有机合成技术范例

一、“有机合成化学”课程教学存在的问题

（一）理论课教学内容落后

目前，北京林业大学院材料科学与技术学院林产化工专业的“有机合成化学”课程是以2004年版王玉炉主编的《有机合成化学》教材为主。它包含了有机合成的重要反应、选择性反应等内容，体现了当前的合成反应内容，但该教材缺少林化产品应用的实例，因此需引入新的教材充实教学内容。

（二）实验课教学内容和实验方法陈旧

林产化学工业是以森林资源为原料进行化学加工利用的工业，是森林工业的重要组成部分，是制取人类生活和生产所需要产品的工业。当前“有机合成化学”实验课程的授课内容为“樟脑氧化合成樟脑醌”的实验，其选题和采取的实验方法都已较为陈旧，不能满足当前林产化工行业科技发展的需要。而且实验设备数量有限、老化等原因使得实验测试分析方法单一、落后，从而导致实验数据误差增大、高质量的设计性实验无法正常开展。

二、“有机合成化学”课程教学改革的措施

（一）理论课教学内容的改革

摘要：

长期以来，经济学以抽象和晦涩难懂著称，经济学专业课教学效果一直是经济学教研工作不断改进的地方。如何使经济学课堂成为集趣味性与知识性为一体的艺术课堂，成为广大经济学师生共同的追求。互联网时代的到来，为经济学专业课教学效果的提升提供了有利条件。文章将传统教学与互联网相结合，提出互联网背景下的经济学专业课团队有机合成教学模式，系统分析了该教学模式的特点、优势、实现方式及课堂效果。

关键词：

互联网+；经济学专业课；团队有机合成；教学模式

引言

经济学专业课程教学可能是人文社科领域最难教好的课程类别。长期以来，经济学以抽象和艰难晦涩著称，经济学专业课教学效果一直是经济学人不断努力的地方。如何使经济学课堂成为集趣味性与知识性为一体的艺术课堂，成为广大经济学师生共同的追求。随着互联网的发展，信息技术逐渐走进大学课堂，为经济学专业课教学成为名副其实的趣味课堂提供了可能。互联网不仅成为社会生活中的重要工具，而更应该成为人们生活和工作的理念。互联网背景下，越来越新颖的新媒体不断涌现，如博客、论坛、微信自媒体等，传统教学模式正在面临挑战。慕课、微课、翻转课堂等视频内容更极大的丰富了教学手段，学生们获得知识的途径和方式日益灵活化。可见，经济学专业课教学改革正迎来了新的机遇，应积极利用互联网科技探索构建新型教学模式，扭转传统教学模式的困境，提高经济学课堂的教学效果。目前，国内外西方经济学教学改革成功经验基本体现在以学生为中心的启发式教学，以实践为中心的开放式教学，以提高课堂效率为中心的创造性教学当中。经济学课逻辑性和系统性比较强，致使经济学的教学工作存在着学生难懂、教师难讲的“两难”困境，这是对经济学教学中的一个共识[1]。张庆（2016）认为经济学教学内容繁多、课程学时安排有限、一些专业概念和专业术语过于抽象和难于理解，使得实际课堂教学效果并不理想，提出运用案例教学、启发式教学、讨论式教学和慕课教学等多种教学方法[2]。朱建安等（2012）提出以课程群建设为抓手开展教学改革，即通过综合的、一体化和系统的培养方式，实现经济学课程知识的调整和体系的贯通[3]，建立适合本校学生特点的微观经济学网站，使学生能够在课外及时复习和补充经济学知识[4]。教师要充分借助互联网络平台，通过移动智能终端和电子邮件、QQ群、博客、微博等互联网络平台加强与学生的交流和探讨[5]。通过专业互补的团队合成教学模式，教师将大量精力集中在关注经济学前言动态，把握经济热点问题，不断更新教学内容上，而不是重复理论教条。另外，依托互联网平台和虚拟空间，解答学生疑问，指导学生研究，提高学习效果。还可利用讲座等形式传播经济学最新研究成果，帮助学生开拓视野，培养学生经济学思维能力，通过“智慧教育”手段构建“智慧课堂”。

一、经济学专业课教学的现实困境

1传统教育模式下“精细合成”教学的不足

1.1课程内容枯燥，无法激发学生的学习兴趣

精细合成课程的内容包括精细合成的基本理论及工艺学基础，精细有机合成单元反应的分类、主要反应机理，各单元反应的典型品种的合成工艺及基本精细有机物的合成方法，其中有大量的反应机理、合成方法的内容已经在有机化学课程中讲授过，在本课程中重新讲解无法激发学生的学习兴趣，容易引起学生的抵触情绪。

1.2传统的教学方法以教师传授知识为主，忽略了学生的主动性

在精细合成课程传统的教学过程中，以灌输式教学方法为主，教师传授知识，学生被动接受，不能够很好地发挥学生主动学习的积极性,同时对学生在解决实际问题能力的培养方面也有诸多不足。

1.3课程考核方式单一，不利于评价学生的综合素质

精细合成课程的考核还是采用一份试卷定成绩的传统模式，缺乏准确性和全面性。学生对于课程中讲授的有机合成反应机理和单元反应，虽然能在考试过程中给出正确答案，但是这并不意味着学生可以解决任何一个精细合成事例从研发到生产过程中出现的问题，因此采用一份试卷来评价学生对本课程的掌握程度是不合适的。

摘要：随着中国经济的增长，特别是下游电子工业、有机合成等相关行业国内外市场需求的不断增加，中国过硫酸盐行业得到了快速发展。通过对中国过硫酸盐行业生产、市场需求及进出口方面市场状况的综述，为企业应对目前激烈的市场竞争提出一些建议。

关键词：过硫酸盐；市场；应对策略；建议

过硫酸盐是白色、无味晶体，常作为强氧化剂使用。目前有较好市场需求且形成生产规模的主要包括过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、过一硫酸氢钾。过硫酸盐是一类多品种多用途无机盐，使用方便、稳定安全，被广泛应用于有机合成、电子工业、土壤修复、纺织印染、造纸、矿产开采、医用消毒等领域。中国过硫酸盐行业自20世纪七八十年代开始形成。中国无机盐工业协会统计数据显示，截止到2021年年底，国内有过硫酸盐（包括过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾、过一硫酸氢钾）主要开工生产企业19家[1]，年总生产能力大于目前国内市场的总需求量，已经处于产能过剩阶段，国内市场竞争异常激烈。由于生产能力远大于国内市场需求，每年有相当数量的过硫酸盐产品出口至海外市场；但由于中国过硫酸盐产品相继受到欧盟地区和美国及印度的反倾销制裁，致使目前除个别生产企业外，绝大多数生产企业都无法出口产品到上述国家和地区（美国和欧盟也是全球过硫酸盐产品主要需求市场），从而进一步加剧了竞争。企业为争夺有限的市场，不得不阶段性地通过残酷的价格战来维持一定的市场占有率。但从企业长远发展的角度，还是需要从生产成本、供应链、产品质量及产品差异化等方面积极采取有效措施，以提高竞争力和持续发展能力。

1中国过硫酸盐生产现状

1.1生产能力快速扩张

20世纪七八十年代，国内只有4家过硫酸盐生产商，年总产能不足千吨。随着下游市场需求的不断增长，经过40多年的快速发展，截止到2021年年底，已拥有过硫酸盐主要开工生产企业19家，主要包括福建省展化化工有限公司、亚泰电化有限公司、优耐德引发剂合肥有限公司、铜陵华兴精细化工有限公司、绍兴上虞洁华化工有限公司等。其中过硫酸铵总产能约为26.1万t/a，过硫酸钠总产能约为18.8万t/a，过硫酸钾总产能约为3.15万t/a，过一硫酸氢钾总产能约为5.7万t/a。[1]此外，目前仍有部分企业拟新建或扩建装置，预计未来几年总产能还将继续增加。

1.2生产地区分布、生产工艺及产品品质状况

摘要：与传统釜式反应器相比，微通道反应器具有高效安全、可连续操作、传热传质性能突出等优点。对微通道反应器在强放热反应中的应用进行综述，包括硝化反应、重氮化反应、氧化反应、氟化反应、氯化反应、溴化反应、聚合反应等。

关键词：微通道反应器；强放热反应；硝化反应；重氮化反应；氧化反应；氟化反应；氯化反应

化工行业中许多工艺伴随着高危险性的强放热反应，高热量的快速释放易导致副反应的发生，且过程难以控制，极易引发事故［1］。目前，化工制药行业主要采用传统釜式反应器进行生产，尽管已在实验室进行了高温高压釜式反应器中的毫升级筛选和条件优化，但将优化条件应用于间歇式反应器仍存在困难。微通道反应器是一种微型化的连续流动的管道式反应器，由微管并联而成，其微管内径一般在10～1000μm［2］，极大的比表面积使其换热效率高，可适用高度不稳定甚至爆炸性中间体的反应［3］，在强放热反应中得到广泛应用。与传统釜式反应器相比，微通道反应器的优势［4］在于：（1）微通道特征尺寸小，比表面积大，传热、传质效率高；（2）采用连续流技术，可精确控制物料停留时间，能避免局部过热，有效减少了副产物的产生；（3）能有效地进行链式反应，保证反应在爆炸极限内有效进行，大大降低了爆炸的可能性，提高了反应的安全性；（4）微通道反应器体积微小，微反应系统是呈模块结构的并行系统，具有便携、易操作等特点；（5）扩大生产时，不需要对设备进行尺度放大，只需增加微通道反应器的数量，即“数增放大”。在此，作者主要对微通道反应器在强放热反应中的应用进行综述，包括硝化反应、重氮化反应、氧化反应、氟化反应、氯化反应、溴化反应、聚合反应等。

1硝化反应

硝化反应放热剧烈、反应速率快，且需要一定的反应温度。为保证反应温度通常要求反应设备有良好的传热性能。苯二甲酸的硝化产物是重要的有机合成中间体，在传统釜式反应器中对苯二甲酸进行硝化常采用硝酸／硫酸混酸工艺，反应过程不易控制且安全隐患大。肖燕等［5］在微通道反应器中采用硝酸／硫酸混酸工艺合成苯二甲酸硝基衍生物（式1），确定间苯二甲酸在微通道反应器中的最佳硝化条件为：n（间苯二甲酸）∶n（发烟硝酸）∶n（浓硫酸）为1∶1．7∶7、反应温度75℃、停留时间40．9s，间苯二甲酸转化率为99．8％，5－硝基间苯二甲酸收率为95％，选择性为100％；邻苯二甲酸酐在微通道反应器中的最佳硝化条件为：n（邻苯二甲酸酐）∶n（发烟硝酸）∶n（浓硫酸）为1∶1．5∶3、反应温度90℃、停留时间60．6s，邻苯二甲酸酐转化率为100％，3－硝基邻苯二甲酸收率为37％，选择性为41．3％。3，5－二硝基苯甲酸是重要的有机合成中间体，用于生产诊断用药泛影酸，也可用作分析试剂。苯甲酸硝化合成3，5－二硝基苯甲酸属于强放热反应，反应热为278．96kJ•mol－1。在传统釜式反应器中合成3，5－二硝基苯甲酸存在反应时间长、反应过程不稳定、硝化过程易产生“飞温”现象等不足。郭冰蒙等［6］提出在脉冲微通道反应器中采用连续法合成3，5－二硝基苯甲酸的新工艺（式2），在n（苯甲酸）∶n（浓硝酸）∶nYu等［9］在微通道反应器中进行连续重氮化反应合成对甲基苯酚（式5）。通过优化反应条件，对甲基苯酚总收率较传统合成工艺大大提高，达到91％，基本无副产物。可见，在微通道反应器中进行芳基重氮盐水解反应制备苯酚类化合物具有广阔的应用前景。

2氧化反应

发烟硫酸为1∶2．8∶7、反应温度为75℃、停留时间为4min的最佳条件下，3，5－二硝基苯甲酸收率为91．0％，选择性达97．2％。微通道反应器优异的传热、传质性能很大程度上解决了因反应热不能及时交换而导致的反应失控、爆炸等问题。硝基氯苯（NCB）是应用广泛的重要化工原料，其传统生产工艺会产生大量废酸，由于热量不能及时释放，无法精确控制反应温度，存在安全隐患。余武斌等［7］基于微通道反应器优异的传热、传质性能，在并流式微通道反应器中对氯苯进行硝化合成硝基氯苯（式3），在氯苯流速为0．5mL•min－1、反应温度为80℃的条件下，硝基氯苯邻位选择性明显提高，时空转化率比常规反应器高约4个数量级，且副产物较少，实现了硝基氯苯短时高效的连续化生产。

【摘要】技工院校有机化学教育包括基础知识教育和技能培训教育。通过老师引导，学生参与，发挥学生的主观能动性，辅以社会企业的参与教学，学生就会学好知识，掌握好技能，成为社会需要的复合型技能人才。

【关键词】技工院校；有机化学；高技能人才

技工类院校作为高技能人才的制造基地，在我们国家提倡的技能强国中的重要地位不言而喻。技工院校的化学化工专业又是给企业培养高技能人才的摇篮，其地位非常之高。有机化学学科作为技工院校化学化工专业开设的四大化学基础课之一，在化学学习中起到承前启后作用，学好这门课对学生进一步学习其它化学专业课以及到企业工作的帮助很大。结合技工类有机化学学科的教学大纲和学生的培养目标的要求以及我们学生的特点，笔者结合自己教学实践，总结了一些技工院校学生学习有机化学的方法，在教学中做了实践尝试，总体来讲教学效果不错[1]。

1.有针对的安排教学内容，加强基础知识的教学

技工院校的学生的基础知识，学习能力比较一般。学校也主要是为企业的输送合格的蓝领工人。这要求学生掌握的技能也有别于本科学校的学生。我校学生所用的有机化学教材是由高职高专化学教材编写组编写的《有机化学》。这套教材有一定的难度，结合教材和学生特点，我们做了删减，我们提出重视基础的教学。在平时教学中，重视常规有机物的命名，有机化学方程式书写等知识，这些知识是基础知识，也是学生进一步深造的必需知识，更是进入企业的必备知识。我们在教学中也会讲解一些有机合成的知识，了解简单的合成知识，对于学习更高深的知识作用很大，也便于在企业开展一些创造性的工作。在教学中，经常进行一些案例讲授，提高学生的学习兴趣，因材施教，因人施教，合理利用教材，达到打好学生基础，让学生学有所获[2]。

2.合理利用学校的实验资源，开展适当的有机化学实验

技工院校有机化学实验设备较少，试剂种类单一，很难开展大型的有机合成实验。结合我们手上资源和学生特点，我们选择开展一些有机认识实验。为了能够提高学生动手能力，我们要求学生会搭置一些有机合成以及分离的实验装置。老师也会适当的演示一些有危险的有机化学实验，通过这些实验也拓展学生的认识面。结合我们的课本上的知识以及学生完成的实验，学生对有机的认识变得更加的具体；通过学生自己上手实验，学生对知识的认识更加的透彻，动手操作能力也有了一定的提升[3]。

摘要:有机化学实验是高校应用化学专业的一门重要的专业基础课。通过优质的有机化学实验教学能提高学生实践动手能力、观察能力、逻辑思维能力。为适应地方高校培养应用技术型人才的办学理念，本文以喀什大学应用化学专业为例，分析和总结了目前有机化学实验教学中存在的问题，探析了问题产生的原因，并提出能提高有机化学实验教学质量、培养学生创新意识和实践能力的切实可行的整改措施。

关键词:有机化学实验;实验内容;授课模式;考核机制

喀什大学应用化学专业是化学与环境科学学院开设的以化学为基础的应用工科类专业，其人才培养目标是培养具备扎实化学基础理论、基本知识和实验技能、方法及其化学应用的相关理论知识和基本实验技能，具有应用化学方面实际工作和研究工作初步能力和创新创业能力的专门人才和应用型人才。有机化学实验课程是应用化学专业基础必修课程之一，在基础化学实践教学中占有十分重要的地位。有机化学实验课程的教学目的和任务是使学生系统地掌握有机化学实验基本操作技能、掌握重要有机化合物的制备、分离、提纯和鉴定方法，培养学生能以小量规模正确地进行制备实验和性质实验、有机化合物的分离和鉴定能力、熟练使用相关仪器，加深学生对有机化学理论知识的理解，培养书写简单研究报告及初步查阅文献的能力［1］。通过有机化学实验课程的开设将后续课程奠定基础，除此之外，通过有机化学实践性操作，促使应用化学专业学生直观地理解理论知识、验证科学理论、掌握实验操作技能，同时在培养学生的实践动手能力、观察能力、逻辑思维能力、理论联系实际的工作之风，为应用技术型人才的培养打下良好的基础［2］。因此，优质的有机化学实验课程的建设及学习显得尤为重要。然而，目前我校有机化学实验教学中存在:基础性实验比例高，合成实验单独设课，综合性试验研究性较弱;教学模式落后，在整个实验过程中，学生过分依赖教材和讲解，边看教材边做实验，遇到问题也全由教师解答，学生仅仅是被动参与;实验课考核方式单一，起不到激励及促进作用等问题。上述问题均降低了学生对实验的观察和思考能力，此种模式下难以培养应用化学专业学生的实践动手能力和创新能力。因此，结合喀什大学办学特色和应用化学专业人才培养要求，深入探析应用化学专业学生有机化学实验课程教学中存在的问题，提出相应的对策是提高教学质量的需要。本文以喀什大学应用化学专业为例，结合作者自身有机化学实验教学经验和体会，对目前有机化学实验教学中存在的问题进行总结和分析，提出提高有机化学实验教学质量的改革建议［3］，力求规范学生有机化学实验操作能力，提升实验技能，通过有机化学实验课程提高及培养学生创新能力和科研素养。

1目前有机化学实验教学中存在的问题

1.1实验内容相对简单，缺乏研究性

我院有机化学实验课程教学计划上课时量分配为2个学时，实验室规模小，大部分班级分两组授课。然而有机化学实验课试验时间较长，因此，在学时有限的情况下，按照教学大纲要求，结合各专业特征，合理选择实验内容有一定的难度。其次，目前化学药品管理及安全问题非常重要，而且喀什大学位于新疆喀什市，是祖国最西部的一所偏远地方高校，药品及实验器材的运输也是影响实验内容选择的一个重要因素。考虑以上因素，在我院有机化学实验课实验内容主要是基础性实验为主，综合性实验比例不高，缺乏研究性。有机化学实验内容总体上分两种类型，即基础性实验，综合性设计性实验。基础性实验包括基本操作实验和化合物物理常数的测定实验。通过基础性实验，培养学生熟练掌握有机化学实验基本操作、基本技能和基本方法的能力，为下一步开展综合性实验打基础［4］。综合性设计性实验是基于有机化学反应特点，遵照由浅入深的原则，依次开设的实验，其特点是让学生了解并掌握有机合成的一般方法，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力及实事求是、严谨求真的科学态度［4－5］。从教学目的及应用化学专业特点来看，综合性设计性实验对培养学生创新性思维能力有极大的帮助，并能激发学生的兴趣;然而，我院针对应用化学专业开设的实验内容上存在基础性实验比例高并缺乏设计性、研究性，均不利于学生在有机化学实验过程中的创新思维的培育。

1.2授课模式陈旧、授课方法单一

摘要：2020年春季学期受到肺炎疫情的影响，全国各地高校的教学工作无法正常开展。我校积极响应教育部提出的“停课不停教、停课不停学”要求，利用“雨课堂”和“腾讯会议”等教学软件对学生进行在线课堂教学。本文以有机化学教学为例，介绍了在线课堂教学的实施过程和教学效果。针对在线课堂教学的特殊性，改变教学模式，确保教学工作正常有序进行。

关键词：肺炎疫情；有机化学；在线课堂教学；雨课堂；腾讯会议

2020年春季学期，为了既能够抗击肺炎疫情又能够减小疫情对学校正常教学的影响，教育部提出“停课不停教、停课不停学”的要求[1]，南开大学积极响应，利用寒假时间迅速组织任课教师开展雨课堂、翻转课堂教学模式等教学培训工作，鼓励教师通过在线课堂教学方式授课。本文以本科生有机化学课程为例，介绍南开大学化学学院结合自身专业特点，利用“雨课堂”和“腾讯会议”等教学软件，开展本科生“在线课堂教学”实践，保证疫情期间教学活动正常有序进行。

1选择授课平台做好课前准备

线下课堂的授课方式是面对面的形式，容易掌握学生的课堂表现情况，在线课堂教学很难把控学生的上课状态。因此，为了吸引学生的注意力，提高上课效率，就需要任课教师课前精心备课。疫情爆发以来，全国各地高校纷纷开展在线课堂教学，《大学化学》也报道了不同高校开展在线课堂教学中的典型做法[2,3]。为保证教学质量，我们在“在线课堂教学”过程中采用主讲教师与学生助教合作教学模式，由教学经验丰富的有机化学全职教授担任课程主讲教师，同时聘用1–2名有机化学专业在读博士或硕士研究生担任课程助教组成教学团队，并分别建立教师教学微信群和学生课程微信群用于教学备课、分享预习资料以及布置课后作业。在线课堂教学区别于普通的课堂教学，对电子网络教学设备要求较高，每次上课前提前试课非常关键。在教师做好授课前各项准备工作的同时，也必须督促学生做好必要的课前预习工作。每次上课前主讲教师会提前将教学课件发送到课程微信群中，布置本次课程的主要教学内容。学生助教根据教学重点和难点，撰写预习提纲，帮助学生提前做好课程预习。学生通过学习预习提纲中的引导问题，明确学习重点，同时对不理解的部分做好标记，方便在听课过程中着重学习不懂的内容。

2结合疫情热点充实教学内容

由于有机化学已经渗透到国民经济的方方面面，在教学过程中适当增加教学内容，重点介绍有机化学与相关学科的交叉研究成果，对开阔学生视野，培养专业兴趣，掌握本学科发展的最新研究成果具有积极意义。2020年病毒(COVID-19)感染的肺炎疫情在全球爆发，在教学过程中我们首先引导学生针对当前疫情给人类造成的巨大危害，认识研发抗病毒药物对保护人类健康的重要性，培养学生的社会责任感，进而介绍抗病毒药物研发基本方法和有机化学在抗病毒药物研发过程中发挥的重要作用，引起学生的学习兴趣。2020年2月1日，美国报道其首例病毒感染者康复，美国吉利德科学公司(GileadSciences)研发的广谱抗病毒药物瑞德西韦(Remdesivir)发挥关键作用[4]。瑞德西韦是一种含磷手性核苷-磷酰氨基酸酯化合物，该药物的合成中涉及亲核加成反应、缩合反应、亲核取代反应、消除反应等反应类型，反应中还涉及官能团保护和脱保护合成策略，同时包含通过动力学拆分手段，利用手性诱导试剂不对称合成磷手性化合物的合成方法。这些基础知识已经在课堂上学习过。我们结合疫情热点，通过介绍瑞德西韦的合成，使学生了解有机化学在药物合成中的应用，促进理论与实践相结合。瑞德西韦的合成采用汇聚合成方法(图1)，反应首先以二氢呋喃-2-酮衍生物1和7-碘-吡咯并[1,2-f][1,2,4]-三嗪-4-胺2为原料在碱性条件下发生亲核加成反应得到中间体3，然后通过官能团转化将中间体3中的羟基转化为氰基，同时脱除羟基保护基得到关键中间体C-核苷5。进一步以五氟苯氧基磷酰二氯7为原料，与苯酚和丙氨酸酯盐酸盐8在碱性条件下发生亲核取代反应生成另一个关键中间体磷酰胺酯9和9’。这时反应得到的磷酰胺酯是一对非对映异构体，可以通过柱层析方法分离得到手性磷(Sp)酰胺酯9和手性磷(Rp)酰胺酯9’。反应最后利用2’,3’-羟基丙叉保护的C-核苷6与手性磷(Sp)酰胺酯9在碱性条件下发生亲核取代反应得到瑞德西韦前体化合物10，然后在酸性条件下脱除2’,3’-羟基保护基即得到瑞德西韦[5]。瑞德西韦的合成步骤多，官能团转化复杂，涵盖的有机化学基本概念丰富，设计合成路线的集成化程度高，是有机合成教学非常典型的应用实例。我们在教学过程中一方面通过回顾合成瑞德西韦所涉及的基本化学反应类型，帮助学生巩固所学知识；另一方面鼓励学生积极发言，阐明每步反应的反应机理，熟悉和掌握多步有机合成的药物合成中的应用。课后教学效果反馈显示听课学生普遍认为非常“解渴”，教学内容贴近实际，紧扣当前疫情热点，将枯燥的书本知识与药物研发实际结合起来，使学生充分认识到正在学习的是非常“有用的化学”知识，大大激发了学生的学习热情。