医药学专业有机化学实验教学绿色化改革的探索与实践
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇医药学专业有机化学实验教学绿色化改革的探索与实践范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
Exploration and Practice about Greening Reform of Organic Chemistry Experiment
in Medicine and Pharmacology Major
Zhang Laixin；Yang Qiong；Chen Qiang
（Baoji University of Arts and Sciences，Baoji 721013，China）
摘要：报道了对医药学专业有机化学实验进行绿色化改革的措施。通过新实验技术的应用、实验内容的更新、对环境友好试剂和反应的选用、实验的微量和半微量化、实验的重新组合、废物的回收利用等措施的实施，收到了有机实验绿色化的良好效果。
Abstract： Present measures on greening reform of organic chemistry experiment in medicine and pharmacology major. Apply new experiment technique, renew experimental content, select environment friendly reagent and reaction, microscale and half- microscale experiment, reorganize experiment, recycle trash, and achieve good result of greening organic chemistry experiment.
关键词：有机化学实验 绿色化 改革
Key words： organic chemistry experiment; greening; reform
中图分类号：G42 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）19-0254-02
0引言
随着社会对环境保护和可持续发展的日益关注，人们对化学化工的发展和环境保护提出了更高的要求。“绿色化学”的提出是21世纪可持续发展对环境保护的挑战，它可以看作是化学进入到成熟期的更高层次的化学[1]。“绿色化学”的核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和产生有害的化学物质。因之，化学化工过程中的绿色化，是人类生存和自然和谐发展的需要，是我们的社会可持续发展的必由之路[2]。
有机化学实验是医药学专业学生学习医药学有机化学教学内容中的重要组成部分，通过有机化学实验操作技能的训练，不仅锻炼学生的动手能力、掌握了娴熟的实验技能，而且也在实验过程中加深了对理论知识的理解，增强了学生独立分析问题和解决问题的能力。但是有机化学实验过程中使用的试剂中大多有毒性，且操作过程中可能还产生多种有害废弃物，故对周围的环境和学生的身体健康都会有一定影响。因之，如何把有机化学实验的绿色化融合于化学教学中，是我们医药学有机化学教育工作者所面临的一个迫切解决的问题。近年来，我们以有机化学实验教学尽可能绿色化作为指导思想，结合医药学专业特点，在医药学有机化学实验教学中开展了绿色化改革的探索与实践，从而既培养了学生在医药学化学化工学习和生产中的绿色化学思想，减少了有机实验对环境的污染和学生身体健康的影响，又提高了医药学学生的综合素质、环境意识和社会责任感，使得教学与人才培养相得益彰。
1尽量选择绿色实验题目
在有机化学实验教学中要从源头上实现绿色化，首先必须以绿色化学理念，结合医药学专业的特点精选实验内容，并力争减少有机实验对环境的污染和对学生健康的影响。我院医药学专业开设有机化学实验72学时(共18个实验)，其内容包合基本操作、提取分离、有机合成及综合设计实验4个部分，针对不同部分的特点，对实验进行重新选择和整合，其中：①涉及到基本操作实验内容中的常压蒸馏实验与沸点测定实验合二为一，将水蒸气蒸馏实验将早期使用的苯胺和苯甲醛、溴苯改为蒸馏花椒或桂皮，使之成为纯天然的绿色实验。将层析实验中薄层层析与柱层析合二为一；②在分离提取实验中，将从茶叶中提取咖啡因和烟叶中提取烟碱的装置改用乙醇在索氏提取器中提取，这样既将提取时间减缩了2h，又减少了毒性。与此同时我们还将从黄连中提取黄连素、从槐米中提取芦丁的实验进行所用溶剂和实验装置的改进，即将有害溶剂更换为绿色溶剂，并使装置及实验步骤简化，从而使之产率提高且对环境友好，同时也降低了能耗；③在有机合成实验中删去一些毒性较大的实验，如苯和液溴制备溴苯、苯加混酸加热制硝基苯、硝基苯还原制苯胺等，并结合专业特点新增一些对环境友好的药物合成实验如：合成口服治疗尿道感染药物扁桃酸、局部麻醉剂苯佐卡因、退热冰(曾用作解热镇痛药)乙酰苯胺及解热镇痛抗风湿类药物阿司匹林；④在综合实验中安排了利用超声波法从女贞子中提取药效成分齐墩果酸内容，该方法工艺简单易行、产率高、能耗小、绿色环保、溶剂损失小。结合专业特点，增加一些与生命科学有关的性质实验内容；如糖、脂类、氨基酸及蛋白质等。从而提高和开阔了师生的眼界和思维，培养了学生的绿色化学意识。
2大力推广微型实验
微型实验的宗旨是以尽量少的化学原料和试剂获取尽量多的化学信息。这是现代科学研究进步的重要方法之一，它所具有的优点是：①试剂用量少；②节省时间；③安全性好；④对环境污染少；⑤仪器损耗率低、耗能低；⑥与时俱进地体现现代实验技术，其药品用量正好可与现代分析测试手段相匹配、相适应、相融合；⑦有利于提高学生的综合素质和实验水平、培养科技能力、启发学生创新思维能力、提高科学素养等。
我们在医药学有机化学实验中引入微型实验技术和半微量实验，起到了事半功倍的效果。随着实验的微型化和半微量化使试剂用量减少，大大缩减了“三废”的排放，同时提高了实验的安全度，其实验成本降低。为此我们将安眠镇静药物巴比妥酸的合成和香料及药物中间体β―萘甲醚的合成均改为微型实验，效果均佳。通过上述微型实验的开设，使学生对实验的认真程度和操作技能都有明显提高，同时微型仪器的新奇也激发了学生的学习兴趣。当前，在教学课程中，微型实验及半微量实验不仅是承担一定教学目标的主要环节，而且在课程体系中是不可代替的构成部分。所以，我们深层次对新的微型实验进行研发，并发展微型实验，从而拓展教学成果，这也是我们将来实施绿色化教学的一个主要内容。
3在有机化学实验中引入新方法新技术
现代化教学手段和实验方法为我们开展绿色化学实验提供了强有力的支持。在有机化学实验中利用微波、超声波、电化学等技术，是实现绿色化的重要内容。例如开设微波合成、微波消解、微波提取实验、超声波提取、电化学反应等新技术实验项目，其效果是减少了试剂用量，提高了转化率、节省了时间、降低了能耗，缩减了“三废”排放，实现了实验绿色化。如我们利用超声波法从女贞子中提取药用成分齐墩果酸；利用微波辅助加热技术合成具有解热镇痛药物乙酰苯胺；采用微波辅助法制备解热镇痛、抗风湿类药物乙酰水杨酸(阿司匹林)，它们的共同优点是合成产率高、物耗能耗低、污染小，因之很受学生欢迎。
通过这些新技术的实施，减少了实验的环境污染，降低了试剂用量和能耗，提高了产率和安全度，让学生亲自感受到新技术和新方法运用所带来的技术革命和进步，从而激发和培养了学生创新意识和绿色化学理念，做到寓教于中。
4利用计算机多媒体系统进行模拟化学仿真实验
对于一些在实验过程中必须使用的有毒害试剂、易燃易爆、操作不易控制的实验，采用现代化教学手段多媒体进行模拟化学仿真是很有必要的。例如，除上述易燃、易爆、有毒、有害及不易控制的的实验采用计算机多媒体系统进行模拟化学仿真实验教学以外，还有一些注重培养学生观察能力的性质实验，对培养学生动手能力没有太大帮助，且准备这类实验耗时耗力又耗物很大，易造成一定的环境污染，实验效果也不理想，而采用CAI课件进行教学，既能让学生观察到实验中的现象，以验证理论，又避免浪费和污染。利用计算机多媒体技术对实验原理、装置、流程、实验过程进行仿真，用文字、声音、图像、动画的效果让学生有身临其境的感受，如醚的过氧化物爆炸、有毒溶剂的燃烧、酰氯的水解和氨化等。所有这些使学生在轻松愉快的环境中学会化学原理和实验方法，同时还避免了实验带来的污染、中毒和不安全因素。即使那些毒性大、危险性大、试剂昂贵的实验变成了绿色化实验。
5合理安排实验顺序，节约试剂，消除污染
在化学实验中总要产生一些废物，而将实验产生的废物综合利用将是消除污染最理想的方法。为此我们将一些有关联的实验按先后顺序“串联”起来，如在合成实验中设计“一条龙”实验的编排方式，即在多个系列合成实验中，前一个实验的产品作为后一个实验的原料，如此连锁进行。如在合成具有抗细菌、抗微生物的药品对氨基苯磺酰胺(合成磺胺类药物的重要中间体)时，我们将5个合成实验串联合成，即苯硝化硝基苯（还原）苯胺（乙酰化）乙酰苯胺（磺酰化）对乙酰氨基苯磺酰氯（氨解）对乙酰氨基苯磺酰胺（水解）对氨基苯磺酰胺。又如“乙酰水杨酸含量的测定”实验是利用学生自己合成的乙酰水杨酸为原料完成。在甲基橙制备实验中将3个实验串联起来，即苯胺磺化对氨基苯磺酸（重氮化）重氮盐（偶合）甲基橙。在局部麻醉剂苯佐卡因的合成中，将2个实验串联，即对硝基苯甲酸酯化对硝基苯甲酸乙酯(还原)对氨基苯甲酸乙酯(苯佐卡因)。将水蒸气蒸馏实验并入肉桂酸制备实验中等等。所有这些既使学生把学过的知识系统化掌握，又节约了实验经费开支，并减少了环境污染。
6实验废物的回收利用
化学实验无疑要产生大量废弃物，如不及时处理而随意排放，不仅造成严重的环境污染，而且还会淡化学生的环保意识，养成不良的实验习惯，因之应尽可能做到“三废”对环境的零排放。为此，我们在实验中将废弃物尽可能做到统一回收利用。如我们将合成实验所得产品均收集起来作为性质实验、熔点测定实验或溶剂使用。如将柱色谱分离甲基橙与亚甲基蓝实验和其它实验中的乙醇废液用于蒸馏回收95%乙醇，回收后的乙醇可重新用于柱色谱分离实验。将合成的乙酰水杨酸、乙酰苯胺、用于重结晶实验和微波水解实验，将合成的甲基橙做分析化学指示剂等等。总之，对实验中的废弃物，只要开动脑筋均有可回收利用的可能。在这些回收利用和循环使用的实验中将实验方法和技能联系起来，不仅提高了学生分析问题和解决问题的能力，而且还使学生在少学时内学到更多的理论知识。同时又起到了强化学生绿色化学思维和环境保护意识的作用。
千百年来，化学为人类社会文明进步发展做出了巨大贡献，推动了科学技术的发展和人类社会的文明进步。但在造福人类的同时，化学也对人类生活、生态环境造成负面影响。发展绿色化学是顺应时代潮流发展，保护人类赖以生成的自然环境的一项必要措施。新实验技术的应用，实验内容的更新，对环境友好的化学试剂和反应的选用，实验的微量和半微量化、综合化和产品及废料的回收利用等构成了有机化学实验绿色化的改革方向。作为化学教育工作者应该在实验教学中不断研究、发现和探索绿色化反应及条件，加强对学生的绿色化教育和环保意识教育，才有可能从根本上切断污染源，使化学化工事业得到可持续发展。
参考文献：
[1]汪建民，刘葵，董广文等.基础化学实验绿色化体系的探索[C].大学化学化工课程报告论坛论文集，北京：高等教育出版社，2008：445-447
[2]杨小钢.医学有机化学实验绿色化改革的探索与实践[J].数理医药杂志，2010，23（5）：627-629.