有机化学的反应范文

时间:2023-06-16 17:39:18

导语:如何才能写好一篇有机化学的反应,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

有机化学的反应

篇1

例1下列有机反应中,不属于取代反应的是()。

A.CH3+Cl2光照

CH2Cl+HCl

B.2CH3CH2OH+2Na

2CH3CH2ONa+H2

C.CH3CH2CH2CH2OH +HBr

CH3CH2CH2CH2Br+H2O

D.C2H5OH+HOC2H5浓硫酸140℃

C2H5OC2H5+H2O

解析根据取代反应的概念可知,反应A、C、D均属于取代反应;而反应B不属于取代反应(属于置换反应)。

故答案为B。

知识点拨①取代反应的特点是“交换成分,有上有下”。

②常见的取代反应有:烷烃、苯及其同系物、酚等的卤代反应,苯及其同系物、酚等的硝化反应与磺化反应,酯化反应,醇与氢卤酸(HX)的反应,醇分子间脱水生成醚的反应,有机物的水解反应。

③取代反应与置换反应的主要区别:一是取代反应的反应物和生成物不一定有单质,而置换反应的反应物和生成物一定有单质;二是取代反应一般进行不完全、速率慢,而置换反应一般能进行完全、速率快;三是取代反应无电子得失,而置换反应有电子得失。

二、加成反应

例2下列有机反应中,不属于加成反应的是()。

A.CH3CH=CH2+HCl催化剂

CH3CHClCH3

B.CH2=CHCH2CH3+H2O催化剂CH3CHOHCH2CH3

C.CH2=CHCH3+2Cl2光照CH2=CHCHCl2+2HCl

D.CH2=CHCH2CHO+2H2催化剂CH3CH2CH2CH2OH

解析根据加成反应的概念可知,反应A、B、D均属于加成反应;而反应C不属于加成反应(属于取代反应)。

故答案为C。

知识点拨①加成反应的特点是“合二为一,只上不下”。

②常见的加成反应有:不饱和烃及其衍生物与H2、卤素(X2)或卤化氢(HX)的加成反应,不饱和烃与水的加成反应,芳香烃、醛、酮、葡萄糖、果糖等与H2的加成反应。

③能发生加成反应的有机物一般含有碳碳双键、碳碳三键、碳氧双键等不饱和键。

④取代反应与加成反应的主要区别是:取代反应反应前后分子数目一般不变,而加成反应反应后分子数目一般减少。

三、酯化反应

例3下列有机反应中,不属于酯化反应的是()。

A.CH3CH2CH2OH+HCl

CH3CH2CH2Cl+H2O

B.CH3CH2COOH+HOCH2CH2CH3

CH3CH2COOCH2CH2CH3+H2O

C.CH3CH2OH+HO―SO3H(浓)浓硫酸CH3CH2O―SO3H+H2O

D.\[C6H7O2(OH)3\]n(纤维素)+3nHO―NO2(浓)浓硫酸\[C6H7O2(ONO2)3\]n+3nH2O

解析根据酯化反应的概念可知,反应B、C、D均属于酯化反应;而反应A不属于酯化反应(因HCl是非含氧酸,且生成物CH3CH2CH2Cl属于卤代烃、而不属于酯)。

故答案为A。

知识点拨①酯化反应概念中的酸指有机酸(羧酸)或无机含氧酸(如H2SO4、HNO3等);醇不仅指醇类,而且包括含醇羟基的有机物(如葡萄糖、纤维素等)。

②酯化反应属于取代反应。

③羧酸与醇发生酯化反应的原理:一般是羧酸分子里羧基上的羟基跟醇分子里羟基上的氢原子结合成水(即脱水方式为“酸脱羟基醇脱氢”),其余部分互相结合成酯。无机含氧酸与醇发生酯化反应的原理:一般是无机含氧酸分子里羟基上的氢原子跟醇分子里的羟基结合成水(即脱水方式为“醇脱羟基酸脱氢”),其余部分互相结合成酯。

④常见的酯化反应:无机含氧酸与醇或糖等的酯化反应,羧酸与醇或糖等的酯化反应,羟基羧酸分子内或分子间的酯化反应。其中,二元羧酸与二元醇或羟基羧酸发生酯化反应时,可以生成链状酯、环状酯或高聚酯。

四、消去反应

例4下列有机反应中,不属于消去反应的是()。

A.CH3CH2CH2CH2OH浓硫酸CH3CH2CH=CH2+H2O

B.CH2CH2CH2Cl+NaOH

乙醇

CH2CHCH2+NaCl+H2O

C.BrCH2CH2CH2CH2Br+2NaOH

乙醇CH2=CHCH=CH2+2NaBr+2H2O

D.2CH3CH2CHOHCH3+O2

催化剂

2CH3CH2COCH3+2H2O

解析根据消去反应的概念可知,反应A、B、C均属于消去反应,而反应D不属于消去反应(根据氧化反应的概念可知,反应D属于氧化反应)。

选D。

知识点拨①消去反应的特点是“一分为二,只下不上”。

②常见的消去反应有:卤代烃与强碱的醇溶液共热的反应,醇分子内的脱水反应。

③与连有卤素原子或羟基碳原子的邻位碳原子上有氢原子的卤代烃或醇,才能够发生消去反应。

④由于苯环是稳定结构,卤素原子直接与苯环相连的卤代烃(如Br)或酚(如OH),既使与连有卤素原子或羟基碳原子的邻位碳原子上有氢原子,也不能发生消去反应。

五、氧化反应与还原反应

例5下列既不属于氧化反应,又不属于还原反应的是()。

A.2C6H6+15O2乙醇12CO2+6H2O

B.2CH3CH2CH2CHO+O2

催化剂

2CH3CH2CH2COOH

C.CH3COOH+HOCH2CH2CH3浓硫酸

CH3COOCH2CH2CH3+H2O

D.CH2=CHCHO+2H2催化剂

CH3CH2CH2OH

解析根据氧化反应的概念可知,反应A、B属于氧化反应;根据还原反应的概念可知,反应D属于还原反应;而反应C既不属于氧化反应,又不属于还原反应(属于酯化反应或取代反应)。答案为C。

知识点拨①氧化反应的特点是“得氧”或“失氢”;还原反应的特点是“得氢”或“失氧”。

②常见的氧化反应有:有机物的燃烧反应、有机物(不饱和烃及其衍生物、与苯环相连的碳原子上有氢原子的苯的同系物、醇、醛等)与酸性KMnO4溶液的反应、苯酚与空气中的氧气的反应、醛及含有醛基的有机物与银氨溶液或新制Cu(OH)2的反应、醇或醛的催化氧化或被强氧化剂氧化的反应。

③常见的还原反应有:有机物与氢气的加成反应。

④连有羟基的碳原子上含有氢原子的醇才能发生催化氧化反应;含有碳碳不饱和键的有机物、芳香烃、醛、酮、单糖等能够发生还原反应。

六、水解反应

例6下列有机反应中,不属于水解反应的是()。

A.在一定条件下,乙烯与水反应生成乙醇

B.在一定条件下,丙酸乙酯与水反应生成丙酸和乙醇

C.在一定条件下,蔗糖与水反应生成葡萄糖和果糖

D.在加热条件下,2-溴丙烷与NaOH的水溶液反应制2-丙醇

解析根据水解反应的概念可知,反应B、C、D均属于水解反应;而反应A不属于水解反应(属于加成反应)。

故答案为A。

知识点拨①有机物的水解反应属于取代反应。

②能发生水解反应的有机物主要有:卤代烃、酯、油脂、双糖、多糖、肽和蛋白质等。

③卤代烃发生水解反应的条件是与强碱(NaOH或KOH)的水溶液共热,卤代烃水解可生成醇(或酚);酯在酸性条件下水解生成相应的酸和醇,酯在碱性条件下水解生成相应酸的盐和醇;油脂在酸性条件下水解生成相应的高级脂肪酸和甘油,油脂在碱性条件下水解生成相应的高级脂肪酸盐和甘油;麦芽糖水解生成葡萄糖,蔗糖水解生成葡萄糖和果糖;淀粉和纤维素水解的最终产物为葡萄糖;肽和蛋白质水解的最终产物为氨基酸。

④油脂在碱性条件下的水解反应称为皂化反应。

⑤单糖(如葡萄糖、果糖)不能发生水解反应。

七、加聚反应和缩聚反应

例7下列有机反应中,属于缩聚反应的是()。

A.由甲基丙烯酸甲酯合成聚甲基丙烯酸甲酯的反应

B.由3-羟基丙酸合成聚3-羟基丙酸的反应

C.由1,3-丁二烯合成聚1,3-丁二烯的反应

D.由HOOC(CH2)4COOH和H2N(CH2)6NH2合成高聚物的反应

解析根据加聚反应的概念可知,反应A、C都是由不饱和的单体通过加成的方式生成高聚物的反应,则反应A、C都属于加聚反应;根据缩聚反应的概念可知,反应B、D在生成高聚物的同时都有小分子生成(反应B生成的小分子物质是水,反应D生成的小分子物质是氨),则反应B、D都属于缩聚反应。

故答案为B、D。

知识点拨①加聚反应的特点是“加成聚合,只上不下”;缩聚反应的特点是“缩合聚合,有上有下”。

篇2

关键词:高中化学;有机化学;解题方法;解题技巧

有机化学是高中化学中的重要内容,也是每年高考的必考题。但是,许多同学面对有机化学题时,却感到无从下手,表面上感觉应该会做,却并未解答出来。究其原因,还是由于学生们的基础知识不牢固、解题思路不正确,解题技巧不到位。所以在高中化学教学中,加强有机化学的基础知识训练,强化有机化学各题型的解题方法和技巧十分必要,也十分关键。

1.有机化学的概念及基本题型

有机化学是与无机化学相对立的一个化学名词。简而言之,它就是指研究有机物的化学,而有机物是指含炭元素的化合物。

有机化学主要研究有机化合物的基本性质及其转化规律,而高中有机化学的各题型也主要是围绕几十种有机化合物的基本概念、基本性质、重要反应、结构特性、机理规律等而设计的。归纳起来,高中有机化学的基本题型有以下四大类:①命名与结构;②反应转化与反应机理;③结构式推导与合成设计;④活性比较及有机化学鉴别。

2.有机化学的解题思路

高中学生已经具备了一定的思维能力,掌握了一定的思维方法。解答有机化学类的题目,就是要通过思维方法将有机化学的基础知识转化为问题答案,带着疑问去思索、探究。根据有机化学的学科性质,笔者认为其解题思路主要分为三个步骤,依次递进、层层深入(如图1所示)。

第一是审题。从题目中获取相关信息、收集信息,并进行分析理解和定位,将不熟悉的知识点转化成熟悉的知识点,将概括性、抽象性的目标问题分解为若干具体的、形象的小目标问题,从而真正读懂题目、理解题意。第二是解题。这时需要将题目中的若干小问题与所学的有机化学知识点联系起来,提出假设,并根据所收集的信息进行正向推导、反向思维、逆向演变,用已知的概念、程序和方法来解答问题。第三便是检查与完善。用熟知的知识、原理来检验前面的推断过程是否正确,信息是否吻合,并通过画示意图的方式,将问题转化为公式,补充完善答案。

图1 有机化学的解题思路

3.有机化学各题型的解题技巧

(1)命名与结构类

高中有机化学中的这类题型主要是考察学生是否掌握有机化合物中的顺式、反式、手性特征;是否了解如螺环、桥环、杂环化合物殊的母体;是否掌握了各个官能团的位次、原则、性质和有机反应条件;是否能够根据化合物命名的结构式推断其属于哪一类,从而得出其母体名称等等。

例如,在分子结构“CH3-CH=CH-CC-CF3”中,这六个碳原子是否在一条直线上和一个平面上呢?这是一道典型的有机化学命名与结构题型,解决这类题目的方法,就是要以扎实的基础知识为后盾,对各官能团的性质理解并掌握透彻,然后分析已知条件、推导未知答案。根据题目,我们看到结构中的前面四个(CH3、CH、CH、C)碳原子在碳碳双键(具有120°键角)的作用下,处于同一个平面;而后四个(CH、C、C、CF3)碳原子在碳碳三键的作用下,处于同一直线上。所以,这六个碳原子未在一条直线上,但在一个平面上。

(2)反应转化与反应机理类

这一类题型主要考察两个方面,一是能否根据已知反应进行分类、确定反应的方向、特殊性以及反应产物的顺反式、构象的稳定性等等。二是了解有机化合物的反应原理,知道反应物与产物间的结构变化,其分子结构中的化学键、官能团有何变化;学会区分其反应的属性和反应机理类型,找到反应的进攻质点、中间体、过渡态等等。

解答这类题目时,也必须要有扎实的基础知识,要有比较地掌握有机化合物的反应现象、反应条件、反应类型和反应机理,熟知不同化合物的不同反应规则、效应及活性次序等,解题时才能做到游刃有余。比如某有机化合物的结构式为:

CH2=CH-CH2- -CHO

那么,请问该有机物是否具有加成反应和加聚反应的性质呢?解答这道题,首先我们要知道什么是加成反应、什么是加聚反应?其次,我们要学会分析和理解题目中的分子结构式,将“结构式语言”转化成我们熟悉的语言表达;再者,要善于分析结构式中的各化学键、设想各官能团可能出现的变化,然后判断其反应归属。这样一来,我们就很容易得出答案。

(3)结构式推导与合成设计类

有机化学中的结构式推导题目,其题目本身就是一种思考和解题的方法。即运用流程图的方式,将问题罗列出来;能够列出各种化学键的组合、计算出结构式中的不饱和度。当然,除了正向推导,也可以采取反向推理的方法,从最简单、最熟悉的知识点进行突破,然后假设,一步步推导、演变、排除,从而得出结论。而合成设计类题型,则是根据目标分子结构式,分析其骨架结构、所涉及的官能团、对称性质,学会如何对结构进行分割组合,最终选择方式合成目标化合物。

(4)活性比较及有机化学鉴别类

高中有机化学中的化合物活性比较是十分重要的,有助于学生更加清晰地了解不同化合物的性质。化合物有酸碱性、溶解性、亲核性及亲电性等性质。例如区分叔醇、仲醇及伯醇与盐酸之间的反应活性。我们首先要熟记基本物质的活性次序;然后,要知道这三类化合物的异同处,区分它们的反应特征及现象;最后做出判断。此外,还需要注意的时,在进行化合物活性比较鉴别时,要考虑吸电子基团与斥电子基团,诱导效应与共轭效应等因素对其性质的影响。这样更有助于我们的学习和推导。

参考文献:

[1]赵文刚.张英锋.探析有机推断题的解题策略[J].高中数理化,2009年第4期.

篇3

摘 要:有机化学是医学院校的一门重要基础课。近年来,随着教育教学改革发展,使医学有机化学的教学面临不少困境,如理论课时的减少,学生人数的扩增,学生基础参差不齐等。对此,本文作者分别提出了具体解决方法,并在实践中进行了应用,取得了良好的教学效果。

关键词:有机化学论文

有机化学是一门集理论性、实践性和系统性为一体的学科。医学有机化学是医学、药学以及生命科学等相关专业的基础课程之一。它衔接无机化学,并为后续的生物化学、微生物学、免疫学、药物化学、药理学和医学检验等课程提供了必备的基础知识和基本理论。医学有机化学的内容虽与化学、化工、生物工程等专业的有机化学课程大致相同,但教学的侧重点、教学的方法须有所差异,对任课教师也提出了更高的要求。笔者从自身的教学实践出发,从以下4个方面谈医学有机化学教学实践中。

一、了解学生化学基础

笔者所在学校的医学专业面向全国招生,而现阶段各省或地区的高考政策不尽相同,部分新生参加了化学学科的高考,因而具有较为系统的中学化学知识结构,同时对基本的元素、物质以及化学反应有一定的认识,这类学生具备较好的学习医学有机化学的基础;另有部分考生,未参加化学学科的高考,在高中阶段学业水平测试之后便停止了化学的继续学习,这部分新生的中学化学基础薄弱,普遍存在概念模糊,对元素、官能团的认知不清以及对化学反应几乎一无所知的问题,这些问题导致这部分学生学习困难,课堂参与度低,进一步导致学习兴趣和信心的丧失,最终难以顺利完成该课程的学习任务。

针对不同生源的中学化学基础参差不齐的情况,我们不仅需要在合班上课时考虑班级合理编排,更需要在课堂教学中照顾到基础薄弱的学生,同时满足基础较好的学生更高的学习需求。另外,我们尝试适当安排时间对基础薄弱的学生单独进行中学化学的重要知识点的回顾和讲解,将有利于这部分学生跟上该课程的课堂教学进度,也有助于他们对后续课程的学习。

二、引导学生系统建立有机化学知识结构

多数有机化学教材,包括该校使用的医学有机化学教材均按照化合物类型(如烷烃、烯烃、炔烃、芳烃、醛酮、羧酸及其衍生物、糖、氨基酸和蛋白质……)进行章节编排,虽利于学生依据化合物类型建立知识结构,但各章节内容仍稍显分散,知识点较为繁杂,学生掌握不易。为了学生能够从最基本的有机化学概念、原理出发建立完善的有机化学知识体系,我们有意识地加强了绪论部分尤其是关于有机结构和有机反应的基本理论的阐述。

比如:绪论中我们介绍有机化学反应包含两个基本的组成:反应物共价键的断裂以及产物共价键的生成。共价键的断裂方式只有两种:异裂和均裂。前者产生自由基,后者产生离子对,两者均为有机反应的活性中间体,大多数有机反应与这两种活性中间体的生成及参与有关,从而派生出有机反应的三个基本类型:自由基反应、离子型反应(亲核或亲电反应)以及协同反应。

在后续章节的讲解中,我们将具体反应归属到上述基本反应类型进行讲解。比如:讲解烯烃的化学性质时,引导学生关注碳正离子如何形成、如何稳定以及如何参与化学反应;讲解羟醛缩合时,引导学生关注碳负离子如何形成、如何稳定以及如何参与亲核反应。这样不仅让学生能够从根本上理解反应,并且能够围绕基本反应的类型及活性中间体,将内容庞杂的知识点进行归类并逐步建立相应的知识体系。

三、注重有机化学与医学的学科交叉

有机化学之所以成为医学专业的基础课程,不仅因为有机分子是构成动物、植物体的基本单位,体内的物质转换及能量传递也均与有机化学反应息息相关。在医学有机化学的教学中,我们有意识地引入相关的医学知识,在强化对知识点理解的同时,阐释相关的生物学或医学现象,从而提升学生对有机化学的学习兴趣和热情。例如:在讲解立体化学这一章节时,我们开篇即以“反应停”(沙利度胺)事件为例,让学生认识到确定化合物立体构型的重要性。在20世纪50~60年代,“反应停”在临床上被普遍用于抑制孕妇的妊娠反应,但随之而来的大量“海豹畸形婴儿”的出生使该药物被禁止使用。后来的研究表明,当时使用的药物“反应停”实际为一对对映体混合物,即安全的R构型及致畸的S构型的混合物。通过这一实例,学生自然意识到立体化学对于有机化合物结构的重要性,课堂专注度也显著提高。

在具体章节的讲解中,我们还尝试以常见药物分子为例来阐释相关的官能团或者分子片段,做到医学、药学知识与有机化学知识点的融合。比如:在羧酸及其衍生物的讲解中,我们以青霉素等为例向学生介绍了含特殊结构片段――“β-内酰胺”的一类抗生素,使学生对酰胺的理解得以强化。同时,我们还对青霉素的发现、发展和临床应用背景进行了介绍,从而一定程度上激发了学生对医学研究的兴趣。如图1

篇4

关键词:教学内容;有机化学;学习兴趣;教学质量

中图分类号:G642.41 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)44-0105-02

一、引言

有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用以及有关理论和方法学的科学。作为化学学科重要的专业基础课之一的有机化学,其内容渗透至各个学科,是理工科院校化学、制药、化工、应有化学、高分子、生物、材料、冶金环境等专业的必修的主要基础理论课程,为后续理论课程、毕业论文、科研工作、生产实践打下必要的基础,因此其重要性是不容置疑的。笔者近年一直从事有机化学的教学与科研工作,认为提高有机化学教学质量和水平关键在于提高学生学习兴趣。本文结合近年在有机化学教学的探索与实践,就兴趣缺失的原因及如何在课堂教学中将教学内容与社会生活、企业生产、化学史、学科前沿结合,谈谈体会和实践。

二、学生学习有机化学兴趣缺失的原因

美国心理学家和教育学家布卢姆说:“学习的最大动力,是对学习材料的兴趣。”“有志必有趣,有趣必有志,趣从志生,志能生趣。”对有机化学兴趣的缺失不仅影响学生对知识的掌握、能力的培养,甚至影响学生情感品质的培养。可见提高学生学习有机化学兴趣,是理工科化学类有机化学教学重中之重。目前部分学生对有机化学学习兴趣缺失的原因主要有以下几点。

1.有机化学学科的原因。有机化学学科本身具有“多”、“杂”、“抽”、“偏”等特点,因而学生难以对有机化学产生兴趣。有机化学种类繁多,体系庞大,结构复杂,物理、化学性质多样,学生不易理清线索,不易构建出完整的知识体系;有机化学存在大量抽象概念、理论,如原子、分子、晶体结构、电子云、化学键、活化能、立体化学、反应机理等,学生不易形成形象思维和抽象思维,不易发展化学思维和创新能力;有机化学普遍性中存在特殊性,一般规律中有特例,学生不易把握区分点,不易熏陶化学情感,难以激发终身从事有机化学工作的志向。

2.学生的原因。学习目的不明确,动力不足造成兴趣缺乏。部分化学类的学生对化学类专业并不了解,不感兴趣;部分学生对自己的未来缺乏理想、没有目标、没有动力;部分学生虽目的明确,但带有强烈的功利色彩,没有真正在学习过程中提高自己的专业技能;部分学生学习态度不端正,意志不足,不能培养学习兴趣。对于内容抽象、思维跳跃较大、理论性较强、趣味性较少的有机化学的学习更需要学生自主钻研,但有的学生缺乏吃苦精神和深入钻研的精神;有的学生享乐主义、功利主义思想严重;有的学生因学习成绩不理想而自暴自弃等;有的学生学习方法和大学学习要求不适应、专业学习与业余兴趣间存在矛盾及心理上的不适应进一步制约了大学生对学习有机化学兴趣的培养。

3.教师素质因素。教师的品行修养、专业素质、学术背景和科研成果、授课水平及教学研究也影响学生的学习兴趣的培养与提高。

三、丰富教学内容,激发大学生学习有机化学的兴趣

在充分考虑本校理工融合的应用型人才培养的实际和教学要求,本文结合近年在有机化学教学、科研工作的实践,就如何提高化学专业学生的学习兴趣的问题,谈一些教学内容上的体会和尝试。

1.与日常生活紧密联系。有机化学是一门应用性很强的科学,与日常生活息息相关。教学的目的不仅是要求学生掌握有机化学知识及技能,学会观察、分析生活中的化学现象,而且要会自觉运用所学知识解决生活中的问题。故在教学中,首先,引导学生让他们明确有机化学在日常生活中的重要性,密切关注有机化学与日常生活的紧密联系。其次,引导学生用学到的有机化学知识为生产生活服务,学以致用。如在烷烃自由基反应中,联系到重大疾病的预防、材料抗老化,引起学生的思考;烷烃的应用中,联系到汽油的质量,再拓展到军事武器的装备与国防事业,唤起学生的社会责任感及使命感;介绍烯烃时,引入水果、鲜花的催熟,再联系水果、鲜花的保鲜;烯烃的聚合反应讲解结束后,让学生从感受所穿衣服的外观稳定性、坚牢耐用性、穿着舒适性等,再拓展到材料性质、应用;介绍醇的磺化反应时,引入表面活性剂及其在洗涤、化妆品等日化、药品、石油开采及选矿等行业中的应用;讲解醇与磷酸反应时联系现代农药,引入现代解决粮食问题的措施;讲解醛与亚硫酸氢钠的反应、含氮化合物与亚硝酸钠的反应,使学生关注食品安全问题等。将日常生活与教学内容紧密结合,让学生体会到有机化学无所不在,学习有机化学有广泛的用武之地,促进学生以积极的态度、振奋的精神投入有机化学的学习中,感觉到学习有机化学其乐无穷,增强学好化学的自信心,激发学生的化学学习兴趣。

2.与社会实际紧密结合,关注社会问题。有机化学在推动科技发展、社会进步,提高人类的生活质量,改善人类的生存环境的努力中,已经并将继续显示出它的高度开创性和解决重大问题的巨大能力。在有机化学教学中,应将理论联系实践,引导学生关注人类生存、社会经济发展、国防计划、人的自身发展等重大社会问题。如介绍卤代烃时,介绍含卤素的及其在医药中的应用,介绍氟利昂,提到臭氧空洞的形成及危害,让学生意识到科学技术是一柄双刃剑,既能造福人类,又能给人类带来灾难。讲解Williamson合成醚的反应时,在讲解反应机理的基础上,以既能提高汽油抗震性又能无铅化、不造成环境污染的添加剂甲基叔丁基醚为例,介绍了工业上原子利用率为100%的甲基叔丁基醚的绿色合成方法,让学生意识到工艺的先进性对生产重要;苯甲醚的制备,介绍书本上的甲基化试剂硫酸二甲酯后,介绍现在工业上用无毒碳酸二甲酯使反应变得绿色经济环保。介绍羧酸与醇反应生成酯,广泛应用在药物、食品添加剂、塑料生产中,但最典型的催化剂是强酸,腐蚀设备的同时又污染环境。有机化学正视这个现实,不断用有机化学理论和知识去寻找绿色的、原子经济性的生产工艺,提高收率,成功地解决了污染问题。在含氮化合物及其反应的学习中即引入这些化合物在医药、染料、食品的应用,也讲解这些化合物的滥用,比如事件、食品安全事件、瘦肉精事件,让学生明白,科学提供知识,技术提供应用知识的方法,而价值观念则指导我们如何对待科学和技术。将社会实际与教学内容紧密结合,让学生体会到有机化学具有高度开创性和解决重大社会问题的能力,有机化学家负有重大的责任,而且可以大有作为。培养学生的社会责任感和创新精神,培养学生的辩证思维能力,进一步增强学生学好有机化学的信心和兴趣,使学生的有机化学素养和科技素质在教学中得以不断提高。

3.与科研工作结合,介绍有机化学前沿知识。随着科学技术的发展,有机化学从实验方法到基础理论都有了巨大的发展,显示出蓬勃发展的强劲势头和活力。我们结合教学内容,选择适当的科研实例进入课堂,将学术研究的最新成果转化为教学内容,让学生感受到所学的知识并不是抽象的理论、生硬的概念,而是身边活生生的现实,从而激发学生的学习热情,巩固其学习兴趣。如在讲完杂环芳香化合物和金属有机化合物后,笔者扩展到了近年来从事的荧光染料领域,介绍其发光机理及其在生物分析、能源、仿生催化、荧光探针、光电材料、医药方面的应用,这样既复习了前面的知识,又抓住时机,介绍了1905年诺贝尔化学奖得主拜耳在有机染料方面的研究,实现了他母亲所希望的“使我们这个世界更加多姿多彩”的愿望,促进了有机化学与化学工业的发展;介绍了2008年诺贝尔化学奖得主下村修、马丁·查尔菲、钱永健发现和研究的绿色荧光蛋白让科学家们就好像在细胞内装上了“摄像头”,得以实时监测各种病毒“为非作歹”的过程。讲完碳水化合物(糖、淀粉、纤维素)的性质后,将知识扩展本学院生物质能源研究所的研究的可再生资源转化:生物质能源的前体成分之一——生物质基多元醇,可以通过生物质水解,比如纤维素水解生成葡萄糖,然后加氢转化为山梨醇(六元醇)、乙醇、丙酮、丁醇或从植物或动物的油脂中富含的脂肪酸甘油酯水解中获得甘油(三元醇),它们进一步转化为燃料和化学原料。这些内容渗透到教学内容中,构建学生的知识网络体系,拓宽学生的知识视野,使学生深切感受到科学技术的飞速发展给社会带来的巨大变革,有助于激发学生学习有机化学的热情与兴趣,使其迸发出创新的火花。

4.与化学史结合。著名化学家傅鹰曾说过:“化学可以给人以知识,化学史可以给人以智慧。”有机化学学科的发展历史中蕴含着丰富的教学素材。我们在教学中将有机化学重要理论及重要的反应从它的孕育、产生和发展甚至扩展到蕴含的科学、人文精神及社会贡献去解读这些知识,将书本上静态、抽象理论和反应变成动态的、生动的、发展的知识。如范特霍夫和勒贝尔的碳四面体的结构理论、凯库勒梦中的苯环结构式、伍德沃德和霍夫曼的分子轨道对称守恒原理、布朗硼氢化反应、狄尔斯和阿尔德的D-A反应、格氏试剂的由来、黄鸣龙反应的偶然发现等。尽管这部分所占的教学比重非常小,但通过引入化学史,不仅能使学生从发展的高度,以开阔的视野,全面深刻地理解有机化学知识,把握有机化学发展的规律,而且能用发展的眼光去看有机化学的今天和未来,激起补充完善和发展化学科学的兴趣和动机,从而活跃思维,培养科学探索和创新精神,形成健全的人格,积极乐观的生活态度。

5.与哲学紧密联系。有机化学学科从诞生之日就与哲学密切联系。一方面,有机化学中蕴含着丰富的哲学思想,有机化学家在哲学的指导中不断成熟;另一方面有机化学的发展为哲学提供了事实依据,哲学观点在有机化学成果的推动下不断进步。我们在教学中注意将哲学观点融入教学:用唯物辩证法的观点,全面、联系地看待所讲内容,注意知识之间的前后衔接,使学生形成完整、系统的知识体系。例如让学生在烷烃同系物的状态、醇的溶解性、羧酸衍生物化学性质中体会质量互变规律;在卤代烃亲核取代反应、消除反应、芳环上取代基定位效应中感受对立统一规律;在烯炔还原、醛酮亲核加成、杂环芳香化合物酸碱领会共性和个性;在常温下、高温下烯烃与氢卤酸的不同生成物,炔在Lindlar条件下与碱金属在液氨发生还原得到顺式或反式产物,醇的分子内、分子间的脱水感受内因和外因的作用、现象和本质;由烷、烯、炔、卤代烃、醇、醛酮、羧酸、羧酸的衍生物相互转化中体会世界是普遍联系的;在杂化轨道理论、构象理论、共轭理论中进一步感悟到社会及人与人之间也需要相互配合、相互制约,才能有更好的发展等。教学中渗透着哲学思想,以简明的哲理突破抽象的有机化学问题,有助于学生掌握知识和技能,从而激发其兴趣,增强求知欲;有助于学生学会分析问题和解决问题的方法。

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关键词:绿色化学理念;有机化学教学;渗透

中图分类号:O622 文献标识码:A

有机化学的不断发展一方面促进了人类生活质量的提高,另一方面则对生态环境产生了严重污染。绿色化学则有助于从源头上遏制污染。有机化学是大学阶段药学专业的基础课程,绿色化学则是有机化学发展的新阶段。因而,在有机化学教学中渗透绿色化学,是教学改革的发展方向之一。

1.有机化学教学渗透绿色化学的重要意义

当前,绿色化学在西方蓬勃发展,也引起了我国政府的极大重视。绿色化学是对可持续发展理念的贯彻,有利于促进人与自然的和谐发展,因而开展绿色化学宣传及教育意见成为当务之急。高校教育的目的在于培养高素质人才,是进行绿色化学宣传及教育的最优选择。在药学专业有机化学课程中渗透绿色教学最为合适,因为有机化学与绿色化学的研究内容高度相关。高校有机化学任课教师需要在有机化学课中为学生介绍化学学科发展的新形势,并且推广新的研究方法。

2.将绿色化学渗透有机化学教学中

(1)不同种类的有机化学反应的原子经济性。所谓“原子经济性”,即反应物中原子进入产物的量。理想状态的原子经济性反应是反应物中的全部原子都进入产物,因而,教师需要在有机化学反应教学中强调原子经济性[1]。例如,加成反应是把反应物的所有原子加入另外一个反应物上,原料中原子得到充分利用,其原子经济性是100%。

(2)不同种类的有机化合物均与绿色化学相关。在有机化学教材中,有机化合物基本与绿色化学相关。例如,卤代烃,如果排放的氯氟烃量过大,臭氧层就会遭到破坏。氯氟烃进入大气,在光的作用下产生分解现象,大量的氯自由基就会释放出来,导致产生连锁反应,使臭氧分子受到更为严重的破坏。

3.将绿色化学理念渗透有机合成教学中

(1)反应的原子经济性。合成反应过程中,降低废物排放比例的核心是提升目标产物的原子经济性及选择性。例如,教师可以为学生介绍新型的催化氧化法,就是把银作为催化剂,使用氧气氧化乙烯,进而合成环氧乙烷,这种反应的原子经济性可达到100%。

(2)反应原料绿色化。在当前化学反应中有毒有害的原料使用较多,它们会对人体健康造成不利影响。例如,教师在讲解制备α-甲基丙烯酸甲酯时,通常的方法是将丙酮作为原料,并与氢氰酸进行反应,并在浓硫酸作用下加以合成。教师需要帮助学生分析这种方法的缺陷,也就是指出氢氰酸的毒性及浓硫酸的腐蚀性,可这个反应的原子经济性很低,可考虑为学生介绍一种新的方法。

(3)催化剂的绿色化。教师在讲授傅-克反应时,规定的催化剂是三氯化铝。但是,这种物质容易水解,并且腐蚀设备,与绿色化学的要求不符。教师应当为学生讲解新的催化物,比如,固体超强酸、分子筛催化剂、离子液体等。

(4)溶剂的绿色化。在进行有机反应时,溶剂也发挥着重要作用。较为常用的溶剂包括苯类芳香烃、卤代烃 等[2]。但是,大多数有机溶剂是存在一定毒性的,并且容易挥发,挥发物进入空气,经过阳光照射,就会产生光化学烟雾,引发呼吸系统的疾病。教师可以为学生讲解几种绿色溶剂,比如,水、超临界流体、离子液体等。

(5)合成方法的绿色化。通常条件下,化学教材中羧酸的脱酸反应内容只会简单介绍柯尔伯反应,教师应该为学生适当地补充一些绿色化学知识。相较于一般有机合成,有机点合成的优势在于不需要添加氧化还原试剂,在常温环境下就能进行,控制反应则通过调节电流密度和电位来实现,自动控制十分方便。

4.结语

绿色化学提出了崭新的理念及方法,是化学发展的一大趋势,因而,在有机化学教学中渗透绿色化学理念仍然是教育界需要研究和推进的课题,这有助于拓宽学生视野,为实现素质教育奠定基础。

参考文献:

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关键词:高职;药学专业;有机化学教学

高职和大学的教育存大着一定的差别,其表现主要有两点分别是: 在培养的标准上,高职主要培养技术型人才; 在培养的形式上,高职以社会的需求为目的,以适用的能力为主设计相对应的培养方案,以学生的应用能力为重点进行培养人才。有机化学属于药学专业一门比较重要基础性课程,可以直接称其为药学的核心。在经过对有机化学的学习后能让学生更好的学习药物的组成结构及其性质合成,了解药物的结构及药效的相互联系。为以后的药物生产,药物质量的检测及新药的研发打下坚实的基础。在高职,有机化学教育的改革实践中出现了很多非常出色的教育工作人员。针对教育方法他们提出了很多观点。从总的方面来看,所有高职院校的有机化学课的学习还没有更有效的方法。本文以高职院校学生学习水平差课时少有机化学知识应用广的一些主要特点,提出了在有机化学的教学中着重关注的问题,为培养合格的药学专业人才尽一份力。

1有机化学与药学的关系

药学和有机化学的是同时存在的,他们一同走过了极为久远的历史路程。有机化学是在19世纪初其出现的,有机化学当时注重的是关于有机体的问题,针对的目标大多数是,从有机体中经过分离纯化的有机化合物。药学的持续发展,也在带动着有机化学的进步。我们坚信药学和有机化学在将来的社会发展中它们依旧会相互紧密结合,共同促进发展。因此学生们如果能把有机化学学好可以为药学专业起到非常大的作用。

2有机化学的课程特点

有机化学所研究的是有机化合物这一门科学。研究其结构,理化性质、合成方法、应用及命名,以及有机化合物相互间的转变所遵照的规律等。针对有机化学的课程来说,最主要的特点是其整体性特别强,大多数教学内容都遵照各官能团化合物来给章节顺序排列,但它们没有被孤立也不是零散个体,他们都有着很强的联系。因此把握好有机化学教学的结构,对于学好这门学科是比较有益的。

3有机化学在高职药学专业中,探讨内容整合、编排方式及教学方法

在选择教材的,高职医药类专业大都选择用刘斌主编《有机化学》,内容主要以官能团教授各有机化合物的相关的主要化合物,着重讲述构效关系有机化学原理。在结合高职教材的基础理论问题,以基础知识和基本理论为重点介绍,让学生可以从整体上理解并运用有有机化学的相关知识,避免针对性的理论知识讲述,应尽可能的采用药学普遍的化合物及化学现象的案例,增强实际应用性。在有机化学的教学经验中了解到,如一程不变的按原来的课本的顺序拿过来应用,在学习的过程中教学人员与学生都会感到自如,但当把教材的内容学完后大多数的学生都会感觉有机化学的知识太过复杂,各种化合物品种众多,需要硬背的知识太多。在这样一种问题上,依照大学的有机化学课本,对高职的教学内容进行一定的编排和调整,全部的课程分为三个部分。第一部分有绪论、命名和异构 ,这一部分是讲述,有机化学的历史、基本理论概念这些基础性的内容。学习有机化学这类学科的内容,对于高职学生来说并没有什么自信心。如果在学习的初期学生对学习就没产生兴,让学生对这一学科失去自信心的话,那么在以后的教学中,对老师和学生都会是一种折磨。因此开始对基础内容的理解程度,对于学生和老师来说非常重要的。这就使教师用简洁易懂、有趣的方法把有机化学的内容在药学中的作用,展现给学生。用易懂的形式把有机化学的理论知识解释给同学,让学生深入理解,让学生树立学好有机化学的信心。第二部分,几章化合物的相关内容。这几种化合物比较简单,主要的难点就是对学生清楚讲述基础的有机化学中的基础概念及术语,讲述的目的是让学生深入的理解。教师在教学过程中要注重引导学生自主的学习提高学习的水平。第三部分,讲从醇到药用,高分子材料的内容。这一章节化合物的理化性质有些杂乱不好理解,如果我们仔细分析便会察觉,其化合物的理化性质是由其自身的结构特点位判定的。因此本章的重要学习内容是在了解各化合物的性质结构及其变化的基础上,深入清楚并分析各类化合物其结构特征和理化性质之间的联系,主要是各类化合物电子效应,只要掌握其分析的方法,推测其自身的理化性质就容易多了。并且是高职学生对有机化学学习的主要目的。第四部分,有机合成的简介,在有机化学中,最难学习的部分便是有机合成,其主要是熟悉和掌握各类化合物的理化性质和相互转化反应的基础上,建立适合的逆合成分析思路。使学习者对整体内容关于化合物性质归类汇总,在其思想中形成一套完整的体系,然后经过多多的练习来设计形成思路。对于高职的学生这章的内容难度较大。

4结束语

在我们的教学中,首先必须要跟学生说明有机化学这门学科,其在药学专业中的地位是不可替代,不可动摇的。在引导学生对学习产生兴趣的基础上,再把有机化学这一学科的基本特征展现给学生,循序渐进的进入到主题的内容上。此种方式的学习经进实际的实践,得到了很好的效果。但是,教学没有固定的模式和方法法,教师的教学方式与方法也应随着目标人才培养、学生自身的能力发生改变。

参考文献:

[1]许玉芳.高职药学专业有机化学教学探索[J].漯河职业技术学院学报,2011.

[2]黄声岚.高职药学专业有机化学教学法探讨[J].海峡药学,2014,26(03).

[3]吴小琼.高职有机化学教学改革与探索[J].教育教学论坛,2013.

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关键词:双语有机化学;人才培养;双语教学

中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1671-0568(2012)11-0065-02

科学技术高度发展决定了知识的创新已成为人类最重要的活动,高等教育要紧跟时代步伐。鉴于此,双语有机化学教学正是新升本科院校适应时展的必开之课程,它重在学生专业知识和英语应用能力的双重提高,并在大学生综合能力的培养上具有举足轻重的作用。双浯有机化学教学与普通教学很大的区别在于:对教师和学生的英语水平都有较高的要求,尤其是由于本科生的英语水平参差不齐,且以前没有接触过双语有机化学,因此在教学准备中要力求以易懂为主,也可为学生准备一些国外教材的资源,熟悉一些专业词汇,等等。

衢州学院原为专科学校,对学生的培养目标是以工科为主的生产一线人才,强调实际操作能力。随着2010年升本,2011年已开设化工和高分子材料两个本科专业。其中化工专业已有两届学生,很快进入大三。由于本科院校已普遍开设双语课程,其中有机化学因其逻辑性、重要性强,成为化学化工类首选的双语课程之一。我院拟在大三开设双语有机化学,以下是笔者对开设此课程的一些初步思考。

一、开设双语有机化学的必要性

首先,新升本科院校开设双语有机化学顺应了中国高等教育发展的趋势。经济的全球化推动了教育的全球化,[1]新升本科院校双语有机化学教学也可以视为顺应时代的需要,适应我国高等教育适应国际化发展的需要。

其次,对于化学专业研究人员来说,用于国际交流的绝大部分科研论文、著作、学术会议都使用英语。而双语有机化学教学则有利于学生在掌握专业知识的同时学习英语,可以为学生获取更多本学科领域最前沿的知识,为从事科学研究与国际交流奠定良好的基础。当前,国际间的交流、合作,以英文写作科学内容日益普遍。按照课程的目标,开展锻炼,可以大大提高学生的实际语言和专业能力。[2]同时让学生检索国外专利中的目标产物合成路线和目标反应,锻炼实际的双语有机化学能力。

再则,新升本科院校采用双语有机化学教学是有机化学学科发展的需要。化学学科的发展日新月异,国际交流日益频繁。作为化学类专业基础课,双语有机化学教学在提高学生专业素养和实践能力中将发挥重要作用。

二、开设双语有机化学的条件

我院原专科学生英语成绩和有机化学成绩普遍较差,毕业时英语四级通过率不足20%。2010年首届化工专业本科生两个班共69人,已有53位学生一次通过英语四级,英语水平与以往专科生相比有很大提高。另外,本科生基础好,学习积极性高,对有机化学的掌握也远超原专科生,成绩一般在70分以上。原专科有机化学为一个学期课程56学时。而本科有机化学为两学期课程80学时。由于多年来拥有较强的师资队伍,有机化学已是我院的老牌精品课程。因此无论英语还是有机化学水平,都已适合开设双语有机化学的课程。另一方面,近年我院先后引进了一些高层次人才,如学科带头人,海外博士等,师资队伍已拥有一些英语水平面较高的教师,有能力开设双语有机化学课。

三、双语有机化学的主要教学语言、教学内容选定和教材选用

双语有机化学教学坚持以英语为主要教学语言,采用多媒体教学,板书和PPT电子教案全部使用英语,但在一些专业术语后面采用中文注释,以方便学生理解。同时,在PPT教案里引入大量的已知反应和机理,附以中英文对照注释;并且引入大量的图片和动画,生动形象地表达教学内容。在课程内容安排上,以一些简单英文表达,然后逐步在教学过程中加大英语的表达难度,直至最后全部教学内容采用一些相对难度的英语表达,这样不仅使学生在课堂上对专业知识点一目了然,很快获得大量的专业英语信息,能够有针对性地学习,而且为学生创设了一个适应的过程,可以很好地进入英语学习状态,增强学习的信心。考虑到学生的基础和特点,分别对不同的教学内容采用因材施教的方法,通过撰写课程报告,加强学生查阅文献,进行文字归纳的能力等。

我院本科有机化学采用高鸿宾《有机化学》教材,学生对有机分子的命名、成键、结构、物理性质、制备、化学性质、应用研究等已有较好的掌握。考虑到双语有机化学的一些特点,笔者认为,双语有机化学的教学内容既不应是大一有机化学的重复,也不应是全新的内容;应把重点放在反应和合成上,与大一有机化学的重复度以20~40%为宜,但即使是相同的反应,也应讲解得更深入、重透切,同时应有更多的应用实例,以激发学生的学习兴趣。

双语有机化学教学要有合适的教材和参考书。国外有很多优秀教材,但因为每个国家的教育体制不同,所以教材的设计也不同。双语有机化学课程使用的主教材是由Wade主编的Organic Chemistry(6th Edition);并选定McMurry的Fundementals of Organic Chemistry为主要参考用书。我院所选用的教材是L.G.Wade,Jr编著的Organic Chemistry(第六版),由王梅、姜文凤改编的双语有机化学教材,该书是突出双语教材特色,既保持原作原汁原味,又适合国内实际的教材,具有国内使用的版权,价格很合理,学生能承受。同时每章结束都有中文总结以及书末的词汇表,解决了有机化学专业术语特别多的困难,部分有机化学专业词汇、术语及化合物名称给出中文注释,方便了学生查阅。该教材涉及内容广,在全国大多数本科院校双语教学中使用。

四、双语有机化学的教学目的

在双语有机化学教学的过程中,让学生积极参与到到课堂活动中,能主动地运用所学的知识,发挥自身的潜能,在愉悦的学习环境中,提高听说读写译等方面的能力。同时,使学生通过学习双语有机化学教材来掌握本课程的专业知识,不仅能够阅读本课程所涉及的专业知识与技能的英文文献资料,而且还能够用英语以口语和书面的形式、采用符合国际惯例的方式,处理和交流与本课程有关的专业事务和信息。学习和掌握双语有机化学基本原理、基本知识和实验基本操作技能,培养严谨的科学态度,提高分析问题和解决问题的能力,为学习后续课程和将来从事化工、环境行业打好基础。在学习中应调动学生的积极性,变被动学习为主动学习。应注重学生能力的培养,可以通过听课,收集阅读参考资料,归纳总结,发现和提出问题,逻辑思维和分析综合,文字表述,口头表达,实验动手,等等。

根据新升本科院校双语有机化学现有教学的现状,笔者认为,今后在师资上应加大专业知识培训,注重培养英语水平较好的中青年教师,同时应提高学生英语水平面,提倡学习与实践相结合,鼓励学生参加科研项目的实践,将课堂所学知识与应用相结合,培养出具有良好的专业英语水平、坚实的理论基础知识的人才,为今后的就业打下良好的个人综合素质基础。也可根据学生的现实情况,建议只为有机化学与英语成绩都比较好的学生选学(限选),采取小班化教学。

参考文献:

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关键词:金属有机化学 进展 探究

中图分类号:TQ11 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)05(a)-0013-01

1 简述金属有机化学

1.1 金属有机化合物的组成

金属有机化合物即为碳元素和金属元素经过某一反应而形成的化合物,人类发展比较早的金属有机化合物主要有格式试剂、而叔丁醇钾等化合物,这些化合物的结构是由金属原子和氧原子组成的,所以不能认为格式试剂、而叔丁醇钾等化合物是金属有机化合物。从广义上讲,金属有机化合物中的金属指的是一些具有金属性质的非金属元素(如硫、碲、硒、硼、硅、砷等),实际上,这一定义已远不符合经典金属有机化合物的范畴。但是因为元素有机化学和金属有机化学之间存在紧密的关联,所以,即便是分不清元素有机化学和金属有机化学的概念,也不可能造成什么麻烦。

1.2 金属有机化学研究分类

我们将对金属有机化合物的探讨的科学称之为金属有机化学。在学术界中,这一化学往往被分为两种。

1.2.1 探究金属有机化合物的合成及金属有机化合物的性质

采用一系列方法合成金属有机化合物并研究它的一些物理化学性质,其实质上就是合成金属有机化合物,并且研究这些化合物的相关物理性质和金属有机化合物在高分子材料科学领域中的应用。

1.2.2 探究金属有机合成化学

采用一系列方法研究金属有机化合物如何在合成中得到更好的应用,虽然金属有机化合物也在合成的范围之内,此外,还通过其他一些方法获得一些配体,但是其主要目的是研究金属有机化合物在有机合成学上所起的作用,这类研究本质上就是研究金属有机合成化学。

我们可以从上述论述中得知,金属有机化学是一种由多种学科构成的组合学科,其构成学科主要有晶体学、无机化学、材料学等和有机化学等一系列学科,金属有机化学对于不对称有机合成学而言有着重要的基础性作用,被认为是现代的有机化学界研究的重中之重。

2 我国金属有机化学进展

2.1 主族元素金属有机化学

2.1.1 有机硅化学

现如今,有机硅化合物广受人们的青睐,究其主要原因有其种类多种多样,使用范围广。从20世纪50年代开始,林一和王葆仁等人合成对有机硅聚化合物和有机硅单体领域做了大量的工作,其主链是硅氧烷。后来,北京大学也对领域做了大量的研究工作。目前,有机硅工业体系已经在我国形成了,下列五个品种早已完成了其工业化进程,即为硅橡胶、硅凝胶、硅树脂、硅偶联剂和硅油等五大品种,此外,它们还对我国经济和国防建设起到了身份重要的作用。

2.1.2 有机硼化学

21世纪60年代末,我国科学院下面的上海有机化学研究中心和其他研究中心开展了紧密的合作,它们主要研究了硼氢化合物,这之中有B2H6、B3H9、B6H11和 B10H14等的合成方法,其实验水平已经接近空前的程度。时间进入60年代,人们开始关注有机硼在有机合成中的应用,这指的是硼氢化反应,硼氮六环、氮硼烷的合成,此外,还有硼烷的结构规则以及硼酸酯化学等。

2.2 过渡金属有机络合物化学

2.2.1 过渡金属络合物的合成、反应及结构

众所周知,积极研究过渡金属有机络合物的合成方法及相关物理化学性质具有重要的意义,它在进行金属一碳键研究的过程中具有基础性作用,此外还有利于金属有机化学的进一步发展。

2.2.2 络合催化和小分子活化

在此之前,由烯烃聚合而成的催化剂只能在d族过渡金属中得到一些应用,沈之荃及欧阳等人花费了大量的精力,并做了一些研究工作,得到了一种新的稀土催化剂。

3 我国金属有机化学进展方向

3.1 根据现有的金属有机化合物反应规律来研究新的合成反应

目前,像炔烃-αβ-不饱和羰基化合物之类的串联偶联反应等金属有机化学反应得到了较为细致的研究;此外还有双取代、三取代烯烃,共轭双烯等的立体选择性合成技术比较成熟;亚胺的烷基化反应和四异丙氧基钛促进的还原烯化反应也在现代工业中得到广泛使用。值得庆祝的是,我国独自研究了一种新型反应,即为炔烃-αβ-不饱和羰基化合物的串联偶联反应,这一反应给我们展现了一种较为先进的质解方法,可用于猝灭C-Pd键。

在我国技术有机化学研究中,亚胺的烷基化反应是一种快速发展的反应,而目前,这一反应已经出现了几个子系列。在亚胺的烷基化反应中存在亚胺经三甲基氯硅烷活化后和烯丙基锡的反应,当有锌粉或镁屑存在的情况下和烯丙基溴的Barbier型进行反应,以及和氟离子引起的亚胺和三甲基烯丙基硅烷的反应。

3.2 进一步研究金属有机化合物的反应规律

金属有机化合物的双等瓣置换和伴随加合的等瓣置换新模式和氧桥联二茚基稀土化合物的立体控制选择性合成是我国在研究金属有机化学程中得到的。这两个反应规律是一种研究程度较高的金属有机化合物的反应规律,它以研究单等瓣置换反应为基础,发现桥连双环戊二烯基双金属络负离子可以一起和两分子簇合物发生等瓣置换反应,最终获得一系列具有较新结构的桥连双环戊二烯基双原子簇化合物。因此,它对于现有反应规律做深入研究有很好地指导作用,此外,还对金属有机化学的研究工作具有至关重要的作用。

3.3 加快研究新的金属有机化合物反应机理

在刚发现的金属有机化合物基元反应之中二价钯在催化反应中卤离子的作用下和氟离子形成的三甲基烯丙基硅烷和亚胺的反应机理是技术比较成熟的,要知道,卤离子在质解反应中具有十分重要的作用;氟离子在该反应中只起催化作用,氟离子没有可能完全产生其催化作用。所以,对于新的金属有机化合物反应机理所做的的进一步探究同样具有非常重要研究价值。

4 结语

最近几年,金属有机化学这一前沿学科有了飞速发展,其中它的发展打破了传统的无机化学和有机化学的界限,同时又和合成化学、理论化学、结构化学、催化、高分子科学、生物无机化学等交织在一起,从而成为近代学科前沿领域之一。金属有机化学的探究对我国的科技发展有着非常重要意义,其中在农业、医药、轻工业等广阔领域有着非常宽广的前景。所以深入探究金属有机化合物的性能和结构的关系,不仅能够为结构化学、有机化学做出贡献,还对了解有机锡化合物的催化性能、生理活性和热稳定性等都有非常重要意义,并对寻找新材料、新药物有非常重要的应用价值。

参考文献

[1] 唐晋.我国金属有机化学的研究已进入世界前沿[J].化学进展,2006(11).

[2] 李东.金属有机化学研究方向及进展[J].化学科技导报,2005(6).

[3] 张兴全.有机化学发展前景分析[J].化工时代,2005(8).

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关键词:苹果;有机化学;苹果酸;酚类;有机合成

文章编号:1008-0546(2017)07-0059-02 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2017.07.017

一、一个苹果中的有机化学

有机化学是高中化学的重要组成部分,且其在浙江省高考中占有很高的分值。考查的落脚点多是官能团的性质与相互转化关系,有机物结构简式的推断,有机物的合成与分离。有机化学结构种类多而复杂,性质各有不同,要想扎实掌握高中有机化学知识,就要将高中有机化学主干知识通过一条主链串联起来,由点及面,最后形成立体而全面的知识网络。

苹果是我们日常生活中非常常见的水果,具有丰富的营养价值,深受人们的喜爱。同时苹果与有机化学的联系也非常紧密。苹果果皮的果蜡,就是一种烃类物质。苹果的果肉中含有丰富的糖类物质,如淀粉纤维素等多糖物质、葡萄糖等单糖物质。成熟苹果的独特香气以酯类和某些醇类物质等挥发性物质为主。切开的苹果颜色褐变的原因与有酚类物质的氧化有关。未成熟的苹果的酸味主要由苹果酸等酸类物质引起。此外苹果中还含有少量的氨基酸成分。苹果中的有机物几乎涵盖了高中有机化学所有物质种类。

有机化学知识与社会生产生活实际结合紧密,对高三有机化学教学设计中应注重化学关联生活,突出生活中的化学素材在化学教学中的理解、融合和勾连作用。挖掘苹果中的有机化学教学素材,重视与学生生活情境相结合。对各类有机物进行串联复习,增强学生的主动参与性和探究兴趣。化学关联生活,拓展和深化学生对有机化学的认识,形成有机化合物的转化与合成的核心素养。素养一旦养成,就会伴随学生终身。若干年后,学生可能会忘记有机化学的具体知识,但是如果学生看到苹果,就会联想曾经学生时代所学的有机化学相关知识,是对核心素养教学最好的褒奖。

二、教学设计

1. 有机化合物结构简式的推断――苹果酸结构简式的推断

某有机化合物A广泛存在于多种水果中,经测定,A的相对分子质量为134,A仅含碳、氢、氧三种元素,且分子中没有甲基。A既可以与乙醇发生酯化反应,又可以与乙酸发生酯化反应,且测得A与乙醇完全酯化所得有机产物的相对分子质量为190。试推断A的分子式与结构简式。

设计意图:未成熟的苹果中的酸味主要由苹果酸引起,苹果酸对苹果的口味有着重要的影响,由于苹果酸的存在,使得苹果具有甜中带酸的独特口感。市场中也有各种苹果醋饮料,因此苹果酸在生活中较为常见。通过对苹果酸结构简式推断,让学生感悟官能团性质与相互转化关系,掌握有机化合物结构推断的一般方法。

2. 有机化学实验探究――苹果褐变的原因探究

切开的苹果过一段时间后颜色会由白色变成浅黄色,最终变成褐色(食品科学上通常称为“褐变”现象)。引起苹果褐变的原因有多种观点[1]。

观点1:苹果中的亚铁离子被空气中的氧气氧化成铁离子而成黄色。

观点2:苹果中含有氧化酵素和酚类物质,切开后酚类物质与空气中的氧气接触,在氧化酵素的催化作用下,酚类物质被氧化成黄色的醌类物质,生成的醌类物质被继续氧化并聚合为褐色物质。本课教学设计主要对观点2进行实验验证。具体实验设计如下:

(1)将刚刚切开或削皮的苹果立即放入热水中(90~95℃)3~5min后取出,观察现象。相当长一段时间内无明显变化。

(2)将刚刚切开或削皮的苹果表面立即分别滴加少量0.1mol/L的盐酸和0.1mol/L的氢氧化钠溶液,观察现象。相当长一段时间内无明显变化。

(3)将刚刚切开或削皮的苹果表面立即分别滴加少量的食用白醋(pH=6)与小苏打溶液(pH=8),观察现象。很快苹果发生褐变现象。

(4)将刚刚切开或削皮的苹果表面立即分别滴加Vc溶液和Na2SO3溶液,观察现象。相当长一段时间内无明显变化。

实验结论:苹果褐变的速率受酚氧化酵素的活性及含量、酚类物质的含量、接触氧气的浓度等几个因素的影响。所以使用酵素抑制剂(如柠檬酸、苹果酸等)、使用防止酚类物质被氧化的强还原剂物质(如Vc溶液、Na2SO3溶液等)、将苹果切片与空气隔绝(如浸泡于冷开水、盐水或用保鲜膜包起来等),都可以防止或延缓苹果的褐变。

设计意图:由于《有机化学基础》主要是陈述性知识,不利学生理解和记忆。在教学设计中应重视引导学生进行交流讨论,通过苹果变色原因的交流与讨论使学生掌握氧化、还原等基本的有机反应类型。同时应重视探究实验,引导学生设计实验,组织实验和对实验结论进行科学判断,提高学生的有机化学核心素养。

3. 有机化学合成――乙酸己酯的合成

苹果有独特的香味,未成熟苹果无香气,果实的挥发性物质以己醛、2-己烯醛等为主;成熟苹果有香气,果实的挥发性物质以酯类和某些醇类物质为主。苹果中的酯类物质种类繁多,其中富士苹果主要香气成分以乙酸己酯为最多[2]。乙酸己酯合成实验设计如下[3]:

将8.0mL己醇和9.6mL冰醋酸加入到干燥的100mL圆底烧瓶中,摇动下慢慢加入2mL浓硫酸,充分混合均匀,加入沸石,装上回流冷凝管,在石棉网上小火加热回流,保持状态1h。反应完全后,稍冷后拆除回流装置。 将烧瓶中的反应液倒入分液漏斗,用20mL冷水分几次淋洗烧瓶内壁,洗涤液并入分液漏斗。充分振荡,静置,待分液清晰后,分去下层水溶液。用10mL5%碳酸氢钠水溶液洗涤,静置后分去下层水溶液。再用10mL5%碳酸氢钠水溶液洗涤一次,至水溶液对pH试纸呈碱性为止。然后酯层用7mL饱和氯化钠溶液洗涤一次,分出水层。酯层转入锥形瓶中。加入1g无水硫酸镁干燥。 过滤除去干燥剂,将滤液滤入普通蒸馏装置,加入沸石后加热蒸馏,用干燥的量筒收集138~142℃馏分,量取体积,计算产率。

思考:

(1) 酯层用10mL5%碳酸氢钠水溶液洗涤所除去的物质。

(2)酯层用7mL饱和氯化钠溶液洗涤所除去的物质。

(3)用无水硫酸镁干燥酯层的原因。

设计意图:有机合成是有机化学的主要组成部分之一,且在浙江省化学选考中占较大分值,考查的知识点主要是有机药物及有机药物中间体的合成。乙酸乙酯的合成也是陌生有机物的合成,与有机药物的合成有相通之处。同时,乙酸己酯合成实验设计是对课本中乙酸乙酯合成实验的拓展和深化,结合《实验化学》的相关知识,使学生了解合成有机酸酯的反应原理,掌握萃取、洗涤、蒸馏及纯化液体有机物的实验技术,可以加深学生对有机合成与实验化学的相关知识的认识。用实验有目的地渗透和强化有机合成的意识,确定有机化学最终服务于社会的思想。

三、教学反思

有C化学复习需要兼顾有机化学内在的规律性和系统性,注意把握有机化学的学科特点,建立“有机化合物―官能团―有机化学反应―性质―有机合成―应用”之间的联系。苹果是有机化合物复习素材的宝库,可以根据实际需要,对复习课内容进行拓展和补充,如烃类物质、醇类物质、糖类物质及氨基酸等复习。也可以设计成系列微课,让学生课后进行自主学习。

教无定法,教师在教学设计过程中应根据高中课程改革和高考改革的要求,结合学生的实际情况,充分挖掘苹果中有机化学复习的资源,对教学内容和教学环节进行适当的调整与创新,从而使学生感受有机化学的规律性和系统性,提高学生基本的有机化学学科素养。

参考文献

[1] 任雪明,吴文中.高中化学教学疑难问题研析[M].杭州:浙江教育出版社,2015:111-115

篇10

一、通过原子结构原子性质迁移,形成有机化学知识原点

学习的迁移,是学生根据已有的知识和经验去辨认新的课题,并把新课题纳入已有的知识系统中的过程。有机化合物是指含有碳的化合物,学生在学习《化学必修2》时对碳原子结构有一定的了解,有机化合物均含有碳原子。在学习的过程中,特别是初学《有机化学基础》的时候,要以碳原子为中心,引导学生围绕碳原子的结构、成键情况进行分析,形成有机化学的知识原点,再通过正确的知识迁移,引导学生对其他有机物的成键情况、化学性质进行预测及分析等,既加深学生的学习兴趣,又能让他们探索有机物的无穷奥秘。在《有机化学基础》第一章第一节的学习时,一方面,先复习碳原子的结构示意图、电子式等,强调碳原子的最外层有4个电子,与非金属结合时会形成4对共用电子对,结合碳的价电子情况分析了C和H结合为CH4的电子式、结构式等。用模型进行演示,还可以组织学生进行“真人演出”,让学生明白:碳原子形成单键是与其他原子以一对共用电子对成键。接着根据上述已有的碳原子4对共用电子对结构的知识进行迁移,引导学生分析C与C相连结合的情况:可共用一对电子对、两对电子对、甚至三对电子对,但不能形成四对共用电子对(单质状态),即可以形成碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键,但不能形成碳碳四键,然后很轻易地让学生明白碳碳单键是饱和键,碳碳双键和碳碳三键是不饱和键,它们的性质将有所不同。另一方面,复习已经学过的CO2的成键情况和电子对偏移情况,利用“氧的得电子能力强于碳”这一知识点,对C和O结合的情况进行知识的迁移,分析乙醇、乙醛、乙酸、乙酸乙酯的成键情况,容易得出碳氧共用电子对偏向氧原子,使含氧官能团起主导作用,导致含氧有机物的性质不同于烷烃。通过对碳原子知识的复习,引导学生对知识进行了有效迁移,学生对各种有机物的成键情况有着深刻的理解,培养对有机物的探索欲望,对后来学习的官能团性质、反应断键位置、同分异构等有机化学知识的学习和理解有很大的帮助,起到了知识原点的作用。

二、通过对官能团知识迁移,连成有机化学的知识线

学习迁移要求在教学过程中,抓住知识的共同因素来促进迁移,通过知识规律增强学习效果。有机化合物种类繁多,不同的有机物因为官能团不同性质不同,所发生的反应也不同,然而对于相同的官能团,虽然它们所在的物质不同,但表现的性质几乎一样的(羟基在醇和酚中有区别)。在教学过程中,通常需要对某一种官能团的性质进行详细学习,然后将知识迁移上升到其同系物的物质(甚至具有相同官能团的物质)上,连成有机化学的知识线,让学生轻松掌握同一类物质的性质。例如在学习乙烯的性质时,通过学习,知道乙烯能够发生加成反应和加聚反应,理解乙烯能发生上述反应的原因:碳碳双键其中的一个键容易断裂,与其他共价化合物结合。掌握此性质和原理后,可以将知识在同系物中进行迁移,让学生写出丙烯、1-丁烯、2-丁烯加成反应、加聚反应的方程式,学生就会较为轻松地完成任务,并加深对这两个反应的理解。然后再将知识进行迁移拓展,引导学生掌握1,3—丁二烯的1,2加成、1,4加成和完全加成等反应。又例如学习乙醇与乙酸发生的酯化反应,理解了羟基断开O-H键、羧基断开C-O键后,可以将知识在同系物甚至在具有羟基的物质中进行迁移,让学生写出乙二醇与乙酸、丙三醇与乙酸、乙二醇与乙二酸反应的化学方程式和反应原理,学生完成任务后,可以让学生写出纤维素制造醋酸纤维反应的化学方程式和反应原理。通过对某一个官能团知识的学习认识,不仅让学生掌握该物质的性质,还可以以此为知识线,通过正确引导知识迁移,全方位认识掌握具有相同官能团的物质,使有机化学的学习具有“由此及彼”的连接作用,既提高学生学习效率,也能让他们自主学习,学会分析问题和解决问题,还可以扩宽他们的知识面。

三、通过对不同官能团知识迁移,构成有机化学的知识面

学习迁移并不是自然而然地发生的,实际上是在新旧两种事物或情景非常相像的情况下发生,需要学生自己通过主观上的积极努力才能实现某些知识的迁移。有机化合物某些官能团之间是有一定的相似性和一定的内在联系的,可以从组成、结构、性质等多方面进行研究分析,再将知识迁移到相关的官能团,让学生对比着学习,形成完整的知识面。例如在学习乙醇的性质时,教材给出了对“一起严重化学事故”的材料,要求学生讨论“用水还是用乙醇来消除钠的安全隐患”。可以通过讨论得出解决方案,再根据钠与水反应剧烈、钠与乙醇反应平缓得出结论:乙醇和水均有O-H键,O-H键的共用电子对向氧原子偏移,而水中的H-和乙醇中的CH3CH2-均为供电子基团,供电子能力CH3CH2-大于H-,所以对O-H键影响结果不同,导致水中的O-H键比乙醇中的H更易电离,所以钠与水反应较乙醇与水反应剧烈。通过这知识点的学习,可以进行知识迁移,让学生根据乙酰基比苯基得电子能力强来比较乙酸、苯酚分别与钠反应的剧烈程度,他们会在水和乙醇的基础上进行分析:苯酚和乙酸均有O-H键,苯基和乙酰基均是得电子基团,且得电子能力乙酰基比苯基大,所以O-H键极性增大,两者均能电离出H+而显酸性,且乙酸酸性比苯酚强,所以与钠反应的剧烈程度顺序为乙酸>苯酚>水>乙醇,有的学生经过知识迁移学习后,甚至还总结出“有连在氧上的氢均能被钠转换出H2”的结论。同理可以利用学习迁移法,比较乙醛、乙酮、乙酸、乙酸乙酯等中的乙酰基结构活泼性的大小,这里就不作详述了。通过这样的迁移,学生将不同的官能团联系起来理解,通过对比找出相同部分和不同部分,真正体会“结构决定性质”的真谛,对有机物有更深入的认识,构成有机化学的知识面,激发他们学习、探索、研究有机化学的结构性质的热情。

四、通过对有机合成知识迁移,建立有机化学知识空间