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关键词:非金属有机催化剂 有机化学反应 应用过程
催化剂的使用十分广泛,特别是在有机合成化学与化工中广泛使用。通过调查发现,催化过程生产的新型催化剂起到的催化工艺效果引起了化学工业革命的创新,这也是大多数现代化学工业产品的研制成功重要关键所在。金属有机催化剂在有机催化剂中有着重要的作用,但是正是因为它带动了非金属有机催化剂的大力发展。非金属有机催化剂更是激发了无数化学研究者的无限兴趣。促使无数的非金属有机催化反应更多的应用于现代工业发展中。
一、非金属有机催化剂在有机化学反应中的应用
纵观现代化学工业的发展历程,催化剂成为一种发展过程中必不可少的必需品。它是一种在化学反应里不改变化学平衡的状态,却能适时的催化反应物的化学反应速率,并且其自身的质量和化学性质均为发生任何改变的物质。非金属有机催化剂被广泛的应用于有机化学反应中,并通过其特有的反应,显现出独特的化学原理。
(一)松香酯化催化剂的应用
作为自然界极为丰富的一种天然树脂,松香主要分为脂松香、木松香和浮油松香三种。松香特有的抗腐蚀、绝缘好、粘合性等特性,被广泛的运用于食品制作行业、电子产业以及胶念剂工业等领域。但是研究发现,松香本身具有着易氧化、热稳定性差等缺点严重妨碍了在各个领域的应用,因此学者通过研究发现可以通过适当的改变松香的性能,来人为的赋予其各种优良的特性,使其更好的服务于各个领域的工作。
(二)环加成反应
环加成反应涉及活化中间体的价电子重组,通过热反应和光反应激发分子来提供所需要的能量,并且不会涉及其他试剂,如果在此过程中,反应物和产物分子对光和热含有敏感的基团,环加成反应则不能得到充分的应用。
(三)氰化氢的反应
非金属有机催化剂的应用过程中,氰化氢对亚胺的不对称加成是一个非常重要的反应,通过水解将会得到具有光活性的氨基酸,在此过程中未产生不对称产物,经过实质性的研究发现,是苯甲醛亚胺中的N原子特有的碱性导致氰化氢过程不发生质子的转移,经过催化剂将咪唑部分与胍基进行转换之后,才取得了具有突破性的进展,因此在特定的温度之下,使得N-二苯甲基亚胺的氢氰化产物α氨基腈有非常高的收率和对映选择性。
二、非金属有机催化剂的未来趋势
工业发达的现代社会,人类对非金属有机化研究希望得到更多的突破,因为太多的科学家看到了非金属有机催化剂在工业上的发展前景。有机催化剂之前也存在着千丝万缕的联系。比如叔膦既是金属有机催化剂的配体又是非金属催化剂。又比如酶的特性和催化机理与有些非金属有机催化剂非常相似。在不对称的合成中,非金属有机催化剂展现出了超高的催化活性,它的这一特点或许会在以后更多的造福于人类。
所以现在越来越多的各国科学家都在开始注重非金属有机催化剂在各类有机反应中的应用,他们或许会在不远的未来,将非金属有机催化剂的优势在化工工业中发挥得淋漓尽致。
综合非金属有机催化剂具有容易操作和一些“绿色的”优点:
1.不一定需要金属来引发,不必担心有毒金傩孤兜交肪常造成环境污染;
2.非金属有机催化剂通常价格非常低廉,容易制备;
3.非金属有机催化剂通常可以在湿溶剂或者空气中进行反应,不必用到苛刻的无水无氧条件;
4.非金属有机催化剂容易从产物中分离和回收(例如:脯氨酸易溶于水,难溶于有机溶剂,利用此特点很容易从反映体系中分离。)
非金属有机催化剂不但有优点,但是也有它的缺点,如何综合所有非金属有机催化剂的优点,避免其缺点,称为今后发展的主要方向。而且,在今后的研究中,非金属有机催化剂的研究也许会成为化工业发展研究中的重中之重。当前研究发现,反应底物决定着大多数非金属有机催化剂反应的效果。底物的改变可以能直接导致的是反应效果大大下降。所以把非金属有机催化剂变得更具有普遍适用性,仍然是化学研究中的重大问题。例如:非金属有机催化反应中,一般非金属有机催化剂使用量较大,反应时间较长,要想提高催化剂的活性和催化剂的再利用率,需要用离子液体为溶剂,将催化剂固载化。所以目前科学家的研究方向是减少非金属有机催化剂的使用量,提高非金属有机催化剂的效率。这将对人类的生态建设,和人类生命健康提供了又一强有力的工具。
三、结语
现代有机合成工业通过不断的发展,随之出现的催化剂种类也不断增多,作为重要的催化剂类型,金属有机催化剂备受关注,而相应存在的非金属有机催化剂更是占有举足轻重的地位。非金属有机催化剂的工艺不断成熟,悄然的掀起了有机化学的重要革命,特别是通过实质性的研究案例发现,非金属有机催化剂拥有良好的催化性能,渐渐成为其他催化剂的替代品,成为化学反应催化剂中的主流,现代科技的蓬勃发展,使越来越多的催化剂应用过程居于现代化学研究领域的前沿。
参考文献:
[1]罗伟宏.非金属有机催化剂及其在有机化学反应中的应用探讨[J].辽宁化工,2016,(07).
[2]刘浩吉.非金属有机催化剂在有机化学反应中的应用[J].化工管理,2016,(12).
大学有机化学的结果学说把很多种类的有机化学物质纳入一个统一的体系。例如苯的环状结构学说很顺利地解决了芳香族有机化合物的分子结构重建的问题。在大学有机化学知识体系不断构建的过程中,许多科学观念都在起着比较关键的作用。随着有机化学科学事实的不断积累,李比希等人发现有机物化学中的基团是比较复杂的,他们通过对有机物分子结构的研究,从物质结构和化学性质之间的关系入手,建立了比较经典的化合物和单质经典价键理论。
2科学观念为基础的大学有机化学教学策略分析
2.1教师应该掌握有机化学知识结构,完善学生认识
大学有机化学教师要首先掌握好知识结构,因为这是培养学生具有有机化学科学观念的基础。在实际有机化学学习的过程中,只有坚持科学的观念,并加上学以致用的理念,才能够真正教会学生解决问题的方法。其次大学有机化学的知识结构主要是以官能团为主线进行展开的,所以教师在教学的过程中应该引导学生一方面领会和掌握这一知识脉络,同时还要让学生强化“物质的结构决定性质,性质决定用途”的教学观念。在实际教学的过程中,教师要帮助学生创建具体的有机化学学习情景,帮助学生实现同化学习,更新现代有机化学知识结构。
2.2重视教学和知识发生过程的科学性,结合有机化学历史进行教学
有机化学的生命力就在于不断的冲破化学研究的进去,建立了相对完善和立体的化学理论以及原子架构理论。大学教师在有机化学教学的过程中,可以把现行的有机化学知识与有机化学的发展历史相互结合起来。培养学生的科学思维的方法与模式,使得学生能够认识到有机化学学科的科学本质,形成比较良好的科学态度与价值观。大学有机化学的教学内容主要来源于近代有机化学,所以教师在讲解的过程中应该以历史上的化学科学家的判断取舍过程为示范,不断引导和加强学生对有机化学学习的兴趣,全面提高学生的科学素养。
2.3教师深刻挖掘有机化学中的科学观念知识体系
在现行的大学有机化学教材中,很多科学观念是相对比较隐性的,在教学的过程中就需要教师进行深入挖掘,将其中所隐含的意义充分表达给学生,从而在一定程度上影响到学生的学习态度和行为。首先应该从比较枯燥的化学概念中提出简单的化学观念,并作为教学的主导思想教授给学生;其次教师还要充分落实好教学观念,克服知识本位的教学模式和观念。
2.4设计合理的教学方法,不断增加教学体验
只有学生不断地加入到学生的学习过程,才能够实现有所发现的教学模式,不断地培养学生的科学观念。科学的探究性学习在培养学生的科学观念的形成是具有不可替代的作用。只有在实验教学的过程中才能够体验到有机化学反应的复杂和多边性,在学生课堂的学习过程中,不断的倡导探究性学习模式,在实验课堂学习的过程中,只有通过对有机化学反应实验条件的控制以及化学反应生成物的分析,才能够使得学生摆脱相对狭隘的物质转化观点。
2.5不断拓展学习渠道,综合运用各种教学资源
随着现代互联网媒体的不断发展,在有机化学的教学过程中可以将网络资源中将有机化学知识转换为具体的生产生活情景之中。网路资源的存在可以为有机化学的研究提供一些条件,先进的科学技术将抽象的知识变为形象的实验,打破教学课堂的空间和时间限制;其次有机化学与学生的实际生活联系比较紧密,教师在教学的过程中可以将具体的知识与实际社会生活情境很好地结合起来。
3小结
主要研究方向:
有机合成方法学,金属有机化学,天然产物及药物化学,有机功能材料化学。
具体研究课程:
1、非活泼化学键的官能化、离子液体的绿色合成、不对称合成化学相关的有机合成反应方法学研究;
关键词 民办本科院校;有机化学;实验设备
中图分类号:G642.0 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2013)27-0107-02
近年来,民办本科院校得到快速发展。但是,随着办学规模的不断扩大,在教学中出现越来越多的问题。在化学化工、环境工程、生物工程等专业当中,有机化学和有机化学实验是两门必修的基础课。有机化学内容相当丰富,课堂讲授学时相对较少,如何提升这门课程的教学质量,调动学生学习的积极性和兴趣,不断提升学生的基础理论知识和有机化学实验技能,仍然需要同行不断进行创新研究。
在有机化学教学中,让学生系统掌握有机化学的基础理论、基本知识和基本技能,适当了解有机化学领域的新成就、新发展、新理论、新技术、新方法,仍然是每个有机化学教育者不断追求的目标。目前,已有教育者总结了这方面的先进经验[1-5],但是教学同样是一个需要不断创新、改革实践的过程,如何提升民办本科院校有机化学教学质量,仍然是一个研究的挑战。笔者主要对民办本科院校中有机化学教学中存在的问题进行分析,并提出解决的合理对策。
1 民办高等本校院校在有机化学教学中遇到的问题
1.1 学生基础较差,对基础知识的领悟较差
大多数民办本科院校学生的录取分数线较低,生源基础较差,对高中有机化学基础知识掌握不够,对基本有机化学概念不熟悉。大学丰富的有机化学知识使学生更难以掌握,学生对基础知识的灵活应用较差。
1.2 学生学习氛围较差,学生自我控制力差
从高中的封闭式管理到大学的开放式管理,很多大学生一下难以适应,一些学生整天沉溺于网络、游戏当中,导致学习的氛围较差,平时对有机化学的重视程度不够,学习成绩和能力难以提高。
1.3 实验课教学与理论课教学脱节
民办高校研究经费紧张,实验设备较少,实验课开设学时相对较少;实验课教学与理论课教学脱节,导致学生对有机化学知识的掌握处在一个记忆的阶段,动手能力较差,科研创新能力较弱。
1.4 不同专业之间差别较大
在高等有机化学教学中发现,不同专业学生之间的差距很大:化学专业学生对有机化学的学习比较重视,成绩相对较好;而非化学专业尤其生物工程、制药、环境工程等专业学生认为化学非他们的专业课,因此对有机化学学习兴趣不高,成绩相对较差。
2 提高有机化学教学质量应采取的措施
2.1 精心设计教学过程,采用多媒体等现代教学手段
转变观念,转变思想,细心备课,精心设计教学课件,不断转变传统的粉笔板书的讲课方式,结合计算机等多媒体手段进行授课。如在讲授亲核取代反应时,学生对SN2亲核取代反应和SN1亲核取代反应中遇到的立体化学很难理解,教师可以适当做一些动画方案,或结合化学结构教具、模型,让学生对反应过程的立体结构变化有更深入的理解,使这些抽象的化学反应变得通俗易懂。同样,在讲解立体化学判断手型分子R、S构型时,涉及分子的空间结构,对这部分内容,初学有机化学的学生也是不容易理解,教师就可以采用多媒体手段,结合分子的球棒模型来授课,让分子的空间结构变得更加直观,大大提高学生学习的兴趣,从而提高教学质量。
2.2 结合有机化学反应的机理,突破教学的难点
在有机化学教学中,重视反应机理的教学,通过反应机理的讲解,使学生更加容易理解有机化学反应的规律。如在自由基取代反应中,烷烃与溴水在光照下反应,结合自由基取代反应机理,通过自由基的稳定性顺序来决定最终产物。烯烃高温α-H的卤代、芳烃侧链α-H的卤代同样属于这一类型的反应,通过解释自由基的稳定性顺序解释最终的产物,举一反三,提高教学质量。烯烃与溴化氢在过氧化物存在下的自由基加成时,同样决定产物最终结构的为中间体自由基的稳定性。
通过有机化学反应机理教学,不断培养学生的创新思维和意识。在讲到烯烃与不对称试剂发生亲电加成反应时,加成产物符合马氏规则,为什么是这样呢?通过讲解亲电加成反应机理,以中间体碳正离子的稳定性来解释最终的主要产物。同时举一反三,如烯烃、炔烃与水、次卤酸的反应,都主要属于亲电加成反应。
2.3 重视教学的各个环节,培养学生学习的兴趣
兴趣是最好的老师,由此可见学生学习兴趣的重要性。在教学中,要重视教学的各个环节,做好课堂讲授的同时,通过课堂讨论或提问,使更多的学生参与课堂讨论,调动学生学习的积极性和兴趣。同时,每章结束后都布置一定量具有代表性的习题,通过习题的训练,让学生对课堂所学的基本知识点能够进行灵活应用。教师应对作业中出现的问题集中进行课堂讲解。教师每周应抽取至少半天的时间采用固定地点进行答疑,也可采用网络等不同方式进行答疑,解答学生在课后复习中遇到的难点。
教师应融入学生,以微笑的姿态对待每一个学生和每一个问题,不断提高学生学习有机化学的热情。同时介绍一些优秀的课外辅导书,或组织知名的专家教授做学术报告,让学生进一步了解学习书本以外的知识,不断开拓学生的视野。
2.4 重视实验课教学,理论联系实际
在民办高校中,研究经费紧张,实验室和仪器设备简陋,实验课学时相对较少。学校应采取各种措施克服遇到的困难,大力加强实验课教学,培养学生的动手能力和使用所学知识解决实际问题的能力。如在讲授有机化学烷烃、烯烃、炔烃的鉴别、不同卤代烃的鉴别、醇的鉴别及胺的鉴别等内容时,教师可以通过动画演示实验,让学生更好地理解。如条件允许,最好在实验室进行实验,使学生由单纯的记忆实验现象变为自己动手进行操作,提高学生通过实验更加牢固掌握有机化学知识的能力。在实验课教学中加强有机合成实验的教学工作,让学生通过有机合成实验进一步熟悉基本的化学反应和实验操作技能,把所学的理论应用到实际合成中去,培养学生动手进行科研创新的能力。
3 结论
本文对民办院校有机化学教学出现的问题进行分析和总结,并提出四点提高有机化学教学质量应采取的措施。当然,提高有机化学的教学质量还需要不断进行改革和尝试,不断进行教学创新,提升有机化学的教学效率,巩固学生有机化学的理论基础知识,培养学生的创新思维和实验动手能力,为我国培养复合型人才做出贡献。
参考文献
[1]黄继秋.民办高校提高有机化学课堂教学效果的探索和实践[J].创新教育,2009(34):125.
[2]陈鸶,杨英杰.有机化学教学方法改革的研究与实践[J].吉林化工学院学报,2011(12):63-66.
[3]刘亚群.有机化学教学改革的实践和探讨[J].中北大学学报:社会科学版,2006(3):79-81.
【关键词】药学,有机化学,困惑
一、积极心理暗示,消除学生学习有机化学的畏惧心理
学生对有机化学课程的学习缺乏自信,甚至产生抵触心理。原因是我校大部分高职生都是文科生,化学基础相对薄弱,这种原有的认知,使他们从心理上排斥有机化学。因此,在第一堂有机化学课上,应该通过积极的心理暗示消除学生对这门课程的畏惧心理,树立学好有机化学的信心。此外,部分学生还觉得化学难学是因为一个个的化学元素符号或化学式,就像英文单词一样让他们头疼,这个时候可以告诉他们只要认识C、H、O、N、S这几种元素,然后跟着老师的思路走就可以学好,这样就能够消除学生原有的认知带来的抵触性,使学生在身心放松的状态中进入对有机化学的学习。另外,在教学过程中,要使用鼓励欣赏的语气给予学生反馈,暗示学生勇敢地学习和发言,这样可以有效地克服学生的厌学情绪。“试一试,你没问题”,“分析的很有道理”“不错,很好,就是这样的”等褒奖式语言可以起到鼓励的效果。
二、理论联系实际,改变学生对有机化学的短视症
1、结合日常生活,激发学生的学习兴趣
在有机化学绪论课上,要结合日常生活,消除他们印象中枯燥无味的化学,激起学生学习有机化学的兴趣。教师可以联系生活实际创设问题情境,给学生设置悬念,激发其好奇心,带着问题听课,使他们以最佳状态尽快的融入到学习中。例如,“有的人喝酒会脸红,有的人脸发白,这是什么原因呢?喝醉酒后又如何解酒呢?”;“醋是酸的,糖是甜的,咖啡是苦的,是什么成分让它们的味道不一样呢?”;“茶叶有很多作用,有助于延缓衰老、预防和治疗辐射伤害、美容护肤、醒脑提神。”等等,这些都需要有机化学的知识来解释。
2、紧扣药学专业知识,提高学生的学习积极性
大一学生对药学专业认识尚浅,认为将来就是卖药的,学有机化学没有用处。针对学生的这种困惑,结合自己的教学体会,可以采取以下几个对策:首先,教师在第一节课应让学生了解所学专业的就业方向及要求。作为一所高职医学院校的药学生,就业方向主要有医院药剂师、医药企业相关岗位、社会药店店员等岗位。其次,告诉学生工作中会需要考取药剂师、执业药师等药学专业的资格证书,而这些证书的获得都需要有机化学的基础知识。最后,在教学过程中,应密切联系药学专业知识,提高学生学习有机化学的积极性。例如,在讲对映异构体的生理活性差异时,可以列举学生感兴趣的“减肥药”-左旋肉碱,左旋肉碱是一种营养强化剂,被广泛用于食品、临床医疗等领域,在2003年被国际肥胖健康组织认定为最安全无副作用的减肥营养补充品,但左旋肉碱不是减肥药,它的主要作用是运输脂肪到线粒体中燃烧,是一种运载酶。要想用左旋肉碱减肥,必须配合适当的运动,控制饮食。右旋肉碱是左旋肉碱的对映异构体,却已被证实对人体有害,可造成肌肉酸痛,严重时会导致肌肉萎缩!
三、教学方式多样化,降低学生学习的困难度
1、多媒体技术与传统板书相结合
有机化学知识量较大,各章节的知识既有抽象的化学结构,又有具体实际的化学反应以及有机物的命名,学生很难适应,无法及时接受所学知识。因此,在教学过程中,可根据教学内容的特点采取不同的教学形式。具体的做法是以板书为主,配合PPT展现,中间穿插模型讲解。例如对于有机物的命名以及有机化学反应,用传统板书讲授,在板书的过程中,学生能够跟着老师的节奏走,知道一个有机物的名称是怎么来的,一个有机反应是如何发生的,有足够的思考时间来吸收所学知识,如果用多媒体技术来讲授这部分内容,学生普遍反应跟不上。在这里,多媒体所展示的知识量比较大,学生会忘记,而板书是做给学生看,学生就会记住, 在此基础上如果再让学生做题,也就是让学生参与,学生就会掌握。
2、对照比较,归纳总结
学生在学习有机化学时觉得内容繁杂,知识点分散,容易混淆,头绪乱。普遍出现了“上课能听懂,下课就忘;学了新知识点,忘旧知识点”的困惑。原因是学生脑海中只是知识点的复杂罗列与堆砌,没有使之系统化。针对这种情况,在教学过程中,可对相似的知识点采取对照比较的方法,让学生找出其共性和个性,就可以使知识系统化,从而做到融会贯通。同时,应注意各个章节知识点的相互关联,对相关的知识点进行归纳总结,揭示知识点之间的内在联系,搭建起知识的整体框架。例如可针对不同有机化合物的命名、常见有机物的鉴别、有机反应式等分类归纳总结,让学生从中把握知识点的内在联系,从而对所学内容有一个系统而完整的理解,这样就会提高学习效果。
3、案例教学法
学生在学习过程中,主动意识薄弱。通过课下与学生交流发现,大多数学生做不到课前预习和课后复习,老师布置的作业也是机械的去完成,很少主动动脑思考。针对这种情况,可选择性的对某些章节进行案例教学。案例教学比较重视学生的学习主动性、积极性与创造性的开发,学生的思维是开放的,不受教师行为的限制。学生可通过查阅相关资料,分析案例,从自己的角度出发来解决问题,可以以小组为单位进行讨论并进行互评、提出质疑,最终得出结论。例如,在羧酸这一章中,教师可引入案例:惊动全国的“齐二药”药害事件,就是患者使用齐齐哈尔第二制药厂生产的亮菌甲素注射液后出现急性肾衰竭临床症状。学生通过查阅资料,分析整理,经小组讨论,归纳总结了出现这种症状的原因:该批号的亮菌甲素注射液含有有毒有害物质二甘醇,二甘醇在人体内经氧化代谢会产生对人体有害的乙二酸(草酸),草酸能与人体血液中的钙离子形成不溶性的草酸钙结石沉降在肾脏,从而导致肾衰竭。在这个案例教学中,学生主动参与,积极搜集和处理信息,小组内学生间乐于讨论与交流,基于此案例教学,学生体会到了有机化学在药学专业中的重要性,分析和解决问题的能力得以提高,并养成了自主学习的兴趣和团队协作的能力。
参考文献:
[1]刘春叶.浅谈医学有机化学教学的几点体会[J].西北医学教育,2011(3).