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關鍵詞:制藥工程專業(yè);有機化學;教學改革;探索
制藥工程專業(yè)是為企事業(yè)單位、科研院所培養(yǎng)具有較好專業(yè)知識、較強的動手能力和一定管理能力的德、智、體等方面全面發(fā)展的復合型人才,特別是要注重核心知識和核心能力的培養(yǎng)。在制藥工程專業(yè)學生培養(yǎng)過程中,理論教學和實踐教學同等重要。理論課程為學生構建合理的、扎實的知識框架,使學生在學習過程中,核心知識不斷增加,知識面不斷得到擴展,學習能力不斷加強。實踐教學著重培養(yǎng)學生的動手能力,在具有較好核心知識的基礎上培養(yǎng)學生的核心能力。邵陽學院制藥工程專業(yè)是2015年開始單獨招生的,之前設置為制藥工程方向,所以在課程設置上也有了明顯的變化。我校制藥工程專業(yè)強調的應用型人才的培養(yǎng),服務地方經濟[1]。制藥工程專業(yè)理論課程分為專業(yè)基礎課和專業(yè)核心課,有機化學是制藥工程的一門重要的專業(yè)基礎課程,是為藥物合成反應和制藥工藝學等專業(yè)核心課程服務的。因此,有機化學教學效果的好壞直接關系到核心知識結構的搭建。有機化合物種類繁多,有機化學反應類型多樣,有機化學反應機理抽象,而且隨著科學不斷發(fā)展,新試劑和新的化學反應不斷涌現,進一步豐富了有機化學知識,學生在學習有機化學時總是感覺力不從心,不知道采用什么樣的學習方法才能把這門課程學習好[2]。學生覺得有機化學難學的一個重要原因是沒有很好的發(fā)現有機化學是一門系統(tǒng)性很強的課程,如何引導學生認識有機化學知識的系統(tǒng)性,傳授高效的學習方法,提高學生的學習積極性是有機化學教學改革的重點。本文擬從有機化學教學內容、教學方法、教學手段、教學效果等方面對制藥工程專業(yè)有機化學教學改革進行探討。
1圍繞核心課程,整合教學內容
有機化學是制藥工程的專業(yè)基礎課,是為藥物合成反應、制藥工程等專業(yè)核心課程服務,所以必須強調有機化學的基礎地位。有機化學是研究物質性質、轉化、分離等方面的內容。根據有機化學課程特點和地位,在教學過程中首先必須使學生分類掌握有機化合物的命名基本原則和方法,這是學習藥物化學和制藥工藝學的基礎,是對藥物分子結構進行命名的理論依據。其次,要使學生掌握不同有機化合物物理性質的變化規(guī)律,如熔點、沸點、溶解性等,這是學習藥物分離和制藥工藝學的基礎。在掌握了命名和物理性質之后,重點是有機化合物的化學性質,在這部分內容的講解過程中,必須使學生明白有機化合物的分類標準,每一類有機化合物官能團的特征,不同官能團能夠發(fā)生反應的類型和反應位點,為什么能夠發(fā)生反應,反應的活性中間體或過渡狀態(tài)是什么,歸納出反應的共性,以方框圖的形式將不同官能團的有機化合物所能發(fā)生的化學反應進行歸納總結,便于課后復習,一眼就能把具有相同官能團的化合物所能發(fā)生的化學反應類型看明白,簡單明了。在講解化學反應的過程中,輔以一些有特點習題來鞏固加深對所學知識的理解,達到學以致用的目的。學好了這部分內容,為學習藥物合成反應打下堅實的基礎。最后講解每一類化合物合成方法,而實際上有機化合物的合成是建立在有機化學反應的基礎上的,所以講解有機化合物的合成方法實際上也是對有機化學反應內容的復習,進一步加深學生對有機化學反應知識的印象,這樣有利于制藥工藝學的學習。
2改進教學方法,提高學習興趣
由于有機化學內容多,反應機理枯燥、難以理解,所以學生剛開始接觸有機化學就很容易產生厭學的情緒。如何調動學生的學習積極性,提高學生的學習興趣,直接關系到有機化學教學效果。在講解有機化學反應時,特別是一些經典的有機化學可以引入一些相關的歷史資料來提高學生的興趣,也可以引入一些實例來提高學生的熱情。如講解格氏試劑能夠和鹵代烴偶聯的時候,就可以引入對溴甲苯的格氏試劑與鄰氯苯腈反應合成沙坦類藥物的關鍵中間體--氰基聯苯;在講解醇無機酸的酯化時,可以引入硝酸甘油可以做炸藥;在講解韓奇吡啶環(huán)合成的時候,可以引入苯磺酸氨氯地平的合成。這樣可以使學生認識到所學知識的價值和意義。
3改革教學手段,拓寬教學渠道
隨著科學的發(fā)展,多媒體在各種教學過程中得到普及,應用多媒體教學明顯提高了教學效率和教學效果[3]。對于一些結構復雜的有機化合物的命名,在多媒體上展示出來直觀明了,相對于傳統(tǒng)的黑白板書,明顯節(jié)約了時間。在講解反應類型的時候,有利于開展對比教學法。在講解反應歷程的時候,可以根據反應過程逐步展示電子轉移方向,更有利于對反應歷程的理解。在講解構型和構象時可以輔以動畫,提高學生學習興趣,提高學習效果,如紐曼投影為什么交叉式構象穩(wěn)定而重疊式構象不穩(wěn)定,環(huán)己烷椅式構象的翻轉等都可以采用動畫教學,在講解反應過程能量變化圖時也可以引入動畫,使教學效果達到最佳?;ヂ摼W技術的飛速發(fā)展,為教學渠道的拓展創(chuàng)造了良好的條件,因此除了在課堂上采用多媒體、動畫來提高教學效果外,為了進一步提高教學質量可以采用QQ和微信平臺為學生解疑答惑。本人在上第一堂課的時候就向學生公布了QQ和微信,并強調如果在課堂上有什么還沒理解的,或者課后作業(yè)有問題的都可以通過這兩種方式交流,事實證明效果很好,很多學生在學習過程碰到了問題都通過這兩種方式得到了解決。網絡課程是學生可以開展自主學習的另一種途徑[4],邵陽學院有機化學是校級精品網絡課程,本人是負責人,我會定期將更新過的教學課件掛在網上,同時對有機化學中的重點知識和難點知識錄制了視頻,以微課的形式展示在精品課程網站上,供學生自主學習用,以加深對重點知識和難點知識的理解。為了自我評價學習效果,在精品課程網站上有典型題型練習。
4注重培養(yǎng)目標,改革評價體系
我校對制藥工程人才的培養(yǎng)目標是具有核心知識和核心能力,強調實踐動手能力培養(yǎng)。有機化學是為藥物合成反應、制藥工藝學兩門專業(yè)核心課程及專業(yè)實驗、各種實習服務的,所以在評價體系上應該進行必要的改革,打破期末考試為評價教學效果的唯一方式。采取課堂占綜合成績的10%,課外占綜合成績的20%,期末考試占70%的評價體系。課堂主要隨機提問,考察學生對所學知識的實際掌握程度。課外主要包括作業(yè),與學生通過QQ及微信平臺交流,考察學生對所學知識的理解及應用,特別是在和學生交流過程中要強調有機化學反應的實際應用,如鹵代烴在氫氧鉀的醇溶液里發(fā)生消除反應,而在氫氧化鈉的水溶液中發(fā)生親核取代反應;不對稱烯烴與溴化氫的馬氏加成和過氧化物效應等。同時引入一些工業(yè)上實際應用到的有機化學反應和學生進行交流,以提高學生學習興趣。在期末考試試卷的選題過程中,也要強調對所學有機化學基本知識和基本理論的實際應用。譬如分離鑒別題可以引入一些藥物生產過程中的實際分離問題,合成題可以引入一些簡單具有特色藥物分子的合成。
5參加科研活動,鍛煉動手能力
學生可以通過申請科研立項來提高自己的綜合素質,如申請大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗項目,該項目分為校級、省級、國家級。學生要寫好申請書必須查閱相關的文獻資料,再根據所學的理論知識,提出項目預期可以達到什么目標,取得什么結果,在此過程進一步加深學生對所學基本理論知識的理解和認識。若項目獲批,必須開展相應的試驗工作,這樣使學生有將理論知識應用于實踐機會,如果理論知識在具體實踐中得到了驗證,將進一步提高學生的學習積極性。學生也可以通過參加挑戰(zhàn)杯,大學生化學化工課外作品競賽,大學生化學實驗競賽等活動來提高自己的動手能力。參加大學生化學化工課外作品競賽不僅可以提高學生動手能力,還可以提高學生的科學研究能力和論文寫作能力。這樣一來,學生可以變被動學習為主動學習,提高各方面綜合素質,為更好地適應社會需求奠定堅實的基礎。
6結語
為了提高有機化學教學效果,應該適應社會發(fā)展,不斷改進教學方法。必須以學生為本,著重提高學生學習主動性,強調學以致用,培養(yǎng)學生學習興趣,使綜合素質得到全面鍛煉。
參考文獻
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有機化學是高等醫(yī)學院校重要的專業(yè)基礎課,我校一般將有機化學課程安排在大學一年級第二學期開設。學生有明顯的特點,一年級的學生,學習熱情高,往往具有中學時的學習勁頭,習慣于多做題,多做筆記,大量的時間花費在做練習題上。特別是部分學生在高中階段沒有系統(tǒng)地學習有機化學,連命名也不懂的學生都存在。對大學繁多的有機化合物感到很大壓力。對有機化學的基本理論、反應機理、分子結構復雜感到迷茫和頭痛,其化學基礎參差不齊。還有部分學生覺得有機化學是專業(yè)基礎課,對其重視不夠,認為自己不學好有機化學也沒關系,不影響自己將來做一名好醫(yī)生。因此,老師在上第一課時就要講清楚二個問題,第一,為什么學有機化學?第二,如何學好醫(yī)學有機化學?使學生認識醫(yī)學有機化學在醫(yī)學中的重要地位,較好地掌握醫(yī)學有機化學基礎知識,為后續(xù)的課程打好基礎,必須提高醫(yī)學有機化學教學質量。首先是要提要高學生對化學的認識,激發(fā)學生對醫(yī)學有機化學的興趣。要講清楚學習有機化學不是使大家能直接運用到行醫(yī)中,但有機化學跟藥學聯系緊密,醫(yī)生行醫(yī)離不開藥物,眾多的藥物結構和名稱與有機化學緊密相關。另外一點是學習的過程提高的是學習能力,而不是記住多少書本知識。沒有學習的能力,做醫(yī)生也做不好。同時要介紹有機化學學習的主線;先集中講授有機化學的相關基本知識,再按照官能團分類,討論各類有機化合物的基本內容,然后介紹天然有機化合物,以結構為中心,以反應為重點,討論有機化合物的結構、性質、反應、規(guī)律與應用[2]。
2濃縮教材,合理安排教授內容,教學中突出重點和難點
傳統(tǒng)的有機化學主要講授有機物的命名,結構,性質,反應機理及有機波譜分析。在醫(yī)學有機化學課程教學過程中,教師可以重點講授物質的結構、命名、性質等基本理論,弱化化學反應機理的解釋,同時更要注重聯系有關醫(yī)學藥學的實際知識。這樣既能使學生掌握基本的知識面,提高學生的學習興趣,又能使學生時時刻刻意識到有機化學與自身專業(yè)息息相關。在教學過程中,應特別注重講解物質結構、性質與醫(yī)學藥學的聯系。教師可以在重點難點知識講授中引入故事激發(fā)學生的學習興趣。如講解手性分子的來源和生物作用時介紹[3]。20世紀60年代出現的沙立度胺(Thalidomide)事件,沙立度胺具有鎮(zhèn)靜催眠作用,還可顯著緩解妊娠婦女的嘔吐反應,沙利度胺分子結構中含有一個手性中心,從而形成兩種光學異構體,其中構型R-(+)-的結構有中樞鎮(zhèn)靜作用,另一種構型S-(-)-的對映體則有強烈的致畸性,無數婦女服用了消旋藥物,減輕了妊娠反應,但隨后全球有近萬例畸形胎兒出生,沙立度胺事件成為藥學史上的沉痛教訓。通過事例教學能迅速提高學生的學習興趣。在講到硫醇的時候,可以講授重金屬的中毒原理。重金屬是指相對原子質量大于65的金屬,所以從元素周期表上來看銅以后的金屬都是屬于重金屬。重金屬能夠使蛋白質的結構發(fā)生不可逆的改變,蛋白質的結構改變功能就會喪失,體內的酶就不能夠催化化學反應,細胞膜表面的載體就不能運入營養(yǎng)物質、排出代謝廢物,肌球蛋白和肌動蛋白就無法完成肌肉收縮等。然后深入到蛋白的中毒原理和解毒原理[4]。最后提到工業(yè)的發(fā)展,部分土壤中重金屬超標,教育學生樹立環(huán)保意識。
3對知識點進行加工處理,避免平鋪直敘
有機化學中描述的內容相當多,教師在教學中如果平鋪直敘,面面俱到,學生就會感到枯燥乏味,容易走神睡覺,達不到好的教學效果。教師需要對教材進行深加工處理,根據教學目的對教材內容進行統(tǒng)籌安排,對語言進行加工處理,用通俗易懂的語言講解深奧的知識點,能最大限度地激發(fā)學生的熱情和興趣。電子效應中的誘導效應、共軛效應、超共軛效應等經典理論,在有機化學中應用很廣,貫穿于有機化學的始終,利用電子效應可以分析有機化合物的結構,推斷有機化合物的性質,判斷有機化學反應的產物;對有機化合物反應速度、反應選擇性、反應機理等都有著顯著影響[5]。在解釋有機化學中不對稱試劑與不對稱烯烴進行加成反應時的加成規(guī)律,即著名的“馬氏規(guī)則”。“馬氏規(guī)則”的核心是異性相吸。在親電加成中,一般根據“馬氏規(guī)則”是“氫多碳原子上(親)上加氫(親)”,簡稱為“氫上加氫”,然后從電荷的分布在講解原因。這樣能使呆板的課堂氣氛活躍起來。
4理論與臨床結合,提高教學效果
一、有機化學課程內容和特點
有機化學是研究有機化合物的化學,是-N研究有機化合物的來源、制備、結構、性能、應用及其有關理論和方法的科學目,可以使人們從分子水平上探索未知的世界。它既是一門內容豐富,理論性、社會應用性強的課程,又是-f3重視實驗、實踐性強的課程。其內容主要分為三大部分:第一部分為有機化學基礎知識和基本理論,包括有機化合物分子結構基礎、立體化學、波譜化學等;第二部分為各類有機化合物的物理性質和化學性質,有機化合物是按其分子中包含的官能團類型分類,官能團對化合物的性質起決定性作用,這一部分是整個有機化學的重點也是難點,要求學生能夠運用有機化學基本原理去認識化學反應的規(guī)律,掌握各類反應及應用;第三部分為天然有機物化學,包括糖、氨基酸、蛋白質、核酸等內容,也被稱為生物有機化學。對于材料科學專業(yè)學生來說,需要重點掌握的是第一、二大部分內容,而且,第二大部分中不同類型的有機化合物的重要程度也不同,例如,不飽和烴、芳香烴、醇酚、醛酮等是重中之重。這些重點內容可以歸納為:1個理論(電子理論)、2個效應供軛效應、誘導效應)、2種試劑(親電試劑、親核試劑)、3類6大反應(自由基取代、加成反應,親電取代、加成反應,親核取代、加成反應)等01。
二、材料學專業(yè)有機化學教學改革的必要性
材料科學專業(yè)既是本科教學中最為重要的專業(yè)之一,同時也是最難學習的專業(yè)之一,它要求學生全面地掌握化學、物理、材料學等方面的基礎知識。專業(yè)課程數量的巨大,使得專業(yè)課程的設置課時緊、任務重。對于有機化學這門課程來說,材料科學專業(yè)的授課課時由化學專業(yè)的大于120學時縮短為小于64學時,實驗課時也相應地大大減少,這就容易造成學生對有機化學基礎知識掌握膚淺,實驗技能相對匱乏,嚴重影響后續(xù)課程的學習。同時,相對于其他專業(yè),材料科學專業(yè)有著自身的特點,并不是有機化學中所有的內容都必不可少,即材料科學專業(yè)對有機化學教學側重點需求不同,精選有機化學中針對材料科學專業(yè)十分重要的內容,既能完成大綱規(guī)定的教學任務,又能保證教學質量。另外,由于招生人數的增加,學生的基礎知識水平有下降趨勢,并且參差不齊。這些都對材料科學專業(yè)教學的正常進行造成嚴重的影響。所以,材料科學專業(yè)有機化學教學改革勢在必行。
三、材料學專業(yè)有機化學教學改革方法
1.教材的改革。教材是教學內容的載體,優(yōu)秀的教材是高教學質量的保證。由于有機化學的重要性,各類教材數量繁多,內容豐富,但本校材料科學專業(yè)特點鮮明,直接沿用現有的有機化學教材無法在有限的學時內使本專業(yè)學生完善地掌握其必需的化學方面基礎知識。為此,我們根據本校材料科學專業(yè)學科特點,參考現有優(yōu)秀有機化學教材,精選本專業(yè)學生必需之基礎知識,秉承遵循思維規(guī)律組織教學的原則,編寫適合本專業(yè)有機化學教學的校內講義。相對于一般的有機化學教材,我們新編的講義內容精練,篇幅縮減,既加強了對學生素質的培養(yǎng),又適應了學時較少的需求。主要以上文所述的有機化學教學主要內容的第一、二大部分為主,新編講義共分為十一章,第~章:結構與性能概論,重點內容為價鍵理論、共振論、誘導和共軛效應、反應類型和試劑分類、酸堿理論、溶劑化作用等;第二章:立體化學,重點內容為構造、構象、幾何、對映4大異構現象;第三章:結構表征化學,重點內容為紅外光譜、核磁共振譜、紫外光譜及質譜。以上內容為有機化學基本理論,是以下各章學習的基礎。第四章:脂肪烴及其衍生物,包括飽和烷烴、烯烴、炔烴、鹵代烴的物理性質和化學反應;第五章:芳香烴,重點內容為芳烴親電取代反應;第六章:醇酚,重點內容為醇酚的共性和特性;第七章:醛酮,重點內容為羰基親核加成反應;第八章:羧酸及其衍生物,包括羧酸、酰氯、酸酐、酯、酰胺的物理和化學性質;第九章:有機含氮化合物,包括硝基化合物、胺、重氮及偶氮化合物、雜環(huán)化合物的物理和化學性質。以上內容幾乎涵蓋全部對本專業(yè)后繼課程十分重要的有機化合物,知識要點就重避輕側重點鮮明,為整個講義的重點內容。第十章:有機合成基礎,重點為有機合成路線控制;第十一章:有機化學資源,包括常用軟件、期刊檢索、網絡化學資源等。以上為選學內容。用以開拓學生視野,加深學生學習興趣。新編有機化學講義在內容上精練有序,既涵蓋了與材料科學專業(yè)息息相關的基礎理論,也包括了有益于后續(xù)課程學習的幾大類重要有機化合物。主線清晰,內容展開層次感強,保證了在少學時的基礎上使學生能完整的了解重要的知識,強調對學生素質的培養(yǎng),著重有機化合物的共性與特性,給學生思考的空間,培養(yǎng)學生分析、解決問題的能力。另外,我們充實了新的內容,使學生了解有機合成的手段和最近研究熱點,輔以材料科學研究方向專題的建立,擴寬了學生的知識面,增強了學生的興趣,適應新時代材料科學專業(yè)有機化學教學。
2.課堂教學的改革。教材是教學的根本,而課堂教學則是教學實施的天地。通過課堂教學,不僅要使學生掌握新知識,更重要的是教會學生獲取新知識的方法。有機化學理論性強,內容比較抽象,為了使學生盡快地掌握有機化學的學習方法,更好地理解有機化學的內涵,極大地提升學習有機化學的興趣,我們本著“以學生為主體,以教師為主導”的指導思想,借鑒他人的經驗,總結自己的教訓,采用豐富的教學手段,提高有機化學課堂教學的效率。
(1)教學方式:多媒體教學?!肮び破涫?,必先利其器”。有機化學涉及大量的分子結構式、化學反應式,傳統(tǒng)的教學方式即使輔以掛圖和模型演示,也無法在有限的學時內完成巨大的教學任務。借助多媒體手段,可以將有機化學中比較抽象的問題生動形象地展示給學生,而且可將圖、文、聲、像并茂,將“講”課演變?yōu)椤把菔尽闭n,既擴大了單位學時內的授課內容,又可以節(jié)省出學生上課時記筆記的時間,大大地提高了教學效率151。我們根據大綱的要求,以PowerPoint為主要制作工具,輔以Flash(制作動畫)、ChemOfice(畫有機化合物的結構式及反應方程式)、Photoshop(處理圖像)、3DMax(制作立體動畫)等軟件,開發(fā)了侑機化學》CAI課件,使課堂的教學面貌煥然一些,課堂氛圍輕松愉快,課堂質量極大提高。
(2)教學方法:運用開放式教學,采取列表比較法、系統(tǒng)歸納法等展開課堂教學。在有機化學的課堂教學中,針對學科及學生的特點選擇正確的教學方法,對教學目標的實現至關重要。我們以開放式教學作為貫穿整個課堂教學的基礎,不僅要求學生聽老師的講解,還要求學生帶著問題去思考,指導學生查閱文獻去解決問題,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。介紹與材料科學專業(yè)密切相關的前沿課題,讓學生提出自己感興趣的方向,組織專題討論,豐富學生相關的知識,做到真正的開放、啟發(fā)式教學。輔以系統(tǒng)歸納、列表比較等合理的教學方法,取得更好的教學效果。
(3)教學方針:采用“啟發(fā)、引導”的教學方針,更好地體現老師的“主導”作用。雖然在課堂教學上,老師應主要向學生講授系統(tǒng)的知識,但學生自己獨立思考、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)亦尤為重要。課堂教學中老師應充分發(fā)揮“主導”的作用,使學生從積極地聽從老師的講授,過渡到獨立思考,有所創(chuàng)新。對于學生在思考、創(chuàng)新過程中遇到的問題、困難,老師應給予學生幫助。不僅僅是鼓勵和支持,更重要的是給予學生解決問題、困難的知識、經驗,通過問題的提出和解決,使學生體會到創(chuàng)新的,從而產生更大的興趣和熱情。
3.實驗教學的改革。有機化學是一門實驗性較強的課程。實驗教學是有機化學教學的組成部分,也是培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神的重要環(huán)節(jié)。但一般的材料科學專業(yè)對有機化學實驗安排的課時較少,甚至不安排,不利于學生動手能力的培養(yǎng)。為了在有限的學時內達到實驗教學最大的效果。我們經過探索,采用如下思路和方法:采用階段性實驗教學,首先安排一些趣味性、實用性強的驗證實驗,例如,結合日常生活實際,安排阿司匹林、染料合成、茶葉提取咖啡因等。既讓學生掌握有機化學實驗的基本操作方法和技能,又讓學生在實踐中體會到自己的學習是有用的,提高學習興趣,激發(fā)主觀能動性。在此基礎上,根據材料科學專業(yè)特色,逐步增加綜合性、創(chuàng)新型實驗。在這一階段中主要培養(yǎng)學生綜合性能力,讓學生提出自己感興趣的課題,指導學生查閱文獻一設計實驗方案一擬定合成路線一完成產物合成一分析實驗結果一提交實驗報告。由學生自己設計合成路線,分析、總結合成過程中的收獲和不足,可以培養(yǎng)學生獨立思考,綜合運用所學理論知識和實驗技能的能力。另外,我們還安排一些開放性實驗,實驗室在特定的時間內向學生開放,使得對有機化學實驗感興趣的學生在業(yè)余時間可以到實驗室做實驗。這樣,既彌補了實驗課時少、學生意猶未盡的不足,又可開拓學生的視野,使學生提前感受到科研的氛圍,對學生實驗水平的提高起到較大的促進作用。
關鍵詞:有機化學;中藥;西藥
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2012)29-0186-02
有機化學是一門涉及面相當廣泛的學科,有機化合物更是滲透了人們日常生活的衣、食、住、行等各個方面。[1]從地球上有了人開始,人類就本能地與各種有機化合物打交道。早在有文字記載的歷史以前,我們的先人就已經會釀酒、制醋,并逐步發(fā)展到使用燃料、中草藥與香料等有機化合物來進行生產和生活。其中,藥物是比較特殊的,因為它直接涉及到了人類的生命健康。
提起藥,我們不難想到,古代人面對的都是一碗碗黃褐色的、味道聞起來有點古怪、喝起來更是苦不堪言的湯藥。但現在,我們眼前浮現的多是一些五顏六色的片劑、顆粒、膠囊等。前者稱之為中藥;后者稱之為西藥。
有點常識的人大概都知道,不論是中藥還是西藥,其有效成分幾乎均為有機化合物,只不過西藥更加直觀一些,因為在購買的藥物說明書上通常都會注明其有效成分的結構式,讓人們可以一目了然,雖然服用者可能并不懂得相關的專業(yè)知識。
今人與古人相比,也許在口感上更加幸福一些,因為多了一重選擇,可以不必拘泥于需要勞心費時地熬煮且味道古怪的湯藥。但在安全性方面,就稍遜一籌,因為多了一層風險。傳統(tǒng)中藥有君臣配伍(中藥的炮制并不是簡單的將多種中藥原藥混合、提取,而是藥方中各種藥材的有效成分--有機化合物發(fā)生了相互作用),由于中藥材的有效成分含量一般都不是很高,通常中藥的作用也都比較溫和。只要不遇上《紅樓夢》中胡庸醫(yī)的虎狼之藥,只要不遇上十八反,人的性命是不會有大礙的。
而西藥就沒有那么簡單了,由于雜質等的存在,又沒有中藥中的君臣配伍,它通常是邊補邊傷的——也就是我們一般所指的副作用。同分異構體的存在則更是為有機化合物的提純與合成設置了很大的障礙。特別是其中最難分離的對映(手性)異構體。若是這些手性異構體作用相同還好說(例如已經被淘汰的合霉素);作用不同,若對人體沒有傷害,人們也許還可以勉強接受;若是對人體產生毒副作用,那結果就難以想象了,甚至可能釀成悲劇。因為在不知不覺中,人們的健康就已經受到了很大的傷害,而這種傷害很有可能是會延續(xù)到下一代的。上世紀中葉的"反應停"就是很恰當的例子,它令化學工作者和藥學工作者至今談及仍心有余悸。它雖然對于妊娠初期孕婦止吐具有非常好的療效,但由于存在具有強烈致畸作用的手性異構體,造成大量死亡胎兒以及大量畸形兒,不知使多少媽媽們痛不欲生?,F在已經上市的許多西藥,就是由于存在著類似的問題,或多或少地具有一定的毒副作用。
千百年來傳統(tǒng)的延續(xù),造就了中藥與西藥的不同?,F今,人們生病后通常是去看西醫(yī),服用西藥。西藥有效成分比較單一,含量高、作用快,因此也會縮短人們痛苦的時間。如果只是為簡單地調養(yǎng)身體,或者病情不重、為了降低副作用,人們還是會服用中藥,慢調慢補。
隨著現代科學技術的發(fā)展,利用化學技術提取中草藥的有效成分進行分析、研究,確定作用機制,并制成了安全、穩(wěn)定、服用方便的新一代中藥。不僅大大提高了中藥的利用率、藥效,方便了患者、減少了用砂鍋熬制帶來的麻煩,使中醫(yī)藥更易被人民大眾所接受,而且促進了我國中醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展,提升了我國中醫(yī)藥在國際上的地位。如果這些先進的技術早些出現,也許就不會有“神農嘗百草”甚至死于試嘗毒草藥的傳說故事了。
而中藥的發(fā)展也會促進西藥的發(fā)展。當中藥中有效成分被確定之后,有機化學工作者和藥物工作者,就會想方設法去提取或者合成該有效成分并制成西藥,在提高純度的同時,增加了含量,也就是提高了藥效。所以,雖然人們一直都認為中藥和西藥是兩類來源、性狀、制作方法、服用方法完全不同的藥物,但是它們在實際發(fā)展中又起到了相輔相成的作用。
中藥是我國千百年來先人經過不斷嘗試和總結而流傳至今的經驗之方,對于中華民族的繁榮昌盛有著巨大的貢獻。科學知識出現之后才有了化學,以及它的分支——有機化學。[2]而有機化學的不斷發(fā)展造就了西藥,西藥的提取、合成都離不開有機化學反應以及相關的技術。特別是,和異構體拆分有關的也是現在藥物合成中最困難的手性合成,離開了有機化學是根本做不到的。所以,我們可以說,有機化學對于中藥可以起到促進和發(fā)揚的作用;而西藥的發(fā)生、發(fā)展都離不開有機化學,它把有機化學作為基礎,有機化學也會繼續(xù)將西藥不斷發(fā)揚壯大,有機化學對于西藥的影響更加重大和深遠。
總之,有機化合物在藥物的發(fā)展中始終扮演著不可替代的角色,無論是中藥還是西藥,它都是主角。有機化學的發(fā)展必定會促進中西醫(yī)藥的發(fā)展,中西醫(yī)藥的每一次突破也同樣會帶動有機化學新的飛躍。
參考文獻:
1、藥物的身份鑒定和純度檢測
藥物身份鑒定主要是利用物體識別測試法來驗明正身的一個重要的基本測試。其中,質譜法是驗明藥物身份最為有效可靠的方法,而紅外光譜法則是使用次數最為頻繁的一種定性分析技術。前者的測試樣品必須與標樣具有相同的分子量,后者的測量樣品的紅外吸收光譜需要與標樣的已知光譜相比較,確保樣品和標樣的色譜保留時間差異控制在合理范圍內,并綜合運用紫外光譜和核磁共振對藥物進行身份分析。檢驗藥品質量和活性藥物成分的又一重要指標是藥物的純度檢測,由于藥品的雜質對人體健康危害極大,因而為了避免某些有害化學品影響到藥品的安全性,需要采用高效液相色譜法科學檢測藥物中有機雜質的基因毒性雜質和潛在的有機雜質,從而分辨出藥物中的降解產物,實現藥物的穩(wěn)定性、安全性等顯示特征。
2、藥物的定量檢測定量檢測
作為一個重要的分析步驟,在醫(yī)藥工業(yè)中主要是定量測量和評估測試樣品中的藥物成分含量、原料藥制劑和藥物功能活性,充分確定藥物定量的準確和精確數值,定量測定藥物原料、副產物雜質、降解產物的純度和中間體的檢測。由于高效液相色譜法和毛細管電泳分析技術具有可靠的定量準確度和精度,且具有良好的重現性,因而可采用不同的檢測器和色譜柱適用于藥物的定量分析。為了有效地實現藥物保護,傳遞和分布藥物的流通組織,制備簡易性和可靠性的色譜法的放大過程,確保藥物脂質體配方的穩(wěn)定性和一致性,實現準確地檢測到活性藥物成分的量,科學合理地提高藥物純化分離和提純方法,使得藥物在純度、產量、成本和純化時間上都占有優(yōu)勢,進而滿足復雜混合物大規(guī)模色譜純化的需求。
3、藥物研發(fā)的參考標準
藥物研發(fā)的參考標準主要是藥物的身份鑒定和藥物的純度、定量檢測,美國的藥物和食品管理局將嚴格表征的高純度化合物和高度表征的藥物、雜質、輔料、藥典試劑、降解產物和性能校正劑標本作為參考標準材料。獲得有效結果的關鍵因素是美國藥典參考標準材料的質量和純度,因而參考標準材料的用途大致分為用于確定活性藥物成分和鹽的效能和純度的定量;用于藥物的身份鑒定和驗證活性藥物的成分、過程雜質以及降解產物的定性;用于確定藥物定量方法、定性和儀器,進而分辨藥物雜質的性能。藥物研發(fā)的參考標準主要有藥典和非藥典這兩種。其中藥典主要包括美國藥典、日本藥典和歐洲藥典;非藥典主要包括合同制造商、自制參考標準的用戶和化學供應商。這是監(jiān)管機構藥物研發(fā)參考標準的首選,因而必須嚴格按照藥物研發(fā)的參考標準,執(zhí)行藥物開發(fā)和表征程序,通過簡單的分析測試作為分辨或鑒定藥物的參考標準。
二、有機化合物在藥物研發(fā)中的作用
1、有機化合物在西藥研發(fā)中的作用
隨著有機化學地不斷發(fā)展,西藥的合成和提取均離不開有機化學反應和相關的研發(fā)技術。尤其是有機化學造就了西藥異構體相關的拆分技術,實現了西藥合成體的手性合成,而且對于中藥的研發(fā)也起到了促進作用。有機化學有利于實現西藥的發(fā)展和促進西藥的發(fā)揚壯大,有機化合物在西藥的發(fā)展過程中也始終扮演著十分重要的角色,引進先進的研發(fā)技術必定會提升西醫(yī)藥的發(fā)展水平和進度,進而帶動有機化學實現新的飛躍。在西藥的研發(fā)過程中,制藥人員主要是采用先進的技術方法,充分利用中藥重要的有效成分確定,提取藥物中的有效成分,以此來增強西藥物的療效,提高西藥物的純度。
2、有機化合物在中藥研發(fā)中的作用
隨著現代科學技術和社會經濟的飛速發(fā)展,分析和研究利用化學技術提取的中草藥的有效成分,有利于制成出穩(wěn)定安全、方便服用的新一代中藥,確定中藥物的作用機制,為中華民族中藥事業(yè)的繁榮昌盛發(fā)揮了重要的作用。中草藥作為祖國醫(yī)藥寶貴遺產的重要組成部分,在人類長期的生產生活和實踐活動中發(fā)揮了重要的藥性藥理指導作用。實現有機化合物在中藥研發(fā)中的科學合理性,不僅可以保證中藥的效果,還可以提高中藥的利用效率,更有利于簡化患者熬制中藥的程序,提升我國中醫(yī)藥的國際地位,進而促進我國中醫(yī)藥事業(yè)的健康發(fā)展。在藥物的研發(fā)過程中,將作為一群組合天然化合物的民族藥與有機化合物研究相結合,積極發(fā)掘藥物的先導化合物,打造特色的藥物研發(fā)品牌專業(yè),中藥藥物中有機化合物的發(fā)展也可以有效地推動西醫(yī)藥事業(yè)的進步??梢?藥物技術人員在對中西藥物進行研發(fā)的過程中,利用中藥和西藥相輔相成的聯系,充分采用中西結合的方法技巧,開發(fā)各種新型的藥物,進而促進中藥制藥行業(yè)的飛速發(fā)展。
三、結束語
一、利用模塊間的交叉知識
必修模塊《化學2》中的有機化學內容,是以典型有機物,如甲烷、乙烯、乙醇、乙酸、糖類、蛋白質等物質為切入點,讓學生在初中學習有機物常識的基礎上,能進一步加深對有機物和有機化學的整體認識。根據課程標準和教學課時數的要求,必修模塊中的有機化學內容沒有完全考慮有機化學知識的內在邏輯體系,主要是選取典型代表物來介紹其基本的結構、主要性質以及在生產、生活中的應用,較少涉及到有機物的結構和同系物的性質。選修模塊《有機化學基礎》比較系統(tǒng)、深入地介紹烴類、鹵代烴、醇、醛、酸、酯的結構、性質、用途等有機化學基礎知識,還要求學生了解有機物異構現象、反應原理等較難的知識。
分析兩個模塊有機化學教材可知:必修模塊所學習的內容、化學反應方程式在選修模塊均有重復出現,可以說必修知識是選修內容的基礎,選修內容是必修知識的延伸與拓展,但因為教學目的的差異,二者內容又不是簡單加減。因此,選修模塊的教學必須充分利用兩個模塊的交叉知識,從學生已有知識出發(fā),通過分析、推理、歸納,實現舊知識向新知識遷移。
例如,選修模塊“乙醇性質”的教學。學生在必修模塊已掌握乙醇與氧氣、乙酸反應的方程式,選修模塊的教學中,教師可以從學生已掌握的知識。分析乙醇反應時斷鍵規(guī)律,歸納醇羥基的性質,推導醇類物質的通性,掌握反應原理等較難知識。
二、利用學科知識的內在規(guī)律
每門學科知識都有其內在規(guī)律,有機化學的學科規(guī)律是“結構決定性質,性質決定用途”。在有機化學課程的教學設計中,我們要始終關注這一核心問題,讓學生體會“官能團一結構一性質”的變化規(guī)律,為后續(xù)各類有機物的學習建構一個理論方法的平臺。因此,教師教學中要注重講評有機化合物結構與性質之間的關系,通過結構理論指導性質的學習,利用性質幫助理解物質結構,由典型有機代表物的結構和性質推導出同系物的性質,由個性得到共性。
分析兩個模塊有機化學教材可知:必修模塊主要學習典型的有機物的性質、用途,極少涉及反應原理,內容缺少系統(tǒng)性。選修模塊注重有機化學本身內在邏輯體系,教材以結構、官能團、性質、用途為主線編寫。因此,選修模塊的教學應以必修內容為基礎,以學生已掌握的有機化合物知識延伸出官能團性質,理解有機物的結構,再由結構推測出同系物的性質。
例如,選修“脂肪烴”的教學。在《化學2》中,學生已經學習了甲烷、乙烯的結構和性質。因此,教師可先從回顧《化學2》知識入手,通過結構和化學反應類型對比歸類,使學生明確結構(官能團)與性質的關系,將甲烷、乙烯的結構和性質遷移到烷烴和烯烴,再進行甲烷、乙烷和乙烯的結構和性質對比,并以此推廣到烷烴和烯烴的結構和性質的相似性、遞變性和差異性。
三、利用問題情境
化學與社會生活實際有著廣泛而緊密的聯系,化學知識的形成來源于自然、生產、生活。新的高中有機化學教材貼近生活實際,在教學中應多從學生熟悉的身邊化學現象入手,引導他們發(fā)現問題,展開探究,以獲得有關的知識和經驗,同時也激發(fā)他們學習化學的熱情。
分析兩個模塊有機化學教材可知:必修模塊以生活中常見的有機物為切入點,介紹它們的性質、用途,教材具有很強“實用”性,教學目的是提高學生的化學科學素養(yǎng)。選修模塊是為了滿足學生多樣化發(fā)展的需要而設計的,教材較完整介紹有機化學知識體系,注重介紹它們在生活、生產中的應用。因此,必修與選修模塊的知識可以通過問題情境相互聯系,在解答問題情境過程中學生不但復習必修知識,而且把必修與選修內容相互融合。
例如,選修“糖類”的教學。學生在《必修2》已經了解糖類化合物的粗淺知識,對葡萄糖、蔗糖、淀粉、纖維素等典型碳水化合物性質、結構有了初步了解。教師可事先讓學生思考以下問題:(1)怎樣檢驗某人是否得糖尿病?(2)農村用大米醞釀酒時為什么會先變甜,后變濃?設置以上問題目的,一方面復習葡萄糖性質,另一方面為淀粉水解打下伏筆。這些“問題情境”易調動學生的學習積極性,激發(fā)學生的思維,解答問題的過程又達到必修知識向選修知識遷移的目的。
四、利用探究型實驗
化學是一門以實驗為基礎的學科,通過化學實驗可以調動學生學習的興趣,幫助學生直觀理解知識,提升科學精神。在介紹元素化合物性質的章節(jié)中,教材編寫通常是先從驗證式或探究式實驗得出實驗現象,再通過分析實驗現象得出元素化合物的性質,最后介紹這些性質在生活、生產中的應用。
【關鍵詞】有機化學 教學研究 教學設計
一、有機化學教學研究現狀
1.對有機物內在規(guī)律的研究
目前,有些文章總結了脫水反應常見的幾種類型及其存在的規(guī)律;也有一些文章總結了有機物燃燒存在的規(guī)律及應用。例如,潘偉巧妙地將有機化學的反應整理成通俗易懂的歌訣,希望能夠提高學生有機化學的學習效率;周利斌指出有機物結構十分復雜,一定要掌握好有機物的命名,他對有機物的命名作了一些具體分析,希望能夠解決學生學習中存在的困惑。
2.對有機化學實驗的研究
鄺代治等人討論了現代教育技術以及“綠色化學”的理念,對有機化學實驗開始采用多媒體進行輔助教學,并探討了“綠色化學”理念下,對有機化學實驗教學課件進行創(chuàng)新設計應遵循哪些原則;馮銀富針對有機化學實驗教學,分別運用了實驗法、問卷調查法以及訪談法等,進行了調查,調查結果顯示學生對比能力、觀察能力和缺乏必要的自我監(jiān)控能力是導致問題出現的主要原因,同時教師自身的問題也對實驗功能的發(fā)揮存在一定的影響,并在此基礎上提出了有機化學實驗教學的相關策略。
3.對有機化學學習方法的研究
白成娥等指出作為中學化學的一個重要知識點,有機物也是高考的重點,她總結了加成反應、取代反應、加聚反應、縮聚反應、消去反應、氧化反應以及顯色反應,希望可以幫助提高學生對有機化學的學習興趣;高志農等人指出在有機化學中,取代基效應與化合物自身的物理性質、反應活性、酸堿性以及反應的類型、速度等有密切關系,如果熟知官能團的特性,就可以利用取代基效應將一系列有機化合物的物理性質和化學性質有機地結合起來,更加利于學習和掌握。
二、有機化學中的科學觀念
1.實驗觀
1828年,德國著名化學家弗里德里希?維勒經過艱辛探索,最終發(fā)表了《論尿素的人工合成》,維勒認為這是借助人力從無機物中制造出有機物的一項成功范例,對當時占據重要統(tǒng)治地位的“生命力論”產生了重要沖擊,成功動搖了“生命力論”的根基。他指出不論是在氰與氨的反應、氰酸與氨的反應或氰酸銀與氯化銨的反應中,氰酸最終都在實驗室里變成了尿素。維勒合成尿素的成功范例表明探究一切物質的性質和組成的最科學合理有效方法就是進行實驗。
2.分類觀
化學研究基本觀念之一就是分類的思想,在有機化學的主要研究歷程中,分類的觀念最初體現在“基團”的學說中,基的學說就是物質分類觀的具體體現,其不僅在一定程度上改變了對復雜有機化合物的認識,而且簡化了處理方法。如果再深入研究,可以根據各種原子團之間的異同與親疏關系,在族與族之間建立起一定的聯系,這樣就可以把所有的有機化合物建立起井然有序的聯系。這是一個非常大的進步,有機化學能夠成為具有科學體系的學科,也就是從這時起步的。
3.轉化觀
化學實質上是一門研究物質轉化的科學,物質的存在并不是靜止不動的,而是彼此之間相互轉化的。有機化合物的碳與碳之間是以共價鍵相連的,因此有機合成相對來說比較困難,常常要用加熱、加催化劑、光照、加壓等反應條件。19世紀20年代起,化學家不斷合成各種功能各異、性能卓越的有機物,有機合成化學飛速發(fā)展。20世紀70年代以后,有機合成的新領域開始迅速發(fā)展,一些新的方法與理論如反應機理、構象分析以及各種物理方法等方面的進展,對有機合成化學的發(fā)展起著極大的推動作用。
三、科學觀念為本的有機化學教學策略
1.充分應用教材,發(fā)揮知識優(yōu)勢
教師首先要對本學科的知識結構有很好的了解與掌握,知識結構的構建是培養(yǎng)學生科學觀念的重要基礎,學科知識結構中都隱含著重要的科學觀念。有機化學的學習主線就是官能團及其轉化,所以教師在教學時不僅要讓學生很好地領會知識結構,還要引申并強化“物質結構決定物質性質,物質性質決定物質用途”這一化學觀念。教學過程中,教師把現行的有機化學知識與有機化學發(fā)展史結合起來,幫助學生理解和掌握有機化學知識,形成良好的科學態(tài)度和科學價值觀等,以達到全面提高學生科學素養(yǎng)的目的。
2.設計合理教學方式,增加科學體驗活動
在科學觀念的形成過程中,科學探究的學習方式具有不可替代的作用。新課程積極倡導探究學習,重視實驗,只有在實驗中才能讓學生真正體驗到有機化學反應的多變性與復雜性,只有通過對反應生成物的分析、實驗條件的控制,才能使學生擺脫真正擺脫“理想實驗”造成的狹隘的物質轉化觀,學會綜合分析問題、解決問題的能力。
3.拓寬渠道,用好各種教學資源
現代媒體技術的飛速發(fā)展,使信息渠道也變得更加通暢,教學中多多借助于網絡資源,可實現有機化學教學置于生產、生活中,可以變抽象為形象,還可以打破課堂教學的空間與時間限制。此外,有機化學與我們的生活息息相關,教師在教學過程可把具體的化學知識與社會生活相聯系,為學生創(chuàng)設一個參與交流與表達的機會,增強對有機化學的學習興趣。
【參考文獻】
中國涂料工業(yè)近10年來,平均年增長速度達到了15%左右。據有關方面的統(tǒng)計數據,2004-2006年,中國涂料的統(tǒng)計產量分別為298萬噸、404萬噸和508萬噸,這是繼1992年、2002年產量分別達到100萬噸和200萬噸之后,連續(xù)3年依次跨過或接近300萬噸、400萬噸、500萬噸的產量大關。 2006年全國涂料總產量508萬噸,比2005年404萬噸增長25.6%,其中使用有機溶劑的涂料達300萬噸左右,約占涂料總產量的60%,水性涂料156萬噸,主要是建筑內外墻乳膠涂料,約占涂料總產量的30%。2006年全國涂料銷售額963億元人民幣,比2005年741億元增長30.04%,產量居世界第二位,成為僅次于美國的世界涂料生產大國。
我國涂料的進出口情況
由于涂料產品主要是液體狀態(tài)形式,其分散劑不外乎是用有機溶劑或水,從安全和運輸成本角度考慮,不適宜長距離、大區(qū)域配套供應,各國也都如此,涂料的進出口量占國內外市場比例都不大。涂料市場大小與地域經濟發(fā)達程度息息相關。我國進口的涂料品種主要是高擋工業(yè)涂料,如汽車修補漆,特種防腐涂料及功能性涂料等。出口涂料主要覆蓋的領域是鄰國及周邊地區(qū),主要涂料品種是民用裝飾通用涂料。涂料進出口方面,其中一部分還是呈現在華保稅區(qū)的海關貿易業(yè)務中進行。近年來,隨著我國涂料工業(yè)的迅猛發(fā)展,我國涂料出口也在逐年增長,2006年涂料進出口量24.36萬噸,金額9.02億美元,出口量18.33萬噸,金額3.97億美元;2007年上半年,我國涂料、染料產品出口74.6萬噸,同比增長16.2%;其中涂料出口10.4萬噸,同比增長16.8%。
我國涂料企業(yè)近期的發(fā)展狀態(tài)
由于涂料生產具有投資少、見效快的特點,涂料生產企業(yè)遍地開花。據普查統(tǒng)計,我國涂料生產企業(yè)已達4544家,其中鄉(xiāng)鎮(zhèn)以上獨立核算企業(yè)3118家。雖然數量多,但規(guī)模小、技術水平低,影響了我國涂料工業(yè)整體水平的提高,同時加劇了市場競爭,我國涂料工業(yè)走向集團化、規(guī)?;?、專業(yè)化發(fā)展道路已勢在必行,企業(yè)間的相互收購與兼并已成為市場經濟的必然結果。近幾年我國涂料產品結構調整有了很大進展,并已建成了建筑涂料、汽車涂料和防腐涂料等專用涂料生產基地。但高檔涂料所占比例不高,每年還需進口。我國涂料工業(yè)仍然存在小企業(yè)過多、某些產品結構雷同、若干原材料供應緊張等亟待解決的問題。涂料工業(yè)必須注重開發(fā)環(huán)保型涂料,使涂料產品向水性化、無溶劑化、粉末化方向發(fā)展。隨著汽車及其他工業(yè)的發(fā)展,涂料生產企業(yè)引進了以汽車漆為主的多種涂料生產技術和關鍵設備。
美國284號TBT通報的背景及對我國涂料出口的影響
隨著涂料工業(yè)的發(fā)展,涂料、染料等化學品對生態(tài)環(huán)境和人類健康的負面影響越來越大,人們對涂料、染料等化學品污染問題日益重視。歐美日等發(fā)達國家近年來普遍加強了對化學品生產的管理,不但標準趨嚴,也加強了對產業(yè)鏈的管理和控制。如歐盟頒布了《REACH法規(guī)》、美國頒布并不斷修訂《聯邦清潔空氣法案》以及以此為依據制定的一系列條例等等,都是基于上述背景而制定。
美國環(huán)境保護署(EPA)這次通報的關于噴霧涂料揮發(fā)性有機化合物排放國家標準和法規(guī)提案(G/TBT/N/USA/284),主要是針對噴霧涂料(氣霧涂料)類產品制定反應性揮發(fā)性有機化合物(VOC)國家排放法規(guī)。標準提案執(zhí)行美國1990年修訂的空氣清潔法(CAA)第183(e)款,要求管理者控制某些類別消費品及工業(yè)品的揮發(fā)性有機化合物(VOC)排放,目的是促進臭氧生成和導致臭氧不合格的VOC排放減到最小。環(huán)保署還擬修訂環(huán)保署的VOC免除化合物法律定義,以說明所有促進臭氧生成的噴霧涂料反應性化合物。因此,按照其它適用定義,不是VOC的化合物根據本法規(guī)提案將計算在產品的反應界限內。這一法規(guī)的修訂將對我國相關涂料產品出口美國造成嚴重影響,特別是法規(guī)提案59.511c(5)中規(guī)定要求提供涂料生產的每種配方的產品配方數據,這對保護我國生產商知識產權與商業(yè)機密極為不利,我們對此應給予足夠的重視和關注。
針對該通報應關注的問題
美國284號TBT通報應該引起我方關注的問題,首先是該提案通報公布時間為2007年7月19日,然而通報第十條規(guī)定評議截止日期為2007年8月15日,不符合“WTO多哈部長會議決議”中“評議期不少于60天”和TBT協定2.9.4條“無歧視地給予其他成員合理的時間以提出書面意見”的相關要求,我方應該請美方延長該通報的評議期,給予WTO成員國合理的評議時間。
本提案所采用的測試方法CARB 310、EPA 311中引用的很多標準已經作廢或被替代,建議我國應請美方對這些引用標準進行刪改。如:ASTM D3063-94在2000年已作廢、無替代標準;ASTM D 3074-94在2000年已作廢、無替代標準;ASTM D3432-89在2004年已作廢、無替代標準;ASTM D4457-85版本更新為 ASTM D4457-02;ASTM D4747-87版本更新為 ASTM D4747-02;ASTM D4827-93版本更新為 ASTM D4827-03;ASTM PS9-94于2005年作廢,被ASTM D5910-05替代。否則該提案不具備科學性和可操作性。
本提案59.511c(5)規(guī)定要求提供“對生產的每種配方的產品配方數據,包括PWR、以及所有成分的質量分數,包括:水、固體、含量大于或等于0.1%的每種VOC、及任何反應性因子指定為0的化合物”。本條款對保護生產商知識產權與商業(yè)機密極為不利,要滿足本提案的監(jiān)管要求,只需提供含量大于或等于0.1%的每種反應性VOC的質量分數、PWR即可,不必提供反應性因子為0的化合物配方數據。應建議美方對該條款進行修改。
本提案中設定反應因子RF值主要是依據卡特的《SAPRC-99化學反應機理及更新的VOC反應性等級――向加州空氣資源委員會提交的報告》、《采用現有區(qū)域空氣質量模型研究VOC反應性影響――向美國化學理事會提交的報告,約定號:SC-20.0-UCR-VOC-RRWG,2003年4月17日》等報告,而提案中缺少對這些報告中相關數據的第三方驗證材料,建議我方應請美方提供相關數據的第三方驗證材料,以說明其科學性和可操作性。
本提案只考慮VOC對臭氧生成的影響,而沒有考慮對人體健康的直接危害(毒理學特性)等因素。例如,本提案表2A中,苯的RF為0.81,甲苯的RF為3.97,間二甲苯的RF為10.6,生產商據本提案進行VOC選擇時,會更傾向用RF較低的苯替代甲苯或二甲苯異構體。然而,毒理學研究證明,苯比甲苯和二甲苯異構體表現出更高的毒性和致癌性,應該受到更嚴格的使用限制。為了提案的合理性和嚴謹性,我方應建議美方在考慮VOC對臭氧生成影響的同時,應綜合考慮VOC毒理學特性等其他重要因素。
本提案59.503中規(guī)定“生產商意為進口、生產、組裝、制造、包裝、重裝、或重標簽一種消費品的任何個人?!卑创艘?guī)定,是否意味進口商可以享有本提案59.501(e)中規(guī)定的豁免權,建議應請美方對此予以說明。
【關鍵詞】有機合成 路線設計 美學原則
在有機合成化學發(fā)展過程中,我們可清楚地看到人類的社會生產和生活的需求,以及有機化學理論發(fā)展的要求,都不斷地推動著有機合成的發(fā)展。人類為了戰(zhàn)勝疾病,保護農業(yè)生產,豐富人們生活的各個方面,就要藥物、農藥、染料、香料以及具有各種各樣性能的新材料的合成生產。同時又為了有機化學、生物化學理論等學科的研究發(fā)展,也不斷提出許多新奇分子的合成問題。二十世紀以來,許多天然有機物的發(fā)現,元素有機化合物的制備成功和變化多樣的有機合成反應和技術的出現與完善,使有機合成化學已發(fā)展到系統(tǒng)邏輯的推理的階段,而不是一味地類比于無機合成化學?,F代有機合成,無論采用由原料定合成路線,或者以有機合成反應定有機合成方案以及應用逆合成分析等合成策略,有機合成路線設計已成為有機合成中的重要環(huán)節(jié)。有機合成藝術之美也正集中表現在有機合成路線設計中。人類的實踐活動,無論是社會實踐活動或是科學研究,都是按照美學規(guī)律進行的。在有機合成設計中,也遵守諸方面的美學原則,比如創(chuàng)新性原則,簡潔美原則,和諧美原則,對稱美原則以及科學美原則。在我們的實際工作中,無論是否注意到上述美學原則,但這是客觀存在的,不容否認的。
一、有機合成設計中創(chuàng)新性認識的實現
偉大的發(fā)明家愛迪生說:"凡是新的不平常的東西都能在想象中引起一種樂趣,因為這種東西使心靈感到愉快的驚奇,滿足他的好奇心,使他得到原來不曾有過的一種觀念。"有機合成研究出發(fā)點之一就是尋找新的有機合成反應、合成試劑、合成方法和技術,以及在實驗室內合成出自然界不存在的新化合物。在有機路線的合成設計過程中,前人寶貴的成功經驗,是我們學習借鑒的源泉,他們的精巧構思和設計技巧給我們以心靈的啟迪。學習、消化和適當模仿前人的經驗,用之于我們的合成設計中是不無脾益的。可使我們少走彎路,甚至還可以從中覓得一條實現理想合成設計的捷徑。但是一味地墨守成規(guī),則可能在設計中鑄成大錯。具有代表性的例子是1856年十九歲的美國化學家W?H?Perkin從奎寧的實驗式出發(fā),按照無機化學中的氧化反應模式企圖合成奎寧。當時確定的奎寧實驗式為C20H21N2O2(正確的奎寧實驗式為C20H24N2O2)。Perkin注意到從煤焦油得到一種化合物C10H18N(2-丙烯基-對甲苯胺),于是他設計了奎寧的合成路線:2C10H18N+30C20H21N2O2+H2O.時至今日,我們當然清楚,2一丙烯基一對甲苯胺與奎寧是結構完全不同的兩種物質。不可能從前者通過氧化反應再到后者。但是Perkin還是認真地作了實驗,雖然他沒有得到奎寧,但他卻得到了一種紫色結晶物質,這也是人類的第一個合成染料,從此開創(chuàng)了煤焦油的化學工業(yè)。
從上面例子中,我們可以看出,科學研究即需要認真的科學態(tài)度,也需要積極的進取精神。有創(chuàng)造,才有進步。我們若既能吸取前人的經驗教訓,在實際工作中又能充分發(fā)揮個人的聰明才智和創(chuàng)造才能,也許會發(fā)現新的有機合成天地。一個復雜結構的有機化合物合成與設計要經過許多已知的方法和步驟,經過大量的工作完成目標分子的合成。從有機合成角度來說,是有實際意義,但從有機合成方法上看,這項工作則顯得平談無奇。因此我們衡量一個合成與設計巧與拙,美與不美的一個重要標準是:在整個合成設計工作中是否創(chuàng)造性地應用了一些反應,創(chuàng)造性地解決了前人尚未解決的問題。
二、簡潔美原則
在有機合成設計中,要遵守的一個重要原則,就是有機合成方案的簡潔性。在實驗室里實現一個復雜有機化合物的合成,往往要經過許多步驟的反應。若是合成方案繁雜,合成路線冗長,必然要增加原料或試劑的數量,延長合成周期,給我們的合成研究工作帶來不必要的操作過程。簡潔而實用的合成設計,不僅可使實驗室的合成工作省時省料,最后還可獲得較高收率的目際化合物。1902年Wi11statte設計了下列托品的合成路線,應用20余步合成反應在實驗室中實現了托品的全合成。當時在沒有出現Mannich反應之前。Willstatte的工作可算有機合成史上一個輝煌成就。但是從他的合成方法上看,20余步的合成反應卻是令人生畏的。而在1917年Robinson創(chuàng)造性地應用Mannich反應,他認為在生物體內不可能存在如此復雜的托品合成法。在認真分析托品骨架結構分基礎上,利用一步合成反應中同時進行兩個Mannich反應,巧妙地構思了托品合成方法,從此托品合成方法就大大簡化了。Robinson的托品合成方法是有機合成中最簡單的、最精妙的,使人感嘆不已。簡化傾向是人知覺本身固有的傾向。在人類的活動中,無論是身體活動、生理話動、還是思維活動和實踐活動,都是從繁到簡、從粗到精,最終達到完美程度的過程。
三、對稱美原則
對稱性和潛在的對稱性是一些有機化合物分子固有的特性。在有機合成設計中注重尋找目標分子的對稱性具有重要的實際意義。若恰當的利用這一分子特性,往往可使合成工作大大簡化,并且使合成設計路線具有收斂性。在Robinson托品合成法中,Robinson就是依據生源學說,利用托品分子骨架具有面對稱性質,巧妙地將托品骨架分切成相同的兩部分:他又認為這兩部分可同時由Mannich反應來實現合成,因為在托品分子中只有一個氮原子,他認為兩個Mannich反應必須發(fā)生在同一個有機胺上,如此首先選定了甲胺為托品合成的第一個原料。托品分子本身為環(huán)狀結構,那么Mannich反應中的兩個醛基處在同一分子內,帶活潑性氫的亞甲基也在同一分子內,那么在一步反應中可發(fā)生對稱的兩個Mannich反應,隨之而構成托品骨架(圖1)。
在許多有機合成設計中,復雜的有機化合物分子結構不存在對稱性。若在目標分子結構剖析中巧妙地利用對稱美原則,也可使眾多的合成步驟終途歸一,大大簡化合成方案。地衣酸具有兩個苯并呋喃結構(圖2)。
我們從地衣酸的結構可以看出,它不存在對稱性,事實上我們知道有這樣一種情況,環(huán)己酮和環(huán)己烯醇是兩個共振結構式(圖3)。
而地衣酸的分子結構以呋喃環(huán)中間劃線切斷,可得到類似前面情況的一對共振異構體:
B化合物和c化合物是共振結構式,而c則和A是相同的化合物,這樣復雜的地衣酸則是由相同的兩個化合物拼合而成,所以地衣酸的合成設計則極為簡單。
四、和諧美原則
完成一個目標分子的合成設計,設計者所擁有的素材:原料、試劑、合成反應、合成方法以及實驗條件都是零碎的、無序的。合成設計工作本身就要求對這些素材進行分析、加工、篩選和提煉,全面考慮各素材的特性,化學性質和它們相互之間的關系,使它們得到優(yōu)化組合。這樣既可以充分發(fā)揮它們的作用與功能,又可避免設計中各個合成之間的相互影響,避免有機合成副反應的發(fā)生。例如在實際的合成設計過程中,由原料通過有機合成反應構筑目標分子的碳胳是利用原料分子的官能團的化學反應,這是一方面的問題。而目標分子結構中官能團的建立又是另一方面的問題。很顯然若能將上面合成設計中的兩種需要結合起來,統(tǒng)籌考慮,使構筑目標分子時所需要的原料化合物分子的官能團既能滿足合成反應中的需要,最終也可成為目標分子結構上的官能團,那么這將是最經濟的,也是非常協調的,可大大減少實際的合成工作的范圍。這就是合成設計中所特別遵守的和諧美原則。
五、科學美原則
合成設計所遵守的科學美原則要求,任何巧妙完美的有機合成設計,都必須依照有機化學理論的客觀要求,并在現實科學技術條件下能在實驗室里得以實現。合成設計不同于繪畫者的藝術構思,對素材的提煉加工構思和布局的安排,雖然也符合一定的客觀現實,但是其中都融合了繪畫者個人的精神意識和超現實的藝術加工處理。而有機合成設計則是緊緊圍繞目標分子,有機合成反應和方法,有機合成實驗等方面,運用設計者高度的創(chuàng)造思維和才能,將有機合成設計中的素材和諧地完美地并且要符合有機化學理論地組合在一起,完成理想的有機合成設計的工作。綜上所述,有機合成設計,作為一種高級的創(chuàng)造性思維,也離不開 美的本體,遵循美的規(guī)律,它是設計者有機化學知識和審美鑒賞力不斷相互交融的統(tǒng)一過程。作為一個有機合成化學家,既具有高度的科學創(chuàng)造才能,又具審美的鑒賞能力,將會如虎添翼。對科學高峰的探索和對美的追求,可以獲得全身心的解放和至美的樂趣。因此作者認為在自然科學研究領域中,也不要無視美的存在和作用,而以高度的審美鑒賞融會于我們的科學研究中,以創(chuàng)造出至善至真的科學成就,為人類的文明進步獻身奉心。最后作者引用馬克思的名言結束本文:社會的進步就是人類對美的追求的結晶。
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