,由于其用药时间短于后疗者。结论:激素降阶梯疗法诱导缓解儿童肾病综合征优于传统的激素中长程疗法,效果更佳,副作用更少,传统的缓解和巩固维持治疗方案需要更新变革,由更科学的降阶梯疗法替代,更利于疾病的治疗与恢复。
【关键词】泼尼松;原发性肾病综合征;糖皮质激素;激素降阶梯疗法;激素中长程疗法
【中图分类号】R692【文献标识码】A文章编号:1004-7484(2012)-05-0765-021.资料和方
1.1研究对象:收治单纯型PNS患儿40例,均为2005年5月至2009年5月患病,男,28例,女,12例,年龄1-14岁,所有病例均符合参考文献[1]2001年中华医学会儿科学分会肾脏病学组修订的单纯型PNS诊断标准,40列患儿随机分成2组,泼尼松降阶梯疗法组(A组20例),泼尼松中长程疗法组(B组20例),各组分别给予相应足量的GC。
1.2研究方法:激素的两种疗法,给药方式如下:泼尼松2mg/kgd;两组均参照参考文献[2]中华医学会儿科学分会肾脏病学组制订的PNS治疗方案给药,定量泼尼松的最大剂量为60mg/d,起始用药分3次口服,尿蛋白的转阴后用法有区别。A组,激素阶梯疗法,在尿蛋白转阴后,在巩固维持阶段,改为每天减少泼尼松1mg,逐渐减量(在尿蛋白持续转阴的情况下)一直到停用泼尼松为止。B组中长程疗法泼尼松2mg/kg,分3次服用,尿蛋白转阴后巩固2周,一般用药4周,后改为2mg,隔日清早顿服,以后每2周减量1次(5-10mg)直至停药,总疗程6-9个月。
1.3肾病综合症的一般治疗:休息,预防和控制感染,非高蛋白的饮食,消肿,减少血小板的凝聚性,增加肾灌流量,增加细胞免疫的基础上,予以激素的疗法,一般是在诱导阶段后出现激素的副作用,高血压,免疫力下降继发感染,乏力,手足抽搐等表现此时加用降压药补葡萄糖酸钙、氯化钾等。2.结果
40例患儿均为激素敏感型,随诊中,各组均出现高血压、浮肿、乏力,手足抽搐症,合并感染等不良反应,未出现消化道出血、神经精神等反应。
2.1两组患儿应用足量GC后诱导阶段尿蛋白转阴时间无差异,统计学应为P>0.05,巩固阶段尿蛋白转阴的结果有统计学意义(p<0.01)对激素的反应,继发感染、耐药、依赖、复发有统计学意义(p<0.01),具体数据,(见表1、表2)。
表1两组患儿诱导缓解尿蛋白转阴的时间
组别例天A组2020±3.1B组2021±2.1表2肾病综合症患儿对巩固维持治疗阶段对GC的反应
组别例数合并感染GC耐药依赖蛋白消失时间A组20例10003月B组20例2010159月3.讨论
目前教科书推荐的GC中长程疗法,泼尼松量时间长,4-6周,使得GC所致的诸多副作用,影响治疗效果。GC降阶梯诱导缓解法尿蛋白的快速转阴以减少持续大量蛋白尿对肾小球系膜、肾小管和肾小球间质的损害,缩短GC的诱导缓解期,使GC巩固维持治疗阶段的时间相应缩短,从而减轻GC的副作用。本研究结果显示治疗肾病综合症GC的降阶梯疗法与中长程疗法比较缓解诱导阶段尿蛋白转阴持续时间,GC的降阶梯疗法明显优于GC的中长程疗法,分析原因如下:
3.1中长程疗法在巩固维持治疗时期GC2mg/kg,隔日顿服激素浓度不稳定,而隔日激素顿服如同打秋千,波动大,激素水平在体内大量波动,导致尿蛋白的反复出现,以致激素依赖,高血压,免疫力下降等严重副作用,诱发感染也是尿蛋白反复重要因素。
3.2GC的降阶梯疗法,激素水平在体内下降,平缓,如同人下楼梯一样,波动小,作用平缓,敏感GC量较少,GC的副作用出现较轻,不易复发,明显优于传统的GC中长程疗法,两者差异有统计学意义(p<0.01)。因此,GC的降阶梯疗法在治疗儿童肾病综合征中,巩固维持阶段,替代传统的中长程治疗方案更佳,传统的中长程治疗方案的副作用已经充体说明应该改革新疗法,由更科学的方案替代,获得更佳的治疗效果。参考文献
有机合成总结范文2
比较粒状大理石、碳酸钙粉末分别与0.5mol/L盐酸、1mol/L盐酸在常温下、冰水或沸水中的反应情况.通过以上三组实验,总结归纳出反应物的接触面积、反应物的浓度以及是否使用催化剂等对化学反应速率的影响,同时也让学生体验了探究过程,感悟了“规律”“原理”等知识的形成过程.
知识的学习离不开科学方法,新课程理念下的探究性化学实验,在新教材中有许多内容的呈现凸显科学方法.例如,鲁科版教材必修一在刚开始学习高中化学时,就研究金属钠和氯气的性质为载体,专门学习研究物质性质的方法和程序.又如,在《有机化学基础》选修模块中,设置“有机合成”课题.一方面是将学过的典型有机化合物知识进行梳理、整合和应用;另一方面以这些知识为载体,总结出有机合成的一般方法和原则.为此设计了如下探究性教学实验.
再如:设计以乙烯为基础原料,最终合成目标产物———乙二酸乙二酯.学生动手利用球棍模型模拟:由乙烯生成卤代烃,再转化为乙二醇、乙二酸等中间产物,最终合成目标产物乙二酸乙二酯.通过这个实践活动让学生体验了“正向合成法”.在此基础上又提出新的任务,让学生讨论:要合成乙二酸乙二酯需要经过哪些步骤?有哪些中间产物?基础原料是什么?经过知识迁移,通过演绎推理很容易得出正确答案.这个实例,又让学生体验到了“逆向合成法”.之后再引导学生结合这两个合成的实例,分析在实现有机物的转化时,主要关键是增长或缩短了分子中的碳骨架,或者是引入、转化了官能团.随后采用逆向合成法推断合成苯甲酸苯甲酯的原料和中间产物.由此再引出如何优选反应路线的问题,总结出有机合成的原则.
在上面结合实例分析和总结有机合成的方法和原则时,多次运用了比较、类比、归纳、演绎及模型法等多种探究性实验教学方法.鲁科版《有机化学基础》教材作为课程标准向教学实施转化的媒介,为了使学生更好地完成有机合成任务,对有机反应有更为深入的认识,教材在“有机合成的关键———碳骨架的建构和官能团的引入”这一部分专门设计了“交流研讨”“观察思考”“迁移应用”等活动栏目,帮助学生树立和归纳在前面所学的各种具体的有机化学反应,从而为学生能够顺利学习“有机合成设计”奠定必要的基础.
对探究性化学实验教学的建议
1.创设问题情景,激发学生的化学实验兴趣.
在上述探究性教学实验中,以实验素材为载体,将相关知识内容设计成一系列具有相互联系和逻辑关系的问题,创设多层面、多维度的问题情境,诱发学生不断思考,唤起求知欲望,引导学生主动自发进行探究性学习.
2.倡导交流与合作,深化实验探究.
为了给学生创造自主探究的契机,应该从多角度构建课堂实验教学内容,挖掘课本实验的内涵,拓展课堂实验的功能、提升实验教学的品质,充分体现“自主、探究、合作”新课程理念,只有这样才能充分利用教学资源,才能使课堂教学活动流畅有序、生动活泼,才能有效地实现新课程下的化学教学改革.
有机合成总结范文3
论文摘要:文章讨论了有机合成化学多媒体课件的制作过程以及在具体的教学中的应用,同时分析多媒体在有机合成教学中所具有的优势以及存在的问题,并针对存在的问题,提出了相应的解决办法。
有机合成制备精细有机化工产品,如医药、农药、香料、染料等的重要方法,也是实验室中合成复杂有机物、提供样品的有力手段。有机合成化学是一门对现代自然科学和国民经济比不可少的重要学科,国内外高等院校的化学、化工专业都开设有有机合成的课程。由于有机合成中化学反应方程式多而复杂,合成设计图及工艺流程图较多,传统的教学已经无法满足当今教学的需要,在这样的背景下,多媒体在有机合成教学的地位显得格外重要。下面根据有机合成化学多媒体教学的实践经验,对多媒体课件的制作以及具体教学中存在的问题进行一定的讨论。
一、有机合成化学多媒体课件的制作
针对我院选择的教材及本院化学专业与化工专业学生的所学基础课的不同以及就业方向的差异,在保留教学内容的基本性、基础性和范例性原则的基础上,合理配置各章节的教学内容,针对不同专业分别制作了多媒体教学课件。两套课件内容侧重点不同,比如化工专业可偏向于合成反应在工业生产的应用,而化学专业就应偏向于化合物合成路线的设计。
在编辑课件的时候,我们首先仔细钻研教材,设想每节课的教学过程,针对教学内容和教学环节,设计动画效果以辅助教学。比如在讲解实例时,先在幻灯片上给出原料和产物,让学生有一定的思考时间,并在教师的引导下分析合成路线,经讨论后得到结论后,再将结论以反应方程式的形式展现在幻灯片上。实践表明,采用动画描述过程时,学生的注意力明显提高。另外考虑到多媒体教学中课件内容有限且不断刷新,不能像板书一样留在黑板上,课件制作时使用了超链接,使相关内容可以方便的联接上,并且每一个知识点都能链接到大纲幻灯片上,同时对重点内容及时进行总结,以避免学生对所讲知识不能整体把握,产生支离破碎的感觉。
在有机合成课件设计过程中,最多的是化学反应方程式的编写,对于这些相对单调的部分,我们一般遵循简洁清晰的原则。在屏幕布局方面,屏幕背景主要使用干净的白色,文字使用醒目的黑色,对于需要突出重点的部分,使用红色表示。在屏幕内容方面,将描述性的内容精炼化,用尽量少的文字分几点来进行表述,以避免满屏文字造成视觉疲劳。对于例题的处理,我们这里主要根据步骤在屏幕上一步一步地去显示,让学生有充分的时间去思考和接受。同时,屏幕上的内容是有限的,在授课的过程中,各个部分的连接以及解释和分析性的讲述都是建立在老师课前良好的备课基础上的。只要将课件与老师的讲述有机的结合,课件才能算是成功的课件。
二、有机合成化学多媒体教学的优势
多媒体教学作为一种新颖的教学手段,其信息容量大,生动形象,使用方便自如,图文并茂,有效地将文字、图像、动画等多种信息表达方式集成一体,为学生提供了一个丰富多彩的教学界面,将难于用语言表达的课程内容生动地表现出来,在提高了学生学习兴趣的同时也提高了其学习的效率。
(一)利用多媒体技术,多媒体技术使教学内容丰富,表达简捷、灵活
有机合成中,内容抽象、构造复杂、难以描述的教学内容并不少见:大量复杂的化学反应方程式,工艺原理图,设备示意图等。在传统教学中是通过板图、挂图来讲解的,效果不明显而且费时间。教师讲课讲得口干舌燥,学生却难以听懂。但是,采用多媒体技术,此难题便可迎刃而解。同时,运用多媒体技术,还可将相关学科的前沿动态信息和要求等以连接的方式制作于课件中,从而解决了课本内容与现实发展不同步的问题,使学生与实际工作岗位上的应用需求更接近,缩短了岗前培训时间,达到了在有限的时间里获得最大的教育效果的目的。
(二)多媒体教学加大了课堂信息传输量,节省时间,提高了授课效率
在传统的教学方式中,教师的板书占用了大量的时间,不仅降低了课堂信息的传输量,而且也给学生造成了很多的等待时间,使课堂变得枯燥。应用多媒体进行有机合成化学教学,可以把课上要讲的内容,如化合物的构造式、结构式、反应方程式等预先制成课件,上课时,点击鼠标,把教学内容工整、规范、形象、清晰地展示给学生,同时用不同的颜色或加特殊标记把重点标示给学生,以引起学生的注意,这样,既节省了时间,又提高了教学效果。
(三)充分利用网络平台和资源开展立体化教学
多媒体教学不应只局限于课堂上的教学,而应充分利用网络平台和资源,开展立体化教学。教案在线,使得学生在任何时候,都可以通过网络了解教学的进度、授课的内容以及每堂课的要点所在。课前播放多媒体教案,可以方便的预习;课后翻阅在线教案,,可以轻松的复习。另外,在自己的空间自学,也不失为优等学生猎取更多知识的一种好途径。有很多学生已经养成在课后浏览多媒体教案进行复习的好习惯。利用网络平台,可以及时解决学生学习中的问题。传统的答疑方式主要是利用课间时间,由于时间不充足,来答疑的学生又很多,不能满足学生的需求。采取在校园网上开设《有机合成化学》的精品课程网站。除了必要的教案以及授课课件等资料外,最主要的是可以进行网上答疑。具体方法是学生可随时上网提问,任何一个有机化学的任课老师都可以给予学生及时地回答,另外还可利用电子邮件与学生进行沟通。通过这种方法,使得教学互动,在学生中形成了一个很好的学习气氛。
三、有机合成化学多媒体教学的不足
运用多媒体技术进行有机合成课堂教学具有许多优势,但在实际教学过程中发现存在有一些问题需进一步探讨和研究。
(一)学生不记课堂笔记
在传统教学过程中,板书设计是一项重要的教学研究内容,合理的板书内容可使课堂结束时,黑板上依然保留有本次课堂教学的知讥结构及重点、难点内容,容易使学生系统的作好课堂笔记。而在使用多媒体授课的过程中,发现有许多学生上课时只带有教学参考书和笔,在上课过程中不记笔记,这可能是由于多媒体课件的播放速度较快,信息的出现和消失速度往往也较快,不能有较长的时间保留下来,使得学生顾了听,顾不了记;顾了记,顾不了听,学生很难记好课堂笔记,一堂课下来,学生往往没有一个完整的笔记,因此对于多媒体课件所展示的内容,尤其是重点、难点内容课件的制作需认真研究。
(二)老师讲课的主观能动性受到限制
有的老师在上课过程中过分依赖多媒体课件,忽略了讲课技巧,结果在多媒体课堂上难以自己的讲课思路,坐在电脑前一动不动,像播音员一样按照课件逐一念下来.缺乏语言的抑扬、顿挫和必要的眼神或肢体动作,这样一堂课如一潭死水,毫无生气可言,更别提师生间的交流互动了。特别是当课堂氛围发生变化时,如果学生对某个问题理解不了,表情变得沉重,老师就显得比较被动。所以多媒体教学更重要的是强调教师仍面向学生而不是计算机。
有机合成总结范文4
关键词:有机化学试题;命题来源;启示
高考结束后,高考试题再次成为广大一线教师研究的热点。总体感觉近年有机合成与推断题的难度略有下降,解题思路具有相似性,信息较为新颖,能力立意明显,强化考查学生思维的广度和灵活性。以醛类化合物性质为信息背景成为高考有机试题新的热点,现统计分析如下表:
表1 近年高考化学有机试题与醛有关的背景信息统计
[试题背景信息题目分值2014山东(34)HCHO+CH3CHO[OH-,]CH2=CHCHO+H2O12分2013江苏(17)①
②
(R表示烃基,R′和R″表示烃基或氢)15分2013全国新课标I(38)RCOCH3+R′CHO[一定条件]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全国大纲(30)15分]
结合上表不难看出醛类化合物成为考查的新热点,且有的信息在高考中的重现率较高,如羟醛缩合反应[1]等。下面仅以2013年江苏高考化学试题17题为例分析其命题来源,揭示其对教学的启示。
一、试题解析
例(2013江苏17)化合物A(分子式为C6H6O)是一种有机化工原料,在空气中易被氧化。A的有关转化反应如下(部分反应条件略去):
已知:①
②
(R表示烃基,R′和R″表示烃基或氢)
(1)写出A的结构简式:__________。
(2)G是常用指示剂酚酞。写出G中含氧官能团的名称:__________和__________。
(3)某化合物是E的同分异构体,且分子中只有两种不同化学环境的氢。写出该化合物的结构简式:__________(任写一种)。
(4)F和D互为同分异构体。写出反应EF的化学方程式:__________。
(5)根据已有知识并结合相关信息,写出以A和HCHO为原料制备的合成路线流程图(无机试剂任用)。合成路线流程图示例如下:
解析:根据题给信息,易知A为苯酚,B为环己醇,由D或E逆推易得C为环己酮,则D为。由限定条件可知E的同分异构体有较高的对称性,采用等效氢法可得其结构有2种 或。E发生消去反应时可生成2种产物,其中D为,则F为。对比目标产物和原料的碳架可知合成目标产物需要增长碳链,由逆合成分析法可得:,
即其合成路线流程图为
评析:本题是一道常规的有机合成与推断综合题,着力考查学生阅读有机合成路线的设计、提炼题设信息并用于解决实际问题的能力,考查学生思维的整体性以及获取信息的敏锐程度和处理信息的灵活程度。本题涉及到有机化合物性质与转化、常见官能团、同分异构体推理和书写,合成路线流程图设计与表达,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。
二、命题来源研究
表2 命题来源分析
[题目来源命题立意三维目标重点与难点题目创新(1)格氏反应
(2)魏悌希反应
(3)酚酞合成方法的改进题目以重要的有机合成反应为信息情景,考查学生对常见有机物性质及其转化的理解程度,考查学生解决实际问题的能力及思考问题的深广度。知识与技能:了解常见官能团及其性质,常见有机物的转化
过程与方法:培养学生应用化学知识分析和解决实际问题的能力,养成认真审题和缜密思考问题的良好习惯。
情感态度与价值观:培养学生严谨求实的科学态度,养成关注化学在生产、生活中的应用的习惯,培养创新思维能力。此题的重点在于将常见有机物性质及转换迁移到新情景中,解决实际问题。
难点是模仿已有的有机合成路线设计并准确表达新物质的合成路线。题目将多个重要的信息整合到有机物的合成中,既有助于落实常见有机物性质及转化的基本知识,又能拓展学生分析和解决实际问题的能力。
该题摒弃了往年的某医药中间体合成路线,删繁就简,尽量使学生消除畏难情绪。其中信息①是著名的格氏反应,来自教材《有机化学基础》[2]的拓展视野栏目。在陌生的流程中,熟悉的信息给学生亲切感,可以增强学生解决问题的自信心。卤代烃(RX)与镁于室温下在干燥乙醚中反应,生成卤化烃基镁(RMgX)即格氏试剂:
RX+Mg[干燥(C2H5)2O室温]RMgX
格氏试剂很活泼,能与许多物质发生反应。与具有活性氢的化合物(HY)作用,生成相应的烃:
RMgX+HYRH+(Y=-OH、-OR、-X、-NH2、NHR、-CCH等)
它还能与具有羰基结构的化合物(醛、酮等)发生加成反应,产物水解成醇:
如图1所示,格氏试剂(烃基卤化镁)在有机合成中有十分广泛的应用,可用于合成烷烃、醇、醛、羧酸等多种有机化合物,极大地推动了有机化学的发展。
图1 格氏试剂在有机合成中的应用
信息②称为魏悌希反应[3]即魏悌希试剂(又称磷叶立德)作为亲核试剂与醛、酮反应直接生成烯烃的反应,通常可以表示如下:
魏悌希反应具有操作简单、条件温和、产率高等优点,因此在有机合成中引入双键有广泛应用。该信息曾经在2012年四川高考题中出现过。
这2个信息均与诺贝尔化学奖有关,是很好的STSE教育素材。上述信息也是有机合成中常见的增长碳链的方法,有助于学生对结构决定性质的理解,启迪学生思维,培养学生分析和解决实际问题的能力。另AG的转化来自《酚酞合成方法的改进》一文,以实用的改进工艺为背景命题意在引导中学化学教化学,关注有机化学在前沿科技与生产、生活中的实际应用和贡献,激发学生热爱化学的积极情感。
三、对教学的几点启示
(一)日常教学中注重基础,适度拓展
通过对高考试题和各大市模拟试题的认真研究不难发现,很多题目总有似曾相识的感觉,可以在教材的某些栏目或课后习题中找到原型。因此,在日常教学中我们应注重基础知识的落实和基本方法的培养,认真研究教材整合教学资源,充分挖掘教材各部分内容和各栏目的教育功能。创造性地利用习题课或复习课,适度拓展教学内容,培养学生分析和解决实际问题的能力。
(二)复习备考时完善体系,激活思维
注重培养学生建构科学、完善的知识体系,突出主干知识的落实。教学实践中,引导学生主动建构条理化、系统化的知识体系,通过探究活动促进学生对反应原理的深入理解并能灵活迁移解决实际问题。通过多样化的问题情境激活学生思维,引导学生反思命题意图,培养学生信息素养,提高学生分析和解决问题的能力。近年高考试题有回归课本的倾向,这也为我们的教学和学生的复习备考提供了方便与借鉴。所以,认真钻研考试说明和近年高考试题以及大市模拟试题可以从中总结发现命题规律,找准复习的方向。考前及时回顾课本查缺补漏,有利于培养学生科学严谨的思维习惯。
(三)试题的命制联系实际,科学规范
今年江苏高考化学试题进一步体现了“宽基础、厚实践、重能力”的命题特色,注意理论联系工业生产实际,增强了试题的科学性和导向性。教师平时命制和选择练习题时需要加强试题的科学性和规范性,及时更新教学观念,转变学生的学习方式。以真实的生产工艺流程为载体,将基本知识和技能融合到问题解决的过程中,增强试题对知识与技能的考查意义和价值,切实培养学生规范答题的良好习惯。
[参 考 文 献]
有机合成总结范文5
关键词:相转移催化剂;有机化学;应用
中图分类号:O615.4+2文献识别码:A
0前言
相转移催化剂可以使非均相转化为均相反应,加快了反应速率,缓和了反应条件,简化了操作过程,减少了副反应,从而提高了选择性,不论是实验室还是工业生产都很适用,受到人们越来越多的关注、研究和应用。随着相转移催化作用研究工作的不断深入,其应用日渐广泛。
1相转移催化剂的种类及催化机理
多数的相转移催化反应要求催化剂把阴离子转移到有机相中,除此之外,还有些催化剂是把阳离子或中性分子从一相中转移到另一相中,按此不同,赵地顺等人将催化剂分为以下几种:盐类,如季铵盐等,它们发挥作用的是季或季铵阳离子Q+,Q+离子和试剂阴离子Nu-络合成离子对Q+Nu-,并利用这些阳离子自身的亲油性将试剂阴离子带进有机相;包结物结构类的相转移催化剂,如环糊精、冠醚以及近年来发展的杯芳烃等,这类催化剂均含有分子内的空腔结构,通过与反应物分子形成氢键、范德华力等,从而形成包结物超分子结构并将客体分子带入另一相中释放,进而使两相中的反应得以发生;开链聚醚类相转移催化剂,如聚乙二醇及其醚类等,与冠醚、环糊精类相似,它们也可以与客体分子形成超分子结构,不同的是开链聚醚类是“柔性”的长链分子,可以折叠、弯曲成合适形状结构与大小不同的离子配合,从而应用更广泛;其他类,如反相相转移催化剂、三相催化剂、离子液体、杂多酸类等。相转移催化剂种类繁多,分类方法也是多种多样,其中以盐类、包结物类、聚乙二醇类相转移催化剂为主。随着研究的不断深入,一些新型的相转移催化剂也随之出现,如吡啶及其衍生物、过渡金属配合物以及手性相转移催化剂等。
以季铵盐为例,说明相转移催化剂的催化机理。一个互不相溶的二相体系,其中一相为水相,含有亲核试剂的盐类M+Nu-,另一相为不溶于水的有机相,其中含有与上述盐类起反应的有机反应物RX。季铵盐Q+X-既可以溶于水相又可溶于油相,当它在水相中接触到分布在其中的盐类时,水相中过剩的阴离子Nu-便与催化剂中的阴离子进行交换,形成Q+Nu- 离子对。其交换过程如下:
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-离子对必须萃取入有机相。故必须具备如下平衡:
Q+N u- Q+Nu-
水相有机相
亲核试剂Q+Nu-一旦进入有机相,便与有机相中的RX发生反应而形成产物RNu。整个相转移催化过程如下式所示:
水相 Q+X- + M+Nu- Q+Nu- + M+X-
季铵盐 亲核试剂
----------------------------------------------------
有机相 Q+X- + R-NuQ+Nu- +R-X
目的产物有机反应物
在上述催化循环中季铵正离子Q+并不消耗,只起着转移亲核试剂Nu-的作用,在这里季铵盐起着相转移催化的作用。因此,只需要催化剂量的季铵盐,就可以很好的完成上述反应。
2相转移催化剂在有机化学中的应用
2.1盐类相转移催化剂在有机合成中的应用
2.1.1取代反应
许多亲核取代反应在没有相转移催化剂时,反应很难进行;但是在合适的相转移催化剂作用下,就可以顺利进行,而且收率很高。如卤代辛烷和氰化钠反应就是一个典型的反应,加热14天几乎没有反应,如果加入少量季铵盐,在室温下搅拌不到2h,反应就可以完成99%,降低了反应条件,提高了反应速率
2.1.2烷基化反应
烷基化取代反应包括碳烷基化、氧烷基化、氮烷基化以及硫烷基化反应,由于大多是非均相反应,应用季铵盐催化非均相烷基化反应,可以使反应顺利进行。如岑均达曾以烷基溴(氯)为烷基化剂、固体碳酸钾为碱、溴化四丁胺为相转移催化剂,相转移催化烷基化乙酰氨基丙二酸二乙酯使之转变为氨基酸,产率较高。
2.1.3氧化反应
中南大学的李小如曾研究了在季铵盐A-1:(C8~10H17~21)3N+CH3Cl-的作用下催化高锰酸钾分别氧化邻、对硝基甲苯合成邻、对硝基苯甲酸以及催化氧化邻对位氯代甲苯合成邻对位氯代苯甲酸的反应,考察了不同相转移催化剂的催化活性及催化剂用量、反应温度、反应时间、高锰酸钾用量和反应体系酸碱性对反应的影响,并在最优条件下得到较高产率。
2.1.4还原反应
三乙基苄基氯化铵(TEBA)可用于杂环化学反应和过渡金属配合物催化的反应中,实际上在后一个反应中,季铵盐不是直接作为催化剂,而是与过渡金属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还原成芳胺:
ArNO2 + COArNH2
2.1.5加成反应
中南大学的李晓如还研究了季铵盐A-1催化二氯卡宾与环己烯的加成反应,实验证明,季铵盐A-1的催化活性要优于其他短碳链的季铵盐和聚乙二醇,并且在分离过程中不乳化,使产物易于分离纯化,为二氯卡宾与环己烯的加成提供了一个优良的方法。
2.2包结物结构类相转移催化剂的应用
2.2.1冠醚类
冠醚由于具有特殊的结构和配合性,相比于季铵盐与季盐,特别是在固-液相转移催化中起着不可替代的作用。在这类反应中,反应物溶于有机溶剂中,然后此溶液与固体盐类试剂接触,当溶液中有冠醚时,盐与冠醚形成络合物而溶解于有机相中,随即在其中进行反应。常用的冠醚类相转移催化剂,环上原子数为18个,如:18-冠-6、二苯并18-冠-6、二环己基18-冠-6等。在有机合成中,冠醚的应用也比较广泛,也能发生类似盐类相转移催化剂的亲核取代反应、烷基化反应、氧化反应、还原反应、加成反应等。
2.2.2环糊精类
由于环糊精具有疏水性空腔可以包结许多无机、有机和手性客体分子,形成主-客体或超分子配合物,因此其在超分子化学研究中成为继冠醚之后的第二代主体化合物得到广泛应用。纪红兵曾详细介绍了β-环糊精作为催化剂应用于液相有机合成,包括开环、脱保护、保护、氧化、还原、加成、置换等反应的研究进展。对β-环糊精的催化性能和反应底物选择性能进行分析,认为β-环糊精与底物的相互作用可有效地催化液相有机化学反应,提高反应选择性。
2.2.3杯芳烃类
作为第三代超分子主体化合物,杯芳烃在卤代芳烃的置换反应中具有优异的相转移催化性能,如天津大学的孟祥启等研究了杯芳烃在四氯对苯二甲酰氯氟化制备四氟对苯二甲酸二甲酯反应中的相转移催化作用,发现以杯芳烃作相转移催化剂使产品收率得到了明显提高,而且杯芳烃作为相转移催化剂可以回收利用,具有较高的工业应用价值。
2.3开链聚醚类相转移催化剂的应用
开链聚醚类相转移催化剂具有较高的化学稳定性,毒性小,合成方便,价格低廉,因此受到了较多的研究,它们中最具代表性的是聚乙二醇和聚乙二醇二甲基醚,常用的催化剂有PEG-400、PEG-600、PEG单醚、PEG双醚以及PEG单醚单酯,可用于亲核取代反应、烃基化反应、缩合反应、氧化还原反应以及有机金属化合物的合成制备等。
2.4其他相转移催化剂的应用
其他类的相转移催化剂如离子液体、杂多酸类、三相催化剂等也得到广泛应用,其中离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的,在室温或室温附近温度范围内呈液态的盐类;三相相转移催化剂(固载化相转移催化剂)是一类集高分子聚合物和相转移催化剂优点于一身的新型催化剂。如徐丹倩等研究了用离子液体作为溶剂和相内反应催化剂,并利用四丁基氯化铵的相转移催化作用,在非均相的固相肉桂酸钾和液相离子液体/氯化苄体系中,在较低温度下高效地实现了肉桂酸钾和氯化苄缩合合成肉桂酸苄酯。李明强等曾以30%H2O2水溶液做氧化剂,以磷钼酸盐和其还原态的杂多蓝做催化剂,对苯甲醇进行催化氧化,表现出较高的催化活性。平伟军等以苯甲醛和丙酮为原料,在水-氢氧化钠体系中以聚苯乙烯-三乙醇胺树脂为相转移催化剂合成了苄叉丙酮,收率达92.5%。
3相转移催化剂的应用新进展
近年来相转移催化发展迅速,相转移催化与超声波技术、微波技术的联用,以及相转移催化氧化脱除汽油中含硫化合物的研究,逐渐成为人们研究的焦点。
3.1超声相转移催化在有机合成中的应用
近年来,超声波在相转移催化反应中的应用备受重视,超声波之所以能够改善相转移催化反应,是因为超声波能够产生空腔效应,从而在两种液体之间产生很大的相交界接触面积,这就使溶解于各自液体中的活性离子的反应性随之急剧增加。超声波既可以提高搅拌作用,又可以降低反应的温度和催化剂的用量,使得相转移催化更有效、快速进行。凌绍明采用超声波相转移催化技术合成了扁桃酸,探讨了最佳反应条件下产品收率可达86.1%,比传统的苯甲醛法(50%~52%)和常规的相转移催化法(78%)都高。
3.2微波相转移催化在有机合成中的应用
微波作为一种绿色技术应用相转移催化有机合成,不仅可以大大缩短反应时间,而且具有操作简便、产率高、选择性好、产品易纯化等优点,已经涉及有机化学的众多反应。
3.3相转移催化氧化脱除汽油中含硫化合物的研究
燃料油中的含硫化合物是环境污染的主要来源,燃烧后生成的SO2排放到大气中形成酸雨,酸雨是困扰全球的环境问题之一,对环境和人体健康造成很大的伤害。因此,研究相转移催化氧化脱硫的意义重大。
4结语
综上所述,本文简要介绍了相转移催化剂的类型及催化原理,主要对各类相转移催化剂在有机化学上的应用做了总结性的介绍。相转移催化反应因其所具有的独特优点而在有机化学中得到广泛应用,我们也相信随着科学技术的不断发展以及科学研究的不断深入,相转移催化剂在有机合成中的各种优势将会充分发挥出来,其应用领域也将不断扩大和加深。
参考文献
[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] 赵地顺.相转移催化原理及应用[M].北京:化学工业出版社,2007.
[3] 沈广志,樊俊杰等.相转移催化技术在药物合成中的应用[J].江西化工,2008,4:36~38.
有机合成总结范文6
关键词:有机化学实验;实验教学;教学改革
有机化学是研究有机物质的来源与组成、合成与表征、结构与性质、反应与转化及其作用机理的科学,是创造新物质的重要学科之一。有机化学基于实验,有机基础实验课程是有机化学教学的重要组成部分。有机化学基础实验是化学、生物、环境、医学和材料等相关专业重要的基础实验课,其教学质量与人才培养质量息息相关。合理高效的有机基础实验教学体系,对于培养学生分析问题和解决问题的能力、优化并扩展知识结构、掌握实验技能具有至关重要的作用。多年来,我校有机实验教学团队在实验项目选择、教学大纲制定和教材建设等方面坚持以学生为本,以能力培养为核心,逐步构建了基元操作实验、多步合成实验、半探索型实验等循序渐进的三层次教学体系。对教学内容、教学方法、考核方式和开放实验不断探索和改革,将对学生素质、知识和能力的培养贯穿于整个有机化学实验教学中,取得了预期的教学成效[1-4]。
1必修的基础有机实验
1.1实验内容改革
基础有机化学实验主要包括基本知识、基本原理、基本操作,以及有机合成、产物的分离和纯化、产品质量分析与表征等内容。按我校提出的“三三制”教学改革要求,不断更新教学内容,注重有机化学实验内容的前沿性、交叉融合性、应用性、趣味性、环保性[5]及实验手段的现代化,在改造、更新、优化组合实验内容的同时,循序渐进地将实验规模由常量向小量、半微量[6]、微量转化,并将现代仪器分析技术与有机合成、分离纯化技术结合,按基础训练—综合训练—半探索型实验三个层次进行推进。
1.1.1全面开放现代大型分析仪器将现代仪器分析技术全面引入基础有机化学实验教学和开放实验教学,使有机合成、分离纯化、结构表征及质量分析有机结合,进一步巩固、强化基本操作训练,使学生获得试剂处理、有机合成、分离纯化、结构鉴定和质量分析五位一体的综合训练,提高学生的实验技能和水平,促进教学相长。学生通过使用UV、IR、1HNMR、GC、GC-MS、HPLC等仪器来鉴定、表征自制的产品,对产品不仅有量的概念,而且有质的把握,能够较全面地认识一个化合物的性质,有助于诱导学生的发散性思维,唤起他们进一步提高有机合成技术及进行创新实践的意识[7-11]。
1.1.2开设研究型教学实验1)引入有机化学研究领域的热点课题。如将手性联萘酚的制备及表征引入基础有机化学实验,使学生接触有机化学的新成果、新知识、新设备、新方法。学生通过查阅文献,了解光学纯联萘酚目前在不对称催化合成中的应用及国内外的研究进展,拓宽学生的视野,提高学生的学习兴趣。并将此课题作为开放实验让感兴趣的学生进一步深入研究,如用毛细管电泳拆分联萘酚及其衍生物,与手性HPLC拆分方法进行比较;将手性联萘酚作为催化剂研究扁桃酸的不对称合成等。要求学生从查阅文献到进行实验再到最后递交论文均独立完成,其中有的试剂可几人合作制备,充分发挥学生的主观能动性及团队精神,全面训练学生的实验技能和科研素质。2)开放式实验操作考试。大二学年第二学期末,对学生的考核方式由原先的笔试改为全开放式实验操作考核,主要考查学生近一年中所学理论知识与实验技能全面融会贯通、灵活应用的能力,有机基础和现代仪器分析等综合操作技能,以及分析问题和解决问题的能力等。3)改进经典的合成实验,体现化学绿色化。如苯甲酸乙酯的合成常用浓硫酸作催化剂,腐蚀性大,副反应多,使用不安全,废液污染环境。实验教学中,引导学生分别采用不同的催化剂如对甲苯磺酸等及不同的反应方式如磁力搅拌和不搅拌等,并与浓硫酸催化酯化进行对比。了解实验改进的重要性和可行性,学会改进实验的方法、技术和思路。
1.1.3将实验教学与有机学科前沿相结合与学科教师紧密合作,将科研成果向教学转化,开发新的教学实验,如将过渡金属催化偶联反应(Suzuki-Miyaura交叉偶联反应)应用于2016年全国大学生化学实验竞赛和教学实验中[12-13]。每学期定期邀请有机学科教师,特别是“青千”“优青”教授进行学科前沿讲座,向学生介绍最新的有机化学研究进展,激发他们参与科研的热情。此外,还引入对学生身边常见的天然产物的研究,激发学习兴趣,产生学习源动力。例如,辣椒红色素的提取、分离及鉴定;从茶叶中分离咖啡因[14];将超声波、微波等新技术引入传统合成实验,如用微波法合成联萘酚,用超声波法合成三苯甲醇[15],缩短实验时间,提高实验效率;引导学生利用所学知识,变废为宝,净化环境,增强环保意识,如利用废聚酯饮料瓶制备对苯二甲酸[16]等。
1.2教学方法改革
不断改进教学方法,由原来“一讲课二巡视”的传统教学方法转变成“一扶二送三放手”的教学方法。在第一学期基本操作、简单合成及仪器分析实验阶段,以教师讲授为主,通过示范操作、电视录像、双向互动式多媒体演示讲解等,将连仪器都不认识的学生扶上马,第二学期再送一程,一个月后以学生为主,教师为辅,放手让学生自己走,教师主要针对学生在实验过程的质疑进行引导。学生进到实验室即可开始实验操作,并可随时与教师或其他学生进行讨论。这样可以提高学生的预习质量和效果,提高学生的自学能力和互助精神,增加学生实际动手操作时间。教师可对动手能力差的学生进行反复指导和帮助,使每个学生通过实验都能有所启发、有所收获。同时,尝试改进传统的实验报告格式,要求学生将部分实验的实验报告写成小论文,调动学生的学习积极性,扩大知识面,提高对实验结果的分析总结及书面表达能力。
2选修的开放实验
为了使学生在掌握基本操作技术和知识的基础上,进一步提高实验能力和水平,激发求知欲,培养独立思考并运用已学知识解决实际问题的能力,应为学生提供个性发展、提升创新能力的场所和条件。多年来,除利用双休日、学生平时的空余时间、寒暑假进行开放实验教学外,还专门开辟了有机化学开放实验园地,展示学生的开放实验论文,为学生相互间的学习、研究、讨论、交流提供方便。
2.1确定开放实验课题
由于有机化学开放实验面向的是二年级的本科生,因此开放实验的核心问题是确立难度适当的实验课题。首先要广泛收集教师、社会和企业的科研课题以及需要更新实验的课题,每学期从中选择涉及有机化学、生命科学、食品营养学、农业化学、商品检测、功能材料等相关学科领域中的研究课题,作为开放实验课题。这些课题兼具综合性、实用性、趣味性和研究性,内涵丰富,外延宽阔,又有一定难度和深度,使学生看起来既新鲜有趣又富有挑战性。每次课题“菜单”一经公布,就会立即引起热烈反响,学生会踊跃报名选择自己最感兴趣的课题。此外,还提倡学生自带课题。
2.2实施方法
学生选好课题后,首先需要查阅文献、设计实验方案、准备药品仪器、配制试剂,然后要具体进行实验研究并撰写论文等,整个过程均由学生自行完成。这种方式能够充分发挥学生的主观能动性,全面锻炼实验工作能力和团队精神,拓宽专业视野,使他们能够较早接触有机化学实验技术的发展前沿,得到更多的实验技能和科研素质方面的训练。每天有两位指导教师负责审查学生的实验设计方案。在确保安全的前提下,他们会尽量尊重学生的设计方案,并参与实验讨论,尽可能地为学生提供方便。选择教师在研课题的学生,将进入教师实验室,由负责的教师进行指导,实验完成后,每人需递交相关论文。
2.3实施效果
尽管课题的难易程度不同,但参加开放实验的学生均能有所收获,主要体现在以下方面:(1)巩固了学过的有机实验基本操作,学到了更多有机实验新技术、新方法、新手段。如通过查阅电子文献,了解学习微波合成方法、超声波合成方法、微波-超声波联用技术、毛细管电泳拆分方法、手性HPLC拆分方法、无水无氧双排管操作技术、手性催化不对称合成、固相微萃取-气质联用技术、低温反应技术、薄膜浓缩、色谱和光谱分析技术等。(2)增强了综合运用知识解决实际问题的能力及科技论文写作能力。整个研究过程均由学生自行完成,充分发挥了学生的主观能动性,全面锻炼了学生的实验工作能力和团队协作精神。(3)拓宽了知识面,丰富和深化了书本知识,获得了更多的知识信息,激发了他们对化学的学习兴趣。学科教师所拟出的开放实验课题,不是对现有实验课程的简单重复和补充,而是希望以此为媒介将学生引导到有机化学学科发展及实际应用的各个层次和领域,拓宽视野,激发学习兴趣,使他们感到有机化学无处不在,无处不用,与国民经济的发展息息相关,这对他们今后的学习和工作都具有很好的引导和潜移默化作用。