合成新技術(shù)在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

◇ 內(nèi)蒙古 徐雯婧

使用微波反應(yīng)器來(lái)改進(jìn)傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的裝備已成為專家學(xué)者的重要研究項(xiàng)目,微波反應(yīng)器不僅能改進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還有利于合成新技術(shù)的開(kāi)發(fā)．本文將探索合成新技術(shù)在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用,也就是微波反應(yīng)在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的適用性．20世紀(jì)末期,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)微波能促進(jìn)有機(jī)化學(xué)反應(yīng),并通過(guò)研究將微波技術(shù)用于多種化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)．這一發(fā)現(xiàn)逐漸被科學(xué)家們廣泛研究并進(jìn)行應(yīng)用,已成為化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),在不斷的研究中形成全新化學(xué)實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域．科學(xué)家經(jīng)過(guò)大量的化學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究,發(fā)現(xiàn)微波輻射可以促進(jìn)有機(jī)反應(yīng),比傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)效率要提升很多．微波輻射在化學(xué)運(yùn)用中逐漸形成全新的領(lǐng)域和學(xué)科,在石油工業(yè)、環(huán)境保護(hù)等多個(gè)部門獲得廣泛應(yīng)用并取得較好成效．

1 微波實(shí)驗(yàn)在教學(xué)課程中的應(yīng)用

1.1 U11mann傳統(tǒng)反應(yīng)特點(diǎn)

U11mann反應(yīng)是取代苯酚反應(yīng)與鹵代芳烴制備二芳基醚的主要方法,反應(yīng)中需要用一些常見(jiàn)的催化劑經(jīng)過(guò)至少24h才能完成實(shí)驗(yàn)．若在實(shí)驗(yàn)中加入含氮的一些配體,既能提升反應(yīng)的效率,又能大幅度縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,但多數(shù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)還是至少需要8h才能完成．這么長(zhǎng)的時(shí)間根本不適合化學(xué)的日常教學(xué),也不能讓學(xué)生直觀地感受到化學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和魅力．

1.2 采用微波輻射技術(shù)促進(jìn)U11mann反應(yīng)特點(diǎn)

根據(jù)相關(guān)的化學(xué)實(shí)驗(yàn),科學(xué)家發(fā)現(xiàn)微波反應(yīng)器能有效促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)．將微波輻射用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,可以加快化學(xué)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)速度,基本能在1h左右完成實(shí)驗(yàn),因此,將合成新技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程中,可以最大限度地提升教學(xué)效率．

2 通過(guò)設(shè)計(jì)微波實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)反應(yīng)時(shí)間

2.1 檢測(cè)方法的設(shè)計(jì)

通過(guò)設(shè)計(jì)微波實(shí)驗(yàn),建立一套切實(shí)可行的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中掌握化學(xué)原理及相關(guān)的應(yīng)用操作技術(shù),提升化學(xué)教學(xué)效率．

2.2 薄層色譜原理

由于化學(xué)混合物中的每種成分的吸附能力都不一樣,當(dāng)展開(kāi)劑臨近吸附劑時(shí),會(huì)反復(fù)發(fā)生解吸和吸附的過(guò)程,吸附力強(qiáng)的化學(xué)物質(zhì)滯留在后,吸附力弱的在前,由于各成分的流動(dòng)速度不同,最后會(huì)在固定的相薄層上進(jìn)行分離．將這個(gè)方式用于化學(xué)實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程十分有效,學(xué)生可以直觀地看到化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程,化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間也隨之減少．

3 通過(guò)微波化學(xué)實(shí)驗(yàn)制備二苯醚

通過(guò)大量的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)100～150 W 功率可以提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)的完成效率,使化學(xué)實(shí)驗(yàn)在較短時(shí)間內(nèi)完成．具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程:在干燥的燒瓶中,放入0.19g的碘化亞銅,0.55g N,N-二甲基甘氨酸鹽,2.03g 碘苯,1.41g 苯酚,2.75g 碳酸鉀,50 mL DMF．將燒瓶放入微波反應(yīng)器中,并安裝回流冷凝管,設(shè)定好反應(yīng)器的溫度以及時(shí)間和微波功率．10min后反應(yīng)液開(kāi)始變色．在冷卻后取樣進(jìn)行薄層層析實(shí)驗(yàn)．之后繼續(xù)進(jìn)行微波反應(yīng),冷卻后濃縮反應(yīng)液,萃取之后,分別用碳酸鈉溶液和飽和食鹽水進(jìn)行洗滌,濃縮除去溶劑后得到二苯醚．

4 微波化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)成果

通過(guò)設(shè)計(jì)一系列的微波實(shí)驗(yàn),促進(jìn)和提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率,使化學(xué)課程變得豐富多彩,有質(zhì)有量地完成教學(xué)任務(wù),從而強(qiáng)化學(xué)生的有機(jī)化學(xué)知識(shí),為學(xué)生今后的科研工作奠定基礎(chǔ)．同時(shí)通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程,使學(xué)生切實(shí)了解使用微波法來(lái)制備二苯醚的原理和方式,并了解如何使用微波反應(yīng)器,也通過(guò)不斷地實(shí)驗(yàn)掌握薄層色譜原理及一系列化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)．

通過(guò)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比,學(xué)生明顯可以感覺(jué)出采用新技術(shù)的有機(jī)合成化學(xué)實(shí)驗(yàn)比傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法更高效,大大縮短有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間,操作起來(lái)方便快捷．微波輻射對(duì)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生一系列作用,除了實(shí)驗(yàn)中所體現(xiàn)的熱效應(yīng)外,還有各化學(xué)物質(zhì)間相互作用產(chǎn)生的非熱效應(yīng)．通過(guò)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入合成新技術(shù),可以切實(shí)縮短有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間,提高教學(xué)效率,可以更好地培育新一代社會(huì)主義接班人,為祖國(guó)科研事業(yè)貢獻(xiàn)一份力量．

微波輻射可以提升有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)效果,這一方法可以廣泛用于教學(xué)中．通過(guò)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,融入微波輻射技術(shù),可以優(yōu)化傳統(tǒng)有機(jī)合成技術(shù),并提升教學(xué)效果．通過(guò)對(duì)微波反應(yīng)器的應(yīng)用,也可以提升學(xué)生對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和探索精神．十年樹(shù)木,百年樹(shù)人,希望通過(guò)對(duì)化學(xué)領(lǐng)域的不斷深入研究,可以切實(shí)提升學(xué)生化學(xué)領(lǐng)域認(rèn)知,為化學(xué)良性發(fā)展奠定基礎(chǔ)．