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有机合成方法总结精选(九篇)

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有机合成方法总结

第1篇:有机合成方法总结范文

关键词:绿色有机合成 技术研究 化学

绿色有机化学的初衷是想从源头上成功抵挡住污染。使人类在生活中,不使用、不生产有害物质,并且在后期也不用再处理产生的废物。真正做到从原料到产品的每一个步骤,每一种物质都是安全无害的。

一、绿色有机过程中的溶剂绿色化

1.超临界流体,这类流体的密度实际上是与液体相似的,但更确切的来说,这是一种拥有传质速率快,本身具备的一些物理性质又对温度等因素带来的影响极为敏感,且粘度和扩散速度又与气体相似的,温度和压力都在临界点以上的这样一种流体。这种流体在有机化学的应用方面能够很好的控制反应过程中活性,调控选择性,成功实现反应与分离能够具有一体化的模式。

2.超临界水作为超临界流体中的代表被广泛应用在反应中,因为超临界水本身具有对一些气体或是有机物的溶解能力,这是一般物质无可取代的。除此之外,超临界水同样具有通过改变一些物理性质来影响反应速率,提高选择性。例如可以通过改变密度、粘度和介电常数,以及调控温度和压力。绿色有机化学中,关于超临界水的反应有水解反应、氧化反应和重排反应。应用到现实中的有旧塑料的油化再降解。

3.离子液体,离子液体主要具有在热的条件下仍然保持较高的稳定性,且不易挥发,通过调节组成它的阴离子和阳离子可以达到调控溶解性的效果,其次,其酸度也可以通过调节成为强酸的特点。而在概念上,离子液体被定义为由阴阳离子构成的,在接近室温的环境中可以保持液态的液体。许多重要的有机化合反应都用到了离子液体这一介质。例如酯化反应、聚合反应、氧化还原反应和烷基化反应。将离子溶液作为反应中的介质,有利于加速反应的速率,使反应始终保持在一个温和的环境中。

4.水溶剂,水溶剂顾名思义就是将水作为有机反应中的溶剂。因为其本身具有的疏水效应对有机转化的整个过程是十分有利的。例如在经醛缩合反应、Michael加成反应、Diels-Alder反应和Mannish反应中,水溶剂就可以提高反应的速度和整体的选择性。另一方面,水本身作为一种安全无害且环保的物质,逐渐的成为绿色有机化学研究中的热点。水在化学反应的过程中,不仅作为一种溶液参与其中,它也会影响反应的进程。经过长期的研究和探索,我们发现水在某些极强的多元反应中具有加速反应的效果,并且具有易于分离的特点。

5.氯两相体系,这种体系是由两种溶剂构成的,它们分别是普通有机溶剂和全氟溶剂。通常的情况下,如果温度较低,全氟溶剂与其他的普通有机溶剂就很难相溶,在这种情况下就会形成氟相和有机相的两相体系。而此时如果外界的环境温度上升,全氟溶剂则可以很好的与普通溶剂相溶,我们将这种溶解度随着温度急剧上升的情况称为形成单一相。这种现象能够更有利于为有机反应提供均相条件。同时,随着反应的结束,温度的降低,体系也会自然的恢复到两相体系。

绿色化学中的氟两相体系的应用也有许多,其中也分为两种,作为有机反应介质和催化剂作用。作为催化剂参与的反应有,烯烃的氢甲酞化反应和硼氢化反应、Diels-Alder反应、烯丙位取代反应和氧化反应。而作为有机介质参与的反应有硝化反应、Swern氧化反应和Hosomic-Sakurai反应。

二、绿色有机合成中的催化剂绿色化

1.固体酸催化剂,固体酸催化剂是指金属盐催化剂,金属氧化物催化剂和分子筛和杂多酸催化剂的总称。并且其本身也具有活性高,选择性强,反应后的产物易于分离而且也可以多次循环利用,这体现了绿色化学的主旨。

2.金属催化剂,有机金属配合物催化剂、金属氧化物催化剂和金属Pd催化剂同属于金属催化剂。我们通过实验证明了金属催化剂能够提升催化的速率,使用浸渍法获取1%的的Pd/Mgo,这将作为反应中的非均相催化剂,将不同性质的醇氧化,我们可以发现此催化剂具有使反应条件温和的特点。

3.酶催化剂,酶曾被许多人认为是化学反应中一种快速且专一的催化剂,近年来,酶在有机化学中的应用日见广泛,人们已经将它高效立体且具有灵活选择性的性能应用在有机化合物的合成中了,此外,酶还具有水解活性高的特点。

三、绿色有机合成过程中的合成方法的绿色化

1.用物理方法来促进化学反应,物理中的光、电和热这三种要素在化学有机反应中占有重要地位,也是我们在绿色有机合成方面的研究方向之一。例如利用微波炉的微波来促进反应速率的例子比比皆是。微波辐射条件不仅可以提升有机反应中的反应速率,也能够提升产品的纯度。在Diels-Alder反应中,微波辐射技术就被成功应用。除此之外,还有加成反应和杂环化合物的合成也作用了此项技术。例如在进行Diels-Alder成环反应实验时,用100w的微波加热五到二十五分钟,产率可以高达79%到90%,而用普通的方式加热,三个小时内仅可产生25%到60%,除了产率高这一特点外,微波方式还具有高选择性和条件温和的特点。另外,除了微波技术,超声波的空化功能也可以减少废物的排放,降低能量的损耗。

2.串联反应,绿色化学提倡减少能耗,避免污染。但我们的实验过程中经常会遇到提纯或是分离一个分子的步骤过于繁琐,不利于经济和环保。因此,我们有必要考虑串联反应在有机化学中的应用,当前串联反应已经被应用在了不对称合成和杂环化合物的合成过程之中,串联效应针对光学效应的产物和分子具有特殊的优越性。

四、总结

绿色有机合成化学逐渐成为了人们生产、生活,化学学科理论和实际发展中的必然选择。随着时代的不断进步,绿色有机合成化学也是我国工业化领域的大势所趋,绿色化学除了要做到溶液绿色化,催化剂绿色化,合成方法绿色化之外,还行应用各项先进技术,将绿色化学发展到各个领域之中去,尤其是基因工程,细胞工程和微生物工程。同时引导一些新兴技术的发展,例如微波技术和超声波技术,达到绿色化学的多领域全面发展。

参考文献

[1]刘雪暖,李玉秋.反应精馏技术的研究现状及其应用[J].中国化工产业,2011(08).

第2篇:有机合成方法总结范文

【关键词】Mannich反应 催化剂 中间体 氨烷基化反应 Mannich碱

【中图分类号】O621 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2015)23-0125-02

Mannich反应为具有活性氢的化合物与甲醛(或其他醛)、胺进行缩合,生成氨甲基衍生物的反应,其通式为:

Mannich反应机理如下:

该反应通常是在Lewis酸或者质子酸的催化下进行的,但是这些传统催化剂往往具有毒性和腐蚀性,并且很难回收利用,这就必然导致酸性废物的排放和对环境的污染。因此,寻找一种对环境友好,并且易于回收利用的催化剂仍然是有机合成工作者关注的课题,本文对Mannich反应中不同催化剂的优缺点做了简单总结。

一 离子液体作为催化剂

近年来,离子液体作为一种新兴的绿色反应溶剂,越来越引起有机合成工作者的广泛关注。这是由于离子液体与传统有机溶剂相比,具有不易燃易爆,不挥发和较高的热稳定性,以及对许多化合物有良好的溶解性等特点。

(1)芳香酮、甲醛、二甲胺盐酸盐三组分的Mannich反应:

NH(CH3)2・HC1

(2)芳香酮、芳香醛、芳香胺三组分的Mannich反应:

其中,X为:a.H;b.Cl;c.OCH3;d.NO2。

采用离子液体催化剂,反应不需要加入任何Lewis酸或质子酸催化剂即可发生,且离子液体至少可以循环使用5次。

二 对氨基苯磺酸铝催化

有机金属磺酸盐具有耐水性和较高的催化活性,广泛用于多种有机反应。在室温条件下,对氨基苯磺酸铝可有效催化苯乙酮、芳香醛和芳香胺的Mannich反应,三组分“一锅法”合成了系列β-氨基酮衍生物,避免了传统合成方法使用强酸作催化剂的不足,为β-氨基酮衍生物的合成提供了新途径。

该方法操作简单,条件温和,收率高,催化剂活性好并且可以重复使用,符合绿色化学要求,对环境友好。

三 磷钨酸为催化剂

以水为溶剂,磷钨酸为催化剂催化芳香酮、芳香醛和芳香胺Mannich反应,合成了一系列的氨基酮衍生物。

该方法操作简单,反应条件温和,产率较高,催化剂价格低廉且用量少,对环境友好。

四 三氟甲磺酸铜催化

该反应以环己酮、芳香醛和芳香胺为原料,以三氟甲磺酸酮为催化剂,合成β-氨基酮衍生物。

三氟甲磺酸盐与传统的催化剂相比,它不需要添加浓盐酸、Me3SiC1等任何辅助催化剂,稳定性较好,反应时间大大缩短仅需1.5h,其催化量只需化学剂量的10%~20%就能使反应顺利完成,收率高且产物纯净。同时,由于反应结束后不需要经过水解,不会产生大量的“三废”,所以反应的后处理也比较简单,有利于环境的保护,反应结束后可再回收得到进行重复利用。

五 氨基磺酸催化

近年来,氨基磺酸由于具有不挥发、不易分解、廉价和弱酸性等性质,它在有机合成的许多领域取代了常规的酸催化剂。以下采用氨基磺酸作催化剂,芳香酮、环己酮、3-戊酮等酮类与芳香醛和芳香胺的三组分Mannich反应,反应式如下:

氨基磺酸廉价易得,催化活性高且用量少,稳定性好,其催化的Mannich反应对实验要求不严格,且目标产物收率均不低,因其具有两性离子的特性,使其易于回收再利用。

六 结束语

Mannich反应是合成药物、天然产物和精细有机中间体的重要反应之一,在有机合成化学中占有十分重要的地位。它不仅在药物、农药、染料、涂料和炸药等方面用途广泛,而且是参与合成天然生物活性分子的重要中间体。但是Mannich反应使用的传统催化剂如Y(OTf)3、Ln(OTf)3和Yb(OTf)3等往往具有毒性、腐蚀性、催化剂用量较大、催化效率不高、价格昂贵、污染环境等缺点,而目前研制的新型催化剂在某些方面有所突出,比如操作简单、条件温和、催化活性高、对环境友好等特点,然而也存在着制备较为复杂、产率不高等问题,因此,寻找一种更加高效、经济、对环境友好且易于回收的催化剂仍然是目前重要的课题。

参考文献

[1]惠斌、孟娜、陈凤凰等.离子液体中的Mannich反应研究[J].化学试剂,2006(6):323~325、328

[2]刘宝友、许丹倩、罗书平等.Bronsted酸离子液体催化的醛、酮、胺三组分Mannich反应[J].化工学报,2004(12):2043~2046

[3]宋志国、梁艳、侯敏等.对氨基苯磺酸铝催化苯乙酮、芳香醛和芳香胺的“一锅法”Mannich反应[J].工业催化,2010(12):59~62

[4]马杰、王学凯、姜恒等.有机磺酸锌盐催化合成氯乙酸酯的研究[J].化工科技,2005(1):49~52

[5]宋志国、王敏、宫红等.邻甲基苯磺酸铜催化“一锅法”合成3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮[J].化学研究与应用,2009(11):1597~1600

[6]陈君丽、解正峰、邢烨.水相中磷钨酸催化苯乙酮、芳香醛和芳香胺的Mannich反应[J].有机化学,2011(10):1714~1718

[7]张豪、黄云云、赵尖斌等.三氟甲磺酸铜催化的Mannich反应合成β-氨基酮的研究[J].广东化工,2012(12):59~60

第3篇:有机合成方法总结范文

关键词:高中化学;课堂教学;语言科学化

根据课程标准和学时要求,高一化学必修2第三章的有机化学中的内容,没有完全考虑有机化学本身的内在逻辑体系,主要是选取典型代表物,介绍其基本的结构、主要性质以及在生产、生活中的应用,较少涉及有机物的概念和它们的性质。而选修5有机化学基础建立在化学必修2中“重要的有机化合物”的基础上,目的就是引导学生比较系统、深入地学习有机化学基础知识。所以我们必须理清两者的关系,调整与整合授课内容。

一、用官能团作为桥梁,用典型有机物作载体整合课本内容教学

1.烃的性质

我们还是先学习最熟悉的甲烷,从甲烷的性质入手,过渡到烷烃的性质,烷烃的命名,同系物,同分异构现象;再从乙烯开始,到乙炔,归纳出饱和烃和不饱和烃的性质。再过渡到苯的性质,苯的同系物命名,芳香烃的性质。因为苯的性质比较特殊,它的化学键是介于单键与双键之间的一种独特的键。所以它既有饱和烃的性质也有不饱和烃的性质。学生学完了烷烃与烯烃后再学苯的性质就相对容易掌握。

2.醇、酚、醛、羧酸、酯、卤代烃的性质

醇、酚、醛、羧酸、酯、卤代烃的性质主要是官能团的性质,也可以说是烃的一些衍生物的性质,学生刚学完烃的性质,现在再接着学习这些烃的衍生物,从结构上不会太陌生,教学内容上起到一个很好的过渡作用,学生自然就比较容易理解与掌握。

醇的性质以学生熟识的典型的乙醇(酒)入手,从乙醇的7个特殊性质引申到醇的同系物的性质也就是羟基链在链烃基上的性质,自然就过渡到羟基链在苯环上酚的性质。

按照醇的氧化得到醛,醛的氧化得到酸,酸与醇的反应得到酯,这一线索就把醇、酚、醛、羧酸、酯的知识连成了一条线。但要注意的是学到这里时,不要把油脂一并学习,让它放到选修5的第四章“生命中的基础有机化学物质”时与糖类,蛋白质三个一同学习,这样既能分散难点,又能让知识更有系统性。

在我们的实践过程中,有些教师也提出为什么不把卤代烃放在烃的性质后面马上学习呢?烃与卤代烃不是很自然过渡吗?课本选修5第二章的标题也是烃和卤代烃,它们两者都是放在一起学习的。后来我们在科组活动上也提出了这个问题,最后大家还是认为不把卤代烃放在烃的性质后面马上学习的好。卤代烃的性质最重要的是取代反应(水解反应)和消去反应,卤代烃取代反应在氢氧化钠的水溶液条件下得到了醇,消去反应在氢氧化钠醇溶液条件下得到烯烃,这些反应的条件很容易让学生混淆,如果接着下来又学习醇、酚、醛、羧酸、酯的话,让学生感觉到有机化学太难,无规律,不容易掌握,从而降低了学习有机化学的兴趣。卤代烃取代反应得到醇,消去反应得到烯烃,这与前面学习的醇、烯烃起到一个首尾呼应的作用,我们在构建知识网络时就不是一条线而是一个圆,一张网。在以后的实践中也证实了我们这样对教材的处理是恰当的。

二、添砖加瓦,查漏补缺,使有机化学的知识体系更完善

学完烃的性质与烃的衍生物的性质后,官能团的“功能”模块知识就基本学完了,我们还必须把化学必修2第三章的有机化学与选修5有机化学基础的一些枝节与遗漏的内容整合完毕。

1.命中的营养物质

化学必修2第三章的第四节基本营养物质与选修5第四章生命中的基础有机化学物质,整合在一起学习,因为它们主要是生命中的营养物质:油脂、糖类、蛋白质、氨基酸等的知识,与前面学习的酯与羧酸有一定的联系。

2.机物的结构特点

选修5有机化学基础第一章认识有机化合物的第一节有机化合物的分类,第二节有机物的结构特点,我们就当成是前面学习的一个归纳与总结,不当做是一个新的内容来授课。

3.研究有机化合物的一般步骤和方法

选修5有机化学基础第一章第四节的研究有机化合物的一般步骤和方法,主要是介绍有机物的一般研究步骤和方法,内容繁多,涉及的其他知识较广、较新,学生比较难掌握,但在高考中的出现率不高,不宜拓展加深。

4.有机合成

我们把选修5有机化学基础第三章第四节有机合成与选修5第五章进入合成有机高分子化合物的时代整合学习,这两个部分分别对简单的有机物合成和复杂的高分子化合物的合成方法作了详细的介绍。这两个部分其实是对有机化合物各种性质的综合运用,也是对学生熟悉各种官能团性质程度的大检阅。它能对全部所学的有机化学知识进行考查,所以高考中有机合成被放在化学科目的大题第一题,占有非常重要的地位。

必修模块是选修模块的基础,选修模块是在必修模块基础上的拓展与深化。我们选择灵活机动的授课方式,大胆尝试,大胆实践,尽一切可能让学生学得流畅、明白,最大限度地使两部分的有机化学整合得更加完整、统一、严谨。同时,我们也会不断地学习、思考与总结,不断提高自身的思想素质和业务水平,使高中有机化学教学的目标和要求落到实处;深刻领会化学课程改革的意图,确保高中有机化学教学的顺利实施。

参考文献:

第4篇:有机合成方法总结范文

有机基础阶段:包括,自然界较简单的有机物——烃类化合物;生物体中重要的代谢中间物——醇、酚、醚、醛、酮、醌;重要的基本生物分子——羧酸及其衍生物;生物体内的高能化合物——含氮、含磷、含硫有机化合物等。以官能团教学为主线,掌握各类有机化合物结构、性质及反应等;以对生物体影响为纽带,掌握应用,加强基础学习。与药学专业密切相关的有机化合物,生物次生物质——杂环、生物碱,萜类和甾体化合物等。体内有机物质反应的基础,酶、生命必需物质——维生素、生物氧化等。生物体内四大物质。供能者——糖类化合物;储能与供能者——脂类化合物;生命的表达者——蛋白质(氨基酸);生物遗传的决定者——核酸(核苷酸)从结构,性质,功能,代谢意义以及代谢异常与疾病关系。生物代谢调节及器官生化(水,电解质代谢;肝脏生化)从水,盐代谢方面理解、分析药物的作用机理及肝脏在药物代谢中的功能。以上整合加强了知识体系性,注重专业联系,突出实际应用。

实验教学的整合

遵循两个原则:(1)层次要合理;(2)满足岗位要求。①结合药学,拓宽基础实验:如:一般的有机合成实验可改为药物阿斯匹林——乙酰水杨酸的制备。②重组两门课程相关实验,形成综合性实验。如:酮体的结构性质实验与脂类代谢异常疾病的尿酮症实验合二为一:尿中酮体定性测定。既考察了结构性质,又掌握了疾病诊断方法。③结合学生就业方向以及职业技能等考试内容增设探究性、设计性实验,提高创新思维。通过实验把药学中常用的两门课程的知识如:分离、提纯、识别、检测、合成方法与原理,有机的联系在一起,提高学生在药学工作岗位的实践技能。

整合优化过程注意的事项

两门课程的整合优化不是简单的叠加和重组,而是整合为一门新的课程体系《有机及生物化学》,所以应注意知识体系的连贯性、完整性和实用性。(1)连贯性:通过有机化合物在体外与体内反应基础的对比,将有机化学与生物化学衔接起来。如有机化学(在体外)——化学催化剂,高温、高压的条件与氧化还原;生物化学(在体内)——酶,温和的条件,生物氧化。虽有差异,但反应原理相同。(2)完整性:通过四大物质代谢过程将有机化学基础知识联系成一个整体,以揭示生命的本质规律。(3)实用性:运用有机化学知识解释代谢异常与疾病产生,为用药提供依据。

教学方法的优化

(1)结合临床巧设案例,提高学生兴趣,加深知识的理解和应用,学会用有机化学解释生物现象的本质。如讲解脂类时,通过案例:长期过量饮酒导致脂肪肝,引导学生分析为什么乙醇会在肝脏内合成脂肪且堆积。从而总结出乙醇在体内代谢反应的过程,将有机与生化结合起来。(2)采用多媒体辅助教学,整合后的课程教学注重实践,并且信息量大,所以要充分利用多媒体教学的优点[3],如采用超文本结构即按照人的联想思维方式和非线性地组织管理信息,实现了知识的横向联系。(3)依托咸阳步长医院(校医院)资源,以就业方向及岗位需求,设计开展多样性实践教学:实践教学的目的在于提高学生动手能力,满足就业岗位需求,故以就业方向和岗位把学生分组,遵循以学生实践为主,教师指导为辅的原则。督促学生进行分工合作,设计并完成实验。实验结论以实验报告形式汇报,报告内容以使用的化学结构,反应式,表格,图像等为主,探讨实验所遇的问题及实践意义。使学生在动手过程中加深知识的理解,具备分析、解决实际问题的能力,在合作中独立完成工作。

建立综合考评体系

整合以后,通过平时作业、达标测试、实验报告、操作技能考核和考试等实行阶段性综合考评,使学生的知识水平和能力水平得到相应提高。

第5篇:有机合成方法总结范文

我校的“有机化学实验”课程作为基础化学实验(Ⅱ),是国家精品课程(基础化学实验)的重要组成部分,其教学对象面向化学工程与材料学院、药学院、生物与环境工程学院、健行学院、建工学院以及教科学院的20多个全日制本科专业,量大面广。目前,有机化学实验课程总学时64学时,教学内容主要包括“基本操作和基本技能实验”、“有机合成实验”、“基础综合实验”三大块,根据化合物的结构种类开设12个左右的实验。有机化学实验的教学采用实验前指导教师讲解、学生独立实验、教师纠正、规范实验操作等方式,考核采用平时成绩与期末考核相结合的方式,期末考核分笔试与操作考试两部分。在日常教学过程中,我们也深刻地体会到现行的有机化学实验教学模式和教学内容还存在许多不足之处,主要是以下3个方面:

(1)有机化学理论知识学习“僵化”。学生不能正确地运用所学理论知识来解释实验现象,解决实际问题,将学习有机化学的重点只放在记忆有机化学中的基本理论、基本概念和一些反应式,不能理论联系实验地深刻理解有机化学的反应规律,造成“有机化学理论空洞学,有机化学实验盲目做”的被动局面。

(2)实验内容零散,相互独立分割,重点不突出。实验的主要内容过多地局限于基本技能训练、基本操作实验和一些简单的制备实验,实验与实验之间无关联,系统性不强,学生只能“零打碎敲”地做实验,对实验的“统筹性”、“整体性”把握能力较弱。

(3)实验教学中创新能力培养的源动力不够。教学效果背离有机化学实验教学设计的初衷。在设计有机化学教学实验时,本意是将有机合成的全过程,即“文献查阅—原料提纯—条件优化—实验操作—产品表征”等环节贯穿其中,培养学生独立完成一个完整的操作流程的能力,但由于教学时数的限制或其他课程的冲突,学生只能按课本作“机械式”的操作练习,大家同一步骤、同一进度,缺乏创造性的激励机制。

2深化有机化学实验教学改革的理念与思路

有机化学实验教学应以“培养学生的思维能力、观察能力、设计实验的能力、动手操作能力、提出实验中遇到的问题并设计方案来解决问题的能力、以实验为基础理解化学理论的能力”为重点,特别是要以培养具有基础科研能力的人才为教学目标。在教学中,需要培养学生对有机化学的思维方式,对有机化学实验现象的观察、分析、比较、综合、归纳、演绎、推理等能力,也必然地要求教师在教学过程中,积极转变教学观念,整合、深化教学内容,创新教学手段,以学生发展为中心,充分调动学生的学习主动性,对有机化学实验教学进行大胆的探索与创新。我们的改革思路是首先对学生强化与实验内容相关的理论知识,使学生全面了解实验的基本原理和相关反应的机理,帮助学生从理论上分析实验过程可能出现的现象和结果,再按化合物结构类型,采用理论与实践贯通的专题式实验教学方式,将某一化合物的“制备实验、应用实验、同类型拓展实验”等组成一个专题,用“组合式”实验替代原有教学体系中分散化的实验。从以下3个方面入手:

(1)跟踪学科发展,创新教学内容。坚持理论联系实际的原则,把传授知识与培养能力融为一体,引导学生用有机化学的理论知识去关注实验中的一些基本问题,培养学生获取、掌握、巩固和运用知识的能力。在具体教学内容的安排上,除保留基本技能训练、经典的合成实验外,将一些新技术和教师的最新科研成果引入教学实验中,加大文献实验、综合实验、设计实验和研究型实验的比重,使课程内容与创新教育密切结合,与学生课外科技活动有机结合。

(2)以学生为主体,改变教学方式。有机化学实验属于应用性、实践性都很强的专业技术课程,因此,在教学方法设计上,应根据学生实验基本技能训练和分析、解决问题能力培养的要求进行,进一步体现学生的主体地位、教师的主导作用和以学生能力提高为本位、关注学生可持续发展的教学理念。在每一个专题实验中,让学生带着明确的任务进行实验操作,让学生实验前查阅相关资料,完成预习报告。教师要了解学生对整个实验原理、步骤的理解,指导学生独立进行实验操作、观察实验现象、分析实验结果,做好实验报告,对实验过程中出现的问题积极探讨总结,引导学生把理论知识和实验过程中获得的感性知识结合起来,把整个实验过程中所涉及的知识点连接起来,使学生对所学知识和实验操作技能有系统的认识,把实验过程推进到“理论—实践—再理论”的过程,激发了学生独立思考的积极性和主动性。

(3)加大实验信息量,拓展学生知识面。根据有机化学学科的特点,通过查阅有机化学实验文献,了解、比较目标产物的各种合成方法,是实验教学的一个重要环节。通过有针对性地查阅、收集和利用各种有价值的文献信息资源,使学生清楚该化合物目前的研究进展、合成时的影响因素、表征方法、应用领域等知识,学生的知识面得到拓宽,改变传统实验中“一本教材、一种方法”,学生预习时不假思索地照抄照搬书本的不良现象。

3专题式有机化学实验教学的实施方案

影响实验教学效果的最重要因素是实验内容和实验方法,实验内容应该具有先进性和综合性,实验方法则应以新技术、新方法和新手段为主。在现有有机化学实验教学内容的基础上,按化合物种类划分若干专题,如卤代烃、醇、酮、酸、酯、胺等,每一个专题中包含该类化合物的“制备实验”、“应用实验”、“拓展实验”等。实验反应机理、实验条件、实验中出现的相关问题等要求学生从理论的高度给予正确解释。在“应用实验”、“拓展实验”中进一步增大实验的信息量,将相关的新技术、新方法引入实验教学中。实验前要求学生预习专题实验内容所涉及的理论知识和实验基本操作。实验技能方面要求学生根据合成的目标化合物的不同选用不同的反应装置,学会各种装置的使用方法和应用范围,并且明确各个反应装置的作用,安装反应装置时应注意的事项等。在实验过程中必须利用基础理论知识解决一些常见的问题。实验结束后,根据文献查阅、实验情况进行讨论,比较实验方案的利弊,解释实验结果,并对实验结果进行比较和评价。在专题的拓展实验和应用实验中,可以采取项目组的形式,按实验产品的不同分成若干小组,分工合作,归纳总结,从而加深对有机化学理论的理解。这就不仅要求学生统盘考虑实验进程,更重要的是要让学生在理论指导下学会创新和创造,在实验训练中学会设计实验,利用理论知识去分析实验过程中出现的现象和结果,启发和激励创新意识,锻炼实际的综合创新能力,最终达到学会初步科研的能力。

4结语

第6篇:有机合成方法总结范文

关键词:复习有机推断与合成 夯实基础 培养能力

内蒙古从2009年实行人教版新课程,新课程实施后,高考理综考试中化学选考题中选修5《有机化学基础》的出题形式主要是有机推断与合成题。复习选修5《有机推断与合成》之前,我已将人教版新课标2010~2011年的高考题认真做过,发现选考题中的有机推断与合成这个题目既注重检查学生对基础知识的掌握情况,又考查学生灵活运用知识的能力,更考查学生的分析问题和逻辑推理的能力以及学生的临场模仿能力。比起课改前的有机推断高考题,少了些偏、难、怪题,多出了很多新课程的新考点,如通过核磁共振氢谱读出信息、会识别键线式结构等。下面是我学习新课标高考大纲,理解有机推断与合成题后的一些心得。

一、教师要理解有机推断与合成题的特点,让学生领悟有机化学学什么

1. 有机推断与合成题出题的主流形式是通过框图的形式,以有机合成为主线,推断有机物的分子结构。新课程实行后,加大了以重要工业原料为反应物,结合农药和树脂的合成为背景,从“绿色化学”理念出发,选取从原料到中间产物、目标产物的合成以及副产物的分离和循环利用的生产流程的素材,围绕合成路线设计有一定梯度的问题。主要考查常见官能团和新引入官能团(羰基、酯基、醚键)的名称和性质、有机反应类型、结构简式的书写、分子式的计算和分子结构的确定、有机反应方程式的书写、同分异构体种类的判断及书写、有机实验操作和现象、合成有机高分子的方法——逆合成方法等。

2. 主流题型提供的条件一般有两类,一类是有机物的性质、特征反应条件及相互关系,另一类则通过化学计算进行推断。

3. 很多试题还提供大学有机化学中的陌生信息,让学生现场学习再迁移应用,即所谓信息给予试题,这就要求学生除了要有临时模仿能力外,还要有获取、应用信息解决化学问题的能力。

4. 经常围绕乙烯、苯及其同系物、乙醇等这些常见物质,考察以碳碳双键、三键、苯环、卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯为中心的相互转化和性质。

二、教师在教学生解有机推断与合成题时,要明确不同阶段训练学生什么

1.第一阶段教学中必须重视主干核心基础知识的夯实、梳理 新课程实施后,由于有机推断与合成这个题目要凸显高中有机化学的所有主干核心知识的考查,所考内容虽都是较为基本、较为典型的知识,但突出考查学生获取、加工和应用信息的能力和分析、推理能力以及自学能力,较课改前,加大了对思维的整体性、有序性、缜密性的考查力度。所以有机推断与合成应是教学的重点,也是难点之一。

首先,在学生答题中,我们要让学生高度重视规范表达,如官能团名称、符号的书写是否正确,书写方程式时要注意规范书写反应物和生成物的结构简式,反应条件不能漏写,以及小分子物质水等不能写丢。

其次,教师要做到不同阶段从不同角度分不同小专题梳理有机知识,使核心知识结构化,实现有效的知识运用。最低起点是学完《烃的含氧衍生物》后教师要让学生抓住“一官一代一衍变”,做各类烃及烃的衍生物代表物的结构、性质及反应类型的表格总结,即各类有机物通式、代表物官能团结构、性质,奠定研究有机化学反应的思路及体系。

再次,帮助学生做涉及衔接机化学反应的几种无机物的重要反应辨析小专题并熟练应用。另外,我还从同分异构体的书写、“解密”官能团、点析三类羟基、有机推断“题眼”等多个小专题进行了整合教学,我认为不要因时间紧而忽略这部分的训练。

2. 第二阶段要善于抓住有机推断中的核心问题

问题1:寻找推断题的突破口——典型现象、典型条件

问题2:同分异构体的书写方法整合教学

同分异构体的书写方法整合教学可从(1)烷基异构法:丙基(2)、丁基(4)、戊基(8)异构体书写反复训练、检测;(2)加加减减(残基)法;(3)基团灵动翻转、插入、拆分法:凡是书写、判断多氧烃的含氧衍生物要想到用“灵动翻转、插入”法书写,有酯的结构的同分异构体要想到“拆分法”。一定结合典型例题重点练好C3H6O2、C4H8O2、C5H10O2、C7H6O2、C7H6O3、C7H8O、C8H8OX、C9H10OX (x=2、3)等含有-COO-、-COOH、-OH、-CHO等官能团的类别、位置、碳链、限制性条件的同分异构体书写与判断。

同分异构体的复习技巧,要能从实际情境中剥离出同分异构体的高考考点并以此设计问题突破难点,再放回到综合情境题中去训练学生。

问题3:强调能形成环状有机物的反应

能形成环状有机物的反应有二元醇和二元羧酸酯化反应、羟基羧酸分子间或分子内酯化反应、氨基酸分子间或分子内脱水、多元醇分子内或分子间脱水。

在这些成环反应考查中,往往都会在起始时给个分子式或最后给个分子式,解决这类题的最好方法是熟练应用不饱和度,在教学中根据分子式的不饱和度,来推算成环前和成环后的结构。

问题4:充分利用不饱和度

在解题中,往往会在推断框架图中会出现有机物的分子式,这时,我们不仅要通过该物质的连续反应来判断存在的官能团,还要充分利用不饱和度,来确定该物质的具体结构。

3.第三阶段要不断训练学生明确有机推断题的解题思路

解有机推断与合成题,主要是确定官能团的种类和数目,从而确定物质的结构。所以,必须在全面掌握有机物代表物的性质及相互转化关系及官能团的性质与反应的前提下,把握以下三个推断的关键:审清题意、用足信息、积极思考。

A.审题 (四看):通读整个题目,信息与设问

(1)分子式:求不饱和度—预测官能团

(2)结构简式:观察官能团种类、位置、碳链—从分类想性质

(3)框图: 找特征反应试剂、条件、新信息标志;分子式、结构式的变化—想转化

(4)文字:可以转化为框图

B.解题:记录局部—界定、拆解问题—寻找突破口、上下求索—接受、吸收、整合信息

C.答题(四会):分子式、结构简式、化学方程式、中文字(名称、数字、文字、答题)

D.解题方法与策略应用—从不同角度用好每一道典题,例如2010年北京高考题28(解题方法、策略、题型特征见下面表格):

28.镇痉药物C、化合物N以及高分子树脂( )

(1)A的含氧官能团的名称是 。

(1)A的含氧官能团的名称是 。

(2)A在催化剂作用下可与H2 反应生成B。该反应的反应类型是 。

(3)酯类化合物C的分子式是C15H14O3 ,其结构简式是 。

(4)A发生银镜反应的化学方程式是 。

(5)扁桃酸( )有多种同分异构体。属于甲酸酯且含酚羟基的同分异构体共有 种,写出其中一种含亚甲基(-CH2-)的同分异构体的结构简式 。

(6)F与M合成高分子树脂的化学方程式是 。

(7)N在NaOH溶液中发生水解反应的化学方程式是 。

第7篇:有机合成方法总结范文

关键词:有机化学及实验;精品资源共享课;建设;共享;协同创新

“有机化学及实验”课程从2003年国家精品课程建设开始[1],经过有机化学教学团队近十年的建设,顺利实现转型升级[2],入选国家级精品资源共享课立项项目,上线接受社会的评价。总结近十年的建设体会主要包括下面三方面。

一、深化精品资源建设是关键

建设精品资源共享课的关键是结合课程的特点建设精品资源。包括深化教学内容和改革课程体系,研究教学方法,探索考核方式和考核内容,研制课程教学的新资源。

1.深化教学内容建设

(1)引入学科发展的新内容。“有机化学及实验”是技术基础课,在引进学科发展新内容时要有选择,既要保证课程的基础性,又不能增加课程的教学学时数。

有机化学课程引进了下述新内容:①有机化合物旋光性的螺旋理论――结构与旋光性的关系。国内外的有机化学教材中都没有解决有机化合物产生旋光性的原因,我国化学工作者提出有机化合物分子的螺旋结构使分子产生旋光性[3]。将这一观点引入教学,填补了有机化合物结构与旋光性的空白。②邻基参与反应――某些反应分子构型保持。邻基参与反应是1942年提出[4]、近年被有机化学工作者所共识,把这个反应引入教学,纠正了对某些反应的构型、构型保持的错误解释。③LDA低温反应――实现羰基化合物交叉缩合反应。一直认为两种羰基化合物交叉缩合是没有合成意义的,近年发现强碱LDA在低温下先与一种羰基化合物反应,然后加入第二种羰基化合物,实现了两种羰基化合物选择性地交叉缩合[5],变成了一种重要的合成方法。④科研新成果――酚羟基快速醚化。笔者科研专利成果,酚羟基在适当的溶剂中,可以在室温下,高转化率、高选择性、快速地被醚化[6],增添了教学新案例。⑤室温离子液体――多用途的新化合物。室温离子液体的概念很早就被提出来,一直没有引起化学工作者的注意,近年来其合成、反应、应用都发展很快,是有机化学教学的新案例。⑥有机氟化合物――有特殊性能的卤化物。有机氟化合物是近年有机化学研究的热点领域[7],其性能特殊,有特殊用途,引进教学拓展了卤烃的性质。⑦双氧水――绿色氧化剂。随着绿色化学的发展,发现双氧水能氧化多种官能团化合物,有的已实现工业应用。因此引入用双氧水替代污染严重的重铬酸钾作为氧化剂的教学案例。诸如这些内容的引入保持了教学内容鲜活性,又没有增加学时数。

(2)全面介绍有机化合物的内容。有机化学一直重视石油加工及其化学,而忽视煤、生物质加工及其化学。我国煤储量多于石油,近年来,煤加工生产有机化学品发展很快;生物质是绿色化学品来源,生物质炼制工程包括生物柴油、天然有机化合物的转化等。增加这两方面的内容,体现了《21世纪有机化学发展战略》所提出的有机化学的定义[8],也体现了有机化学发展方向。

(3)引入反应控制的基本概念。动力学控制/热力学控制是高等有机化学的内容,将这一概念引入有机化学,既提升了教学内容,又简化了一些繁琐的解释,如共轭二烯的1,2-加成与1,4-加成、芳烃的定位规律、迈克尔加成反应规律等的解释。

(4)数字化模拟分子模型的使用。过去用鲍林提出的抽象的共振杂化体表示离域体系,如烯醇负离子的结构和性质,学生很难理解;现在使用可视化的数字化模拟分子模型表示,很容易理解离域体系的稳定性和反应性。

(5)简化一些叙述性的内容。如各类官能团化合物的物理性质不再讲解,而是让学生自己去查找资料,不仅加深了对物理性质的理解,还培养了学生自学的能力。

2.研究课程新体系

新体系把有机化学课程分成三部分,基础知识(或称概论)篇,主干内容篇,前沿交叉知识运用篇。

将分散在整个课程的各章节的化合物的结构与基本性质、命名、同分异构体、结构表征(四大谱)等内容集中,构成课程的基础知识篇。好处是提高了课程的基础,为后续课程内容学习做铺垫,节省学时,集成了知识模块。饱和烃、不饱和烃、芳香烃、卤代烃、含氧化合物、含氮化合物构成有机化学的主干篇,主要介绍各类官能团化合物的结构与反应。其中通过(2n+2)个π电子规律将具有芳香性的芳烃和杂环化合物组合成一章,由加成-消除反应机理将羧酸及羧酸衍生物融合成一章,卤烃/金属有机、含氧/含硫化合物、含氮/含磷化合物分别组合成一章,天然化合物分散到相应的章节中。组合结果强化了课程内涵联系,缩减了篇幅,节省了学时。糖、氨基酸蛋白质、类脂核酸、有机合成基础为前沿交叉知识应用篇,改用反应原理为主线组织课程,知识连贯顺畅,内容容易理解,前两篇的基本理论和基本反应得到了巩固、应用和深化。

改革后的课程体系,体现有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用及有关理论和方法的科学。课程的起点提高,内容深化,学时减少,体现课程的基础性,符合认知规律,为自主学习留有空间。

3.研究式教学方法的探索与实践

研究式教学方法起源于问题式教学的方法(PBL),是以学生为本的教学方法。笔者认为只要是实现以教师为中心向以学生为中心转变,以课堂单一教学形式向以图书馆、实验室、科学实践多种教学形式转变,以灌输的方法向以启发、引导、研究等多种方法转变,以“一次成才”为目标向培养“终身学习能力”为目标转变的教学都属于研究式教学方法范畴。不同的课程会衍生出多种形式,有机化学教学团队探索实践了多种教学模式,其中包括:

(1)研究式讨论课。基本做法分六个步骤:教学设计、提炼问题、公布问题、集中讨论、教师总结和提炼新问题等。多数学生对研究式教学模式是积极参与和支持的,学生由知识的被动接受者变为知识的主动构建者,教师由知识的传授者变为知识构建的引导者。不仅训练学生解决技术问题的能力,还要培养学生适应环境、与人沟通合作及协调各方面关系的综合能力。

(2)对比迁移式教学方法。对比迁移式教学方法是引导学生将已学的知识在变化的情景中对比分析并加以运用,以实现掌握新知识的教学方法。这一方法特别适合有机化学课程,例如:以反应规律为主线将烯烃的知识迁移到二烯、炔、小环烷烃,芳烃的知识迁移到杂环化合物、酚、芳胺、芳酸等,卤烃的知识迁移到醇、醚、环氧化合物,醛酮的知识迁移到羧酸及其衍生物,醇醛酮的知识迁移到糖等。每组前面的内容精讲、细学、讨论深透,后面的内容粗讲、引导讨论,给学生充分的自主学习空间。探索出“重点讲解-对比讨论-提高终身学习、知识应用能力”的有机化学教学新路子。

4.探索与教学模式相适应的考核方式和考核内容

依据课程体系的特点和当代大学生学习的特点,本课程实施大课化小课的考核方式,采用闭卷和开卷两种考核形式。大课化小课考核也可以期中考核50分,期末考核50分,考过的内容不再特意考核,促使学生把精力放在平时知识积累上,减轻学生的负担。闭卷考核增加主观题目,引导学生自主学习主动思考,展示知识运用能力,帮助学生弄清概念,从课程整体高度掌握知识体系。开卷式考核是一个包含所学过大部分内容的合成题目,给学生较长的时间,查阅资料,相互讨论,写出报告,完成考核。组织集中交流典型的试卷,相互借鉴,是一次复习深化过程。

5.研制课程教学新资源

配合研究式教学,有机化学教学团队研制出版了一批体现现代信息技术和教学手段的教材和教学辅助资料。

(1)在高等教育出版社出版四套立体化教材:“十一五”国家规划有机化学立体化教材(《有机化学》第2版、《有机化学学习指导》、《有机化学课堂教学软件》2.0版和《有机化学电子讲义》,共四部),其中《有机化学》第2版被评为2008年精品教材、“十二五”规划教材;“十一五”国家规划有机化学实验立体化教材(《有机化学实验》第4版、《有机化学实验助教性课件》2.0版、《有机化学实验助学性课件》附在书后,共三部),其中《有机化学实验》第4版获得大连市优秀科技著作一等奖;双语教学示范课用书立体化教材(Organic Chemistry、Organic Chemistry Experiments,共二部);校际联合编写工科基础化学系列课教材中有机化学立体化教材(《有机化学简明教程》、《有机化学简明教程学习指南》、《有机化学简明教程电子教案》,共三部)。

(2)研制新世纪“有机化学网络课程”,获国家优秀网络课程荣誉称号。这是精品课程之前的工作,“有机化学网络课程”是一种新的教学模式,又是一种新的教学手段,也是精品课程顺利转型升级为精品资源共享课的基础。

二、共享是精品资源共享课的特点

1.建设精品资源共享课,教学队伍是关键

有机化学及实验现有教学师资队伍包括六名教授、四名副教授、两名讲师和实验室工作人员。其中一人为高等学校教学名师奖获奖者,两人为辽宁省教学名师;一人在国外教学进修过一年,负责电子资源建设和网上传输技术处理;一人负责国家双语示范课教学;五人在教育部高等学校教师网络培训中心授过课,直接学习的有机化学教师上千人,录制了一批授课实况。优秀的教学队伍保证了课程能够实现共享。

2.基本资源系统丰富,适合网络传播

课程介绍、教学日历、教学大纲、课程结构、重点难点解析、习题作业、课程总结、试卷、重要参考资料(网络链接,纸质资料目录)、讲课录像等资料齐全,网上传输流畅。除此之外,还提供了有机化学及实验课程特有的基本资源:实验教学录像,实验整体安排要求讲课录像(在高校教师网络培训中心授课录像),数字化模拟分子模型的制备与应用授课录像(在高校教师网络培训中心授课录像),有机化学双语教学部分录像(在高校教师网络培训中心授课录像),2005年、2008年二次出版的电子讲义(高教出版社免费赠送)和开放实验教学等资源介绍。

三、协同创新建设教学资源

协同创新是指按照精品资源共享课的要求,研制拓展资源。有机化学教学团队研制了下述新资源。

1.研制数字化模拟分子模型库

研制了有机化学教学常用的近500个化合物的数字化模拟分子模型,每个化合物有8种分子模型,并用于教学,既是教学新内容又是教学新手段。在国外,数字化模拟分子模型用于教材编写仅限于近十年几本流行的优秀教科书,用于教学也仅是几所名校。将静电势能图模型的彩色标改成黑白色标,用于纸质教材可降低印刷成本。

2.研制模拟计算实验

随着教育教学信息化技术的发展,现代化学教育发展趋势是从单纯动手实验转向动手实验和模拟计算实验两方面培养学生解决实际问题的能力和创新研究能力。为此,有机化学教学团队研制了一批模拟计算实验,经少数学生试用效果较好。

3.校际联合编写工科基础化学系列教材

参考“化工类工程教育专业认证标准”(试用)和“化学工程与工艺专业指导性培养规范”(草案)的要求,大连理工大学(有机化学)、天津大学(无机化学)、浙江大学(分析化学)和北京化工大学(物理化学)联合研究编写了工科基础化学系列教材。高等教育出版社出版后,经过2年使用,反映很好。有机化学教学团队负责编写有机化学立体化教材(共三部)。其中《有机化学简明教程》是按精品课程研究的新课程体系编写(学时数为60左右),数字化模拟分子模型贯穿全书。

参考资料:

[1] 教育部关于启动高等学校教学质量与教学改革工程精品课程建设工作的通知[Z]. 教高[2003]1号.

[2] 教育部关于国家精品开放课程建设的实施意见[Z]. 教高[2011]8号.

[3] 尹玉英,刘春蕴. 有机化合物分子旋光性的螺旋理论[M]. 北京:化学工业出版社,2000.

[4] S. Winstein et al. J. Amer. Chem. Soc. 1942, 64: 2780.

[5] Graham Solomons T W. Organic Chemistry,9th Ed[M]. John Wiley and Sons, Inc. 2008.

[6] 高占先等. ZL 2007 1 0158795.9(2008),申请号201110097447.1(2011),申请号201110233332.0(2012)[Z].

第8篇:有机合成方法总结范文

[关键词]应用化学;实验教改;三大模块;多层次

[中图分类号]G424 [文献标识码]A [文章编号]2095-3712(2014)13-0055-03[作者简介]吴静(1978―),天津人,硕士,盐城工学院化学与生物工程学院讲师,研究方向:化工分离技术。

应用化学专业是在应用化学二级学科基础上建立起来的,具有理科、工科结合的特点。其目标定位是培养具有厚实理论基础知识的、扎实实验基础技能的、富有创新精神的理工结合型应用化学专业技术人才。

根据创新型人才的培养要求,笔者以我校应用化学专业为研究对象,从专业实验课程的设置出发,围绕基础性实验、综合性实验和创新型设计性实验三大模块,合理划分应用化学专业的实验内容,初步探索如何提高学生的综合素质及增强其创新能力。

一、应用化学专业实验课程设置的主体思想

应用化学专业是理科与工科相结合的宽口径多交叉学科,应重点培养学生对化学化工类学科相关知识的应用能力,需要学生具备扎实的理论基础,以及提出问题、分析问题和解决问题的能力。因此本专业不单需要开设基础性实验课程,更需要加强综合性、创新型设计性实验的开放性教学。一方面对于实验室中常用的仪器设备应保证学生可以熟练使用,通过创新型设计性实验的设立,培养学生自主查阅文献的能力,从而掌握实验原理、实验方案设计方面的知识,并能对实验结果展开讨论;另一方面培养学生运用理论知识解决实际问题的能力,在解决综合实验中出现的问题时需要结合多方面的知识加以讨论,从而拓展学生思维,提高学生独立分析和解决问题的能力。

二、设置应用化学专业实验课程的具体方法及实施方案

笔者多年从事应用化学专业实验的一线教学,发现传统的实验模式多以验证性实验为主,这使得教学方法单一,对学生综合能力的培养极为不利。应根据学生实际情况,考虑我校本专业学生对知识的接受理解能力及循序渐进的理论原则,从基础性实验即验证性实验开始,逐步开展综合性实验,在这两者的基础上尝试让学生做创新型设计性实验。

(一)开设基础性实验

应用化学专业隶属于化学化工类学科,在学生大一大二时已开设化学类的基础性实验。专业实验不同于基础性实验,但在教学方法上仍以四大化学基本操作训练为主,须对实验原理和操作技术要领详细讲解。某些实验操作是学生第一次接触的,应由指导教师认真示范,在实验过程中适时指导,对实验的要求以完成基本技能训练为依据,帮助学生进一步加强对理论课程的学习及思考。

可根据我校应用化学专业课程设置的特点,安排相关实验。我校应用化学专业有两个专业方向,其一侧重于工业分析,基础实验课程设置主要包括光化学分析、色谱分析等;其二侧重于电化学专业,基础实验课程设置主要包括化学电源、环境电化学技术等。可通过针对本专业开设的基础实验课,使学生掌握基础专业实验的全过程。

(二)发展综合性实验

综合性实验是本科生实验教学改革的特色项目,它对原有实验进行精选并且加以完善更新。这类实验强调采用启发式教学法,重点培养学生对问题的分析、解决能力,在已经达到一定基本实验技能的基础上,指导学生通过对原料的合成、对成分的分析及对物质性能的测定,提高学生综合运用化学实验的基本理论的能力。如我校开设的综合实验有机化工产品分析,这门实验课程将工业上常见的有机化工产品,如癸二酸、甲醛、尿素、味精等进行了综合分析,包括熔点的测定、水分的测定,以及其中某一成分的确定,运用了多种实验方法,如化学分析法、仪器分析法,使用的仪器包括显微熔点测定仪、紫外可见分光光度计、旋光仪等。再如有机合成综合实验这门课程,通过让学生查阅文献资料,找出最佳合成方法,对合成出来的产品进行精制、提纯,并测定其物性,对其结构进行表征。在整个实验教学过程中,加大综合实验的配比,将原有的简单化合物的测定及合成更新为化合物合成并对其产品性能进行测定的综合实验,可提高学生综合运用化学知识的能力。

(三)设立创新型设计性实验

创新型设计性实验又称为探索性实验,即通过基础性化学实验及综合性化学实验的学习、训练,应用化学专业的学生应该在掌握理论知识的同时完全掌握基本的实验操作技能。从文献的查阅到实验方案设计、实验方法和条件的选择,最终完成数据处理分析等一系列完整的实验过程,由此将学生的知识能力转变为研究能力,培养学生的独立思考能力及创新能力。

借助前人的工作经验是开设创新型设计性实验的基础,积极思考与归纳研究对象,大胆设计与探索未知因素,可以发展学生独立研究工作的能力。如我校开设的化学创新型设计性实验中合成一种物质的方法有许多,可要求学生查阅不同的文献资料,然后根据所查资料分组实验,最后比较考察通过不同方法合成出的产品的得率有何不同。

三、应用化学专业实验教学改革的作用与特点

通过上述实验教学的改革,系统地设计了实验教学体系,科学地安排了实验的教学内容。摒弃过去实验教学简单、分散、缺乏创新的特点,得到有利于培养应用化学专业应用型本科创新人才的一套完整、合理、科学的实验教学体系,使学生扎实地掌握了本专业的学习特点,并实现下列目的和创新要求。

(一)进一步整合资源,构建高质量的实验教学平台,达到培养创新型、应用型人才的目的

一是培养了学生的动手能力并形成科学的工作作风,依赖于基础性实验,使学生具有扎实的基础;二是培养学生综合分析、解决问题的能力,依靠综合性实验的设立,可以使学生构建完整的知识体系;三是培养学生发现、解决问题并以此设计解决方案的能力。将现有实验资源进行整合,从认知规律出发,由构建理论作为指导,从而实现了教学目标,培养了适合现今社会发展需要的具备创新能力、应用能力的人才。

(二)重点建设实验室功能和实验教学过程重组,完成建设和应用网络资源的实践教学体系

围绕实验教学管理和示范中心的示范作用进行资源的配置与优化,开展实验教学改革,构建基础实验教学平台和综合设计型实验教学平台,实现实验教学软、硬件教学资源合理共享和购置。

在实验教学内容的调整上,我校应用化学专业与实验中心联手,坚持理论教学与实验教学相结合,利用学校的产学研中心将校内的课堂教学与校外的实践教学相结合,利用科学研究、学术交流、社会实践等各种不同渠道追踪学科发展的最新特点、趋势,由此不断更新教学内容并且对不同类型实验教学的规律进行总结。

四、结束语

经过多年的探索,以应用化学专业学生为主要实践对象,采用三大模块的实验教学体系,以及三个层次的实验教学方法,使得学生的基础实验能力得到加强,培养了学生的创新能力,又满足了现代企业对大学毕业生的实际要求。

从今后的发展方向来看,任课教师应不断提高自身的学术修养,提高自身素质,了解当代科学研究的前沿信息,从而开阔学生视野、拓宽学生知识面,充分发挥学生的主动性和创造性,培养具有良好创新意识和实践能力的应用化学专业人才。

参考文献:

[1] 梁红,等.研究创新性实验教学开展的探索与实践[J].化工高等教育,2010(5):53-56.

[2] 孙希明,郭红宇,陈艳英,等. 化工专业实验教学改革和创新人才培养[J]. 实验技术与管理,2005(7).

[3] 李沅,曹亚峰,王大鸷.高校应用化学专业实验教学的探索[J].科教导刊,2013(4).

[4] 郝志峰,余林,李永峰,等.构建应用化学专业实验教学新体系的探索[J].广东化工,2009(2).

[5] 钟东臣,卢伟.化学实验探究的教学模式及其应用[J].实验教学与仪器,2007(4).

[6] 包锦渊,梁永欣.谈应用化学实验课结构的改革[J].青海师专学报:自然科学版,2001(6).

[7] 曾坤伟,何锡辉,等.应用化学实验改革探索与实践[J].高等理科教育,2006(6).

第9篇:有机合成方法总结范文

关键词:铸型材料基础;教学研究;教学实践;有效教学方法

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-1580(2017)02-0114-05

“铸型材料基础”是我校材料科学与工程学院和京江学院为材料成型及控制工程专业四年级本科生开设的一门专业选修课程。众所周知,铸造是材料成型的主要方法之一,是机械行业最基A的产业,而铸型材料又是铸造工艺中最基础的内容。因此,对材料成型专业的学生来说,努力学好“铸型材料基础”课程、增加相关知识储备显得尤为重要。近几年来,在“铸型材料基础”课程的教学过程中,笔者以学生为主体,以多媒体教学为手段,配合本科教学改革工作,进行了一系列教学理念和方法的探索和实践。本文将系统总结该课程在教学内容、教学方法和考核方式等方面的研究和实践,从而达到及时吸取教学经验、巩固教学成效的目的,为传统教学模式的改革和有效教学方法的引进奠定一定的基础。

一、课程教学特点、目标及存在的问题

对“铸型材料基础”课程的讲授和学习应特别注意理论联系实际。为此,在实际教学安排中除了课堂授课外,还设置了专门的实验教学环节。教材采用李远才编写的《铸型材料基础》一书。通过对本课程的学习,要使学生了解铸型材料的类别、特点和发展趋势,熟悉铸造用硅砂的基本性质和性能、技术指标以及预处理方法,掌握典型黏土黏结剂砂、无机化学黏结剂砂和有机化学黏结剂砂的原材料及其配方、性能、制备工艺以及常见铸造缺陷的产生机理和防止措施。

值得注意的是,该课程的内容涉及到硅酸盐学、矿物学、陶瓷学、无机化学、高分子材料、有机合成、精细化工和铸造工艺等诸多学科,远远超出了单纯铸造专业的知识范围,是多学科结合的产物,理论性和实践性较强,需要学习者具有较宽的知识面和扎实的理论基础。其次,课程主要内容是以造型和制芯工艺的不同为依据进行分类介绍,如黏土黏结剂砂分为湿型砂、干型砂和表干型砂,有机化学黏结剂砂分为热硬砂(包括覆膜砂、热芯盒法砂和冷芯盒法砂)、自硬砂和气硬砂,不同类型的工艺中铸型材料的选用、配方等也完全不同,知识点分散,难以把握重点。此外,教学内容的安排上偏重于理论知识的讲解,较少有具体实例,而实验教学环节则主要针对个别的造型工艺进行实际操作和观察,使学生的整体感性认识较为缺乏,对理论知识的理解和掌握也有较大难度。以上这些可能是造成学生对本课程学习兴趣不强、学习效果差的根本原因。近5年来,对江苏大学京江学院材料成型专业的145名学生进行了“铸型材料基础”课程学习难度和兴趣的调查,结果显示,认为课程学习困难的学生占55.17%,对课程学习不感兴趣的学生比例高达75.86%,如图1所示。

因此,为了充分调动学生对本课程学习的兴趣,有效降低学生学习的难度,帮助学生巩固和加强对本课程理论知识的认识和理解,对现有教学内容和模式的改革刻不容缓。在近几年来本课程的教学中,笔者针对上述问题,就教学内容优化、教学手段改进、考核方式调整等方面一直在进行一些有益的教学研究和教学实践,取得了初步的效果。

二、课程教学内容优化

要充分调动学生学习的兴趣和积极性,使他们由被动学习、被动接受转变为主动学习、主动思考,首先必须要有实用性和趣味性强、特色鲜明、重点突出的教学内容。“铸型材料基础”课程具有理论与实践紧密结合的特点,如果和其他基础理论课程一样只注重对教材中理论知识内容照本宣科式的讲授,而忽视结合实际问题或实例进行深入的探讨和剖析,就难以获得理想的教学效果,学生对知识的运用能力和实践能力也难以得到充分的锻炼。另一方面,单纯就课程的核心教学内容来说,其涉及面非常广泛,知识点较为分散,铸型材料的类型及规格很多,且应用于多种不同的造型和制芯工艺,工艺条件不同,对铸型材料成分、配比和性能的要求也大不相同,如果简单地按照教材提纲讲解,不仅会很枯燥,而且很难抓住重点。为此,经过几年的教学研究和实践,以教材内容为基础,结合专业培养需要和课程特色,对本课程的教学内容进行了系统梳理和优化。总的来说,主要包括以下几个方面:

(一)突出重点内容,提高效率

由于课程内容很多,而课时又很有限,因此教学时应当将每一章节中基础性的内容和学生难于理解的部分作为重点讲解,以便提高讲授和学习的效率。例如,第一章绪论中将“砂芯的分级”、“砂芯黏结剂的分类与选用”作为重点,第二章型(芯)砂用骨干耐火材料中确定“铸造用硅砂的性能”和“原砂的预处理”为重点内容。讲解时的侧重更容易集中学生的注意力,使学生获得深刻印象,能很快抓住学习的重心,达到事半功倍的效果。

(二)强调理论基础,促进理解

课程中理论基础部分往往是学生难于理解的内容,也是与相应造型工艺和质量控制直接相关的内容,不能弱化,而应当作为难点深入讲解。例如,第三章黏土黏结剂型(芯)砂中“黏土的结晶特征”作为理论基础部分,涉及到晶体结构理论,而且直接决定着普通黏土和膨润土不同的黏结机理、性能和应用场合,因此在教学中根据晶层结构和键合方式等进行化学式的推导和结构特点的剖析,帮助学生明确普通黏土和膨润土的结构和性能之间的区别和联系,使他们更加容易理解和融会贯通。

(三)适当增补内容,拓展思维

鉴于教材中有些重要内容遗漏或阐述不够透彻,导致教学内容组织上出现不连贯性,教学时思维容易受到局限,因此适当地增加补充了一些内容。例如,教材第四章无机化学黏结剂型(芯)砂中对钠水玻璃砂的硬化机理仅略有提及,学生难以抓住其本质,因此在教学内容上补充了“钠水玻璃中的平衡反应”,从化学反应和基团形成的角度进行讲解;第五章热硬树脂黏结剂型(芯)砂中对热塑性酚醛树脂黏结剂的性能一笔带过,学生对如何评价其性能感到很迷茫,因此在教学内容上增加了“酚醛树脂的主要宏观性能”,从定义、要求和测定方法方面向学生介绍酚醛树脂的聚合速度、软化点和流动性等性能评价指标。

(四)做好阶段总结,帮助记忆

由于每一章节包含的教学内容很多,课堂信息量大,容易导致学生一边学一边忘,因此采用阶段性总结的方法,帮助学生重复性记忆所学过的知识内容。具体来说,在多媒体课件上按照每一小节讲课的内容列出总结清单,每一阶段讲课结束时空出5分钟对清单进行总结说明,强调其中的重点和难点;下一阶段讲课开始时再用5分钟对前一阶段的讲课内容进行回顾,结合对重难点部分提问的方式来加强学生的记忆。

三、课堂教学方法改进

多媒体教学已成为一种常规的现代化教学手段,具有直观性、交互性、可重复性、针对性等特点。实践表明,通过多媒体课件授课既可以调动学生的学习兴趣,也能够提高课堂教学效率。自2008年以来,笔者根据教材和教学内容自行制作了“铸型材料基础”课程的多媒体课件,其后又经过了多次的修改、调整、补充和完善,力求使其外观精美,并具有较强的系统性、实用性、趣味性和针对性。在课堂教学上,充分发挥多媒体课件的优势,激发学生的学习热情,调动学生学习的主观能动性。例如,在进行第一章绪论的学习时,并没有直接按教材内容讲解砂型和砂芯的制造方法,而是先通过图片展示铸造生产车间的实际操作过程,帮助学生增强感性认识,也摆脱了单纯文字描述枯燥无味的感觉,极大地激发了学生的学习兴趣。以多媒体课件为道具,还必须采用合理的教学方法,才能@得最佳的教学效果。这就需要在课前认真组织教案、规划授课方式。传统的讲授式教学方法虽然被普遍采用,但其“灌输”性容易使学生产生依赖心理,形成被动学习的习惯,因此还应适当配合一些其他的有效教学方法。近几年来笔者在有效教学方法的运用方面也进行过一些探索和实践,积累了一定的经验。

(一)启发式教学法

启发式教学是指根据教学目标和学习的客观规律,从学生的实际出发,采用多种方式,以启发学生的思维为核心,引导他们自觉地、积极地学习和思考的一种教学方法。它强调以“教师为主导,学生为主体”,由授课教师提出问题开始,这些问题以学生已有的经验或知识为基础,引发学生生疑和思考,最后教师根据学生的回答进行点拨讲解,以解除学生的疑惑。“铸型材料基础”课程内容虽然专业性强,但也是以物理、化学等理论为基础的,因此在课堂教学中需要教师为学生创设基于理论的启示性问题,引导学生运用所学知识和经验来分析问题,获得新知。例如,在第一章绪论中讲解“型砂的结构”时,引导学生结合物理学中毛细现象思考型砂具有的毛细管,多孔隙特色有何好处和不足,结合润湿理论考虑如何弥补其不足,并配合彩色示意图实时给予点拨;在第六章自硬冷芯盒树脂型(芯)砂中讲解“自硬呋喃树脂用催化剂”时,引导学生根据催化剂酸性的强弱判断其催化效果,根据催化剂与水亲和力的大小分析其适用范围。由于有已学知识或经验作为基础,因此在好奇心和求知欲的驱使下,学生学习和思考的积极性很容易被调动起来,思维能力也能得到充分的锻炼。

(二)探究式教学法

探究式教学也是始于问题,是指以学生独立自主学习或合作讨论为前提,围绕教学内容,在教师的启示诱导下,使学生能充分自由地表达、质疑、探究和讨论问题,从而将所学知识用于解决实际问题的一种教学方法。它同样重视学生的主体地位,强调亲身体验和合作探究,鼓励学生发散思维、大胆怀疑,从而找到解决问题的方法。探究式教学中的关键是如何设置问题情境,帮助学生主动投入教学活动,为学生进行自主探究学习做好准备。在本课程第三章黏土黏结剂型(芯)砂中介绍“黏土属型的鉴别方法”时,先列举生活中不同材料吸水性不同的实例,学生会很自然地提出“能否通过观察普通黏土和膨润土与水混合后的黏度差别来鉴别它们?”由此就引导他们进入了自学探究环节。在第四章无机化学黏结剂型(芯)砂中介绍“钠水玻璃胶凝时间的测定”时,先以化学中溶液配制为例说明加料顺序的重要性,引导学生自主思考“配制钠水玻璃与酸液的混合液时应当如何考虑加料顺序?”学生在进入自觉学习和探究的同时进一步加深了对前面学习的“钠水玻璃中的平衡反应”等理论知识的理解。适时采用这种探究式教学方法,可以很好地实现“以传授知识为主”向“以培养能力为主”的转变,使学生的自主学习能力、科学探究能力和创新能力均得到培养。

(三)对比式教学法

对比式教学是指潜移默化地引导学生将相近或相似的教学内容进行归纳和比较,使学生更好地理解和掌握各内容的共性和个性的一种教学方法。具体而言,它是将一些既有联系又有区别的教学内容放在一起进行对比分析,明确其中的相同和不同之处,使学生能将各部分内容关联起来,举一反三,达到自行理解和掌握所学知识的目的。对比式教学要求授课教师在知识的广度和深度上下功夫,以全面掌控课程的教学内容为前提来实现。笔者在教学内容优化和教学经验积累的基础上,将“铸型材料基础”课程中具有相似性和对比性的内容整理出来,在课堂教学时通过比较,加深学生对所学内容的印象,帮助他们抓住本质和重点,降低学生学习难度的同时还调动了学生学习的自觉性和主动性。例如,“紧实率”和“紧实度”都是黏土湿型砂的性能指标,字面上学生很容易混淆,但其含义和测定方法上有极大的不同,可以通过对比的方式来介绍;有机黏结剂中“热塑性酚醛树脂”和“热固性酚醛树脂”都是由甲醛和苯酚合成的,但其特性和应用场合完全不同,可以从合成条件和固化条件的区别上进行对比讲解;“胺自硬酚脲烷树脂砂工艺”和“酚脲烷/胺法工艺”采用相同的原材料,同属于冷芯盒法,硬化反应机理相似,但前者为自硬法,采用液态催化剂,而后者为气硬法,采用气雾态催化剂,因此在具体工艺方面又有较大的差别,可据此进行系统性的比较。总的来说,这种对比式教学法有效增强了学生学习的兴趣,帮助他们摆脱了面对新知识时的陌生感,提高了学习效率,使他们能在轻松的氛围中更牢固地掌握这些专业知识。

(四)习题讨论式教学法

习题讨论式教学与通常的主题讨论式教学有所区别,它是由教师将教学内容中各章节的重要知识点(包括基础理论、疑难问题等)精心设计成练习题,指导学生在独立思考的基础上,参与课堂讨论和解答,从而巩固所学知识的一种教学方法。习题讨论式教学具有系统性和针对性,在加深学生对所学知识内容理解和掌握的同时,能够真正提高他们分析问题和解决问题的能力。通过几年的教学实践,笔者在2013年根据“铸型材料基础”课程中各章节的教学内容精心设计了一套题库,包括了200余道不同类型的习题,涵盖了各个章节的重要知识点。在习题讨论时,根据课堂掌握情况和学生作业反馈,明确学生错误的共性问题后,从题库中精选部分针对性和关联性强的习题,供学生讨论和解答。例如,在讲解原砂颗粒组成的符号表示和平均细度计算时,学生普遍感觉文字表述枯燥且抽象,理解起来困难,在习题讨论时通过给出不同符号表示和平均细度计算的实例,将其趣味化和具体化,学生学习的自觉性和积极性大大提高,通过参与解答和讨论,既纠正了他们以前理解上的偏差,促进了他们对知识的理解、应用和扩展,还使他们的自学能力和独立思考能力得到了实际的锻炼。

四、课程考核方式调整

课程考核应当避免应试教育的倾向,不能偏离“以素质教育为核心”的目标。为了达到良好的教学效果,努力实现学生知识、能力、素质的协调发展,顺应当前社会对人才素质的高要求,对课程考核方式的改革也不容忽视。在近几年的教学实践中,笔者对考核成绩构成、期末考试题型等方面进行了一些调整。考核成绩构成方面,除了平时考核(包括上课出勤率、课后作业)和期末考试外,还增加了实验考核,突出了对学生知识运用能力和动手能力培养的重视,也符合本课程“理论与实践相结合”的特点。期末考试题型方面,2013年以来以教案的完善和教学方法的改进(尤其是习题讨论课的增设)为依据,在原来只有简答题和分析论述题的基础上,增加了填空题、判断题和名词解释题三类题型,使考核的知识点覆盖面更广、分布更科学合理,更容易贯穿于整个教学过程中,学生也更乐于接受这样的题型。

近几年的教学实践证实,教学内容上的优化、教学方法上的改进以及考核方式上的调整确实带来了很好的教学效果。图2为对江苏大学京江学院材料成型专业的学生近5年来“铸型材料基础”课程考核成绩分布情况进行统计得到的结果。可以看到,2011-2015年考核成绩为良好和优秀的学生所占比例之和分别为31.82%、46.43%、50%、74.19%、58.83%,表明教学内容和教学模式的改革促进了学生学习的积极性,也一定程度上提高了教学质量。