有机物的合成方法范文

导语：如何才能写好一篇有机物的合成方法，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。

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关键词：职业学校；课程开发；基本方法

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）09-0218-02

一、调查社会需求

1.对课程内容需求调查，一是了解经济发展趋势和规划，把握产业结构调整后新的就业机会；二是了解劳动生产结构变化调整对原有职业岗位提出的职业能力；三是了解新的科技、设备、工艺和材料的采用对劳动者提出新智能要求。

2.对课程现状分析研究，一是对课程受益者即旅游行业进行调查；二是对课程编制者和实施者即教师进行调查；三是对课程使用者即学生进行调查。

3.对课程数据收集整理，一是人口统计数据信息；二是劳动力市场信息；三是原有课程反馈信息，如课程改革重点开出率，毕业生就业专业对口或专业大类对口率及整体就业率。

二、分析工作任务

根据旅游服务和管理专业所对应的一个职业岗位或一个职业群，进行调查分析，由精通职业岗位，工作第一线的专家及长期从事教育的教师把需求的专业知识、操作技能和工作规范一一进行排列，编成一套描述从业人员履行职业、职责的任务目录。对工作岗位的工作职责进行划分，形成8～12个工作职责即职业岗位所应具备的综合能力，再对每个职责进行分解，形成6～30个更为具体的工作任务，而完成每一个工作任务所需要的能力即为专项能力，与该职业岗位的业务范围有关，当然也与分解的粗细成度有关，一般来说在100～200个之间。每个专项能力包括了完成这一工作任务需要的知识、技能、态度、工具、时间和质量标准要求，同时确定每一专项能力在职业岗位工作中出现的频度、学习难度及学生毕业时应掌握的程度，即职业入口水平。专业能力完成后要得到该职业岗位工作人员的认定。

三、教学分析

课程开发人员先将一系列的专业能力转化为教学单元（或模块），并将专业职业能力目标转化为教学目标，将相关的知识技能转化为具体的学习、训练内容。每一教学单元应包括相应的知识技能、态度及考核标准。转化的关键是对单元教学目标的描述。单元的教学目标是操作性的目标，应采取包括活动、条件、标准三要素的表达方式加以描述，做到行为化、可观察、可测量。形成一系列与职业能力相对应的教学单元组成的教学目标和教学内容体系。然后，按照专业目录规定的业务标准，科技进步及劳动方式优化提出的新知识、技能和能力要求，学生个性发展和未来继续学习的必要准备，以及原有相同或相近的教学经验，将教学单元分为三类：一是基础的，包括普通文化和职业通用基础性的内容，如语言能力、计算能力、外语和计算机应用能力、职业道德等；二是职业专业基础性的，即同类专业通用的知识、技能，如专业基础理论与专业技能，以上两类多为具有可迁移性的内容；三是职业专业特殊性的，主要是针对职业专长要求的知识与技能。

四、确定课程

首先对全部教学单元进行归并。综合形成各门教学活动归并的原则是将性质相同、联系紧密、便于进行教学的单元结合在一起。教学单元归并为课程后要对课程内容进行排序。内容排序要研究学生学习课程的心理准备状态和认知特点，寻求课程内在的逻辑顺序和学生学习的心理顺序之间的最佳结合方式，由浅入深、先易后难、先专项后综合、循序渐进的进行。课程内容的排序还要注意各门课程之间相互关系的分析，以便做到各门课程在内容和密度上相互衔接配合平衡。在此基础上，根据某一类专项能力的性质功能，学生学习的便利，教学条件与传统经验等选择课程类型。一般来说，必要的基础性理论知识以学科型课程为宜；专业基础性课程以综合性或模块为佳；技能性课以核心课程为主；实践课则以活动课程为宜。研究表明，专业基础课程和某些文化课程可以与专业课程“集成设置”。

五、编写课程标准

课程标准编写要做到科学规范，可操作性。要将组成课程每一个单元的知识、技能和态度按照相应的专项能力在实际职业工作中出现的频度、内容难度和掌握程度进行排序。排序原则：将专项能力中频度高者所对应的教学单元转化为教学重点内容，低的转化为一般要求；将难度高的专项能力所对应的教学单元定为教学难点；并将专项能力所对应的教学单元中对知识技能掌握的程度要求，按教学惯例进行统一规范，采取理解、熟悉、掌握、运用等加以描述。教学大纲应列出课时细目及内容，明确学习范围的深度和广度，对学习目标分解配合适宜的学习训练时数。提出各部分教学法的选择建议，列出配套的教学仪器设备与媒体，考核考试标准和方法。

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1.知识与技能

（1）知道有机合成的原则和过程，体会有机合成在生活和生产中的应用。

（2）能列举碳键增长和引入碳碳双键或三键.卤原子.醇羧基.醛基和羧基的化学反应，并能写出相应的化学方程式。

（3）能根据要求合成指定结构简式的产物。

2.过程与方法

（1）通过练习归纳常见官能团的引入，消除和碳骨架增减的方法。

（2）通过阅读和讨论。了解合成路线设计的一般思路。

（3）通过实例掌握有机合成路线的选择和有机合成的方法。

3.情感、态度与价值观

应用教材中的资料长片对学生进行化学发展史介绍，培养学生的爱国热情，激发学生对本学科的学习兴趣。

【教学重点】

有机合成遵循的原则及其过程，有机合成的方法。

【教学难点】

有机合成的方法。

【教学方法】

阅读导读指导法，讨论交流法，图示分析法。

【教学过程】

引言：从远古时代起，人类一直依靠自然资源生存，但自然资源是有限的，而且有时天然物质的性能也不尽如人意。通过有机合成不仅可以制备天然有机物，以弥补自然资源的不足，还可以对天然有机物进行局部结构改造和修饰，使其性能更加完美，甚至可以合成具有特定性质的自然界并不存在的有机物，以满足人类的特殊需要。

板书：一、有机合成的过程

板书：（一）有机合成的概念

生阅读教材第64页第三自然段。

生：有机合成是利用简单.易得的原料，通过有机反应，生成具有特定结构和功能的有机化合物。

板书：（二）有机合成的任务

生：目标化合物分子骨架的构建和官能的转化

板书：（三）有机合成的过程

生：

板书：二、有机合成遵循的原则

师：原料廉价，原理正确，路线简单，便于操作，条件适宜，副产物少，易于提纯，绿色环保等。

生：讨论并完成教材第65页思考与交流。

板书：三、有机合成的方法

（一）逆合成分析法

师：参照教材第65页资料卡片对化学发展史实介绍。

生：阅读教材第65页第二自然段了解逆合成分析法的路线。

目标化合物中间体中间体基础原料

案例分析（一）

以草酸二乙酯的合成为例。

板书：

根据分析，可以确定合成草酸二乙酯的基础原料为乙烯，通过以下五步反应合成：

（二）正合成分析法

合成线路：

基础原料中间体中间体目标化合物

案例分析（二）

以环己烷为基础原料合成二乙酸―1，4―环己二醇酯。

【练习】完成相关反应方程式（略）

【小结】有机合成是化学学科中最活跃最具创造性的领域。通过有机合成制得的许多药物，材料，催化剂广泛地应用于农业，轻工业等领域。本节重点掌握：（1）一些常见官能团的转换。（2）分子骨架的构建。

【板书设计】

有机合成

一、有机合成的过程

（一）有机合成的概念

（二）有机合成的任务

（三）有机合成的过程

二、有机合成遵循的原则

三、有机合成的方法

（一）逆合成分析法

（二）正合成分析法

【作业布置】

教材第67页，习题：1.3。

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⑴举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用，有机合成说课稿。

⑵认识卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、酯的典型代表物的组成和结构特点，知道它们的转化关系。

二、教学背景分析

1.学习内容分析:

有机合成是本章的最后一节，在以往的教科书中没有专门讲解。本节教学要在帮助学生复习再现烃及烃的衍生物结构、性质、相互转化的基础上，初步学习有机合成的过程;理解有机合成遵循的原则;初步学会使用逆推法合理地设计出有机合成的线路;同时培养并提高学生综合运用所学知识解决实际合成问题的能力，为学生顺利学习本模块第五章进入合成有机高分子化合物时代及选修一《化学与生活》的学习奠定基础;同时让学生感受合成的有机物与人们生活的密切关系，使学生认识到有机合成是有机化学服务于人类的桥，是有机化学研究的中心，是化学工作者改造世界、创造未来最重要的手段，对学生渗透热爱化学、热爱科学的思想教育。

2. 学生情况分析：有机合成是有机物性质的应用，要求学生在前两章及本章前三节的学习基础之上熟练掌握好各类有机物的组成、结构、性质、相互衍生关系以及重要官能团的引入和消去等基础知识。因此在本节之前我们上了一节《烃及烃的衍生物》的巩固课，帮助学生把学过的有机化学知识形成知识网，使学生能够正确理解官能团结构与性质的辩证关系，掌握重要有机物相互转化关系，能够从断键、成键的角度正确书写化学方程式，让学生的认知尽可能达到其“最近发展区”，这样为我们本节的学习打下了坚实的基础。

基于以上分析，我制定了本节课的教学目标

三、本节课教学目标

1.知识目标：①使学生掌握烃及烃的衍生物性质及官能团相互转化的一些方法

②让学生初步了解逆向合成法的思维方法

2.过程与方法：

①通过小组讨论、归纳、整理知识，培养学生对有机物性质和官能团转化方法的归纳能力。

②通过有机物的合成方法的学习，培养学生的逆合成分析法的逻辑思维能力以及信息迁移能力。

③通过分析有机合成过程巩固各类有机物的结构、性质及相互转化关系。

3.情感、态度与价值观：

①体会新物质的不断合成是有机化学具有的特殊的科学魅力，对学生渗透热爱化学的教育。

②培养学生将化学知识应用于生产、生活实践的意识。

③加强学生的沟通能力和合作学习能力;以化学主人翁的身份体会化学学科在生产、生活中的实用价值，激发学习化学的兴趣。

四、教学设计流程与教学设计

㈠教学设计理论依据

布鲁纳认知结构理论、皮亚杰建构主义学习理论、维果茨基“最近发展区”理论。

㈡教学策略与方法选择标准

根据教学目标的内容与层次，化学教学内容的具体特征，高二学生的年龄与思维发展情况，我班学生的知识储备和能力特征，化学学科的特征(研究方法、基本思想、逻辑结构)，教师的教学优势能力及我校化学教学的技术条件，教案《有机合成说课稿》。

㈢教学策略

小组合作式教学、启发式教学

㈣重、难点突破

本节的学习重点逆合成分析法，我首先让学生阅读教材，初步了解逆合成分析法，再让学生自主探究学习来理解逆合成分析法的思维方法，最后利用图表引导学生掌握合成草酸二乙酯的逆推法，体会逆合成分析法的思维过程。

五、教学过程

【活动1】

我利用多媒体展示有关福岛核电站起火爆炸、核辐射危害、核辐射防护服及生活中的有机合成材料，通过社会的热点问题的呈现，吸引学生的注意力引出本节要学习的主要内容，让学生了解有机合成在人类社会进步中的意义，同时激发学生的学习兴趣和求知欲望。

【活动2】

学生自学教材初步了解有机合成的定义、任务、过程。本环节的设计目的是：让学生独立利用教材内容资源进行学习，了解什么是有机合成、明确要进行有机合成的任务是什么、要完成有机合成需要怎样的过程、如何进行思考等，培养学生的阅读能力和信息素养。

【活动3】

学生小组讨论用尽可能多的方法合成乙烯、氯乙烷、乙醇。本活动的目的是：从学生已有的知识出发，为学生搭建学习平台，以便学生在原有的学习和掌握的规律的基础上积极主动建构知识。学生通过思考、交流、评价不仅知道了如何制取乙烯、氯乙烷、乙醇，更重要的是还知道了可以用过已经学过的有机化学反应用多种方法制取同一物质，激活了学生理解新知识的桥梁。为顺利完成活动4提供了真实的学习情境。

【活动4】

学生通过完成练习归纳完成问题导学3，再现官能团间的转化关系。目的在于让学生在利用活动3中原有认知结构中的知识经验去同化当前学习到的新知识，以引发学生的认知冲突，激发学生的学习兴趣，让学生亲身感受到某种官能团的转化有多种方法，同时培养学生的归纳总结能力。渗透在实际应用进行物质合成时，必须依据某些原则选取合理的方法，从而顺利过渡到逆合成分析法。

【活动5】

学生自学教材体会“逆合成分析法”在有机化学中的应用，并展示合成草酸二乙酯的逆推法。

本活动的内容是本节的重点及核心知识，让学生在原有知识的基础上通过自主合作探究性学习理解这些重点知识、核心知识的形成过程，学案上采用图表引导学生构建乙二酸二乙酯逆合成分析法的思维过程。让学生初步学会利用逆合成分析法设计简单的有机化合物的合成路线，通过交流展示培养学生的合作学习的能力及自信心，进一步体会如何利用逆推法解决具体有机合成问题，培养学生综合运用已有知识解决实际问题的能力，给学生充分表现的机会，感受成功的喜悦，从而学会学习。

【活动6】

学生讨论小结有机合成的原则，在前面的活动中已经渗透了有机合成的一些原则，在此基础上让学生通过讨论归纳总结。考虑到本节是有机合成的第一节基础课，鉴于学生的基础，可能总结不够全面，我再利用大屏幕帮助学生完善。这样可为以后评价合成线路打下基础。

学生观看大屏幕“20世纪在有机合成方面获诺贝尔化学奖的重要事件” ，对学生渗透热爱化学、热爱科学的思想教育。

【达标训练】

达标训练共安排了两道题，一题涉及的是正合成分析法，另一题是逆合成分析法。难度逐渐加深。

【活动7】

学生完成达标训练1，再小组讨论，最后板演展示化学方程式。

本题已经给出合成路线，只要求学生根据合成路线写出各步反应的化学方程式。本题所写的化学方程式均是以前没有学过的，但是可利用官能团之间的转化关系正确写出化学方程式。学案将本题作为达标训练第一题的目的有三个：一是通过实例让学生了解如何画合成路线图;二是通过化学方程式的书写考察学生对官能团相互转化关系的掌握情况，同时培养学生灵活应用所学知识的能力;三是让学生感觉此题并不简单，但经过思考又可以解出正确答案，增强学生的自信心及成就感。

【活动8】

学生用5分钟独立完成，用2分钟组内讨论合成路线，学生抢答展示合成线路。

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关键词： 香豆素 水杨醛 有机合成 试题分析

有机合成与推断是目前高考中主要的考查模块，通过该题型的考查方式能考查学生对有机化合物的结构与性质模块知识点的融会贯通能力。纵观近几年的高考与各地模拟试题，对天然产物和药物合成的考查几乎每年出现，现以关于香豆素合称为例进行介绍。

1.香豆素及其合成方法简介

香豆素及其衍生物是天然产物中一类重要的化合物，因具有多种生物活性及药理活性引起了天然药物化学家的极浓厚的兴趣。首个天然香豆素（coumarin）是由Vogel在1820年从圭亚那的零陵香豆（即黄香草木樨）中获得的[1]。

香豆素的最基本结构单元为苯并α-吡喃酮，可当做顺式邻羟基桂皮酸脱水形成的内酯。据生物合成途径发现大部分的香豆素母核上常有羟基、烷氧基、苯基、异戊烯基等取代基。

香豆素的化学合成方法众多，如Perkin反应、Knoevengol缩合、Ponndorf反应、Wittig反应、Pechmann反应、Houben-Hoesch反应、Baylis-Hillman反应、Vilsmeier-Haack反应等，其中有些方法在经历了几十年甚至上百年的试验后，在现代香豆素合成中仍然扮演着重要角色，这些方法操作简便、仪器试剂条件易行、反应快捷、应用范围广泛[2]。近年来，科学家们发展了利用过渡金属催化的方法高效实现了母核内酯环的构建，丰富了香豆素衍生物的多样化合成。在上述的这些合成方法中Perkin反应最经典，主要以水杨醛（邻羟基苯甲醛）与乙酸酐为原料在碱催化的作用下完成香豆素的合成，在中学阶段以香豆素为题材的知识点的考查多以此反应为主。

2.涉及香豆素的背景信息试题分析

以香豆素为题材的试题在鲁教版教材《有机化学基础》[3]中作为练习题的方式师生已不再陌生，该题设置问题的方式简明扼要，对学生了解有机合成的逆反应合成分析具有很高价值。

2.1香豆素的结构鉴定分析

高考考试大纲上明确要求学生“了解确定有机化合物结构的化学方法和物理方法”，近几年各省市对该方面的要求也进行了考查，这就要求学生对有机分子中的官能团参与化学反应的性质掌握到位。

2.2香豆素及其衍生物的合成

历年的高考试题中，考查具有重要价值的有机化合物的合成是有机合成与推断的命题主流。有机化合物的性质变化多样、内容相对独立，这就要求熟练掌握各类有机物的组成、结构、性质及相互间的衍生关系，密切起始反应物、中间产物、最终产物之间的联系，通过类比、联想、知识迁移等方法进行演绎推导，同时注意增强思维的整体性、严密性和灵活性。

3.以香豆素为背景的试题考查价值

以天然产物香豆素为背景信息的试题考查，也是高中阶段知识的升华与延伸，考查的内容和方式可灵活多样，与高中化学教学也有密切联系。在试题的命制中可以加入很多考查元素，如氧化、水解、取代反应、官能团的保护与去保护、基于碳负离子的C-C键的构建等，如表1所示。鉴于中学教学实际，所考查的香豆素衍生物不能太复杂，只限于最基本的核心骨架的结构分析。

以上有些反应是以信息形式在试题中呈现的，在今后的学习中要重视这些陌生的但是常考的内容，这样有利于形成较完整的知识结构而达到能力的提高。

综上所述，在香豆素及其衍生的合成路线中，除了合成香豆素基本结构单元的反应外，在对原料的合成中均是中学阶段涉及的基本反应。因此，以香豆素合成反应的相关知识可以考查学生利用有机化学基础对试题中给予的新知识的自学能力、知识重组与迁移能力及分析问题与解决问题的能力。

参考文献：

[1]徐任生.天然产物化学（第二版）[M].北京：科学出版社，2004：590.

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关键词：石油化工；有机化学；综合设计实验；教学探索

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 我校是一所以石油化工为特色的省属综合性大学，有机化学实验是我校化学化工类专业的必修专业基础实践课之一，每学年全校有14个专业40多个班级开设此课程。有机化合物的合成是有机化学实验教学内容的重点，属于综合性实验，目的是使学生掌握并熟悉基本操作与典型的实验制备方法，学会一些难度较大的新的合成方法与实验技术，培养学生独立工作的能力，实事求是的科学态度，以及认真、细致、敏捷的工作作风，养成保护环境等意识。设计性实验，只给出实验目的与要求，学生必须通过查阅参考文献，撰写实验方案，经指导老师审查通过后独立开展实验，对于实验过程中发现的问题尽可能自行解决。该类实验完全摒弃了在以往实验教学中常用的保姆式教育，放手让学生去设计、思考，独立自主地解决实际问题，动手能力得到显著提高。我校学生开设的综合性与设计性实验的课时数占总有机化学实验课时数之比达到80%以上。教师和学生普遍反应该课程体系设计科学，学生在基础理论和实践技能培训方面得到全面、系统地训练。

一、课程的目的及要求

综合与设计性实验目的是训练学生对基本操作和理论知识灵活的综合运用，掌握有机化合物的合成、分离、提纯及鉴定方法；培养学生严谨的科学态度和良好的实验习惯。以有机合成为主，教师给定目标产物，学生按照老师给定的实验要求，运用所学知识，通过查阅资料，独立（或在教师指导下）撰写实验方案，拟定实验步骤，准备实验所需物品，完成实验并写出完整的实验报告。

二、实验内容的选择

1.实验的类型。在选择实验内容时，实验的类型基本分为两类：（1）有机化合物的制备及表征。（2）植物中提取与分离天然有机物。有机化合物的制备，在课时数不多的情况下尽可能做到两个兼顾。首先是兼顾有代表性的有机化学反应类型，例如：（1）酰基化反应（乙酰苯胺的制备，阿司匹林的制备）。（2）酯化反应（乙酸正丁酯的制备，苯甲酸乙酯的制备）。（3）亲核取代反应（1-溴丁烷的制备）。（4）氧化反应（苯甲酸的制备）。（5）康尼查罗反应（苯甲醇和苯甲酸的制备）。其次是兼顾各种重要的合成装置及操作，涵盖了分别带分馏柱、带气体吸收、带电动搅拌、带分水器的回流装置；水蒸气蒸馏装置（从肉桂皮中提取肉桂油及其主要成分的鉴定），索氏提取装置（茶叶中咖啡因的提取），蒸馏装置，薄层色谱（薄层色谱法分离绿色植物天然色素）。有机物的鉴定既有物理常数测定（熔点、沸点，折光率），也有采用化学方法鉴定，有机波谱分析（红外光谱，质谱）。大部分实验都将合成、分离、提纯、物性的测定和波谱鉴定等环节串联成一体。

2.实验微量化。改变了部分实验的投料量，进行微量或半微量实验，降低实验成本，节约实验时间，大大减少实验污染，潜移默化地培养学生利用资源、绿色环保的科学发展观。

3.根据低毒的原则选择原料及溶剂。鉴于实验室的条件不太完善及实验班数及人数多的特点，在不影响实验效果的前提下，尽量选择低毒性的原料及低毒易回收再用的溶剂。如苯甲酸的制备我们采用苯甲醇替代甲苯；苯甲醇和苯甲酸的制备萃取剂我们采用石油醚替代乙醚；酯化反应的带水剂、茶叶中咖啡因的溶剂的种类也是基于这个原则去选择。

三、改进合成实验教学

合成实验教学安排在基本操作的教学之后，学生已具备了一定的技能，但不能熟练掌握，动手能力和独立解决问题的能力较差。以往的教学是教师先讲实验目的要求，分析实验原理和可能出现的问题，学生进行操作实验，教师巡视指导。此方法虽然使学生的基本操作得到训练，但仅仅是完成实验内容，缺乏良好的思维训练。学生在实验中遇到问题不会分析思考，动手解决，创造性得不到发挥，这在以后的毕业论文实践中充分暴露出来。针对教学实际，我们逐渐摸索出解决问题的方法。把科学的思维方法贯穿于教学中，形成“以学为主，以教为辅，思维训练为主线”的教学原则。

1.建立有机合成反应研究的基本思路。在合成与制备实验中，应培养他们树立以实验为基础的科学研究思想及设计实验的能力，逐步学会化学研究的实验方法。例如：由乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯的实验，通过分析可知为平衡反应历程，根据平衡反应的知识，采用过量的醇，或除去反应生成的水的方法提高产率。

2.加强对学生实验预习的指导，提高预习效果。对学生预习要求认真阅读教材，独立思考，发现问题，提出问题，能够预知实验成败的关键。教师根据学生的讲解给学生判定预习成绩。一个有机反应能否进行反应条件（外因）的选择与应用十分重要，例如：由正丁醇、溴化钠和硫酸制备1-溴丁烷的实验。浓硫酸用量的大小。学生通过思考得出反应速度取决于两物质的浓度，这就要求有更高浓度的氢溴酸，因此需要过量的硫酸；硫酸的浓度和用量是否越多越好？引导学生进一步讨论，最后小结对硫酸量的要求：适当过量，浓度适中。

3.提高学生实验技能。我们把基本操作技能的训练摆在提高学生实验能力的首要位置，实验中耐心指导，严格要求，细心观察每一个学生的操作，发现不规范的及时纠正并给予示范。通过一些相关联（理论、装置、操作）但又有差别的实验进行反复练习，强化训练，达到规范化的要求。如制备实验做到装置合理，操作规范，台面整洁有序，实验习惯好，知道废物回收处理，防止有机物的挥发和毒性，认真操作，及时记录。积极互动、合作的实验也培养了学生的协作能力。实验过程中学生实验时间有时会相差到一个小时，教师应帮助他们分析原因，鼓励他们“胆大心细”，在做好预习工作的前提下，大胆实验，提高实验技能的目的。

四、教学效果

上述教学方法的实施极大地调动了学生做好实验的积极性和主动性，有效地培养和提高了学生独立分析问题和解决问题的能力，锻炼了动手能力，训练了思维能力。在实验的过程中，学生积极主动地动手操作，对出现的问题认真思考，分析原因想办法动手解决。一些实验结果不理想的同学，能在教师的指导下分析失败的原因。从实验报告来看，思路清晰较为严谨，个别同学还有独到之处，已初步学会了有机合成反应研究的基本方法，并使自身的科学素养得到一次系统的训练，这在以后学生课外科技创新及毕业论文设计中表现出良好的教学效果。

参考文献：

[1]王科志，申秀民，刘正平，等.化学综合设计实验教学模式的改革[J].化学教育，2010，（3）：92-93.

[2]于秀兰，杨桂秋，任保轶，等.有机化学综合性设计实验的教学探索[J].化工高等教育，2009，（4）：55-57.

[3]徐红，刘红，席晓岚，等.有机化学综合性设计实验的教学探索[J].教育教学论坛，2013，（33）：268-269.

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【关键词】离子液体 咪唑类 绿色化学

一、离子液体的组成及其种类

离子液体（Ionic liquids ）是在室温或接近室温呈液态，并且完全由阴阳离子组成的盐，也称为低温熔融盐（Low temperature molten salt）。这是因为大多数阴阳离子组成的盐一般都是离子化合物，其具有较强的作用力。如果把离子之间的作用力破坏或者减弱，在室温或低于室温下就可以呈现液态，这样就将其称为离子液体。离子液体的种类较多，一般情况下，离子液体有换杂环的有机阳离子和无机阴离子组成，主要从离子液体的组成形式分类，阳离子类离子液体主要有4类，是季胺盐阳离子、咪唑盐阳离子、吡啶盐阳离子和季鏻盐阳离子，其结构如图 1 所示； 阴离子主要有卤素离子、四氟硼酸根离子和六氟磷酸根离子：

图 1 常见四种离子液体的阳离子

二、离子液体的性质

（一）熔点。

熔点是区别其他物质的重要性质，一般情况下，对称性越低，其分子间的作用力就越低，离子液体的熔点就越低。

离子液体的熔点的影响主要从组成离子液体的阴、阳离子着手，阴离子的尺寸越大，其离子液体的熔点就越小，阳离子一般是组成其的基团的大小来决定的，基团越大，其结构对称性就越差，这样就使阳离子组成的离子液体的熔点越低。

（二）粘度。

离子液体的粘度比水大得多，几十倍甚至几百倍。离子液体的粘度主要与范德华力、离子间的库仑力和氢键的作用有关。阴阳离子的结构对其组成的离子液体的粘度也有很大影响，其中阴离子影响较大，主要随着阴离子的体积的增大而增大。

（三）热稳定性。

离子液体具有较高的稳定性，其热分解温度在300 ℃以上，离子液体的稳定性受到杂原子-碳原子之间的作用力和杂原子-氢键之间的作用力的影响，离子液体的热稳定性与阴阳离子的结构和性质影响较大，例如，阳离子的碳链越长，其稳定性就会越差。

（四）密度。

密度也是离子液体的重要参数性质之一，一般离子液体的密度比水大，离子液体的密度是以阴阳离子的类型而定的，离子液体的密度随着有机阳离子的体积增大而减小，然而阴离子的影响更大，所以在一般的研究中，确定了阴离子的类型，密度的大小就可以确定在一个范围之内。

（五）溶解性。

离子液体能够溶解大多数有机物、无机物、高分子化合物、金属化合物。离子液体的溶解性与其阳离子、阴离子的特性密切相关。阳离子对离子液体溶解性可由正辛烯在含相图甲基苯磺酸根阴离子的季铵盐离子液体的溶解性看出，随着离子液体的季铵阳离子的侧链变大。因此，改变阳离子的烷基可由调整离子液体的溶解性；阴离子的溶解性可由水在含不同bmim+阳离子离子液体中溶解性来证实，大多数离子液体的介电常数超过一特征值时，其与有机溶剂是完全互溶的。

（六）酸碱性。

离子液体的酸碱性由阴离子的本质所决定的[7]，对于同种离子液体[bmim]Cl/AlCl3，当x（AlCl3）=0.5时，离子液体为中性，当x（AlCl3）=0.5时，离子液体表现为酸性，且随着x值的增大，离子液体的酸性增强；在甲苯选择性羰基化反应中催化剂的Lewis酸性是最主要的影响[8]。甲苯的转化率与Lewis酸的强度是一致的，进一步说明离子液体具有较强的酸性。

（七）电化学窗口。

离子液体的电化学稳定电位窗口对其化学应用非常重要。电化学稳定电位窗是离子液体开始发生氧化反应的电位和开始发生的还原反应的电位之差，大部分离子液体的电化学窗口在4 V左右，这与一般的有机溶剂相比，具有较宽的电化学窗口。离子液体的电化学窗口与其组成的阴、阳离子的稳定性有一定关系，阴、阳离子越稳定其点化学窗口就越宽。

三、离子液体的合成

（一）一步合成法。

直接通过酸碱中和反应或季铵化反应一步合成离子液体，操作简便，没有副产物，产品易纯化，并且原子利用率高，经济性好。例如，硝基乙胺的离子液体就是用乙胺与硝酸的中和反应制得。

（二）两步合成法。

如果一步法难以得到目标离子液体，就必须使用两步合成法。首先先有叔胺类与卤代烷合成季铵的卤化物盐，然后再将卤负离子交换为目标阴离子。两步合成法是先季铵的卤化物盐合成，然后再离子交换，以咪唑盐类离子液体为例：

先通过季铵化反应得到含目标阳离子的卤盐（ [ 阳离子] X型离子液体） ， 然后用目标阴离子Y-置换出X-离子得到需要的离子液体。如图2所示，咪唑盐类离子液体的合成路线：

图2 为两步法合成含烷基铵阳离子的离子液体的路

（三）其他辅助方法。

大多数采用常规加热就可以完，这种方法需要加入有机溶剂，从而造成环境污染。且反应的时间长，产率较低，这种方法一般不采用。其它辅助方法如微波强化、超声波强化、和电化学等手段可以加快离子液体的合成速度和降低反应的成本。

微波辅助合成和超声辅助合成也被应用于离子液体的合成研究。液体均在微波辅助合成和超声辅助合成应用于离子液体的合成，具有无需有机溶剂，减少合成过程中的污染，且应速度快，产品收率高，纯度好等特点。

微波辅助合成法：有温度、压力测量的商用微波反应系统，几乎所有常见的烷基咪唑类和烷基吡啶类离子液体的合成的反应时间都可以大为缩短，收率不低于传统的合成方法。微波辅助法在显著缩短反应时间的同时却容易发生副反应。微波辅助合成离子容易控制、有副反应发生、微波反应器价格昂贵，只能限制在实验室小规模合成上，难于大规模工业化生产离子液体。

超声波辅助法：超声辅助合成离子液体的研究结果表明同样可以在不降低收率的情况下明显缩短反应时间。超声辅助合成离子液体目前的研究都针对的是常见的烷基咪唑类和烷基吡啶类离子液体，如以超声波辅助法合成了离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸。该合成方法具有合成条件简单、反应时间短、能耗低、易纯化等优点。

四、离子液体的应用

（一）离子液体在电化学中的应用。

离子液体具有较宽的电化学窗口，电导率高和热稳定性较好的特性，因为具有较高的导电性，所以常用来作电池的电解质溶液，作为电解质溶液不需要高温，现在可以制造新型高效性能的电池。如Doyle. M等用离子液体BMI . BF4、BMI . CF3SO3等代替水与Nafion 膜复合制备了快质子传导复合膜。该膜克服了吸水质子交换膜高温下因水的挥发而导致电导率下降的缺点。在180 ℃电导率可以达到0.1S/cm。Sato 等研究将一种新型离子液体N，N-二乙基-N-甲基-N-（2-甲氧基乙基）四氟硼酸季铵盐用于电化学电容器，制备了一对活性炭电极的双层电容器并以DEME-BF4作为电解液。此外，离子液体在抗静电、金属电沉积、传感器等电化学方面的应用。

（二）离子液体在绿色化学的应用。

离子液体在室温下呈液态，能够溶解很多化合物 ，而且还是“零”蒸气压，正因为用离子液体作为溶剂不仅消除了挥发性有机溶剂对环境的影响，而且催化剂能回收重复利用，所以离子液体越来越广泛地被认为是一种在“清洁生产”和“绿色合成”中最具有重要应用价值的新型溶剂和反应介质。

（三）离子液体在分离萃取方面的应用。

离子液体选择性的溶解性能力，使其在液-液萃取何分离当中应用广泛，被称为液体“分子筛”。如在离子液体在水相值中萃取苯的衍生物、金属离子、核废燃料的萃取等。离子液体萃取水中多环芳烃时，可以避免传统的液液萃取中挥发有毒性有机物，从而导致二次污染 。Liu Jingfu等报道了利用离子液体并采用液相微萃法可以萃取一些典型的环境污染物。证明了1-烷基-3甲基咪唑烷鎓六氟磷酸盐可以萃取45种典型的环境污染物，包括苯胺、乙苯、二甲苯等。

（四）离子液体在有机合成中应用。

离子液体可以作为反应溶剂存在多相系统中，也可以作为溶剂和催化剂存在于单相系统，近年来离子液体作为反应溶剂和催化剂应用甚广。根据反应形式可分为3类：①催化加氢和重排反应，包括催化加氢和Beckmann反应；②C-C，C-O键的断裂反应，如C-C双键的加成反应、C-O-C键的酰化反应和环氧化物的开环反应。③ C-C 、C-杂原子键的耦合反应，如如Diles-Alder反应，Friedel-Crafts 烷基化反应，Huck 反应、Suzuki交叉耦合反应，聚合反应，氧化反应、亲核取代反应、自由基反应、醇解、胺解、酯交换反应等，其中在第三类的应用中最为广泛，如Friedel-Crafts反应在精细化工， 石油化工等领域中有着举足轻重的作用， 比较成熟的催化剂有沸石、固体酸和分子筛等。但是出于绿色合成和成本的考虑，许多学者已经开始在离子液体中进行研究。

（五）离子液体的其他应用。

离子液体具有低毒性Perank等在在最近研究中报道咪唑类离子液体具有低毒性的特征，他利用（3-烷氧基-1-甲基咪唑烷鎓四氟硼酸盐和六氟磷酸盐）成功地制成新型的杀虫剂，可以有效地保存木材。

离子液体可以作为剂，离子液体几乎没蒸汽压、不挥发，不燃，高的稳定性，低熔点、宽的液相温度范围。中国科学研究院兰州化学物理研究所叶承锋等研究用离于液体[C6MIM]BF4、[C6EIM]BF4作为万能剂，因为它们的熔点低于-55 ℃，在320 ℃无失重，具有低温流动性和高温稳定性，几乎无蒸汽压，有好的性能，所以可以作为性能较好的剂。

此外，离子液体还可以溶解纤维素，还可以用作聚甲基丙烯酸甲酯的增塑剂，还可以在质谱中的应用，在质谱中可以用来做基质，并用于蛋白质等高分子的摩尔质量的测量。

参考文献：

[1]Welton T.Chem. Rev，1999.99.

[2]Zhao， H. Phys. Chem. Liq，2003，41.

[3]Ngo H l， LeCompte K， Hargens L， et al. Thermal properties of Imidazolium Ionic Liquids [J].Thermochim.Acta，2003，357.

[4]Gordon C M， Holbrey J D， Kennedy A R， et al. Ionic Liquid Crystals： Hexafluorophosphate Salts.J.Mater.Chem，1998，8.

篇7

“阿司匹林”主要出现在三个模块中，在“化学与生活”第四单元“造福人类健康的化学药物”中，介绍了“阿司匹林”对人类健康的意义以及发展历史，要求同学们了解“阿司匹林”的基本原理．对于“阿司匹林”能够有基本的了解认识就足够．在首次的教学中，基本就能够达到教学要求．在“化学与技术”第一单元“有机药物的制备”教学中，主要教学目标在于让同学们了解“阿司匹林”的作用，结合有机物的原理和概念，了解怎样用原料合成“阿司匹林”．教学应该主要侧重于“阿司匹林”的合成理论探索．并且把“阿司匹林”作为以后有机物学习的基础，知道氯苯合成药物的原理．了解人类合成有机药物的思路:提取有药效的药物后进行结构分析，然后进行药物的合成．希望能激发学生有机物学习的兴趣，更好地学习化学知识．在“实验化学”专题七课题二中，主要是学习“阿司匹林”的合成与提纯，“阿司匹林”的化学特性，药效，学会阿司匹林的基本合成方法．其中这个专题的主要侧重点是对实验操作的学习．制备好“阿司匹林”．相比较其他两个模块，实验模块是在对知识有一定的了解学习上在能进行．让学生学习水杨酸和乙酸酐反应原理，同时学好晶体洗涤、吸滤瓶这些实验装置的操作．同时复习以前学习过的基本实验操作，比如称量、溶解、加热、结晶、洗涤、重结晶等．

二、三个模块内容的知识点比较

在高中化学苏教版“阿司匹林”学习的这三个模块的知识点上，各模块之间虽然互相独立但知识之间还是互相独立．了解每个模块知识的异同点可以提高对知识的认识，更深一步对“阿司匹林”的理解．共同点主要体现在都给出了水杨酸、乙酰水杨酸的结构简式，还有“阿司匹林”的基本疗效．不同点主要有以下几个方面:(1)在“化学与生活”中提出“阿司匹林”是肠溶片，利用水解后产生水杨酸起到医疗作用．而在“化学与技术”中合成“阿司匹林”主要是因为水杨酸酸性、刺激性过强，为了减少对人体的刺激．我们可以看出教材内容对“阿司匹林”的医疗原理解释的侧重点不相同．(2)在“化学与技术”中关于“阿司匹林”的合成路径主要是以氯苯作为原料来进行的．但是在“实验化学”中详细介绍了实验的操作步骤，通过水杨酸为原料来进行合成．因为不同的模块教学要求不同，所以造成了合成路径侧重的不同．

三、“阿司匹林”教学的内容安排

在三个模块的教学内容安排上，应该要先对基本内容进行教学，可以避免在教学内容上的重复，浪费时间．因为模块内容之间相互渗透，互相联系，所以可以在共同点上先进行学习．在三个模块中都有对“阿司匹林”化学历史的讲述，因此可以在首次教学上对三个模块的有关“阿司匹林”史料进行综合后进行学习．在三个模块上，共同给出了水杨酸的结构简式，所以可以根据之前学习的化学知识，对学生进行引导，让学生根据官能团自己推测出水杨酸的结构，这样不仅可以增加学习的兴趣，还可以让学生更深的理解水杨酸的化学性质．达到熟悉水杨酸结构、性质的教学目标，同时也为以后“阿司匹林”的学习夯实基础．在学习过程中要进行引导式的教学，学生推测出水杨酸的性质后，在提出水杨酸的官能团可以互相影响加强自身酸性，在医疗上造成刺激口腔和胃等不良问题．通过这个特点让同学们探讨解决的方法及途径，引导出酯化反应与酯的水解这个化学知识．进而了解到“阿司匹林”的药效机理与制作方法．

四、课堂教学形式

篇8

Abstract: Make a comment on surface metal organic compound respectively carried by inorganic substance and organic substance and some foundational reaction rules of metal organic compound and solid surface and the structure of organic substance.

关键词： 金属有机化合物；无机物；有机物；载体

Key words: metal organic compound; inorganic substance; organic substance; carrier

中图分类号：O627文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）08-0184-02

0引言

表面金属有机化学（Surface Organometallic Chemistry简称SOMC）是化学、材料学及催化科学等学科的交叉融合而诞生的一门新型学科。该学科主要以分子金属有机化学、表面化学和分子配位化学为基础，以金属有机化合物与固体表面反应为研究对象，目的是通过在固体表面接枝金属有机基团制备表面组成和结构明确的、具有特殊性能的无机-有机杂化材料、表面金属原子簇、表面功能化膜等，是近年来化学和材料学学科中非常活跃的研究领域之一。金属有机化合物在固体材料表面的接枝反应性能是SOMC研究的基础，此类化合物在有机合成、烯烃聚合和氢化异构化等领域表现出卓越的性能。因而一直是当今金属有机化学研究最为活跃的一类化合物。近年来的研究表明，茂金属类催化剂一经与固体表面反应后，其所形成的表面金属有机化合物，不仅可以改善原物种的动力学性能、控制聚合物的形态，而且可以大大减少助催化剂的用量等，因此，有关表面茂锆金属有机化合物的研究已经成为人们备受关注的热点。本文简要的评述了分别以无机物和有机物作载体的表面金属有机化合物。

1无机物载体表面金属有机化合物

1.1 氧化物载体表面金属有机化合物氧化物表面金属有机化合物分为两种反应形式，一种是金属有机化合物与氧化物表面的羟基发生反应，另一种是金属有机化合物与氧化物表面的M-O-M发生反应。

在500°C下处理的MCM-41分子筛上存在着大量的硅羟基，这些硅羟基亲电进攻金属有机化合物上的配位体，发生M-C间的断裂。一个典型的例子就是四新戊基锆化合物与MCM-41（500）表面羟基的反应[1]，反应用红外光谱检测，且分析气体产物，表面接枝产物用13C NMR和化学探针反应等方法表征，结果表明Zr-C键在表面羟基的进攻下发生断裂，生成烷基锆化合物。

Michelle Jezequel[2]等用Cp*Zr（CH3）3和Cp2Zr（CH3）2分别与处理过的SiO、SiO2-Al2O、Al2O、Al2O发生反应，用红外光谱、元素分析、固态核磁、EXAFS等表征，推断出化合物的结构。这些复合材料可用作烯烃聚合反应催化剂，但发现表面化合物的结构与催化活性有很大的关系。Cp*Zr（CH3）3和Cp2Zr（CH3）2与SiO反应得到的固体无催化活性，而当接枝在SiO2-Al2O、Al2O、Al2O上时则有催化活性。

此外还有王绪绪等用四烷基锡化合物与SiO表面羟基发生反应,新戊基钛化合物与MCM-41表面羟基发生反应；丁基锡化合物分别与MCM-41、MCM-41表面羟基发生反应；四甲基锡化合物与MCM-41表面羟基发生反应。

当SiO2在高温下（>800°C）处理后，其表面羟基发生缩合形成Si-O-Si桥，可以与金属有机化合物反应并发生断裂，Bu3Sn-O-SnBu3与SiO2（1000）表面的反应是通过Si-O-Si的开环生成两个Si-O-SnBu3接枝物种[3]。并且这个反应不仅发生在四元环中的Si-O-Si上，而且还与六元环，甚至是八元环中的Si-O-Si反应。Nicolas.Millot[4]等人报道了在SiO和Cp*ZrMe3反应，主要生成两种不同的产物。

1.2 非氧化物MgCl2载体表面的金属有机化合物李现忠[5]等报道了以球型MgCl2为载体的Ziegler-Natta催化剂与含有茂配体的硅烷化合物反应，制备了一种球型MgCl2负载型单茂钛催化剂，利用该类催化剂进行了乙烯与1-己烯共聚，茂金属配体影响催化剂活性的高低顺序为 Me4Ind>Ind>Cp>Me4Cp（其中 Me表示甲基、Ind表示茚基、Cp表示环戊二烯基）。Soga[10]等将Cl2Si（Ind）2ZrCl2负载到MgCl2上，制备了相应的负载型催化剂，该催化剂用于丙烯聚合可以制得全同立构的聚丙烯。

1.3 金属载体表面的金属有机化合物通过金属表面与金属有机化合物的反应可以制备高分散的双金属或多金属催化剂，并且在不同的催化反应中有特定的选择性。

在氢气的氛围下，四丁基锡可以与铑、镍、或铂（负载在SiO2或Al2O3上）反应制备Sn-Rh[6]、Sn-Ni合金，这种双金属配合物金属相明显，稳定性得到很大改善，可应用到天然气催化合成中。同样，用茂铁或茂镍可以将铁或镍沉积在钯上形成铁钯合金或表面镍钯合金。

2有机物载体表面金属有机化合物

使用载体催化剂时，无机载体被引入聚合物而影响聚烯烃的性能。和无机载体相比较，有机聚合物载体催化剂与无机化合物载体催化剂相比具有很多的优点。用于负载茂金属催化剂的有机载体很多，一般根据有机物的来源可分为：①天然高分子，如环糊精（CD）[9]；②聚合物，一般由人工聚合而成，主要包括多孔的聚苯乙烯（PS）[10]、聚乙烯（PE）粉末，二乙烯基苯交联的PS及聚硅氧烷等[16]。

2.1 聚合物表面金属有机化合物黄葆同以交联的聚苯乙烯与丙烯酰胺共聚物作为载体，载体先用MAO处理，再负载在Cp2ZrCl2上，载锆量最高可达0.35%，负载过程如下所示。

1995年，Soga等[7]以含2%二乙烯基苯的PS小球为载体，合成了4种结构不同的PS载体催化剂，MAO用作助催化剂进行丙烯或乙烯聚合。在聚合条件下，将催化剂与MAO的甲苯溶液分为固体和液体两部分，溶液部分对乙烯聚合无活性，表明PS载体上的茂锆化合物结合比较牢固，未被MAO萃取下来。1997年，Soga等以苯乙烯和1-乙烯基-4（1-环戊二烯基-1-芴基）乙基苯的共聚物作为前提体，再与ZrCl4反应合成了PS载体茂锆（Cs对称的）催化剂。

2.2 环糊精载体表面金属有机化合物含有羟基官能团的环糊精是目前研究最多的一类天然高分子载体。它是一类由D-吡喃葡萄糖通过1,4-糖苷键连成的低聚糖，最常用的3种CD是分别含有6，7，8个葡萄糖基的α-CD，β-CD，γ-CD。Lee等用α，β和γ环糊精作载体，以MAO或TMA（TMA=AlMe3）为助催化剂制得Cp2ZrCl2（CD/MAO）和Cp2ZrCl2（CD/TMA）催化剂,催化乙烯聚合。聚合物的活性由高到低依次为α-CD，γ-CD，β-CD。

2.3 杯芳烃载体表面金属有机化合物杯芳烃是一类由苯酚单元通过亚甲基在酚羟基邻位连接而构成的环状低聚物。杯芳烃的上缘是疏水的烷基基团，和苯环一起构成疏水性杯状空腔，下缘是整齐排列的亲水性酚羟基。具有环糊精和冠醚二者之长，几乎可以看做是二者的结合体，故被称为继环糊精和冠醚之后的第三代超分子化学的代表。Floriani[8]等报道了一系列锆的杯芳烃金属有机化合物的合成方法。

3有机/无机复合载体表面金属有机化合物

王文钦[9]将苯乙烯/丙烯酰胺共聚物（PSAm）负载到SiO2上，得到PSAm/SiO2复合载体，该载体负载茂金属催化剂进行乙烯聚合，证明催化剂的活性较高，并可有效的控制聚合物的形态。

4存在问题及前景

金属有机化合物形成载体催化剂后，其化学组成和结构变得复杂，有关载体型表面金属有机化合物催化剂的机理、结构、活性中心等存在诸多问题。有机化合物载体和无机化合物载体种类也很少，应用催化反应也有一定的局限性，因此研究新型载体，探索提高负载型催化剂的性能、活性和选择性，是值得探索的课题。随着深入的研究，结构清楚，催化机理明确，活性高、性能好的新型载体表面金属有机化合物的催化剂涌现而出。

参考文献：

[1]王绪绪，傅贤智.MCM-41表面羟基与四新戊基锆的反应[J].物理化学学报，2001，17（2）：165-168.

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[3]M.Adachi，J.M.Basset，et al.Surface Organometallic Chemistry of Tin: Grafting Reactions on Highly Dehydroxylated Silica[J].Chemistry Letters，1996，25（3）：221-222.

[4]N.Millot，J.M.Basset，et al.Synthesis, characterization，and activity in ethylene polymerization of silica supported cationic cyclopentadienyl zirconium complexes[J].Journal of the American Society，2006，128（29）：9361-9370.

[5]李现忠，李勇.球型氯化镁负载型单茂钛催化乙烯与1-己烯共聚[J].石油化工，2007，36（10）：1016-1020.

[6]B.Didillon，J.M.Basset，et al.Surface Organometallic Chemistry on Metals：Evidence for a New Surface Organometallic Material，Rh[Sn（n-C4H9）]/SiO2，Obtained by Controlled Hydro genolysis of Sn（n-C4H9）4 on a Rh/SiO2 Catalyst[J].Journal of the American Society，1993，115（21）：9380-9388.

[7]H.Nishida，K.Soga，et al.Polystyrene-supported metallocene catalysts for olefin polymerizations[J].Macromoleclar Rapid Communication，1995，16（11）：821-823.

篇9

关键词:功能性介孔材料;环境科学;进展

按照国际纯粹与应用化学联合会的定义，孔径在2－50nm之间的多孔材料称为介孔材料［1］。有序介孔材料是以有机物为模板，通过模板剂和无机物种之间的界面组装合成出的具有狭窄孔径分布、孔道结构规则的无机多孔材料。1992年，Mobil公司的研究人员首次使用烷基季铵盐型阳离子表面活性剂为模板，成功合成M41S系列硅酸盐材料［2－3］。与传统的多孔材料相比，介孔材料的主要特征是:(1)具有规则的孔道结构;(2)孔径分布很窄，且在2－50nm之间可调;(3)经过优化合成条件或后处理，可具有很好的热稳定性和水热稳定性;(4)颗粒具有规则的外形;(5)孔道形状和孔径尺寸能通过选择不同结构的表面活性剂来控制，并且可在微米尺度内保持高度的孔道有序性。纯硅基介孔材料的骨架呈中性，不具备催化活性，作为吸附剂时选择性不高。但是介孔材料具有通道空间或纳米笼的周期性和拓扑学的完美性，科学家们利用多种化学手段将介孔材料改性，形成功能化介孔材料。用于介孔材料功能化的主要手段是:孔表面修饰［4，6］和无机骨架的部分取代［5］。介孔二氧化硅在真空下脱水，通常会产生每平方纳米1．5－2．5个硅羟基，无水条件下，使用硅烷耦合剂(氯硅烷、烷氧硅烷、硅烷胺)与介孔材料在合适溶剂中回流，可以形成表面枝接的介孔材料。表面硅烷化可以改变介孔材料的表面极性，亦可以引入其它功能基团，如硫醇、氨基等官能团。某些具有氧化还原作用的金属元素(如Ti)及金属茂复合物等也可以用该方法接枝到介孔材料的孔壁上。在合成介孔材料的过程中将非无机物种(如Al、Fe、Mn、Mo等)加入合成混合物中，部分替代产物骨架中的硅原子，形成杂原子介孔材料。由于介孔材料的无机孔壁为无定形，因此与杂原子沸石相比，对杂原子的要求不高(原子大小、键长、键角)。具有催化活性的过渡金属离子被导入介孔分子筛骨架，改变骨架和孔道特性，从而改善介孔材料多方面特性，如表面骨架稳定性、表面缺陷浓度、选择催化及离子交换等，形成新的具有氧化性和酸性的催化材料。随着世界工农业的快速发展，各种环境问题日益凸现，被污染的大气、土壤、水等直接或间接地影响着人类健康，环境污染成为制约可持续发展的主要因素之一。功能性介孔材料作为新兴的优良吸附剂、催化剂，在环境科学中已经获得了初步的应用，并且取得了不错的效果。

1水质净化

在众多水环境问题中，重金属和微量有机物处理仍然是很大的难题，功能性介孔材料在吸附重金属，除去有机物方面已经展现出一定优势。巯基对重金属离子有很强的亲和力，在介孔材料表面枝接含有巯基端基的有机化合物后，可以作为处理水中重金属离子的吸附剂。Feng等［6］用巯丙基三甲氧基硅烷改性介孔二氧化硅，形成载有功能化有机单分子层的介孔二氧化硅材料(FMMS)。用巯基表面覆盖率为10%～25%的FMMS处理后的水体，汞含量低于美国环保署指定的有毒物质指标限，银含量可降至检测限以下。除铅也有类似效果，背景离子(Na，Ba，Zn)的存在对其无明显影响，而且可以循环使用。饮用水中砷主要是以As(Ⅲ)、As(Ⅴ)形式存在。研究表明As(Ⅲ)毒性是As(Ⅴ)的60倍，而目前常用的除砷方法，如混凝、过滤、离子交换等方法都是除去As(Ⅴ)。McKimmy等［7］用一步合成法制得巯丙基改性的介孔材料，用来去处水中砷，当巯丙基覆盖达到20%时，水中As(Ⅲ)从323ppm降至6．1ppm，去除率达到98%。并且该方法不需要提前将砷氧化、不需要调节pH值，具有很好的实用潜力。V．Antochshuk等［8］人将1－苯甲酰基－3－丙基硫脲引入到MCM－41表面，改性的介孔材料对汞的饱和吸附容量达到5．0mmol/g，且该材料与汞作用较弱，有利于再生利用，符合实际应用要求。目前生活用水广泛应用的氯消毒工艺虽然杀死了各种病菌，但又产生了三氯甲烷、四氯化碳、氯乙酸等一系列有机物，其严重的“三致”效应(致癌、致畸形、致突变)已经引起人们的广泛关注。通过在有序介孔材料的孔道内壁上接枝γ－氯丙基三乙氧基硅烷，得到功能化的介孔材料，对去除水中微量的三氯甲烷效果明显，去除率可达97%。经过处理过的水体中三氯甲烷的浓度低于国标，甚至低于饮用水标准。KaYeeHo等［9］研究了用氨基或羧基改性的MCM－41有针对性地处理染料废水。氨基改性的OMS－NH2对染料酸性蓝25有很强的选择性和很大的吸附容量，羧基改性的OMS－COOH对染料亚甲蓝有很强的吸附能力。改性吸附剂使用时间长，而且只需要用稀酸或稀碱浸泡，就可以得到回收染料，并使吸附剂再生。

2气体污染物治理

从天然气中除去酸性气体，如H2S、CO2等是一项重大课题。特别是H2S有毒、恶臭，而且腐蚀管路设备。在介孔分子筛上负载碱性物质如胺类，可有效地吸附分离酸性气体。XiaoxingWang等［10］用聚乙烯胺(PEI)修饰的介孔材料在低温下(22～75℃)去除混合气中的H2S。研究发现PEI负载率达65%的SBA－15有最大吸附容量。而且该材料容易再生，稳定性高，是一种很有前途的除硫剂。Xu等［11］用聚乙烯胺(PEI)修饰MCM－41介孔分子筛从模拟废气中吸附分离出CO2气体，由于PEI的修饰，增强了吸附和分离CO2的能力，在有水气存在的条件下，材料对CO2的选择性和吸附量都有很大的提高。ZhengF等［12］将乙二胺修饰SBA－15介孔分子筛，用作CO2的吸附剂，在25℃一个大气压下含有15%CO2的N2中，吸附容量达到20mg/g。SangilKim等［13］将4种不同的胺固载在MCM－48介孔分子筛上来研究对CO2的吸附分离，试验证明固载在MCM－48上的胺的量大约为1．5～5．2mmol/g。他们认为除了表面固载的氨基的浓度和CO2与胺表面的作用力之外，固载后的介孔的孔道结构也对吸附容量有很大影响。NOx是我国许多城市和地区首要污染物，它不仅可以对人体造成直接伤害，而且还可引起酸雨、臭氧层破坏、光化学烟雾等，破坏生态环境。TiO2是氧化NOx的优良催化剂，但是纳米二氧化钛易失活、易凝聚、难回收。薛韩玲等［14］以介孔分子筛为载体，掺杂纳米TiO2为主催化剂，用于NOx的光催化氧化反应，并从分子反应机理上进行了分析。JinlongZhang等［14］分别在封闭和开放体系中研究了掺杂了Ti的Ti－HMS光催化NO的效果，NO被迅速降解为NO2、N2和O2。研究表明相对于TiO2粉末而言，NO不容易在材料上吸附，更宜于分离。最近，Srisuda等［15］将改性后的介孔材料应用于气体甲醛的吸附，并且用FTIR证明了甲醛与胺基的反应，一克该复合材料最大吸附量1208mg甲醛，吸附量与比表面积及孔径成正比。介孔氧化锆材料有很好的发光性能，又具备很好的催化作用，而且起催化反应的温度可以降到200℃以下，这在汽车尾气处理方面有非常重要意义，使用介孔氧化锆材料可以减少汽车尾气污染，改善大气质量。油品中的含硫化合物燃烧时会产生硫氧化物，排放至大气中会造成大气污染;同时也会造成设备和发动机的腐蚀，目前油品脱硫的主要方法是加氢脱硫和吸附脱硫。B．S．Liu等［16］人用SiO2/Al2O3为100，50，30的Al－MCM－41在373K时脱除商业汽油二苯并噻吩(DBT)及其衍生物，Al－MCM－41(50)除硫效率可达95%，不同含铝量的介孔材料脱硫能力强弱顺序为:Al－MCM－41(50)＞Al－MCM－41(30)＞Al－MCM－41(100)。如果在介孔中添加Cu+，吸附效率更高，这可能是由于含硫化合物与铜离子形成复合物。

3光催化降解有机污染物

TiO2是一种稳定、无毒的半导体材料，具有优异的光催化及光电转换能力，纳米TiO2可以快速将多种有机物氧化为CO2和水。因为介孔材料的高比表面积提高了•O和•OH自由基的产生机率，规则的孔道结构利于反应物及产物的快速扩散，并且介孔材料对紫外光的吸收范围宽，所以介孔二氧化钛比纳米二氧化钛具有更高的光催化活性。介孔TiO2光催化氧化可有效地处理废水中的卤代烃类、氯代酚类、二噁英、氰化物、各种有机酸和染料，是一种很有前途的处理造纸、印染废水的新材料。Bosc等［17］用溶胶－凝胶法制得介孔TiO2，并用浸涂法将其涂敷于玻璃板上，所得介孔TiO2用于光催化降解硬脂酸，硬脂酸在2min内降解90%。Stathatos等［18］用反向乳液法与溶胶－凝胶法结合，分别制备出纯的、银掺杂和钌掺杂的介孔TiO2薄膜。三种薄膜对基础蓝41都有较强的吸附能力，并可将吸附后的基础蓝41在可见光照射下迅速降解。经紫外光照射，以还原金属离子的银掺杂和钌掺杂介孔TiO2薄膜显示了优越的光催化性能。Yang等［19］将氨表面改性后的介孔TiO2以化学键，与Ni或Co的聚含氧酸盐连接，所得复合TiO2介孔材料，在紫外光条件下，可将不同种类的染料降解。结果表明，与常规TiO2相比，这种改性介孔TiO2复合材料有较强的吸附性能和较高的光催化活性，在相同的时间内，几种有机染料转化率均可提高20%以上，最终转化率达90%。Samuel［20］用介孔TiO2降解水溶液中的甲基橙染料，其降解甲基橙的效率高于商用锐钛矿型。且未焙烧的样品的光催化活性最高，随着焙烧温度的增加，样品的光催化活性降低，这是因为随着样品焙烧温度的增加，材料的有序性降低，光催化效率降低。

4在绿色农业及其它中的应用

由于工业污染以及含重金属农药化肥的使用，我国部分地区土壤重金属污染严重，重金属不但影响植物的产量和品质，而且会通过食物链危害人类生命与健康。林大松等［21］用介孔MCM－41分子筛作为改良剂，通过盆栽模拟试验，研究了被重金属Cd、Pb和Cu污染的土壤改良后对小白菜生长影响以及重金属在土壤中分布形态特征。随着无机分子筛材料用量的增加，各个处理土壤中重金属残留量呈增加的趋势。说明无机分子筛材料对重金属在土壤中有较好的固定作用。施加无机分子筛材料，降低了小白菜茎叶中Cd、Pb和Cu的含量，因此可以考虑使用无机分子筛材料对此类重金属复合污染土壤进行改良。传统农药在自然环境中由于淋洗、挥发、光解等造成大量损耗，有效剂量小，需要反复施药，造成经上浪费，也易引起环境污染。70年代出现的缓释技术在农药界引起广泛关注。目前，研究者多以高分子聚合物作为农药缓释体系的载体材料，将农药做成缓释胶囊。其缺点是有机残留组分难降解，且降解后生成的酸性单体或酸性低聚物使土壤pH值降低，导致土壤酸化。彭林等［22］人将MCM－41疏水改性后，作为除草剂－甲草胺的载体，消除了有机残留难降解的问题。研究表明:甲草胺的最大吸附量为0．381g甲草胺/g，24小时后，样品Ach/M41中甲草胺呈均匀缓慢释放趋势。另外，无机介孔材料载体能有效地避免甲草胺的光解，有明显的紫外屏蔽作用。目前的农业生产仍然需要大量化肥，但是我国的氮肥利用率相当低，化学氮肥施人土壤后，约有25%被水淋失，进入水体部分。通过硝化－反硝化作用产生NO或NO2进人大气，用化肥造成的气体占人类活动所造成NO2浓度加的70%，造成严重的环境污染。李酽［23］等人采用天然植物油脂和天然硅酸盐为主要原料制备了环保、廉价、高效的新型介孔包膜控释尿素，通过添加各种控释添加剂来调节包膜中纳米孔道和界面的表面张力、疏水性质，从而调节和控制肥料养分的释放速度和规律，以满足作物生长的营养需求。相比传统尿素其增产率可达18%，节肥率达到20%以上，成本远远低于现有控释肥料，有很好的推广前景。

5结语

篇10

科学合理的课程考核对教学不仅具有反馈、调节、评价、促进作用，而且能转变学生的学习方式．调动学生学习的积极性和主动性，培养学生的创新精神和实践能力[3]。为了促进学生自主学习能力的培养，全面衡量学生的学习情况，必须摈弃“为应试而学、为应试而教”的“应试教育”考核方法，进行考核方式的改革。坚持以素质教育为目标，由考核知识记忆转变为考核知识应用、考核综合能力、创新能力。结合本课程的教学目标和特点，采取灵活多样的考核方法，进行多次不同方式的考核，如平时考核、期中测验、课题设计和答辩、期末考试等方式。具体考核思路如下：（1）平时考核以课堂点名、课后作业和课堂提问或课堂做题为主．主要考察学生的治学态度和课堂内容理解能力；（2）期中测验以10周的理论教学内容为对象。通过课堂闭卷考试，反映学生掌握基本理论基本知识的能力，帮助学生及时的复习、巩固所学知识；（3）学期中期，布置课题设计任务，要求学生自行选择一个新型有机化合物的合成为课题，3人组成一个小组，通过查阅文献，利用所学知识，设计合理的合成路线、合成方法，并写出可行性报告进行论证，分析其应用价值和实际意义，学期下旬上交项目报告书，抽取部分同学参与打分，这种考核方式将所学的有机物化学性质与有机合成研究前沿联系起来，培养学生独立思考、分析问题、解决问题的能力，不仅考察学生所学知识水平．而且考核实践能力、创新思维、团队合作等多方面的能力，另外，学生参与打分，将学生作为考核的主体之一，有利于提高学习积极性，使他们变成学习的主人，他们既是被考核的对象，又是考核的“老师”；（4）期末考试以开卷与闭卷相结合的方式进行，闭卷考试以命名、选择、完成反应式、鉴别、合成、推断题为主，注重考核基本概念、基本原理、基本化学性质，以及知识点之间的综合能力，开卷试题均是大题，学生可自行选择一题，根据教材、笔记、复习资料等进行归纳总结陈述解决问题，从书本上无法直接找到答案的。开卷考试可在闭卷考试之前进行，通过开卷考试把教材和各知识点进行了复习和巩固，提高闭卷考试的效率。通过这样的全方位多层次的考核最终按比例综合得出学生的课程成绩。这种方式可以很好地化解学生为了期末应付考试而进行突击甚至考场作弊的做法．比一次性考试更能反映出学生经过学习后获得的基本知识水平和培养成的实践能力，能够较好地衡量教学效果。

2考核改革的具体做法

2.1平时考核

平时考核以课堂考勤、课后作业和课堂提问或做习题四种形式进行。在设置授课计划时，根据18周的教学安排，进行6次课堂随机点名，8次课后作业、随堂问答或课堂做题，每人至少一次机会。课堂点名主要是考核学生的治学态度，提高课堂教学出勤率，督促学生认真学习；课后作业主要是以每章的课后习题为主，考核学生对本章知识点的掌握情况，要求学生在规定时间内完成并上交，批改后记录成绩，让学生实事求是完成，允许大家互相探讨．但不允许互相抄袭，批改时发现有90%雷同，视为抄袭，加大抄袭的惩处力度，如抄袭一次，平时考核成绩记为0分；课堂提问或课堂做题，根据当堂课的教学内容而定，考查学生的现场理解能力，表达能力和思考能力，促使学生积极地参与课堂教与学，形成良好的师生互动，形成反馈机制，改进教学质量，对于积极配合教学、主动发言并正确回答问题的同学，可适当加分，对于上课玩手机、讲小话的同学进行扣分。

2.2期中测验

为及时检查学生的阶段学习情况，使学生了解自身学习状况，调整学习方法，进行期中测验。当学生完成一定的学习任务后．通过阶段性课堂测验来对学生进行考核．目的是测试学生的阶段性知识掌握情况，以调整教学进度，帮助学生改进学习方法。根据教学安排，第十周进行一次课堂闭卷笔试，试卷设计时尽可能涵盖所讲的知识点．试题量要足够，让学生无暇考虑作弊的事情。

2.3课题设计

学期中期，布置课题设计任务，让学生通过查阅资料，应用所学知识，积极发挥创新思维能力，分小组合作完成一个研究项目报告书，题目类型是具有实际应用价值的新型有机化合物的合成。论文以小组形式分工合作完成，3-4人一组，要求小组成员必须明确分工，论文准备阶段所有组员参与搜集背景资料"素材和小组讨论，确定论文选题，具体工作包括收集整理资料，报告书撰写，答辩ppt的制作，演示文件，交流报告，回答问题等。选题可根据老师提供的参考选题确定，也可以是自己感兴趣的与学科发展相关的选题。项目报告书应包括课题研究的背景与意义、研究路线、合成方法、可行性分析等。学期末，将课题设计报告书上交，抽取20%学生参与评分。以项目报告书完成的情况作为考核指标，具体包括：完成项目的态度、项目报告质量、依据、结构与性能分析、合成方案、实验测试的方法与结果等、资料查阅情况、团队合作、应变能力、表述能力、外语能力等。本项考核方法的目的是培养学生的创新能力、自学能力、综合素质和知识应用能力。

2.4期末考试

期末考试以开卷与闭卷相结合的方式进行，开卷考试在前，闭卷考试在后。开卷考试均是大题，在书本上无法找到答案，根据教材、笔记、复习资料等进行归纳总结陈述解决问题[4]。闭卷考试以命名、选择、完成反应式、鉴别、合成、推断题为主，目的是考核学生对基本概念、基本原理、基本化学性质的掌握，以及知识点之间的综合能力。闭卷考试的时间为100min,开卷考试的时间为20min,其中，闭卷部分90分，开卷部分10分。四个考核部分的成绩分布情况;(1)平时成绩占15%；（2）其中期中测验成绩占30%；（3）课题设计报告占15%；（4）期末考试占40%，其中每一项的满分是100分，按比例组成本课程的总成绩。

3考核效果