有机合成路线的设计范文

导语：如何才能写好一篇有机合成路线的设计，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。

篇1

【关键词】 汉姆沃斯 燃烧器管理系统（BMS） 联锁逻辑 火检风机 关断阀 放空阀 锅炉

1 背景简介

BMS是在电厂自动控制系统中对锅炉及机组最为重要的安全管理控制子系统。BMS的功能包含有炉膛安全监控系统（FSSS）和主燃料跳闸系统（MFT）。它主要是在锅炉启动、停止和正常运行等各种工况下，连续监视与燃烧系统相关的各种参数和状态，提供灵活可靠的控制操作，在事故工况下按照安全的顺序自动操作，中断向锅炉供给燃料，避免燃料和空气在炉膛内积累，以防范锅炉爆炸等事故的发生，保障锅炉的安全运行。

某电厂四台锅炉为蒸发量420t/h燃气、燃油、油气混烧高压锅炉，八支旋流燃烧器前墙布置两层。采用燃烧器为英国汉姆沃斯（Hamworthy）燃烧工程公司设计。

2 BMS系统逻辑应用存在问题

汉姆沃斯燃烧器在初期点火调试期间存在诸多问题。经过分析处理都一一得到解决。在应用期间出现火检风机出口压力低低误动、阀门、风门机械故障、开关回讯问题导致的锅炉MFT等问题，经我们对BMS系统联锁逻辑逐一剖析，权衡BMS系统保护拒动和误动可能性，结合系统与设备安全考虑，最终形成优化思路，并在实际中得以优化和改进。

3 部分BMS系统逻辑优化分析

自从调试、开工以来对因BMS逻辑跳闸情况进行统计、分析，发现主要为以下几个条件经常触发。

3.1 “任一关断阀开（关）故障”

该条件是指燃烧器主速断阀开（关）故障、任一燃烧器速断阀1关故障、任一燃烧器速断阀2关故障都会触发MFT。开关故障主要是指指令与回讯是否一致进行判断，如判断为不一致则故障信号发出。由于阀门本身可能存在卡涩问题、回讯传输、风源泄漏等原因都能导致阀门开（关）故障。

3.2 “任一放空阀开（关）故障”

该条件是指燃气主放空阀开（关）故障、任一燃烧器放空阀开故障都会触发MFT。开关故障主要是指指令与回讯是否一致进行判断，如判断为不一致则故障信号发出。由于阀门本身可能存在卡涩问题、回讯传输、风源泄漏等原因都能导致阀门开（关）故障。

3.3 “任一放空阀开故障”

该条件是指燃烧器各放空阀开故障、任一燃烧器放空阀开故障都会触发MFT。开关故障主要是指指令与回讯是否一致进行判断，如判断为不一致则故障信号发出。由于阀门本身可能存在卡涩问题、回讯传输、风源泄漏等原因都能导致阀门开（关）故障。

3.4 “火检风机压力LL”

每台锅炉火检风机出口设有三个压力低低开关、一台压力变送器，当火检风机压力

3.5 “燃烧器风门开（关）故障”

燃烧器风门开关条件作为燃烧器启动条件，若燃烧器风门状态不正确，则该燃烧器不允许启动。主要原因为风门本身存在机械不平衡、变型等原因，或者仪表回讯不到位都会是该条件无法满足，将导致燃烧器无法启动或者该燃烧器跳闸。

4 BMS系统逻辑优化修改

针对上述统计、分析资料，我们在尊重保护设置必要性的基础上，认真分析保护动作原因，在保护误动、保护拒动关系上进行权衡，做了如下工作：

（1）全面梳理仪表接线、阀门工作环境及机械原理，增加仪表设备维护手段，将仪表设备自身故障发生可能性降至最低；（2）增加风门、阀门试验按钮，在锅炉启动、燃烧器启动前进行风门、阀门试验，试验出现问题及时处理，减少了启动过程中风门、阀门出现故障影响锅炉运行的可能性，同时也有利于提前发现问题，为提早解决问题赢得时间；（3）针对“火检风机压力LL”，重新安排仪表人员进行压力开关整定试验，并将压力变送器显示并入该保护条件中，实现将火检风机机械压力开关和实际变送器显示构成“与”逻辑，一同作用至保护出口，减少“火检风机压力LL”误动作的可能性；（4）“任一关断阀关故障、放空阀开故障”，变更逻辑为“任一1#关断阀关故障”，即燃气燃烧器的2#关断阀发生关故障信号及燃烧器放空阀发生开故障信号不联锁停炉，而是联跳燃烧器，关1#关断阀，而任一1#关断阀发生关故障时则触发MFT；（5）锅炉点停燃烧器时，将“任一1#切断阀关故障”做进燃烧器启停逻辑条件，即在启停该燃烧器时，将“任一1#切断阀关故障”进行屏蔽，燃烧器投运或停运后再投入，减少燃烧器启停过程中出现1#关断阀关故障导致锅炉跳闸的风险。

5 结语

英国汉姆沃斯BMS系统在应用过程中，出现了一定障碍，经过应用过程中的摸索、总结和试验，尤其在逻辑优化上做了较大工作，在设备个体与系统安全性综合考虑的前提下，取得了较好的实践效果，为锅炉安全、稳定运行做出了较大贡献。

参考文献：

[1]中国石油四川石化炼化厂420吨/时高压蒸汽锅炉DFL燃烧器运行原理[Z].翻译，2009.

篇2

关键词：教学方法 案例创新教学法 《有机合成》

中图分类号：G642.4

文献标识码：C

我国政府提出2020年把中国建成创新型国家，使科技发展成为经济社会发展的有力支撑。实行创造力教育，提升学生的创新素质，提升国民的创新素质，是建设创新型国家的前提。广大教师在具体教学过程中采用合适的创新教学方法培养学生的创造力是关键。

美国哈佛大学法学院教授Christopher Columbus Langdell提出来的案例教学法是启发式的教学方法，在2000年左右开始逐渐受到我国教师的重视。自从那以后，又有不少案例教学法方面的教学，可见案例教学法已经逐步被广大教师所采纳。

在我们以前的教学研究基础上，我们进一步阐述“案例创新教学法”。

在此，我们以《有机合成》课程的教学为例，对该教学方法进行系统阐述。案例创新教学法可分为如下四个主要教学环节，该新教学方法的主要特色具体体现在第四个环节。

1 提出合成目标

首先，教师提出一个合适的合成目标作为作业，让学生去思考、去设计合成路线。合成目标可以是比较复杂的，也可以是比较简单的，例如，从苯和必要试剂合成1-萘满酮，如下图所示。

灵活多解是有机合成题的一个特色。像这种结构比较简单、却蕴含着多种合成路线的合成目标最有利于培养刚学《有机合成》不久的学生的创新能力。

2 学生练习设计合成路线

学生完成有机合成练习题后，从中选出有代表性的2到3条合成路线，在课堂上让学生在黑板上写出来，让同学们一起讨论，在教师引导下进行修正，得到比较合理的合成路线。

3 展示文献的合成路线

这些学生设计的路线，尽管经过教师的修正，最多理论上可行。因此，教师展示经过实验验证的文献合成路线是必要的，因为“实践是检验真知的唯一标准”，以免把学生引入歧途。

图2列出α-萘满酮的经典合成路线。在三氯化铝催化下，丁二酸酐和苯发生Friedel-Crafts酰基化反应，接着用Clemmensen方法（Zn/Hg齐、盐酸）还原羰基得到苯基丁酸，后者用五氯化磷处理得到苯基丁酰氯，经过分子内Friedel-Crafts酰基化反应得到目标物α-萘满酮。

多数的授课方法以文献的合成路线作为终止符、作为完美的结束。这就是“案例教学法”的典型教学模式。但是，这样做，容易把学生培养成为“唯书本至上”的记忆奴隶。因此，为了培养学生的创造性，进一步的教学工作还要进行。这就是“案例创新教学法”的关键环节。

4 文献基础上重新设计合成路线

提出文献的合成路线，不是为了让学生死记硬背，更主要的是让学生在文献合成路线的基础上去设计更有效、更简捷的合成路线。这基于文献基础上的合成路线设计，可以是整条合成路线重新设计（包括重新选择原料），也可以是改进其中的一步或者几步合成路线。

学生提出一些有缺陷的合成路线是很正常。例如，有个同学想用简短一些的合成路线来完成这个目标物的合成，于是他在黑板上画出图3的合成路线。

笔者就问这个同学让他自己反省：“丁二酰氯会不会跟两个苯分子反应呢？两个完全处于相同化学环境的羰基，怎么选择性还原其中一个呢？”然后，笔者再提醒全班同学：该同学提出的苯和丁二酰氯反应，第一步Friedel-Crafts反应可能主要生成1，4-二苯基-1，4-丁二酮（图4），该同学提出的第二步反应1，4-萘醌很可能直接被还原成四氢萘（图5）。课后查文献确证了我的正确性。

避免误导学生是对教师的基本要求，所以，创新性教学，是对教师素质的考验。如果教师自己都没有把握、不能站在比较高的层次指导学生，照本宣科比误导好。为了对学生的设计合成路线做出尽量正确的引导，教师有必要事先通过SciFinder、reaxys等有机化学专业数据库查阅相关文献。

采用新的合成方法去改进文献的合成方法是完全可能的，因为有机化学合成方法学发展很快，例如，2010年获得诺贝尔化学家Richard Heck在上世纪七十年代初发现了Heck偶联反应，因此，Heck反应的发现距今只有短短的40年时间。近几十年来有机化学的方法学发展是非常迅速的；有些新方法频繁被用到，今后将陆续成为新的人名反应。当然，这就要给学生介绍一些课外有机化学方面的新发展，例如，2001年获得诺贝尔奖的不对称催化反应、2010年获得诺贝尔奖的过渡金属催化的偶联反应都是我们授课的内容。

在文献基础上做进一步的合成路线的设计，不仅仅为了进一步培养学生的创造力，更重要的是，培养学生的自信心，避免学生对权威的畏惧感而“唯书本至上”。――这样的心理会潜移默化抑制学生创造力。

最后，学生在文献基础上设计出多种多样的新合成路线。设计得比较好的举例如下：

①第一步和第二步的合成同图2，图2中的第三步和第四步缩短成一步反应，如图6所示。

②在过量AlCl3存在下，由苯和环丁内酯一步反应实现α-萘满酮的合成，如图7所示。

篇3

例1.(2011江苏高考17节选)敌草胺是一种除草剂，它的合成路线如下：

回答下列问题：

（1）在空气中久置，A由无色转变为棕色，其原因是。

（2）若C不经提纯，产物敌草胺中将混有少量副产物E（分子式为C23H18O3），E是一种酯。E的结构简式为。

（3）已知：RCH2COOHPCl3RCHCOOHCl，写出以苯酚和乙醇为原料制备OCH2COOCH2CH3的合成路线流程图______（无机试剂任用）。合成路线流程图示例如下：

H2CCH2HBrCH3CH2BrNaOH溶液CH3CH2OH。

【答案】（1）A被空气中的O2氧化

【点评】本题是一道基础有机合成题，仅将敌草胺的合成过程列出，着力考查阅读有机合成方案设计、利用题设信息解决实际问题的能力，也考查了学生对信息接受和处理的敏锐程度、思维的整体性和对有机合成的综合分析能力。

题型二、有机高分子合成分析

例2.（2011北京高考28节选）常用作风信子等香精的定香剂D以及可用作安全玻璃夹层的高分子化合物PVB的合成路线如下：

[HJ0.7mm]已知：

Ⅰ.RCHO+R′CH2CHO稀NaOHCCHORCHR′+H2O(R、R′表示烃基或氢)

Ⅱ.醛与二元醇（如：乙二醇）可生成环状缩醛：

（1）A的核磁共振氢谱有两种峰，A的名称是。

（2）A与CHO合成B的化学方程式是。

（3）C为反式结构，由B还原得到。C的结构式是。

（4）E能使Br2的CCl4溶液褪色，N由A经反应①～③合成。

a.①的化学试剂和条件是。

b.②的反应类型是。

c.③的化学方程式是。

（5）PVAc由一种单体经加聚反应得到，该单体的结构简式是。

【答案】（1）乙醛

（2）CHO+CH3CHO稀NaOHCHCHCHO+H2O

（3）CHCCH2OHH

（4）a.稀氢氧化钠 加热b.加成（还原）反应

c.2CH3（CH2）3OHCu2CH3（CH2）2CHO+2H2O

（5）CH3COOCH=CH2

篇4

有机化学实验中最重要的部分就是有机合成实验，它在有机合成相关理论的基础上，通过实验教学，训练学生的实验操作技能，并掌握有机化合物合成的步骤和技巧，强化理论知识.然而，在有机合成实验中存在着诸多问题：常规型实验需要大量溶剂导致开支大；合成产物量多给环保带来负担；实验内容不成体系导致制备产物种类多，不便处理；实验设备传统老化，使得合成时间长，不利于培养学生对实验的熟练程度.绿色化学遵循“减量化”、“循环使用”、“回收再利用”、“再生重复使用”、“拒绝危险化学品”的5R原则，以“原子经济性”为核心内容，是改变有机合成实验教学现状的不二理念选择.因此，如何更有效地减少有机化学实验过程中对实验环境所产生的污染，培养学生的绿色化意识是有机化学实验教学改革的重点，实现有机化学实验绿色化教学、培养“绿色化学”人才势在必行.

一、实验规模绿色化

常规的有机合成实验量是经过长期实践确定的工业化生产最基础的实验量，但是过多的实验药品量在加大教学经费的同时，也加重了对环境的污染.高中化学中有机合成实验教学主要是为了验证某一个理论或事实，培养学生的观察、思考和动手能力，因此，采用微量型的有机合成实验是符合绿色化学思想的.微量化学实验缩小了实验的规模，它使用的实验仪器一般都偏小，如5 mL的圆底烧瓶、微型装置、微型仪器，实验试剂用量范围控制在100～200 mg，这种缩小实验仪器、减少实验试剂的做法不仅节约了实验时间，还减少了污染程度.例如，在合成对硝基苯甲酸时，常规实验中把6.8 g的硝基苯甲放入250 mL的三口烧瓶中进行氧化反应，合成物为4～7 g，如果采用微量合成，把硝基苯甲的用量减少到2 g，再将其放入100 mL的三口烧瓶中氧化反应得出反应物为1～2 g，是不妨碍实验结果的.

二、合成方法绿色化

现代有机合成正朝着高选择性、原子经济性和环境保护型三大趋势发展，，重点在于开发绿色合成路线及新的合成工艺，寻找高选择性、高效的催化剂，简化反应步骤，开发和应用环境友好介质.合成方法对于实现现代有机合成来说非常重要，在教学过程中教师在选择合成方法时要注重体现绿色化学的理念.例如，在制备乙酸乙酯时，为了防止浓硫酸造成不必要的实验事故，减少空气污染，我们可以选择固体路易斯酸来取代它.现在的有机合成实验中几乎都会装一个回流的装置，这种做法虽然会降低合成物的产量，但是它会恰到好处的吸收合成反应中产生的一些有害物质，是值得提倡的行为.

三、合成原料绿色化

目前的有机合成实验中用到的原料大多都是从石油中提炼的有毒化工原料，例如，有机合成时常常用到的甲酸会灼伤人体，刺激皮肤和粘膜；甲醇遇见明火容易引起爆炸，吸至体内易氧化成甲酸不利于人体健康；乙酸具有中等程度的腐蚀性和毒性；乙醇无色透明，杀菌效果强，容易误食.合成原料一般包含三方面，即溶剂、催化剂和原料.首先，我们要选择绿色的溶剂，虽然在有机合成实验中都不会选择水作为反应介质，其实水溶剂不仅有特殊的疏水效应，能够有效地进行重要的有机转化，而且它是低价、无毒无害的存在.有些化学家发现在水相加成反应中，选取水溶剂的反应比在有机溶剂中的反应产量高.其次，绿色催化剂的作用也不可忽视.缩酮目前的合成大都采用HCl催化，若用SnCl4/NaHSO4催化，则可以减少酸催化剂带来的污染，并且还提高了产率.最后，选择绿色的合成原料，阻止污染源，防止污染的发生.如果实验定的原料含有毒性、易挥发性，教师应当想法设法用绿色原料进行替换，如果替换不了，就减少用量并警示学生.

四、合成路线绿色化

高中化学有机合成实验内容基本都是相对独立的，为了覆盖所有有机合成实验的操作内容，实验过程往往造成资源浪费.把看似独立的实验内容组合起来设计出全新的实验步骤，一方面促使学生认真对待实验的每一步，细心操作，把有机合成知识融会贯通，另一方面减少了合成原料的使用，综合利用了实验产物，体现了绿色化学的原则.例如，我们可以用环己醇做原料设计一次组合式有机化学实验方案，首先用催化剂FeCl3・6H2O催化环己醇脱水制备环己烯，再把合成物环己烯作为原料经过H2O的氧化和Na2WO4/H3PO4的催化制备出己二酸，这样的做法深刻体现了绿色化学的思想，节约了成本，减轻环境污染，为学生树立绿色化学的观念做了一个良好的示范作用.

五、处理“三废”绿色化

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有机化学是发展最迅速的化学学科，利用有机合成可以生产出人们所需要的具有特殊功能的有机物，而这正是基于对有机化学反应的研究。本节课从反应机理出发研究有机反应，以逆合成分析理论为指导合成有机物，让学生对有机合成有一个初步的认识，为学生将来学习相关专业打好基础。通过本课的学习也可以让学生认识到学习有机化学的意义，对立志于从事化学相关职业的学生有一定的指导价值。

二、教材分析

“有机化学反应的研究”属于苏教版选修模块《有机化学基础》专题1的内容。该专题介绍了科学家研究有机物的方法，教材按照有机物组成的研究

有机物结构的研究有机化学反应的研究这样的顺序编排，使得学生对研究有机物的方法有一个系统的了解，而关于有机化学反应的研究不仅巩固了必修2中所学的有机反应类型，并且对有机反应的本质有了更加深刻的解读，为后续有机的推断和有机的合成的学习奠定了更加坚实的基础。

三、学情分析

学生通过必修2专题3的学习，已经具备了一定的有机化学基础知识，这对学习本节课提供了必要的知识储备，本节课中的逆合成分析理论，有机反应机理是属于大学有机内容，难度较大，需要教师进行简化处理以适应学生的认知水平。

四、教学目标

1.知识与技能

认识反应机理在有机化学反应研究中的重要性；能用同位素示踪法解释简单的化学反应；知道甲烷卤代反应、酯化反应、酯的水解反应机理。

2.过程与方法

通过小组讨论的方式培养学生的合作意识，通过查阅资料的方式培养学生的收集信息等能力，通过理论与生活、生产、科研的联系，提高学生解决实际问题的能力。

3.情感态度与价值观

通过对科学史料的介绍激发学生对科学研究的热情，增强学生学习化学的动力；使学生了解化学在生产生活中的应用，为学生的职业生涯规划作指导。

五、教学过程

环节一：有机反应在有机合成中的价值体现

PPT展示 屠呦呦以及青蒿素的分子结构（如图1所示）。

教师：屠呦呦获得了2015年的诺贝尔医学生理奖，她获奖的原因是什么？

学生：发现了青蒿素。

教师：那么人们是从哪里获取青蒿素的呢？

学生：从青蒿这种植物中提取出来的。

PPT展示 青蒿素资料。青蒿素是最有效的抗疟疾药物之一，目前青蒿素主要从植物黄花蒿中分离提取得到，由于黄花蒿中青蒿素含量极低，加上黄花蒿的种植又会受自然灾害、地理条件和种植技术等因素的影响，使得青蒿素的产量并不稳定，对于贫困地区的患者来说青蒿素的价格过于昂贵。

相较于植物提取，科学家想到了依靠有机合成的方法合成青蒿素，让青蒿素的生产不再依赖于一年一茬的黄花蒿，以保证稳定供应。

总结：通过有机合成可以获得大量有特殊功能的有机物，如人们现在使用的西药都是通过有机合成获得的。作为高中生需要了解有机合成的方法和规律，为将来从事相关职业打好基础。

设计意图：以2015年重大科学成就――屠呦呦获得诺贝尔奖为素材创设情境有利于激发学生的学习欲望，同时借助合成有机物这一载体将本节课的主题“有机反应的研究”渗透其中。

问题探究 乙酸乙酯是一种非常重要的有机化工原料和极好的工业溶剂，可用作香料。如何合成乙酸乙酯？

学生1：乙酸和乙醇通过酯化反应得到

学生2：将乙醇先氧化得到乙醛，再将乙醛氧化获得乙酸，最后将乙酸和乙醇酯化。

学生3：乙烯先和水反应生成乙醇，乙醇再氧化得到乙醛，乙醛氧化得到乙酸，最后乙酸和乙醇酯化。

教师：那么选择哪种原料好呢？

学生4：第1种方法好，因为步骤少。

学生5：第3种方法好，因为乙烯原料广泛，成本低。

教师：很好，合成有机物选择的原料应满足廉价易得，绿色环保的要求。

设计意图：合成乙酸乙酯没有直接给出原料，有一定的开放性，有利于拓展学生的思维。通过比较几种原料，使学生认识到合理选择原料的重要性。

环节二：有机反应研究的重要方向――反应机理

1.酯化与水解反应的反应机理

教师：有机反应是有机合成的基础，对于有机反应哪些方面是值得我们研究的？

学生1：反应类型、反应条件、影响因素。

教师：从微观角度分析，乙酸和乙醇酯化时的断键情况如何？

学生2：酸脱羟基、醇脱氢。

教师：如何通过实验方法证明呢？

学生3：同位素示踪法。

教师：很好！同位素示踪法是研究反应机理的有效方法之一，请同学们描述一下实验方法。

学生4：将乙醇中的氧原子用放射性的18O标记，反应后观察18O是在水中还是在乙酸乙酯中从而判断断键的位置。

教师：同位素示踪法是由匈牙利化学家海维西获发现的，他也因此获得了1943年的诺贝尔化学奖。

设计意图：以乙酸和乙醇的酯化反应为例，教师分别从浓硫酸的作用、反应温度、乙酸乙酯的产率、乙酸和乙酸的断键情况等角度引导学生认识到有机反应可以从反应条件、影响因素、反应机理等方面去研究。同时介绍同位素示踪法的发现者海维西获得诺贝尔化学奖，让学生体会到科学研究需要创新意识。

2.甲烷和氯气的反应机理学生活动 书写甲烷和氯气反应的方程式（反应物和生成物均用结构式表示），并描述甲烷和氯气反应的实质。

学生：甲烷和氯气的反应属于取代反应，甲烷中一个碳氢键断裂，同时氯气中的氯氯键断裂，氯气中的一个氯原子代替了甲烷中的一个氢原子，生成了一氯甲烷和氯化氢。生成的一氯甲烷继续和氯气发生类似的反应生成二氯甲烷和氯化氢，以此类推分别生成三氯甲烷和四氯甲烷。

教师：甲烷和氯气按体积比1∶4混合，反应后产物的成分是什么？

学生1：只有四氯甲烷和氯化氢。

学生2：有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷及氯化氢。

教师：到底是哪位学生正确呢？下面我们就来研究一下这个问题，请同学们思考甲烷和氯气是否是同时断键，同时交换原子呢？（展示表1中数据）

学生：由于氯气中的氯氯键比甲烷中的碳氢键键能更小，因此更容易断裂。

教师：很好，请同学们观察一下甲烷和氯气反应机理的图片（见图2），并根据微观符号描述一下该反应的历程。

学生：光照后氯气分子首先发生断裂生成氯原子，氯原子和甲烷分子碰撞生成氯化氢和・CH3，・CH3再和氯气分子碰撞生成一氯甲烷和氯原子，氯原子接下去又发生碰撞，从而使反应延续下去。

教师补充：化学家对氯气和甲烷的反应提出如下的假设：

自由基理论很好地解释了甲烷和氯气产物的复杂性，随着科技的发展自由基反应已经不再是一种假设，利用电子顺磁光谱可捕捉到反应过程中自由基信息，证实了自由基历程的真实性。

设计意图：甲烷和氯气反应产物众多，学生在没有学习该反应的机理前往往会认为书本上甲烷和氯气的反应是逐步进行，通过自由基反应机理的学习可以有效地纠正学生的这一错误观点，并且使学生认识到学好反应机理的重要性。

学以致用 已知有机分子中同一碳原子上连接两个羟基是不稳定的，会自动脱水。

请在方框中填写加氧氧化的中间产物的结构式。

要证明这两种过程哪一种是正确的，我们仍然准备用同位素原子示踪法。用18O2和铜催化剂在一定的温度下氧化乙醇，下列有关说法中正确的是

（填字母序号）。

A.若18O只存在于产物H2O分子中，则说明醇的氧化是按①的过程进行

B.若在产物H2O分子中含有18O，则说明醇的氧化是按①的过程进行

C.若在产物乙醛分子中含有18O，则说明醇的氧化是按②的过程进行

D.若醇的氧化按②的过程进行，则18O只能存在于产物乙醛分子中

设计意图：及时巩固反应机理以及同位素示踪法等相关知识点，做到学以致用。

环节三 逆合成分析理论的具体应用

交流讨论 对于较复杂的有机物的合成，美国化学家科里提出的逆合成分析理论可以给我们提供帮助。逆合成分析法即分析目标分子结构，断开化学键将其拆解为更简单、更容易合成的前体和原料，从而完成路线的设计。请同学们找出下列有机物的断键位置并推测合成原料。

学生：高聚物可以断开主链2号碳和3号碳之间的碳碳键，推测出原料为乙烯和丙烯。环酯可以断开酯基中的碳氧键，推测出原料为乳酸。

能力提升 草酸二乙酯是合成医药的重要中间体，请你以乙烯为原料采用逆合成分析理论推导出合成该物质的方法。

写出有机合成路线图。

设计意图：逆合成分析理论是有机合成的重要理论之一，但仅仅介绍该理论并不能使学生有深刻印象，通过分析几个常见有机物的合成方法，将逆合成法的思路应用到具体的实例中去，有利于提高学生的有机推断能力，也使学生明白该理论在有机合成中的重要意义。

六、板书设计

七、教学反思

1.本节课的部分教学内容不属于高考考试范畴，因此有很多教师将教材中的这块内容简单处理或者忽略不讲，其实从教材的编排上看本专题是要告诉学生研究有机化学的方法是什么，以及过往的化学家是如何研究有机化学的，因此该章节更多的是侧重于过程与方法以及情感态度价值观的教育。学生在高一已经学习过必修1中的有机化学，该专题内容既是对高一内容的总结又是对后续不同种类有机物的学习做铺垫，同时也将高中有机化学和大学有机化学相衔接，拓展了学生的视野，有利于学生对将来是否从事有机化学研究提早进行职业规划。因此笔者认为本节内容不仅不能舍弃，还应充分挖掘教材中的素材，力求使课堂教学更加饱满，更加有内涵。

2.本节课的设计分为三个环节：环节一以合成青蒿素为背景使学生认识有机合成的意义；环节二以学生已知的合成乙酸乙酯为素材总结有机合成的一般方法；环节三以合成复杂有机物为例使学生了解逆合成分析理论在有机合成中应用。三个环节环环相扣，并将有机反应条件的选择、有机反应机理的研究融入其中，从而使学生对有机合成的流程有了更加全面的认识。同时在教学过程中还不断渗透情感、态度和价值观的教育，如将屠呦呦和青蒿素，美国化学家科里和匈牙利化学家海维西获得诺奖及电子顺磁光谱检测自由基等科学界的成就及现代前沿科技介绍给学生，使学生意识到化学不仅仅是停留在课本上的知识而且还是一门很有研究价值的学科。

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关键词：有机合成 闪速化学 微反应器

有机合成是人类改造、创造世界的有力工具，是有机化学不可分割的重要内容，其发展水平直接关系到有机化学研究的发展。近年来，随着我国社会经济的快速发展和科学技术的不断进步，在有机合成化学领域也取得了许多令人瞩目的成绩，例如生物活性天然产物合成、金属参与有机合成等方面有很多突破性的成果，并逐渐从物理有机化学向化学生物学、计算化学、绿色化学等领域发展，科研与生产能力得到了大幅度的提升。本文对闪速化学的原理与应用进行研究，旨在发挥新理念、新技术的优势，更好的促进我国有机合成化学的发展。

一、有机合成化学发展回顾

据统计，目前已知的有机化学反应数量达到3000多个，被广泛应用的有200多个，并且不断有新的有机合成被研发出来投入应用，这些有机化学反应直接催生出2000多万种有机化合物。在有机合成化学领域研究中，合成路线、合成策略、合成方法需要兼顾原子经济性、高效性、环境友好等原则，通过科学合理的合成设计与巧妙的方法确保有机合成的综合效益。

在1902年至2005年前，诺贝尔化学奖有25项给予了对有机合成领域有突出贡献的科学家，可见有机合成的重要地位及其发展速度之快。最近几十年来有机合成领域发展速度进一步加快，传统有机合成已向绿色合成转变，并渗透到生命科学等学科中产生了巨大的推动作用，组合化学、正向合成分析等理论与技术为精细化学品的研发提供助力，超声波、微波等技术的应用日益广泛，微生物、人工酶的利用工艺日益精湛，很好的体现了有机合成的创造性魅力，为人类的生产生活提供方方面面的支持和帮助。

二、闪速合成目标化合物的原理及特点

在有机合成过程中，我们通常要考虑如何在不降低产物收率的情况下更大幅度的减小反应时间，而一般情况下二者相互矛盾难以统一，降低反应时间往往导致反应过程无法有效控制，最终导致产物收率降低，甚至生成许多副产物。为了有效解决这一问题，Yoshida提出了闪速化学的方法，并在聚合物快速合成中实验成功。其实早在上个世纪该理念便已体现在有机合成中，例如我们所熟知的闪速真空热解技术即是利用载气将前驱物带入裂解室快速获得产物，但因无法控制反应过程仅停留在理论层面。

新世纪以来微反应器技术的应用使闪速化学的实现成为了可能，微反应器的结构特点决定了其具有高效的热转换能力，可以对反应温度进行有效控制，能够快速、精确混合反应物料，并且精确控制滞留时间、快速实现物质分离转移，避免不必要的副产物生成。借助微反应器的诸多功能优势，闪速化学得以真正在有机合成中得到应用，对提高合成产物的产量和效率做出了重大的贡献。

闪速化学反应包括五种类型，主要针对有活性物质参与，或是易生成副产物、产物不稳定、放热剧烈以及需要高活性激发源的有机合成反应。闪速化学反应的特点主要是反应时间短，需要对反应物分子通过热激发、微波辐射等方式进行活化，并且往往产生敏感的高活性物质。

三、闪速合成目标化合物的应用

闪速化学的应用领域十分广泛，可以在氧化、酰化、取代、缩合等反应过程中应用，借助微反应器可以完成许多常规容器中无法实现的反应。下文中将进行列举分析。

1.中间体易分解反应中的应用

在常规容器中中间体易分解的反应，可以利用微反应器的滞留时间控制能力，在中间体分解前转移到后续反应，使化学合成得以顺利实现。例如以醇制备羰基化合物时需要进行低温 Swern-Moffatt 氧化，反应过程需要在零下50℃条件下进行以抑制副产物生成，而利用微反应器，在20℃条件下将滞留时间控制在0.01s产物收率高达90%，与使用常规容器相比不仅对反应条件限制更小，而且产物收率更高。又如羟醛缩合反应中生成的烯醇盐活性高不易积累，而借助微反应器控制滞留时间将其快速转移，仅用15s即可生成高产率的合成产物。另外如溴锂置换反应等均可通过控制中间体滞留时间来实现闪速置换。

2.易生成副产物反应中的应用

为了提高合成反应速度通常需搅拌反应体系，导致难以研究动力学过程和产品选择性，需要依靠降温等方式来减慢反应速率。而凭借微反应器可以在自然速率下控制反应，获得动力学信息，得到选择性产物。例如通过微反应器控制格式反应能够抑制多取代产物的生成，其他如微反应器中的芳香化合物碘化反应也可提高产物选择性。

3.产物易分解反应中的应用

许多有机合成反应产物稳定性差，滞留时间长会分解从而降低收率，凭借微反应器中的闪速合成可以精确控制滞留时间，避免产物分解。例如β-羟基酮的酸催化脱水反应在微反应器中用氢氧化钠溶液冷浸停止，能够有效降低产物滞留时间，避免酸催化产生的环化产物等副产物，获得接近100%纯度的产物。

4.高放热反应中的应用

对于高放热反应常规方法是控制反应速率，然而局部过热现象难以避免，利用微反应器可以及时导出热量，对反应温度进行有效控制，从而提高产物收率和反应速率。有文献研究证实，凭借微反应器对氟化反应的放热量和反应温度进行控制具有显著效果，类似的研究还有硝化反应、卤素与金属置换反应等等。

四、结语

有机合成是化学研究领域的重要内容，推动有机合成化学的发展对于经济发展与科技进步具有积极意义。闪速化学借助微反应器的功能优势，能够更高速、高效的完成许多常规容器内无法实现的合成反应，对于有机合成化学的发展有着重要的促进作用。但是关于闪速化学的研究与应用尚不成熟，未来需要进一步深入研究，将其推向工业生产，以满足现代生产生活对分子快速合成的需求。

参考文献

[1]（美）卡雷，（美）松德贝里.高等有机化学：反应与合成[M]. 科学出版社，2009.1.

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1 格氏试剂与格氏反应简介

1.1 格氏试剂

格氏试剂通常是用有机卤素衍生物（卤代烷、活泼卤代芳烃等，其中溴代烷用得最多）与金属镁在绝对乙醚（absolute ether or dry ether）存在下作用而成。反应方程式如下：

（实验中常用一小粒碘和温水浴引发）

乙醚（也可四氢呋喃）不仅是生成的有机镁化合物的溶剂，同时也和RMgX结合成络合物，结构如图1。C-Mg键为共价键，Mg-X键基本上是离子键，即：R-Mg+X-。C-Mg键的成键原子的电负性不同，C为2.50，Mg为1.23，C的电负性大于Mg，导致成键电子富集于C一方，起碳负离子的作用，使得烃基带部分负电荷，Mg带部分正电荷，C-Mg键是强极性键，即：

1.2 格氏反应

通常把格氏试剂和醛、酮、酯的加成反应叫做格氏反应，烷基锂也能进行此反应[3]。

格氏试剂的发明将有机合成技术向前推进了一大步，用它可以增长碳链。它不仅可以用于合成烃类、醇类、醛类和酮类，还可以用于合成羧酸、硫醇、亚磺酸以及金属有机化合物等，如在苏教版教材《有机化学基础》中，还例举了格式试剂在有机合成中的应用[4]：

2 醇在高中化学的重要地位

在有机化学中，醇是烃的含氧衍生物的开篇，是有机合成中应用极广的一类化合物，不仅用作溶剂，其中的羟基还是有机合成中关键的官能团，它可转变为别的官能团的各族化合物。伯醇和仲醇分别催化氧化为醛和酮，又是醇的转化的重要岔路口。其关系如图2所示：[5]

3 高中阶段合成醇的方式的局限性

在高中阶段，合成醇的方法主要有：卤代烃水解法；烯烃水化法；醛、酮的还原法等。无论上述哪种方法，都只是官能团的变化，碳架并未发生变化。由水煤气合成和淀粉发酵产物获得也相对单一，从有机合成的角度看，有着较高的局限性。几十年来，高考对醇的考查也相当精细，对醇的合成方面的背景信息不断拓展，例如有些地区的高考或模拟中出现烯烃的硼氢化-氧化（如2009年全国理综卷1的第30题）、氢化铝锂还原羧酸、格氏试剂法合成醇的背景信息。

4 利用格氏试剂合成各种醇进行考查的价值

实验过程如下：

①合成格氏试剂：实验装置如图3所示。向三颈瓶加入0.75 g镁屑和一小粒碘，装好装置，在恒压漏斗中加入3.2 mL溴苯和15 mL乙醚混匀，开始缓慢滴加混合液。待反应引发后开始搅拌，继续滴完后待用。

②制备三苯甲醇：实验装置如图3所示。将5.5 g二苯酮与15 mL乙醚在恒压漏斗中混匀，搅拌，滴加。40℃左右水浴回流0.5 h，加入20 mL饱和氯化铵溶液，冷却，放好，待提纯。

③提纯：用图4所示装置进行提纯。

（1）合成格氏试剂过程中，为加快反应速率以及提高格氏试剂的产率，可采取的措施有 。

（2）合成格氏试剂过程中，如果混合液滴加过快

将导致格氏试剂产率下降，其原因是 。

（3）在制备三苯甲醇的过程中，不能先将20 mL饱和氯化铵溶液一起加入后再水浴回流的原因是

。

解析：（1）对于已给定物质，加快反应速率要从改变浓度、压强、温度和催化剂等角度考虑；综合考虑反应物及装置特点，排除浓度、压强和催化剂的因素，为防止反应物大量挥发，选择适当的温度。由于合成格式试剂是液相与固相的反应，为使其充分进行，选择搅拌操作。（2）参考已知③，三颈瓶中已生成的格氏试剂会与溴苯反应生成副产物联苯，使产率下降。（3）参考已知①，格氏试剂易与水反应，使三苯甲醇产率降低。

例2 （2013江苏高考）化合物A（分子式为C6H6O）是一种有机化工原料，在空气中易被氧化。A的有关转化反应如下（部分反应条件略去）：

例3 （2013年浙江省高中学生竞赛）1912年Victor Grignard因其对格氏试剂的研究而获诺贝尔化学奖。格氏试剂RMgX由Mg和卤代烃RX在室温下的干燥乙醚中反应得到。格氏试剂具有很强的碱性以及很强的亲核进攻能力，广泛用于复杂有机化合物的合成。化合物G的结构如下图所示，是著名的香料，其合成路线如下（问题略）：

6 结束语

格氏反应是高考重要的背景信息，也是高中阶段知识的延伸，与高中化学有着密切的联系。鉴于中学的实际，格氏试剂法合成醇作为信息还只限于格氏试剂与醛、酮以及环氧乙烷的反应，与酯的反应要求较高。虽然高考不是引导中学教学的唯一导向标，但也要充分重视高考和竞赛选择背景信息的内涵及其重要意义。

参考文献：

[1][4]王祖浩主编.普通高中课程标准实验教科书·有机化学基础[M].南京：江苏教育出版社，2009：64.

[2]金仲雅，陈永宏.格氏试剂在有机合成中的应用[J].郧阳师范高等专科学校学报，2001，21（3）：68～70.

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关键词：创新性实验；溃疡性结肠炎；奥沙拉嗪钠；合成；精制

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）43-0056-02

大学生创新性实验是高等学校本科“质量工程”的重要组成部分，主要是通过更新实验内容、改进实验方法、实验手段和改革实验教学模式等形式，增加学生的学习兴趣，提高学生实际动手能力和自主学习能力。创新性实验的创新性主要体现为实验是设计型、研究型的，实验本身不以简单地重复已经发现的规律为目的，而在于设计新的系统，研究新的方法，解决实际问题[1，2]。有机化学实验是应用化学本科专业一门极为重要的学科基础课程，课程组在历时13年的教学内容改革中，除了精心挑选有机化学基本操作和传统的基础合成实验内容外，逐步增加了以有机合成为中心的综合性实验和创新型实验内容。而创新型的内容，无论是对巩固学生的基础实验技能还是对培养学生的创新能力、提高学生对本门课程的兴趣都具有非常重要的作用。多年来的教学实践表明，学生尤其对与自己生活密切相关或者对以后工作有帮助的实验内容感兴趣，这样的实验内容能更好地激发学生的积极性和主观能动性。比如将药物的合成设计以及对目前文献报道中合成工艺的优化改进作为应用化学专业有机化学实验课程种的创新型实验，对于培养学生分析问题、解决问题的能力是一个很好的途径。本文即是在课程组教师科研工作的基础上，作为西北农林科技大学应用化学专业本科学生的一个创新实验选作内容。并且在近几年的教学过程中，学生逐渐对文献中的合成工艺进行了优化，不但锻炼了学生的动手能力，还提高了学生的创新思维。

奥沙拉嗪钠（Osalazine Sodium）是一种治疗急慢性溃疡性结肠炎的药物，化学名是3，3′-偶氮（6-羟基苯甲酸）二钠盐，英文名称是3，3′-azobis-（6-hydroxybenzoic acid）disodium，其化学结构式如下：

奥沙拉嗪钠于1989年在丹麦首次上市，是当时以及目前临床药物柳氮磺胺吡啶的一个替代产品，它在治疗溃疡性结肠炎过程中具有疗效好，毒副作用小等优点。本药物口服后，由于其特殊的化学结构，在胃肠道吸收较少，而在弱碱性的结肠部位被分解成两分子的5-氨基水杨酸，使局部血药浓度达到最高，从而显示抗菌消炎的效果[3]。目前文献报道其合成路线主要以水杨酸为原料，通过甲酯化，硝化，甲磺酰化，氢化还原，重氮化，偶合，碱解等合成步骤而制得，此合成步骤长，操作烦琐，成本较高[4]。尽管最近有研究者对其合成路线进行了改进，但最后还是存在产品外观差，杂质含量高等缺点[5]。学生在创新实验教学过程中，设计以5-氨基水杨酸为原料，通过重氮化，偶合，精制三步可制得奥沙拉嗪钠，缩短了合成路线，降低了成本。最为关键的是，制得的产品纯度高，外观好，适合工业化生产。其合成路线见图2。

一、实验步骤

在装有搅拌的500mL三口烧瓶中依次加入5-氨基水杨酸10.0g（0.065mol），水150mL，浓盐酸25mL，搅拌降温至0℃左右，缓慢滴加NaNO2约5.0g（0.072mol）的水溶液，保持反应液温度在0～5℃，用淀粉碘化钾试纸控制滴加的量，滴加完毕后保持此温度反应2h。反应完毕后抽滤，滤饼依次用冷水、冷乙醇洗涤后得到氯化重氮水杨酸，无须干燥，备用。

在装有搅拌的500mL三口烧瓶中加入NaOH13.0g（0.325mol），水150mL，水杨酸8.3g（0.065mol），搅拌全溶后降温至0℃左右，分批加入上步所得产物氯化重氮水杨酸，保持反应液温度在0～5℃，加完后保持此温度反应2h，随后升至室温反应1h。反应完毕后低温条件下用浓盐酸缓慢中和反应液pH值至6.5～7，接着反应液升至室温搅拌1h后抽滤，滤饼用冷水洗涤后烘干得棕黄色粉末16.9g，收率75%。

取上步所得奥沙拉嗪钠粗品15.0g，水160mL，乙醇40mL加入三口烧瓶中，搅拌升温至90℃待产物全溶后，加入活性炭0.5g，搅拌回流10～15min后趁热过滤，滤液缓慢降温至5～10℃后静置2h，抽虑，滤饼用冷乙醇洗涤后真空干燥，得亮黄色粉末，收率82%。

二、结果与讨论

精制后的奥沙拉嗪钠亮黄色粉末经高效液相色谱检测其含量>99.5%，其中单个杂质含量

三、结束语

目前，国家对药品质量的控制越来越严格，原料药中单个未知杂质的含量不能超过0.1%，将是以后我国药品监督管理的一个趋势，国外已有许多国家实行了这样的标准。本实验分别从合成过程和后续的精制严格控制来达到这样的目标，这将对以后的工业生产起到非常重要的作用。借鉴课程组教师科研工作中所涉及到的奥沙拉嗪钠合成设计研究结果，以此作为应用化学专业本科学生的一个创新实验选作内容，课前要求学生查阅奥沙拉嗪钠合成设计的研究进展，引导学生将自己设计的合成路线与文献进行对照，实验过程中分别安排3～5组学生按照文献报道方法进行合成，以比较实验结果。最后写出综合性（含制备与应用的研究进展、本实验合成路线、实验结果和讨论、本合成设计的创新性等）实验报告，最终起到对学生进行创新能力和综合素质培养的作用。

参考文献：

[1]付延玲.对高校实施创新性实验的认识和思考[J].实验室研究与探索，2008，27（4）：12-15.

[2]吴新开，徐学军，彭双光.创新性实验的组织与指导[J].实验室研究与探索，2009，28（9）：5-7.

[3]朱晓慧，韩俊芬，游桂荣.奥沙拉嗪合成工艺的改进[J].精细与专用化学品，2006，14（6）：20-22.

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许多院校在应用化学专业课程编排上往往重视“精细化学品”的学习，如表面活性剂、涂料、农药、助剂等，而忽视了众多精细化学品实际生产的工业技术是具有普遍规律性的。“精细化学品合成与技术”是一门综合性很强的专业课程，内容包含了精细化学品生产过程中应用的几个关键技术知识，即精细化学品生产的原料基础、化学合成（包括有机与高分子合成）、复配技术、剂型加工方法、商业化等方面的知识。该课程的主要目的让学生了解到一种精细化学品从原料到产品，甚至成为商品，这个过程中所要掌握的关键技术，更重要的是要学会如何将所学知识运用到实际的生产实践中。如果仅是教师讲授“灌输”式的传统教学方法，往往就会有“炒冷饭”之嫌，学生对于专业课学习的积极性及好奇心就无法激发出来，同时也违背了“精细化学品合成与技术”这门课程开设的初衷。近年来根据课程特点，采用新型的以“项目”驱动，利用多种互动式教学手段的教学方法，大大改善了教学效果，达到了课程的教学目标。

1 “项目”驱动的互动式教学模式的构建及实施

现代高等教育教学中，互动教学的方法有多种，但其核心就是在教学过程中积极营造教学双方多向互动的教学条件和坏境，通过教学双方围绕某一观点或问题进行平等交流、研究和探讨，激发学生的学习主动性和积极性，达到增强教学效果的目的[1]。近几年来，互动教学在专业课程上的运用也越来越多[2-5]，方法种类很多，灵活多样，有问题探讨式、案例式、讨论式、自学指导式互动教学等方法，教师要根据自身的教学内容、教学目标、教学要求以及教学的对象的特点灵活运用。

“精细化学品合成与技术”的教学内容针对的是精细化学品生产制造过程中涉及的重要专业技术的传授，所以，针对课程教学内容的特点，采用分组讨论式互动教学方法，通过查阅资料，让学生选择一种自己感兴趣的精细化学品，并对这种精细化学产品生产制造方案做一个初具规模的设计项目，项目任务贯穿整个教学内容。

1）分组。以每组4～5人分成若干小组，推选一名组长，并在设计任务过程中每个环节各推选出一名主要负责人，组长负责组织讨论，负责人承担任务汇报工作。

2）教师的引导。根据各个章节教学重点和难点，首先对课程内容作概括论述，使学生对该部分有一个整体的了解，然后部署设计作业。由于设计作业需要一定的时间才能完成，在这段时间中，教师通过讲座的形式对该章节中涉及的设计技术的基础理论以及关键技术进行讲授，组织课堂讨论时间集体讨论小组实践过程中遇到的问题，找到解决方案，同时增加课后答疑时间，引导学生完成设计项目任务。

3）小组设计。学生在规定时间内查阅有关资料，并进行分析论证，将归纳好的设计最佳方案以报告的形式汇报完成情况，教师根据学生的实际状况进行提问、评价。

4）总结。在汇报活动结束后，教师对每个小组按汇报情况进行评分，然后就设计生产中的重点、难点做概括总结，对学生未涉及的部分进行补充。

2 “项目”驱动互动式教学模式在课程学习中的作用

近3年，将这种“项目”驱动的互动式教学模式运用在精细化学品合成与技术课程上，不仅在教学方法的运用和理解上有了新的认识，对于学生来说，更是受益匪浅。

教学主体更加明确，主体能动性进一步提高 在整个课程实施过程中，任课教师通过课堂讲授、实例解析等方法，使学生学会研究问题、解决问题的思路和方法，主要起引导作用。而对于学生来说，由于各个小组项目内容不同，小组成员承担的任务各有侧重，因此，以小组为核心的互动讨论，学生的自主学习更为重要，学生的主体性质突出。与此同时，项目任务以“兴趣”为前提，全面培养了学生的专业热情，进一步提高了学生探究问题的自主能动性。

教学任务针对性更强，注重实践与知识运用的能力培养 突破了传统的“教授”型教学模式，以任务驱动，教学目标明确，各个章节的教学要点针对性更强，注重理论知识运用于实践的作用。比如，在精细化学品“有机合成基础”的章节中，教学的目标不仅仅局限在有机合成的机理及合成方法，而是强调有机合成路线及工艺的匹配和选择。学生在产品设计中，对其主成分进行合成时，通过查找资料，注重合成工艺路线的论证，强调了有机合成理论与实际生产之间的联系与区别，既做到了知识运用能力的培养，同时又对实际生产的工艺设计有了更深的体会。可见，“项目”驱动的教学模式符合应用型人才的培养目标，有利于提高学生的专业技能和创新能力。

综合互动性强，培养学生团结合作精神 虽说课程内容以章节划分，但各章内容又相互联系，正是教学内容的相互依存特性，使得学生在项目设计中，虽各司其职，又需互相协助，只有配合得当，项目完成质量才有保障。所以，采用这种互动形式的锻炼，在注重师生交流的同时，学生之间的交流更主动，充分体现团队的作用力量。

主题报告模式提高学生的综述能力和科学论证能力 通过大量资料的查找，学生需根据项目的“任务”要求制作成电子幻灯片并进行课堂汇报。在执行过程中，学生需将查找的资料进行有效的整理和归纳，不仅如此，学生还需具有一定的判定和决策能力，在“海量”的数据和资料中找出符合国情、适合市场发展需求的设计方案。在汇报过程中要做到理论清晰，重点突出。经过多次阶段性锻炼，学生的胆量、表达的能力、总结归纳的能力和对实际问题科学论证的能力都有了显著的提高。

3 任务驱动的互动教学模式在工科专业课运用的意义

对于以“一条线”形式贯穿整个教学内容的一些工科专业课程来说，以“项目”形式驱动整个教学内容，并采用多种互动的教学方法，不仅摆脱了传统工科专业课程繁冗枯燥的教学模式，使教学内容和形式更为生动，而且这种“项目”任务模式也使课程的教学目标更明确，更好地体现了教学内容的整体性。同时，采用多种互动教学方式，使学生成为课堂的主体，利用“兴趣”调动学生的专业课学习兴趣，通过“实践”理解理论知识在实际生产中的重要作用与差异，有利于培养学生获取信息、归纳整理信息、科学判别的能力，有利于培养学生创新、竞争和团队合作意识。互动式教学对于教师也提出更高的要求，不仅要求掌握相关课程的专业理论知识和技术，而且需要更广阔的专业知识面才能帮助学生解决“实践”中遇到的问题。所以，这种任务驱动整个教学内容的互动式教学方法，可以将教、学相长，大大改善专业课的教学效果，全面提高教学质量。

参考文献

[1]王开华，唐景山，蔡跃明，等.院校课堂教学互动问题分析及对策[J].理工大学学报，2010（4）：

67-70.

[2]谭金华，龚晓燕.工程类专业课互动式教学模式的研究与实践[J].科教导刊，2012（9）：27-28.

篇10

关键词: 樟脑；1-((2R)-7,7-二甲基双环［2.2.1］庚-2-基)-1H-咪唑；手性咪唑；合成

中图分类号:O 621.13 文献标志码:A 文章编号:1672-8513(2011)05-0333-04

[STHZ]Synthesis of 1-((2R)-7,7-Dimethylbicyclo［2.2.1］Heptan-2-yl)-1H-Imidazole

[STBZ]

LIU Yinglin,CHEN Jingchao,XIE Yan,ZHANG Yushun,YING Benling,ZENG Xiaoyu,CHEN Jingbo,ZHANG Hongbin

(Key Laboratory of Medicinal Chemistry for Natural Resources of Ministry of Education, Yunnan University, Kunming 650091, China)

Abstract:

1-((2R)-7,7-dimethylbicyclo［2.2.1］heptan-2-yl)-1H-imidazole was prepared from(+)-camphor, reductive amination followed by hydrogenolysis debenzylation provided the key intermediate(2R)-7,7-dimethylbicyclo ［2.2.1］heptan-2-amine, and the target compound was finally synthesized by refluxing this amine with fomaldehyde; glyoxal solution and ammonia.

Key words:

camphor; 1-((2R)-7,7-dimethylbicyclo［2.2.1］heptan-2-yl)-1H-imidazole; chrial imidazole; synthesis

设计、合成手性配体并用于不对称反应是有机化学的一个热点研究领域.从1968年Wanzlick和fele合成出第1个咪唑金属络合物开始［1-2］，氮杂环卡宾作为膦配体的类似物就引起了有机化学家的广泛关注.一些重要的碳－碳键形成反应，如Hcek反应、Suzuki反应和烯烃复分解反应等都是以钯、钌等过渡金属与不同配体组成的络合物为催化剂进行的［3-4］，目前最重要的2类配体即是膦配体和咪唑卡宾类配体.

与膦配体相比，咪唑卡宾类配体是一更好的σ电子给予体，与金属的配位能力更强，能与金属形成较强的金属－碳键，几乎能与元素周期表中的所有金属元素形成配合物；耐氧化，具有很好的对空气和热的稳定性.手性咪唑类卡宾配体近年来得到了快速的发展,被用于不对称氢化［5-6］、Heck偶联［7］、烯烃复分解等［8-9］反应，至今仍是一个有待深入的研究领域.

咪唑结构单元是生物体内许多酶的活性中心，享有生物配体的美誉，手性咪唑类化合物本身具有广泛的药理活性［10-13］，其与卤代烃反应形成的盐，在碱性条件下可直接作为金属配体参与各类不对称催化反应，另外这种盐作为离子液体在绿色有机合成中亦得到了应用［7］.手性咪唑类化合物通常是由咪唑与手性卤代烃反应制备或是以手性胺为原料转化为手性咪唑.

1 合成方法

以富产天然产物为原料，先转化为手性胺，再转化为手性咪唑是一种可行的制备手性咪唑类化合物的方法.本文以天然(+)-樟脑为原料，经4步反应合成得到目标产物：1- ((2R)-7,7-二甲基双环［2.2.1］ 庚-2-基)-1H-咪唑.为大位阻手性咪唑的合成提供了一个可借鉴的方法.

樟脑型咪唑的合成研究：以天然 (+)-樟脑1为原料，先与羟胺反应转化为肟，再将肟还原为胺，然后与乙二醛、甲醛及氨反应制备目标物是一个简捷的合成路线（见Scheme 1），但将肟还原成胺的过程却遇到了极大的困难.

参照文献［8-10］ ，肟化合物2均未能还原得到胺化合物3，条件及结果见表1.可能的原因是7位甲基增加了还原剂从碳－氮双键面上(exo)进攻的难度，面上和面下(endo)空间位阻都很大.

由此，我们设计了另一条以容易还原的希夫碱(Schiff base)为中间体的合成路线（见Scheme 2）.

Entry1234

ConditionNaBH4/TiCl4/DMENa/Toluene/refluxNa/EtOH/refluxLiAlH4/THF/reflux

Result不反应产物杂，副产物多，且大量原料未反应产物杂，副产物多，且大量原料未反应产物杂，副产物多，且大量原料未反应樟脑1与苄基胺在三氟化硼乙醚作用下脱水生成希夫碱化合物5，然后经硼氢化钠还原得胺化合物6，化合物6经氢解去除苄基后成功得到关键中间体3，最后经与甲醛、乙二醛和氨水回流反应得一大位阻手性咪唑，即目标化合物4.产物结构经1H NMR、13C NMR、IR、MS确认，在二维核磁共振实验（NOESY和ROESY）中，发现H-2与H-3α、 H-5α、 H-6α 相关，咪唑环上的H-4’与7-位甲基上的氢相关（见图1），可推知化合物4为外型产物.

2 实验部分

2.1 仪器和试剂

核磁共振谱用Bruker Avance 300M 核磁共振仪测定（TMS作内标），质谱用Finnigan Trace 2000气质联用仪测定，红外光谱用Avatar 360傅立叶红外光谱仪测定，熔点用XT-4型双目显微熔点仪测定（温度计未经校正），所用试剂或溶剂均为国产或进口分析纯试剂，甲苯经与金属钠在氮气氛下回流，10h后重蒸得无水甲苯.

2.2 1-（(2R）-7，7-二甲基双环［2.2.1］庚-2-基-1H-咪唑的合成

N- (7, 7- 二甲基双环［2.2.1］庚亚基- 1- 苯甲胺（5）：(+)-樟脑（3.06g， 20.1mmol）溶于甲苯（50mL）中，搅拌下滴加苄胺（2.04g，19.0mmol），再缓慢滴加三氟化硼乙醚溶液（0.2mL），然后加热回流反应16h，减压蒸出溶剂，加入饱和碳酸氢钠溶液（80mL），用乙酸乙酯（3×80mL）萃取，合并有机相，经无水硫酸钠干燥后过滤，滤液减压浓缩至干，硅胶柱层析分离得到黄色油状物3.26g，收率71%.

1H NMR (300MHz, CDCl3), δ:7.17~7.16 (d, 1H), 7.08~7.06 (d, 1H)，4.37 (d，1H，J= 15.0Hz)，4.30 (d，1H，J= 15.0Hz)，2.26 (d，1H，J= 18.0Hz)，1.80 (t，2H)，1.73 (s，1H)，1.62~1.53 (ddd，1H，J= 12.2，12.0，3.2Hz)，1.34~1.26 (ddd，1H，J= 12.2，12.0，3.2Hz)，1.12~1.04 (m，1H)，0.94 (s，3H)，0.82 (s，3H)，0.65 (s，3H).

13C NMR (75MHz，CDCl3),δ:183.6,140.7,128.4,127.5,126.4,55.7,54.0,47.2,44.0,35.9,32.4,27.6,19.8,19.1,11.6.

MS (m/z，%): 241 (M+，6)，194 (22)，150 (8)，109 (30)，91 (100)，65 (18).

(2R)-N-苄基- 7，7-二甲基双环［2.2.1］庚-2-胺（6）：将上一步反应中获得的希夫碱化合物5（3.26g，13.5mmol）溶于甲醇（50mL）中，冰水浴冷却和搅拌下分5次加入硼氢化钠（4.50g，119mmol），加料完毕后撤去冷浴，自然升温至室温，约0.5h后，簿层层析检测原料消失.减压蒸去溶剂，加入饱和盐水（40mL），搅拌15min后用乙酸乙酯（3×40mL）萃取，合并有机相，经无水硫酸钠干燥后过滤，滤液减压浓缩至干，得浅黄色油状液体2.30g，收率71%.核磁共振氢谱证明该产物纯度高，可不经进一步处理直接用于下一步反应.

1H NMR (300MHz，CDCl3),δ:7.24~7.13 (m，5H)，3.70 (d，1H，J=12.0Hz)，3.53 (d，1H，J=12.0Hz)，2.51 (dd，1H，J=6.9Hz)，1.65~1.60 (m，2H)，1.58~1.49 (m，2H)，1.46~1.39 (m，1H)，1.18 (s，br，1H)，1.01 (s，3H)，0.99~0.93 (m，2H)，0.82 (s，3H)，0.74 (s，3H).

13C NMR (75MHz，CDCl3)，δ:141.7，128.4 ，128.2，126.8，66.5，52.8，48.6，46.9，45.5，39.0，37.0，27.6，20.8，20.7，12.3

MS (m/z，%): 243 (M+，16)，228 3)，172 (51)，120 (20)，95 (49)，91 (100)，65 (13).

(2R)-7,7-二甲基双环［2.2.1］庚- 2- 胺（3）：将上步所得胺化合物6（2.30g，9.50mmol）溶于甲醇（30mL）中，加入10%钯/碳（230mg），用氢气置换3次瓶内气体，室温搅拌反应24h，再用氮气置换3次瓶内气体，过滤，滤液直接用于下一步反应（该产物在减压状态下易升华，但从簿层层析观察产物纯度高）.

MS (m/z，%): 153 (M+，30)，138 (10)，121 (20)，120 (20)，108 (25)，95 (96)，82 (100)，43 (80).

1- ((2R)-7,7-二甲基双环［2.2.1］ 庚- 2- 基)-1H-咪唑（4）：混合乙二醛（30%，1.87g，9.70mmol）、甲醛（35%，0.88g，10.2mmol）和甲醇（30mL），搅拌均匀后加热到70℃，然后依次滴加上一步反应所得产物的甲醇溶液（30mL，8.22mmol）和氨水（25%，1.35g，9.60mmol），加完后继续在70℃搅拌反应28h，减压蒸去溶剂，加适量水稀释，用乙酸乙酯（6×20mL）萃取，合并有机相，经无水硫酸钠干燥后过滤，滤液减压浓缩至干，硅胶柱层析分离得到红棕色固体0.41g，收率26%.m.p.50~52℃.

1H NMR (300MHz，CDCl3),δ:7.57 (s，1H)，7.01 (s，1H)，6.99 (s，1H)，4.09~4.06 (dd 1H，J= 5.0，10.0Hz)，2.38~2.34 (m，1H),1.99~1.94 (dd 1H，J=10.0,15.0Hz),1.92 (t，1H),1.87~1.82 (m,1H),1.70~1.65 (m,1H),1.28~1.23 (m，2H),0.93 (s，3H)，0.89(s，3H),0.82 (s,3H).

13C NMR (125MHz，CDCl3),δ:137.4,128.4,119.5,65.8,50.3,47.1,45.0，37.6,35.9,26.9,21.3,20.1,12.9.

IR(KBr),νmax（cm-1）:3435，3100，2957，2883，1680，1510，1488，1456，1372，1227，1044，905，832，725，666.

MS (m/z，%):204 (M+，63),189(20),177(62),137(94),121(36),95(100),81(86),69(64),67(76),55(48),41(72).

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收稿日期:2011-05-11.

基金项目:国家自然科学基金（21062029）;云南省自然科学基金（2009CD007）;云南大学基金（2010YB008）.