有機合成路線的設計范文

導語：如何才能寫好一篇有機合成路線的設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關鍵詞】 漢姆沃斯 燃燒器管理系統（BMS） 聯鎖邏輯 火檢風機 關斷閥 放空閥 鍋爐

1 背景簡介

BMS是在電廠自動控制系統中對鍋爐及機組最為重要的安全管理控制子系統。BMS的功能包含有爐膛安全監控系統（FSSS）和主燃料跳閘系統（MFT）。它主要是在鍋爐啟動、停止和正常運行等各種工況下，連續監視與燃燒系統相關的各種參數和狀態，提供靈活可靠的控制操作，在事故工況下按照安全的順序自動操作，中斷向鍋爐供給燃料，避免燃料和空氣在爐膛內積累，以防范鍋爐爆炸等事故的發生，保障鍋爐的安全運行。

某電廠四臺鍋爐為蒸發量420t/h燃氣、燃油、油氣混燒高壓鍋爐，八支旋流燃燒器前墻布置兩層。采用燃燒器為英國漢姆沃斯（Hamworthy）燃燒工程公司設計。

2 BMS系統邏輯應用存在問題

漢姆沃斯燃燒器在初期點火調試期間存在諸多問題。經過分析處理都一一得到解決。在應用期間出現火檢風機出口壓力低低誤動、閥門、風門機械故障、開關回訊問題導致的鍋爐MFT等問題，經我們對BMS系統聯鎖邏輯逐一剖析，權衡BMS系統保護拒動和誤動可能性，結合系統與設備安全考慮，最終形成優化思路，并在實際中得以優化和改進。

3 部分BMS系統邏輯優化分析

自從調試、開工以來對因BMS邏輯跳閘情況進行統計、分析，發現主要為以下幾個條件經常觸發。

3.1 “任一關斷閥開（關）故障”

該條件是指燃燒器主速斷閥開（關）故障、任一燃燒器速斷閥1關故障、任一燃燒器速斷閥2關故障都會觸發MFT。開關故障主要是指指令與回訊是否一致進行判斷，如判斷為不一致則故障信號發出。由于閥門本身可能存在卡澀問題、回訊傳輸、風源泄漏等原因都能導致閥門開（關）故障。

3.2 “任一放空閥開（關）故障”

該條件是指燃氣主放空閥開（關）故障、任一燃燒器放空閥開故障都會觸發MFT。開關故障主要是指指令與回訊是否一致進行判斷，如判斷為不一致則故障信號發出。由于閥門本身可能存在卡澀問題、回訊傳輸、風源泄漏等原因都能導致閥門開（關）故障。

3.3 “任一放空閥開故障”

該條件是指燃燒器各放空閥開故障、任一燃燒器放空閥開故障都會觸發MFT。開關故障主要是指指令與回訊是否一致進行判斷，如判斷為不一致則故障信號發出。由于閥門本身可能存在卡澀問題、回訊傳輸、風源泄漏等原因都能導致閥門開（關）故障。

3.4 “火檢風機壓力LL”

每臺鍋爐火檢風機出口設有三個壓力低低開關、一臺壓力變送器，當火檢風機壓力

3.5 “燃燒器風門開（關）故障”

燃燒器風門開關條件作為燃燒器啟動條件，若燃燒器風門狀態不正確，則該燃燒器不允許啟動。主要原因為風門本身存在機械不平衡、變型等原因，或者儀表回訊不到位都會是該條件無法滿足，將導致燃燒器無法啟動或者該燃燒器跳閘。

4 BMS系統邏輯優化修改

針對上述統計、分析資料，我們在尊重保護設置必要性的基礎上，認真分析保護動作原因，在保護誤動、保護拒動關系上進行權衡，做了如下工作：

（1）全面梳理儀表接線、閥門工作環境及機械原理，增加儀表設備維護手段，將儀表設備自身故障發生可能性降至最低；（2）增加風門、閥門試驗按鈕，在鍋爐啟動、燃燒器啟動前進行風門、閥門試驗，試驗出現問題及時處理，減少了啟動過程中風門、閥門出現故障影響鍋爐運行的可能性，同時也有利于提前發現問題，為提早解決問題贏得時間；（3）針對“火檢風機壓力LL”，重新安排儀表人員進行壓力開關整定試驗，并將壓力變送器顯示并入該保護條件中，實現將火檢風機機械壓力開關和實際變送器顯示構成“與”邏輯，一同作用至保護出口，減少“火檢風機壓力LL”誤動作的可能性；（4）“任一關斷閥關故障、放空閥開故障”，變更邏輯為“任一1#關斷閥關故障”，即燃氣燃燒器的2#關斷閥發生關故障信號及燃燒器放空閥發生開故障信號不聯鎖停爐，而是聯跳燃燒器，關1#關斷閥，而任一1#關斷閥發生關故障時則觸發MFT；（5）鍋爐點停燃燒器時，將“任一1#切斷閥關故障”做進燃燒器啟停邏輯條件，即在啟停該燃燒器時，將“任一1#切斷閥關故障”進行屏蔽，燃燒器投運或停運后再投入，減少燃燒器啟停過程中出現1#關斷閥關故障導致鍋爐跳閘的風險。

5 結語

英國漢姆沃斯BMS系統在應用過程中，出現了一定障礙，經過應用過程中的摸索、總結和試驗，尤其在邏輯優化上做了較大工作，在設備個體與系統安全性綜合考慮的前提下，取得了較好的實踐效果，為鍋爐安全、穩定運行做出了較大貢獻。

參考文獻：

[1]中國石油四川石化煉化廠420噸/時高壓蒸汽鍋爐DFL燃燒器運行原理[Z].翻譯，2009.

篇2

關鍵詞：教學方法 案例創新教學法 《有機合成》

中圖分類號：G642.4

文獻標識碼：C

我國政府提出2020年把中國建成創新型國家，使科技發展成為經濟社會發展的有力支撐。實行創造力教育，提升學生的創新素質，提升國民的創新素質，是建設創新型國家的前提。廣大教師在具體教學過程中采用合適的創新教學方法培養學生的創造力是關鍵。

美國哈佛大學法學院教授Christopher Columbus Langdell提出來的案例教學法是啟發式的教學方法，在2000年左右開始逐漸受到我國教師的重視。自從那以后，又有不少案例教學法方面的教學，可見案例教學法已經逐步被廣大教師所采納。

在我們以前的教學研究基礎上，我們進一步闡述“案例創新教學法”。

在此，我們以《有機合成》課程的教學為例，對該教學方法進行系統闡述。案例創新教學法可分為如下四個主要教學環節，該新教學方法的主要特色具體體現在第四個環節。

1 提出合成目標

首先，教師提出一個合適的合成目標作為作業，讓學生去思考、去設計合成路線。合成目標可以是比較復雜的，也可以是比較簡單的，例如，從苯和必要試劑合成1-萘滿酮，如下圖所示。

靈活多解是有機合成題的一個特色。像這種結構比較簡單、卻蘊含著多種合成路線的合成目標最有利于培養剛學《有機合成》不久的學生的創新能力。

2 學生練習設計合成路線

學生完成有機合成練習題后，從中選出有代表性的2到3條合成路線，在課堂上讓學生在黑板上寫出來，讓同學們一起討論，在教師引導下進行修正，得到比較合理的合成路線。

3 展示文獻的合成路線

這些學生設計的路線，盡管經過教師的修正，最多理論上可行。因此，教師展示經過實驗驗證的文獻合成路線是必要的，因為“實踐是檢驗真知的唯一標準”，以免把學生引入歧途。

圖2列出α-萘滿酮的經典合成路線。在三氯化鋁催化下，丁二酸酐和苯發生Friedel-Crafts?；磻又肅lemmensen方法（Zn/Hg齊、鹽酸）還原羰基得到苯基丁酸，后者用五氯化磷處理得到苯基丁酰氯，經過分子內Friedel-Crafts?；磻玫侥繕宋铴?萘滿酮。

多數的授課方法以文獻的合成路線作為終止符、作為完美的結束。這就是“案例教學法”的典型教學模式。但是，這樣做，容易把學生培養成為“唯書本至上”的記憶奴隸。因此，為了培養學生的創造性，進一步的教學工作還要進行。這就是“案例創新教學法”的關鍵環節。

4 文獻基礎上重新設計合成路線

提出文獻的合成路線，不是為了讓學生死記硬背，更主要的是讓學生在文獻合成路線的基礎上去設計更有效、更簡捷的合成路線。這基于文獻基礎上的合成路線設計，可以是整條合成路線重新設計（包括重新選擇原料），也可以是改進其中的一步或者幾步合成路線。

學生提出一些有缺陷的合成路線是很正常。例如，有個同學想用簡短一些的合成路線來完成這個目標物的合成，于是他在黑板上畫出圖3的合成路線。

筆者就問這個同學讓他自己反?。骸岸《Ｂ葧粫鷥蓚€苯分子反應呢？兩個完全處于相同化學環境的羰基，怎么選擇性還原其中一個呢？”然后，筆者再提醒全班同學：該同學提出的苯和丁二酰氯反應，第一步Friedel-Crafts反應可能主要生成1，4-二苯基-1，4-丁二酮（圖4），該同學提出的第二步反應1，4-萘醌很可能直接被還原成四氫萘（圖5）。課后查文獻確證了我的正確性。

避免誤導學生是對教師的基本要求，所以，創新性教學，是對教師素質的考驗。如果教師自己都沒有把握、不能站在比較高的層次指導學生，照本宣科比誤導好。為了對學生的設計合成路線做出盡量正確的引導，教師有必要事先通過SciFinder、reaxys等有機化學專業數據庫查閱相關文獻。

采用新的合成方法去改進文獻的合成方法是完全可能的，因為有機化學合成方法學發展很快，例如，2010年獲得諾貝爾化學家Richard Heck在上世紀七十年代初發現了Heck偶聯反應，因此，Heck反應的發現距今只有短短的40年時間。近幾十年來有機化學的方法學發展是非常迅速的；有些新方法頻繁被用到，今后將陸續成為新的人名反應。當然，這就要給學生介紹一些課外有機化學方面的新發展，例如，2001年獲得諾貝爾獎的不對稱催化反應、2010年獲得諾貝爾獎的過渡金屬催化的偶聯反應都是我們授課的內容。

在文獻基礎上做進一步的合成路線的設計，不僅僅為了進一步培養學生的創造力，更重要的是，培養學生的自信心，避免學生對權威的畏懼感而“唯書本至上”。――這樣的心理會潛移默化抑制學生創造力。

最后，學生在文獻基礎上設計出多種多樣的新合成路線。設計得比較好的舉例如下：

①第一步和第二步的合成同圖2，圖2中的第三步和第四步縮短成一步反應，如圖6所示。

②在過量AlCl3存在下，由苯和環丁內酯一步反應實現α-萘滿酮的合成，如圖7所示。

篇3

例1.(2011江蘇高考17節選)敵草胺是一種除草劑，它的合成路線如下：

回答下列問題：

（1）在空氣中久置，A由無色轉變為棕色，其原因是。

（2）若C不經提純，產物敵草胺中將混有少量副產物E（分子式為C23H18O3），E是一種酯。E的結構簡式為。

（3）已知：RCH2COOHPCl3RCHCOOHCl，寫出以苯酚和乙醇為原料制備OCH2COOCH2CH3的合成路線流程圖______（無機試劑任用）。合成路線流程圖示例如下：

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

【答案】（1）A被空氣中的O2氧化

【點評】本題是一道基礎有機合成題，僅將敵草胺的合成過程列出，著力考查閱讀有機合成方案設計、利用題設信息解決實際問題的能力，也考查了學生對信息接受和處理的敏銳程度、思維的整體性和對有機合成的綜合分析能力。

題型二、有機高分子合成分析

例2.（2011北京高考28節選）常用作風信子等香精的定香劑D以及可用作安全玻璃夾層的高分子化合物PVB的合成路線如下：

[HJ0.7mm]已知：

Ⅰ.RCHO+R′CH2CHO稀NaOHCCHORCHR′+H2O(R、R′表示烴基或氫)

Ⅱ.醛與二元醇（如：乙二醇）可生成環狀縮醛：

（1）A的核磁共振氫譜有兩種峰，A的名稱是。

（2）A與CHO合成B的化學方程式是。

（3）C為反式結構，由B還原得到。C的結構式是。

（4）E能使Br2的CCl4溶液褪色，N由A經反應①～③合成。

a.①的化學試劑和條件是。

b.②的反應類型是。

c.③的化學方程式是。

（5）PVAc由一種單體經加聚反應得到，該單體的結構簡式是。

【答案】（1）乙醛

（2）CHO+CH3CHO稀NaOHCHCHCHO+H2O

（3）CHCCH2OHH

（4）a.稀氫氧化鈉 加熱b.加成（還原）反應

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

（5）CH3COOCH=CH2

篇4

有機化學實驗中最重要的部分就是有機合成實驗，它在有機合成相關理論的基礎上，通過實驗教學，訓練學生的實驗操作技能，并掌握有機化合物合成的步驟和技巧，強化理論知識.然而，在有機合成實驗中存在著諸多問題：常規型實驗需要大量溶劑導致開支大；合成產物量多給環保帶來負擔；實驗內容不成體系導致制備產物種類多，不便處理；實驗設備傳統老化，使得合成時間長，不利于培養學生對實驗的熟練程度.綠色化學遵循“減量化”、“循環使用”、“回收再利用”、“再生重復使用”、“拒絕危險化學品”的5R原則，以“原子經濟性”為核心內容，是改變有機合成實驗教學現狀的不二理念選擇.因此，如何更有效地減少有機化學實驗過程中對實驗環境所產生的污染，培養學生的綠色化意識是有機化學實驗教學改革的重點，實現有機化學實驗綠色化教學、培養“綠色化學”人才勢在必行.

一、實驗規模綠色化

常規的有機合成實驗量是經過長期實踐確定的工業化生產最基礎的實驗量，但是過多的實驗藥品量在加大教學經費的同時，也加重了對環境的污染.高中化學中有機合成實驗教學主要是為了驗證某一個理論或事實，培養學生的觀察、思考和動手能力，因此，采用微量型的有機合成實驗是符合綠色化學思想的.微量化學實驗縮小了實驗的規模，它使用的實驗儀器一般都偏小，如5 mL的圓底燒瓶、微型裝置、微型儀器，實驗試劑用量范圍控制在100～200 mg，這種縮小實驗儀器、減少實驗試劑的做法不僅節約了實驗時間，還減少了污染程度.例如，在合成對硝基苯甲酸時，常規實驗中把6.8 g的硝基苯甲放入250 mL的三口燒瓶中進行氧化反應，合成物為4～7 g，如果采用微量合成，把硝基苯甲的用量減少到2 g，再將其放入100 mL的三口燒瓶中氧化反應得出反應物為1～2 g，是不妨礙實驗結果的.

二、合成方法綠色化

現代有機合成正朝著高選擇性、原子經濟性和環境保護型三大趨勢發展，，重點在于開發綠色合成路線及新的合成工藝，尋找高選擇性、高效的催化劑，簡化反應步驟，開發和應用環境友好介質.合成方法對于實現現代有機合成來說非常重要，在教學過程中教師在選擇合成方法時要注重體現綠色化學的理念.例如，在制備乙酸乙酯時，為了防止濃硫酸造成不必要的實驗事故，減少空氣污染，我們可以選擇固體路易斯酸來取代它.現在的有機合成實驗中幾乎都會裝一個回流的裝置，這種做法雖然會降低合成物的產量，但是它會恰到好處的吸收合成反應中產生的一些有害物質，是值得提倡的行為.

三、合成原料綠色化

目前的有機合成實驗中用到的原料大多都是從石油中提煉的有毒化工原料，例如，有機合成時常常用到的甲酸會灼傷人體，刺激皮膚和粘膜；甲醇遇見明火容易引起爆炸，吸至體內易氧化成甲酸不利于人體健康；乙酸具有中等程度的腐蝕性和毒性；乙醇無色透明，殺菌效果強，容易誤食.合成原料一般包含三方面，即溶劑、催化劑和原料.首先，我們要選擇綠色的溶劑，雖然在有機合成實驗中都不會選擇水作為反應介質，其實水溶劑不僅有特殊的疏水效應，能夠有效地進行重要的有機轉化，而且它是低價、無毒無害的存在.有些化學家發現在水相加成反應中，選取水溶劑的反應比在有機溶劑中的反應產量高.其次，綠色催化劑的作用也不可忽視.縮酮目前的合成大都采用HCl催化，若用SnCl4/NaHSO4催化，則可以減少酸催化劑帶來的污染，并且還提高了產率.最后，選擇綠色的合成原料，阻止污染源，防止污染的發生.如果實驗定的原料含有毒性、易揮發性，教師應當想法設法用綠色原料進行替換，如果替換不了，就減少用量并警示學生.

四、合成路線綠色化

高中化學有機合成實驗內容基本都是相對獨立的，為了覆蓋所有有機合成實驗的操作內容，實驗過程往往造成資源浪費.把看似獨立的實驗內容組合起來設計出全新的實驗步驟，一方面促使學生認真對待實驗的每一步，細心操作，把有機合成知識融會貫通，另一方面減少了合成原料的使用，綜合利用了實驗產物，體現了綠色化學的原則.例如，我們可以用環己醇做原料設計一次組合式有機化學實驗方案，首先用催化劑FeCl3?6H2O催化環己醇脫水制備環己烯，再把合成物環己烯作為原料經過H2O的氧化和Na2WO4/H3PO4的催化制備出己二酸，這樣的做法深刻體現了綠色化學的思想，節約了成本，減輕環境污染，為學生樹立綠色化學的觀念做了一個良好的示范作用.

五、處理“三廢”綠色化

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有機化學是發展最迅速的化學學科，利用有機合成可以生產出人們所需要的具有特殊功能的有機物，而這正是基于對有機化學反應的研究。本節課從反應機理出發研究有機反應，以逆合成分析理論為指導合成有機物，讓學生對有機合成有一個初步的認識，為學生將來學習相關專業打好基礎。通過本課的學習也可以讓學生認識到學習有機化學的意義，對立志于從事化學相關職業的學生有一定的指導價值。

二、教材分析

“有機化學反應的研究”屬于蘇教版選修模塊《有機化學基礎》專題1的內容。該專題介紹了科學家研究有機物的方法，教材按照有機物組成的研究

有機物結構的研究有機化學反應的研究這樣的順序編排，使得學生對研究有機物的方法有一個系統的了解，而關于有機化學反應的研究不僅鞏固了必修2中所學的有機反應類型，并且對有機反應的本質有了更加深刻的解讀，為后續有機的推斷和有機的合成的學習奠定了更加堅實的基礎。

三、學情分析

學生通過必修2專題3的學習，已經具備了一定的有機化學基礎知識，這對學習本節課提供了必要的知識儲備，本節課中的逆合成分析理論，有機反應機理是屬于大學有機內容，難度較大，需要教師進行簡化處理以適應學生的認知水平。

四、教學目標

1.知識與技能

認識反應機理在有機化學反應研究中的重要性；能用同位素示蹤法解釋簡單的化學反應；知道甲烷鹵代反應、酯化反應、酯的水解反應機理。

2.過程與方法

通過小組討論的方式培養學生的合作意識，通過查閱資料的方式培養學生的收集信息等能力，通過理論與生活、生產、科研的聯系，提高學生解決實際問題的能力。

3.情感態度與價值觀

通過對科學史料的介紹激發學生對科學研究的熱情，增強學生學習化學的動力；使學生了解化學在生產生活中的應用，為學生的職業生涯規劃作指導。

五、教學過程

環節一：有機反應在有機合成中的價值體現

PPT展示 屠呦呦以及青蒿素的分子結構（如圖1所示）。

教師：屠呦呦獲得了2015年的諾貝爾醫學生理獎，她獲獎的原因是什么？

學生：發現了青蒿素。

教師：那么人們是從哪里獲取青蒿素的呢？

學生：從青蒿這種植物中提取出來的。

PPT展示 青蒿素資料。青蒿素是最有效的抗瘧疾藥物之一，目前青蒿素主要從植物黃花蒿中分離提取得到，由于黃花蒿中青蒿素含量極低，加上黃花蒿的種植又會受自然災害、地理條件和種植技術等因素的影響，使得青蒿素的產量并不穩定，對于貧困地區的患者來說青蒿素的價格過于昂貴。

相較于植物提取，科學家想到了依靠有機合成的方法合成青蒿素，讓青蒿素的生產不再依賴于一年一茬的黃花蒿，以保證穩定供應。

總結：通過有機合成可以獲得大量有特殊功能的有機物，如人們現在使用的西藥都是通過有機合成獲得的。作為高中生需要了解有機合成的方法和規律，為將來從事相關職業打好基礎。

設計意圖：以2015年重大科學成就――屠呦呦獲得諾貝爾獎為素材創設情境有利于激發學生的學習欲望，同時借助合成有機物這一載體將本節課的主題“有機反應的研究”滲透其中。

問題探究 乙酸乙酯是一種非常重要的有機化工原料和極好的工業溶劑，可用作香料。如何合成乙酸乙酯？

學生1：乙酸和乙醇通過酯化反應得到

學生2：將乙醇先氧化得到乙醛，再將乙醛氧化獲得乙酸，最后將乙酸和乙醇酯化。

學生3：乙烯先和水反應生成乙醇，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。

教師：那么選擇哪種原料好呢？

學生4：第1種方法好，因為步驟少。

學生5：第3種方法好，因為乙烯原料廣泛，成本低。

教師：很好，合成有機物選擇的原料應滿足廉價易得，綠色環保的要求。

設計意圖：合成乙酸乙酯沒有直接給出原料，有一定的開放性，有利于拓展學生的思維。通過比較幾種原料，使學生認識到合理選擇原料的重要性。

環節二：有機反應研究的重要方向――反應機理

1.酯化與水解反應的反應機理

教師：有機反應是有機合成的基礎，對于有機反應哪些方面是值得我們研究的？

學生1：反應類型、反應條件、影響因素。

教師：從微觀角度分析，乙酸和乙醇酯化時的斷鍵情況如何？

學生2：酸脫羥基、醇脫氫。

教師：如何通過實驗方法證明呢？

學生3：同位素示蹤法。

教師：很好！同位素示蹤法是研究反應機理的有效方法之一，請同學們描述一下實驗方法。

學生4：將乙醇中的氧原子用放射性的18O標記，反應后觀察18O是在水中還是在乙酸乙酯中從而判斷斷鍵的位置。

教師：同位素示蹤法是由匈牙利化學家海維西獲發現的，他也因此獲得了1943年的諾貝爾化學獎。

設計意圖：以乙酸和乙醇的酯化反應為例，教師分別從濃硫酸的作用、反應溫度、乙酸乙酯的產率、乙酸和乙酸的斷鍵情況等角度引導學生認識到有機反應可以從反應條件、影響因素、反應機理等方面去研究。同時介紹同位素示蹤法的發現者海維西獲得諾貝爾化學獎，讓學生體會到科學研究需要創新意識。

2.甲烷和氯氣的反應機理學生活動 書寫甲烷和氯氣反應的方程式（反應物和生成物均用結構式表示），并描述甲烷和氯氣反應的實質。

學生：甲烷和氯氣的反應屬于取代反應，甲烷中一個碳氫鍵斷裂，同時氯氣中的氯氯鍵斷裂，氯氣中的一個氯原子代替了甲烷中的一個氫原子，生成了一氯甲烷和氯化氫。生成的一氯甲烷繼續和氯氣發生類似的反應生成二氯甲烷和氯化氫，以此類推分別生成三氯甲烷和四氯甲烷。

教師：甲烷和氯氣按體積比1∶4混合，反應后產物的成分是什么？

學生1：只有四氯甲烷和氯化氫。

學生2：有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷及氯化氫。

教師：到底是哪位學生正確呢？下面我們就來研究一下這個問題，請同學們思考甲烷和氯氣是否是同時斷鍵，同時交換原子呢？（展示表1中數據）

學生：由于氯氣中的氯氯鍵比甲烷中的碳氫鍵鍵能更小，因此更容易斷裂。

教師：很好，請同學們觀察一下甲烷和氯氣反應機理的圖片（見圖2），并根據微觀符號描述一下該反應的歷程。

學生：光照后氯氣分子首先發生斷裂生成氯原子，氯原子和甲烷分子碰撞生成氯化氫和?CH3，?CH3再和氯氣分子碰撞生成一氯甲烷和氯原子，氯原子接下去又發生碰撞，從而使反應延續下去。

教師補充：化學家對氯氣和甲烷的反應提出如下的假設：

自由基理論很好地解釋了甲烷和氯氣產物的復雜性，隨著科技的發展自由基反應已經不再是一種假設，利用電子順磁光譜可捕捉到反應過程中自由基信息，證實了自由基歷程的真實性。

設計意圖：甲烷和氯氣反應產物眾多，學生在沒有學習該反應的機理前往往會認為書本上甲烷和氯氣的反應是逐步進行，通過自由基反應機理的學習可以有效地糾正學生的這一錯誤觀點，并且使學生認識到學好反應機理的重要性。

學以致用 已知有機分子中同一碳原子上連接兩個羥基是不穩定的，會自動脫水。

請在方框中填寫加氧氧化的中間產物的結構式。

要證明這兩種過程哪一種是正確的，我們仍然準備用同位素原子示蹤法。用18O2和銅催化劑在一定的溫度下氧化乙醇，下列有關說法中正確的是

（填字母序號）。

A.若18O只存在于產物H2O分子中，則說明醇的氧化是按①的過程進行

B.若在產物H2O分子中含有18O，則說明醇的氧化是按①的過程進行

C.若在產物乙醛分子中含有18O，則說明醇的氧化是按②的過程進行

D.若醇的氧化按②的過程進行，則18O只能存在于產物乙醛分子中

設計意圖：及時鞏固反應機理以及同位素示蹤法等相關知識點，做到學以致用。

環節三 逆合成分析理論的具體應用

交流討論 對于較復雜的有機物的合成，美國化學家科里提出的逆合成分析理論可以給我們提供幫助。逆合成分析法即分析目標分子結構，斷開化學鍵將其拆解為更簡單、更容易合成的前體和原料，從而完成路線的設計。請同學們找出下列有機物的斷鍵位置并推測合成原料。

學生：高聚物可以斷開主鏈2號碳和3號碳之間的碳碳鍵，推測出原料為乙烯和丙烯。環酯可以斷開酯基中的碳氧鍵，推測出原料為乳酸。

能力提升 草酸二乙酯是合成醫藥的重要中間體，請你以乙烯為原料采用逆合成分析理論推導出合成該物質的方法。

寫出有機合成路線圖。

設計意圖：逆合成分析理論是有機合成的重要理論之一，但僅僅介紹該理論并不能使學生有深刻印象，通過分析幾個常見有機物的合成方法，將逆合成法的思路應用到具體的實例中去，有利于提高學生的有機推斷能力，也使學生明白該理論在有機合成中的重要意義。

六、板書設計

七、教學反思

1.本節課的部分教學內容不屬于高考考試范疇，因此有很多教師將教材中的這塊內容簡單處理或者忽略不講，其實從教材的編排上看本專題是要告訴學生研究有機化學的方法是什么，以及過往的化學家是如何研究有機化學的，因此該章節更多的是側重于過程與方法以及情感態度價值觀的教育。學生在高一已經學習過必修1中的有機化學，該專題內容既是對高一內容的總結又是對后續不同種類有機物的學習做鋪墊，同時也將高中有機化學和大學有機化學相銜接，拓展了學生的視野，有利于學生對將來是否從事有機化學研究提早進行職業規劃。因此筆者認為本節內容不僅不能舍棄，還應充分挖掘教材中的素材，力求使課堂教學更加飽滿，更加有內涵。

2.本節課的設計分為三個環節：環節一以合成青蒿素為背景使學生認識有機合成的意義；環節二以學生已知的合成乙酸乙酯為素材總結有機合成的一般方法；環節三以合成復雜有機物為例使學生了解逆合成分析理論在有機合成中應用。三個環節環環相扣，并將有機反應條件的選擇、有機反應機理的研究融入其中，從而使學生對有機合成的流程有了更加全面的認識。同時在教學過程中還不斷滲透情感、態度和價值觀的教育，如將屠呦呦和青蒿素，美國化學家科里和匈牙利化學家海維西獲得諾獎及電子順磁光譜檢測自由基等科學界的成就及現代前沿科技介紹給學生，使學生意識到化學不僅僅是停留在課本上的知識而且還是一門很有研究價值的學科。

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關鍵詞：有機合成 閃速化學 微反應器

有機合成是人類改造、創造世界的有力工具，是有機化學不可分割的重要內容，其發展水平直接關系到有機化學研究的發展。近年來，隨著我國社會經濟的快速發展和科學技術的不斷進步，在有機合成化學領域也取得了許多令人矚目的成績，例如生物活性天然產物合成、金屬參與有機合成等方面有很多突破性的成果，并逐漸從物理有機化學向化學生物學、計算化學、綠色化學等領域發展，科研與生產能力得到了大幅度的提升。本文對閃速化學的原理與應用進行研究，旨在發揮新理念、新技術的優勢，更好的促進我國有機合成化學的發展。

一、有機合成化學發展回顧

據統計，目前已知的有機化學反應數量達到3000多個，被廣泛應用的有200多個，并且不斷有新的有機合成被研發出來投入應用，這些有機化學反應直接催生出2000多萬種有機化合物。在有機合成化學領域研究中，合成路線、合成策略、合成方法需要兼顧原子經濟性、高效性、環境友好等原則，通過科學合理的合成設計與巧妙的方法確保有機合成的綜合效益。

在1902年至2005年前，諾貝爾化學獎有25項給予了對有機合成領域有突出貢獻的科學家，可見有機合成的重要地位及其發展速度之快。最近幾十年來有機合成領域發展速度進一步加快，傳統有機合成已向綠色合成轉變，并滲透到生命科學等學科中產生了巨大的推動作用，組合化學、正向合成分析等理論與技術為精細化學品的研發提供助力，超聲波、微波等技術的應用日益廣泛，微生物、人工酶的利用工藝日益精湛，很好的體現了有機合成的創造性魅力，為人類的生產生活提供方方面面的支持和幫助。

二、閃速合成目標化合物的原理及特點

在有機合成過程中，我們通常要考慮如何在不降低產物收率的情況下更大幅度的減小反應時間，而一般情況下二者相互矛盾難以統一，降低反應時間往往導致反應過程無法有效控制，最終導致產物收率降低，甚至生成許多副產物。為了有效解決這一問題，Yoshida提出了閃速化學的方法，并在聚合物快速合成中實驗成功。其實早在上個世紀該理念便已體現在有機合成中，例如我們所熟知的閃速真空熱解技術即是利用載氣將前驅物帶入裂解室快速獲得產物，但因無法控制反應過程僅停留在理論層面。

新世紀以來微反應器技術的應用使閃速化學的實現成為了可能，微反應器的結構特點決定了其具有高效的熱轉換能力，可以對反應溫度進行有效控制，能夠快速、精確混合反應物料，并且精確控制滯留時間、快速實現物質分離轉移，避免不必要的副產物生成。借助微反應器的諸多功能優勢，閃速化學得以真正在有機合成中得到應用，對提高合成產物的產量和效率做出了重大的貢獻。

閃速化學反應包括五種類型，主要針對有活性物質參與，或是易生成副產物、產物不穩定、放熱劇烈以及需要高活性激發源的有機合成反應。閃速化學反應的特點主要是反應時間短，需要對反應物分子通過熱激發、微波輻射等方式進行活化，并且往往產生敏感的高活性物質。

三、閃速合成目標化合物的應用

閃速化學的應用領域十分廣泛，可以在氧化、?；⑷〈?、縮合等反應過程中應用，借助微反應器可以完成許多常規容器中無法實現的反應。下文中將進行列舉分析。

1.中間體易分解反應中的應用

在常規容器中中間體易分解的反應，可以利用微反應器的滯留時間控制能力，在中間體分解前轉移到后續反應，使化學合成得以順利實現。例如以醇制備羰基化合物時需要進行低溫 Swern-Moffatt 氧化，反應過程需要在零下50℃條件下進行以抑制副產物生成，而利用微反應器，在20℃條件下將滯留時間控制在0.01s產物收率高達90%，與使用常規容器相比不僅對反應條件限制更小，而且產物收率更高。又如羥醛縮合反應中生成的烯醇鹽活性高不易積累，而借助微反應器控制滯留時間將其快速轉移，僅用15s即可生成高產率的合成產物。另外如溴鋰置換反應等均可通過控制中間體滯留時間來實現閃速置換。

2.易生成副產物反應中的應用

為了提高合成反應速度通常需攪拌反應體系，導致難以研究動力學過程和產品選擇性，需要依靠降溫等方式來減慢反應速率。而憑借微反應器可以在自然速率下控制反應，獲得動力學信息，得到選擇性產物。例如通過微反應器控制格式反應能夠抑制多取代產物的生成，其他如微反應器中的芳香化合物碘化反應也可提高產物選擇性。

3.產物易分解反應中的應用

許多有機合成反應產物穩定性差，滯留時間長會分解從而降低收率，憑借微反應器中的閃速合成可以精確控制滯留時間，避免產物分解。例如β-羥基酮的酸催化脫水反應在微反應器中用氫氧化鈉溶液冷浸停止，能夠有效降低產物滯留時間，避免酸催化產生的環化產物等副產物，獲得接近100%純度的產物。

4.高放熱反應中的應用

對于高放熱反應常規方法是控制反應速率，然而局部過熱現象難以避免，利用微反應器可以及時導出熱量，對反應溫度進行有效控制，從而提高產物收率和反應速率。有文獻研究證實，憑借微反應器對氟化反應的放熱量和反應溫度進行控制具有顯著效果，類似的研究還有硝化反應、鹵素與金屬置換反應等等。

四、結語

有機合成是化學研究領域的重要內容，推動有機合成化學的發展對于經濟發展與科技進步具有積極意義。閃速化學借助微反應器的功能優勢，能夠更高速、高效的完成許多常規容器內無法實現的合成反應，對于有機合成化學的發展有著重要的促進作用。但是關于閃速化學的研究與應用尚不成熟，未來需要進一步深入研究，將其推向工業生產，以滿足現代生產生活對分子快速合成的需求。

參考文獻

[1]（美）卡雷，（美）松德貝里.高等有機化學：反應與合成[M]. 科學出版社，2009.1.

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1 格氏試劑與格氏反應簡介

1.1 格氏試劑

格氏試劑通常是用有機鹵素衍生物（鹵代烷、活潑鹵代芳烴等，其中溴代烷用得最多）與金屬鎂在絕對乙醚（absolute ether or dry ether）存在下作用而成。反應方程式如下：

（實驗中常用一小粒碘和溫水浴引發）

乙醚（也可四氫呋喃）不僅是生成的有機鎂化合物的溶劑，同時也和RMgX結合成絡合物，結構如圖1。C-Mg鍵為共價鍵，Mg-X鍵基本上是離子鍵，即：R-Mg+X-。C-Mg鍵的成鍵原子的電負性不同，C為2.50，Mg為1.23，C的電負性大于Mg，導致成鍵電子富集于C一方，起碳負離子的作用，使得烴基帶部分負電荷，Mg帶部分正電荷，C-Mg鍵是強極性鍵，即：

1.2 格氏反應

通常把格氏試劑和醛、酮、酯的加成反應叫做格氏反應，烷基鋰也能進行此反應[3]。

格氏試劑的發明將有機合成技術向前推進了一大步，用它可以增長碳鏈。它不僅可以用于合成烴類、醇類、醛類和酮類，還可以用于合成羧酸、硫醇、亞磺酸以及金屬有機化合物等，如在蘇教版教材《有機化學基礎》中，還例舉了格式試劑在有機合成中的應用[4]：

2 醇在高中化學的重要地位

在有機化學中，醇是烴的含氧衍生物的開篇，是有機合成中應用極廣的一類化合物，不僅用作溶劑，其中的羥基還是有機合成中關鍵的官能團，它可轉變為別的官能團的各族化合物。伯醇和仲醇分別催化氧化為醛和酮，又是醇的轉化的重要岔路口。其關系如圖2所示：[5]

3 高中階段合成醇的方式的局限性

在高中階段，合成醇的方法主要有：鹵代烴水解法；烯烴水化法；醛、酮的還原法等。無論上述哪種方法，都只是官能團的變化，碳架并未發生變化。由水煤氣合成和淀粉發酵產物獲得也相對單一，從有機合成的角度看，有著較高的局限性。幾十年來，高考對醇的考查也相當精細，對醇的合成方面的背景信息不斷拓展，例如有些地區的高考或模擬中出現烯烴的硼氫化-氧化（如2009年全國理綜卷1的第30題）、氫化鋁鋰還原羧酸、格氏試劑法合成醇的背景信息。

4 利用格氏試劑合成各種醇進行考查的價值

實驗過程如下：

①合成格氏試劑：實驗裝置如圖3所示。向三頸瓶加入0.75 g鎂屑和一小粒碘，裝好裝置，在恒壓漏斗中加入3.2 mL溴苯和15 mL乙醚混勻，開始緩慢滴加混合液。待反應引發后開始攪拌，繼續滴完后待用。

②制備三苯甲醇：實驗裝置如圖3所示。將5.5 g二苯酮與15 mL乙醚在恒壓漏斗中混勻，攪拌，滴加。40℃左右水浴回流0.5 h，加入20 mL飽和氯化銨溶液，冷卻，放好，待提純。

③提純：用圖4所示裝置進行提純。

（1）合成格氏試劑過程中，為加快反應速率以及提高格氏試劑的產率，可采取的措施有 。

（2）合成格氏試劑過程中，如果混合液滴加過快

將導致格氏試劑產率下降，其原因是 。

（3）在制備三苯甲醇的過程中，不能先將20 mL飽和氯化銨溶液一起加入后再水浴回流的原因是

。

解析：（1）對于已給定物質，加快反應速率要從改變濃度、壓強、溫度和催化劑等角度考慮；綜合考慮反應物及裝置特點，排除濃度、壓強和催化劑的因素，為防止反應物大量揮發，選擇適當的溫度。由于合成格式試劑是液相與固相的反應，為使其充分進行，選擇攪拌操作。（2）參考已知③，三頸瓶中已生成的格氏試劑會與溴苯反應生成副產物聯苯，使產率下降。（3）參考已知①，格氏試劑易與水反應，使三苯甲醇產率降低。

例2 （2013江蘇高考）化合物A（分子式為C6H6O）是一種有機化工原料，在空氣中易被氧化。A的有關轉化反應如下（部分反應條件略去）：

例3 （2013年浙江省高中學生競賽）1912年Victor Grignard因其對格氏試劑的研究而獲諾貝爾化學獎。格氏試劑RMgX由Mg和鹵代烴RX在室溫下的干燥乙醚中反應得到。格氏試劑具有很強的堿性以及很強的親核進攻能力，廣泛用于復雜有機化合物的合成?；衔颎的結構如下圖所示，是著名的香料，其合成路線如下（問題略）：

6 結束語

格氏反應是高考重要的背景信息，也是高中階段知識的延伸，與高中化學有著密切的聯系。鑒于中學的實際，格氏試劑法合成醇作為信息還只限于格氏試劑與醛、酮以及環氧乙烷的反應，與酯的反應要求較高。雖然高考不是引導中學教學的唯一導向標，但也要充分重視高考和競賽選擇背景信息的內涵及其重要意義。

參考文獻：

[1][4]王祖浩主編.普通高中課程標準實驗教科書·有機化學基礎[M].南京：江蘇教育出版社，2009：64.

[2]金仲雅，陳永宏.格氏試劑在有機合成中的應用[J].鄖陽師范高等?？茖W校學報，2001，21（3）：68～70.

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關鍵詞：創新性實驗；潰瘍性結腸炎；奧沙拉嗪鈉；合成；精制

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）43-0056-02

大學生創新性實驗是高等學校本科“質量工程”的重要組成部分，主要是通過更新實驗內容、改進實驗方法、實驗手段和改革實驗教學模式等形式，增加學生的學習興趣，提高學生實際動手能力和自主學習能力。創新性實驗的創新性主要體現為實驗是設計型、研究型的，實驗本身不以簡單地重復已經發現的規律為目的，而在于設計新的系統，研究新的方法，解決實際問題[1，2]。有機化學實驗是應用化學本科專業一門極為重要的學科基礎課程，課程組在歷時13年的教學內容改革中，除了精心挑選有機化學基本操作和傳統的基礎合成實驗內容外，逐步增加了以有機合成為中心的綜合性實驗和創新型實驗內容。而創新型的內容，無論是對鞏固學生的基礎實驗技能還是對培養學生的創新能力、提高學生對本門課程的興趣都具有非常重要的作用。多年來的教學實踐表明，學生尤其對與自己生活密切相關或者對以后工作有幫助的實驗內容感興趣，這樣的實驗內容能更好地激發學生的積極性和主觀能動性。比如將藥物的合成設計以及對目前文獻報道中合成工藝的優化改進作為應用化學專業有機化學實驗課程種的創新型實驗，對于培養學生分析問題、解決問題的能力是一個很好的途徑。本文即是在課程組教師科研工作的基礎上，作為西北農林科技大學應用化學專業本科學生的一個創新實驗選作內容。并且在近幾年的教學過程中，學生逐漸對文獻中的合成工藝進行了優化，不但鍛煉了學生的動手能力，還提高了學生的創新思維。

奧沙拉嗪鈉（Osalazine Sodium）是一種治療急慢性潰瘍性結腸炎的藥物，化學名是3，3′-偶氮（6-羥基苯甲酸）二鈉鹽，英文名稱是3，3′-azobis-（6-hydroxybenzoic acid）disodium，其化學結構式如下：

奧沙拉嗪鈉于1989年在丹麥首次上市，是當時以及目前臨床藥物柳氮磺胺吡啶的一個替代產品，它在治療潰瘍性結腸炎過程中具有療效好，毒副作用小等優點。本藥物口服后，由于其特殊的化學結構，在胃腸道吸收較少，而在弱堿性的結腸部位被分解成兩分子的5-氨基水楊酸，使局部血藥濃度達到最高，從而顯示抗菌消炎的效果[3]。目前文獻報道其合成路線主要以水楊酸為原料，通過甲酯化，硝化，甲磺?；瑲浠€原，重氮化，偶合，堿解等合成步驟而制得，此合成步驟長，操作煩瑣，成本較高[4]。盡管最近有研究者對其合成路線進行了改進，但最后還是存在產品外觀差，雜質含量高等缺點[5]。學生在創新實驗教學過程中，設計以5-氨基水楊酸為原料，通過重氮化，偶合，精制三步可制得奧沙拉嗪鈉，縮短了合成路線，降低了成本。最為關鍵的是，制得的產品純度高，外觀好，適合工業化生產。其合成路線見圖2。

一、實驗步驟

在裝有攪拌的500mL三口燒瓶中依次加入5-氨基水楊酸10.0g（0.065mol），水150mL，濃鹽酸25mL，攪拌降溫至0℃左右，緩慢滴加NaNO2約5.0g（0.072mol）的水溶液，保持反應液溫度在0～5℃，用淀粉碘化鉀試紙控制滴加的量，滴加完畢后保持此溫度反應2h。反應完畢后抽濾，濾餅依次用冷水、冷乙醇洗滌后得到氯化重氮水楊酸，無須干燥，備用。

在裝有攪拌的500mL三口燒瓶中加入NaOH13.0g（0.325mol），水150mL，水楊酸8.3g（0.065mol），攪拌全溶后降溫至0℃左右，分批加入上步所得產物氯化重氮水楊酸，保持反應液溫度在0～5℃，加完后保持此溫度反應2h，隨后升至室溫反應1h。反應完畢后低溫條件下用濃鹽酸緩慢中和反應液pH值至6.5～7，接著反應液升至室溫攪拌1h后抽濾，濾餅用冷水洗滌后烘干得棕黃色粉末16.9g，收率75%。

取上步所得奧沙拉嗪鈉粗品15.0g，水160mL，乙醇40mL加入三口燒瓶中，攪拌升溫至90℃待產物全溶后，加入活性炭0.5g，攪拌回流10～15min后趁熱過濾，濾液緩慢降溫至5～10℃后靜置2h，抽慮，濾餅用冷乙醇洗滌后真空干燥，得亮黃色粉末，收率82%。

二、結果與討論

精制后的奧沙拉嗪鈉亮黃色粉末經高效液相色譜檢測其含量>99.5%，其中單個雜質含量

三、結束語

目前，國家對藥品質量的控制越來越嚴格，原料藥中單個未知雜質的含量不能超過0.1%，將是以后我國藥品監督管理的一個趨勢，國外已有許多國家實行了這樣的標準。本實驗分別從合成過程和后續的精制嚴格控制來達到這樣的目標，這將對以后的工業生產起到非常重要的作用。借鑒課程組教師科研工作中所涉及到的奧沙拉嗪鈉合成設計研究結果，以此作為應用化學專業本科學生的一個創新實驗選作內容，課前要求學生查閱奧沙拉嗪鈉合成設計的研究進展，引導學生將自己設計的合成路線與文獻進行對照，實驗過程中分別安排3～5組學生按照文獻報道方法進行合成，以比較實驗結果。最后寫出綜合性（含制備與應用的研究進展、本實驗合成路線、實驗結果和討論、本合成設計的創新性等）實驗報告，最終起到對學生進行創新能力和綜合素質培養的作用。

參考文獻：

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[2]吳新開，徐學軍，彭雙光.創新性實驗的組織與指導[J].實驗室研究與探索，2009，28（9）：5-7.

[3]朱曉慧，韓俊芬，游桂榮.奧沙拉嗪合成工藝的改進[J].精細與專用化學品，2006，14（6）：20-22.

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許多院校在應用化學專業課程編排上往往重視“精細化學品”的學習，如表面活性劑、涂料、農藥、助劑等，而忽視了眾多精細化學品實際生產的工業技術是具有普遍規律性的?！熬毣瘜W品合成與技術”是一門綜合性很強的專業課程，內容包含了精細化學品生產過程中應用的幾個關鍵技術知識，即精細化學品生產的原料基礎、化學合成（包括有機與高分子合成）、復配技術、劑型加工方法、商業化等方面的知識。該課程的主要目的讓學生了解到一種精細化學品從原料到產品，甚至成為商品，這個過程中所要掌握的關鍵技術，更重要的是要學會如何將所學知識運用到實際的生產實踐中。如果僅是教師講授“灌輸”式的傳統教學方法，往往就會有“炒冷飯”之嫌，學生對于專業課學習的積極性及好奇心就無法激發出來，同時也違背了“精細化學品合成與技術”這門課程開設的初衷。近年來根據課程特點，采用新型的以“項目”驅動，利用多種互動式教學手段的教學方法，大大改善了教學效果，達到了課程的教學目標。

1 “項目”驅動的互動式教學模式的構建及實施

現代高等教育教學中，互動教學的方法有多種，但其核心就是在教學過程中積極營造教學雙方多向互動的教學條件和壞境，通過教學雙方圍繞某一觀點或問題進行平等交流、研究和探討，激發學生的學習主動性和積極性，達到增強教學效果的目的[1]。近幾年來，互動教學在專業課程上的運用也越來越多[2-5]，方法種類很多，靈活多樣，有問題探討式、案例式、討論式、自學指導式互動教學等方法，教師要根據自身的教學內容、教學目標、教學要求以及教學的對象的特點靈活運用。

“精細化學品合成與技術”的教學內容針對的是精細化學品生產制造過程中涉及的重要專業技術的傳授，所以，針對課程教學內容的特點，采用分組討論式互動教學方法，通過查閱資料，讓學生選擇一種自己感興趣的精細化學品，并對這種精細化學產品生產制造方案做一個初具規模的設計項目，項目任務貫穿整個教學內容。

1）分組。以每組4～5人分成若干小組，推選一名組長，并在設計任務過程中每個環節各推選出一名主要負責人，組長負責組織討論，負責人承擔任務匯報工作。

2）教師的引導。根據各個章節教學重點和難點，首先對課程內容作概括論述，使學生對該部分有一個整體的了解，然后部署設計作業。由于設計作業需要一定的時間才能完成，在這段時間中，教師通過講座的形式對該章節中涉及的設計技術的基礎理論以及關鍵技術進行講授，組織課堂討論時間集體討論小組實踐過程中遇到的問題，找到解決方案，同時增加課后答疑時間，引導學生完成設計項目任務。

3）小組設計。學生在規定時間內查閱有關資料，并進行分析論證，將歸納好的設計最佳方案以報告的形式匯報完成情況，教師根據學生的實際狀況進行提問、評價。

4）總結。在匯報活動結束后，教師對每個小組按匯報情況進行評分，然后就設計生產中的重點、難點做概括總結，對學生未涉及的部分進行補充。

2 “項目”驅動互動式教學模式在課程學習中的作用

近3年，將這種“項目”驅動的互動式教學模式運用在精細化學品合成與技術課程上，不僅在教學方法的運用和理解上有了新的認識，對于學生來說，更是受益匪淺。

教學主體更加明確，主體能動性進一步提高 在整個課程實施過程中，任課教師通過課堂講授、實例解析等方法，使學生學會研究問題、解決問題的思路和方法，主要起引導作用。而對于學生來說，由于各個小組項目內容不同，小組成員承擔的任務各有側重，因此，以小組為核心的互動討論，學生的自主學習更為重要，學生的主體性質突出。與此同時，項目任務以“興趣”為前提，全面培養了學生的專業熱情，進一步提高了學生探究問題的自主能動性。

教學任務針對性更強，注重實踐與知識運用的能力培養 突破了傳統的“教授”型教學模式，以任務驅動，教學目標明確，各個章節的教學要點針對性更強，注重理論知識運用于實踐的作用。比如，在精細化學品“有機合成基礎”的章節中，教學的目標不僅僅局限在有機合成的機理及合成方法，而是強調有機合成路線及工藝的匹配和選擇。學生在產品設計中，對其主成分進行合成時，通過查找資料，注重合成工藝路線的論證，強調了有機合成理論與實際生產之間的聯系與區別，既做到了知識運用能力的培養，同時又對實際生產的工藝設計有了更深的體會?？梢?，“項目”驅動的教學模式符合應用型人才的培養目標，有利于提高學生的專業技能和創新能力。

綜合互動性強，培養學生團結合作精神 雖說課程內容以章節劃分，但各章內容又相互聯系，正是教學內容的相互依存特性，使得學生在項目設計中，雖各司其職，又需互相協助，只有配合得當，項目完成質量才有保障。所以，采用這種互動形式的鍛煉，在注重師生交流的同時，學生之間的交流更主動，充分體現團隊的作用力量。

主題報告模式提高學生的綜述能力和科學論證能力 通過大量資料的查找，學生需根據項目的“任務”要求制作成電子幻燈片并進行課堂匯報。在執行過程中，學生需將查找的資料進行有效的整理和歸納，不僅如此，學生還需具有一定的判定和決策能力，在“海量”的數據和資料中找出符合國情、適合市場發展需求的設計方案。在匯報過程中要做到理論清晰，重點突出。經過多次階段性鍛煉，學生的膽量、表達的能力、總結歸納的能力和對實際問題科學論證的能力都有了顯著的提高。

3 任務驅動的互動教學模式在工科專業課運用的意義

對于以“一條線”形式貫穿整個教學內容的一些工科專業課程來說，以“項目”形式驅動整個教學內容，并采用多種互動的教學方法，不僅擺脫了傳統工科專業課程繁冗枯燥的教學模式，使教學內容和形式更為生動，而且這種“項目”任務模式也使課程的教學目標更明確，更好地體現了教學內容的整體性。同時，采用多種互動教學方式，使學生成為課堂的主體，利用“興趣”調動學生的專業課學習興趣，通過“實踐”理解理論知識在實際生產中的重要作用與差異，有利于培養學生獲取信息、歸納整理信息、科學判別的能力，有利于培養學生創新、競爭和團隊合作意識?；邮浇虒W對于教師也提出更高的要求，不僅要求掌握相關課程的專業理論知識和技術，而且需要更廣闊的專業知識面才能幫助學生解決“實踐”中遇到的問題。所以，這種任務驅動整個教學內容的互動式教學方法，可以將教、學相長，大大改善專業課的教學效果，全面提高教學質量。

參考文獻

[1]王開華，唐景山，蔡躍明，等.院校課堂教學互動問題分析及對策[J].理工大學學報，2010（4）：

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[2]譚金華，龔曉燕.工程類專業課互動式教學模式的研究與實踐[J].科教導刊，2012（9）：27-28.

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關鍵詞: 樟腦；1-((2R)-7,7-二甲基雙環［2.2.1］庚-2-基)-1H-咪唑；手性咪唑；合成

中圖分類號:O 621.13 文獻標志碼:A 文章編號: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

設計、合成手性配體并用于不對稱反應是有機化學的一個熱點研究領域.從1968年Wanzlick和fele合成出第1個咪唑金屬絡合物開始［1-2］，氮雜環卡賓作為膦配體的類似物就引起了有機化學家的廣泛關注.一些重要的碳－碳鍵形成反應，如Hcek反應、Suzuki反應和烯烴復分解反應等都是以鈀、釕等過渡金屬與不同配體組成的絡合物為催化劑進行的［3-4］，目前最重要的2類配體即是膦配體和咪唑卡賓類配體.

與膦配體相比，咪唑卡賓類配體是一更好的σ電子給予體，與金屬的配位能力更強，能與金屬形成較強的金屬－碳鍵，幾乎能與元素周期表中的所有金屬元素形成配合物；耐氧化，具有很好的對空氣和熱的穩定性.手性咪唑類卡賓配體近年來得到了快速的發展,被用于不對稱氫化［5-6］、Heck偶聯［7］、烯烴復分解等［8-9］反應，至今仍是一個有待深入的研究領域.

咪唑結構單元是生物體內許多酶的活性中心，享有生物配體的美譽，手性咪唑類化合物本身具有廣泛的藥理活性［10-13］，其與鹵代烴反應形成的鹽，在堿性條件下可直接作為金屬配體參與各類不對稱催化反應，另外這種鹽作為離子液體在綠色有機合成中亦得到了應用［7］.手性咪唑類化合物通常是由咪唑與手性鹵代烴反應制備或是以手性胺為原料轉化為手性咪唑.

1 合成方法

以富產天然產物為原料，先轉化為手性胺，再轉化為手性咪唑是一種可行的制備手性咪唑類化合物的方法.本文以天然(+)-樟腦為原料，經4步反應合成得到目標產物：1- ((2R)-7,7-二甲基雙環［2.2.1］ 庚-2-基)-1H-咪唑.為大位阻手性咪唑的合成提供了一個可借鑒的方法.

樟腦型咪唑的合成研究：以天然 (+)-樟腦1為原料，先與羥胺反應轉化為肟，再將肟還原為胺，然后與乙二醛、甲醛及氨反應制備目標物是一個簡捷的合成路線（見Scheme 1），但將肟還原成胺的過程卻遇到了極大的困難.

參照文獻［8-10］ ，肟化合物2均未能還原得到胺化合物3，條件及結果見表1.可能的原因是7位甲基增加了還原劑從碳－氮雙鍵面上(exo)進攻的難度，面上和面下(endo)空間位阻都很大.

由此，我們設計了另一條以容易還原的希夫堿(Schiff base)為中間體的合成路線（見Scheme 2）.

Entry1234

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

Result不反應產物雜，副產物多，且大量原料未反應產物雜，副產物多，且大量原料未反應產物雜，副產物多，且大量原料未反應樟腦1與芐基胺在三氟化硼乙醚作用下脫水生成希夫堿化合物5，然后經硼氫化鈉還原得胺化合物6，化合物6經氫解去除芐基后成功得到關鍵中間體3，最后經與甲醛、乙二醛和氨水回流反應得一大位阻手性咪唑，即目標化合物4.產物結構經1H NMR、13C NMR、IR、MS確認，在二維核磁共振實驗（NOESY和ROESY）中，發現H-2與H-3α、 H-5α、 H-6α 相關，咪唑環上的H-4’與7-位甲基上的氫相關（見圖1），可推知化合物4為外型產物.

2 實驗部分

2.1 儀器和試劑

核磁共振譜用Bruker Avance 300M 核磁共振儀測定（TMS作內標），質譜用Finnigan Trace 2000氣質聯用儀測定，紅外光譜用Avatar 360傅立葉紅外光譜儀測定，熔點用XT-4型雙目顯微熔點儀測定（溫度計未經校正），所用試劑或溶劑均為國產或進口分析純試劑，甲苯經與金屬鈉在氮氣氛下回流，10h后重蒸得無水甲苯.

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

N- (7, 7- 二甲基雙環［2.2.1］庚亞基- 1- 苯甲胺（5）：(+)-樟腦（3.06g， 20.1mmol）溶于甲苯（50mL）中，攪拌下滴加芐胺（2.04g，19.0mmol），再緩慢滴加三氟化硼乙醚溶液（0.2mL），然后加熱回流反應16h，減壓蒸出溶劑，加入飽和碳酸氫鈉溶液（80mL），用乙酸乙酯（3×80mL）萃取，合并有機相，經無水硫酸鈉干燥后過濾，濾液減壓濃縮至干，硅膠柱層析分離得到黃色油狀物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-芐基- 7，7-二甲基雙環［2.2.1］庚-2-胺（6）：將上一步反應中獲得的希夫堿化合物5（3.26g，13.5mmol）溶于甲醇（50mL）中，冰水浴冷卻和攪拌下分5次加入硼氫化鈉（4.50g，119mmol），加料完畢后撤去冷浴，自然升溫至室溫，約0.5h后，簿層層析檢測原料消失.減壓蒸去溶劑，加入飽和鹽水（40mL），攪拌15min后用乙酸乙酯（3×40mL）萃取，合并有機相，經無水硫酸鈉干燥后過濾，濾液減壓濃縮至干，得淺黃色油狀液體2.30g，收率71%.核磁共振氫譜證明該產物純度高，可不經進一步處理直接用于下一步反應.

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)-7,7-二甲基雙環［2.2.1］庚- 2- 胺（3）：將上步所得胺化合物6（2.30g，9.50mmol）溶于甲醇（30mL）中，加入10%鈀/碳（230mg），用氫氣置換3次瓶內氣體，室溫攪拌反應24h，再用氮氣置換3次瓶內氣體，過濾，濾液直接用于下一步反應（該產物在減壓狀態下易升華，但從簿層層析觀察產物純度高）.

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

1- ((2R)-7,7-二甲基雙環［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），攪拌均勻后加熱到70℃，然后依次滴加上一步反應所得產物的甲醇溶液（30mL，8.22mmol）和氨水（25%，1.35g，9.60mmol），加完后繼續在70℃攪拌反應28h，減壓蒸去溶劑，加適量水稀釋，用乙酸乙酯（6×20mL）萃取，合并有機相，經無水硫酸鈉干燥后過濾，濾液減壓濃縮至干，硅膠柱層析分離得到紅棕色固體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.

基金項目:國家自然科學基金（21062029）;云南省自然科學基金（2009CD007）;云南大學基金（2010YB008）.