地方高校制药工程专业《药物合成反应》教学改革与探索

(怀化学院 化学与化学工程系，湖南 怀化 418008)

制药工程专业的人才培养目标是培养具备化学制药、生物制药、中药制药及药物制剂等方面基本理论知识、实验技能和工程实践能力，能在制药、生物化工和食品等行业从事产品研发、生产及应用研究和经营管理的高级工程技术人才[1].为达此培养目标，要求高等学校在课程设置、人才培养模式等方面必须科学准确.在制药工程专业的课程设置中，《药物合成反应》是在有机化学的基础上，体现学生专业能力及发展能力、培养学生化学制药综合能力的核心必修课程.本课程的教学目的是要求学生系统地掌握药物制备中重要的有机单元反应和合成原理，培养学生在化学制药实践中具备独特的创新能力.为提高药物合成反应课程的教学质量，达到预期的人才培养目标，结合课题组成员多年从事《药物合成反应》课程的教学经历以及地方高校制药工程专业的办学特点，以卤化、烃化、酰化、缩合、重排、氧化、还原单元反应为主线，浅谈《药物合成反应》课程教学内容体系的构建及教学思考.

1 《药物合成反应》教学的当前现状

1.1 教材版本较多，教师须根据自身实际灵活选用教材

当前《药物合成反应》教材主要有以下版本:由闻韧主编的《药物合成反应》、吉卯祉主编的《药物合成》、张胜建主编的《药物合成反应》、姚其正主编的《药物合成反应》、刘守信主编的《药物合成反应基础》及李敬芬主编的《药物合成反应》.在教材内容及内容编排方面，这些教材各具特色并含共性.在使用属性方面，吉卯祉主编的《药物合成》及姚其正主编的《药物合成反应》更偏向于高等医药院校的药学、制药等专业学生.闻韧、李敬芬主编的《药物合成反应》及刘守信主编的《药物合成反应基础》，被推荐为普通高等院校药学、制药工程、应用化学等专业的教材.在内容设置方面，均含卤化、烃化、酰化、缩合、重排、氧化、还原等在药物合成中包含的有机单元反应，同时含药物合成设计的原理和方法、现代药物合成新方法及精选药物合成实例等内容.作为《药物合成反应》课程的教学工作者，为了使学生更好地理解及掌握《药物合成反应》基础知识、提高教学效果，应紧紧围绕专业特点、人才培养目标及《药物合成反应》课程的教学目的，结合自身实际，合理、灵活选用教材，确定教学内容.在此方面，闻韧主编的《药物合成反应》(第三版)经历了20余年的实践应用，内容不断充实完善，具有相对广泛的认可度.依据我校实际，将其作为主要参考教材.

1.2 教材知识点多，内容面广

《药物合成反应》的基础课程是有机化学，药物中间体及目标物的合成均依托于各类有机反应原理，是增强学生专业能力的必修课程.虽有机反应的种类繁多、物质变化纷繁复杂，但依据有机物官能基的转化可分解为卤化、烃化、硝化、磺化、酰化、缩合、重排、氧化、还原、取代、加成、消除等单元反应，每一类单元反应又含有许多分支内容，如烃化反应，可以分解为醇的氧烃化、酚的氧烃化、氨及脂肪胺的氮烃化、芳香胺及杂环胺的氮烃化、饱和碳原子的烃化(含烯丙位、苄位及活泼α-C的烃化反应)、不饱和碳原子的烃化等等.要将如此庞大的知识体系传授给学生，的确不是一件易事.幸运的是，各类教材的编者均基于一个共价键的构建、碳架的形成、官能团的引入与转化等知识点将教材以各类单元反应为主线分编为许多章节.面对知识点众多的药物合成反应教材，要使学生掌握基本要点、全面理解知识体系，以提高教学质量，要求教师在课堂中把握教学内容主线、重点突出，结合具代表性的反应实例，深入分析、透彻讲解.

1.3 学时安排限制，制约教学效果

必要的学时安排是实现预期教学目标、提高教学质量的重要保障.基于地方高校制药工程专业培养应用型人才的功能属性，在教学计划、教学安排方面与综合性大学中的制药工程专业稍有不同，主要表现在压缩教学时间.以闻韧主编的《药物合成反应》为例，编者是按100 学时的篇幅编写教材内容，许多高校的教学计划在70 学时左右，而我校当前的教学计划远远达不到此学时要求，仅为34 学时.压缩教学计划，必然导致讲授点不深、讲授面不全.所以，缩减教学时间，客观上制约了讲授知识的广度及深度，最终影响学习及教学效果.

1.4 教学理论研究现状

《药物合成反应》课程知识点多，内容理论性强，在实际教学中理论及实验教学课时偏少，教学效果不佳，此现状在同行中形成了普遍共识[2].为了改变当前现状，许多教学同行进行了相关研究并提出了不同的看法.在教学内容的选取方面，许多研究者虽有提及要围绕教材适当取舍、优化教学内容[3-5]，但目前没有明确的教学计划版本.在教学建议或体会方面，研究者的观点较多，其中以化合物的结构为基础，通过理解反应机理使学生掌握同类反应的教学方法较具有代表性[3，5]，但通过某些同类具体实例使学生理解及掌握反应机理的教学方法还有待进一步研究.在引导学生学习、提高学习兴趣方面，同行们提出了许多建议，其中，通过常见畅销药物的合成设计、人名反应的由来及介绍通过反应研究获得诺贝尔奖的化学家[5]的教学方法较具有代表性.另外，在教学方法的理论研究方面，张兴贤[6]提出的启发式、问题式、探究式教学法对提高教学效果具有一定的指导作用，但通过具体实例深入研究还有待开展.

表1 《药物合成反应》课程的教学计划

2 《药物合成反应》教学改革与探索

2.1 精心选择教学内容，优化教学结构

《药物合成反应》是制药工程专业的必修课程，其教学目的是使学生系统地掌握化学药物及其中间体制备中的有机合成反应，能根据基本有机反应原理设计出目标物的合成方案，培养学生在实际药物合成工作中具有发现问题、分析问题和解决问题的初步能力，为制药、化工、食品等相关行业培养应用型人才.要使学生通过本课程的学习真正掌握各类药物合成单元反应原理及目标药物分子的合理设计方案，以达预期的人才培养目标，课程教学内容的选择、设计至关重要.在教学内容的选择中，应从药物合成所含各类单元反应的特点出发，结合地方高校制药工程专业教学计划压缩授课学时的实际，必须有针对性的从各类教科书中精选教学内容.基于教学时间的限制，药物合成实践中相关的诸多单元反应，涉及面十分广泛，反应实例数不胜数，在课堂教学中不可能一一讲解，但其基本知识点又是必须掌握的.所以，在课堂内容确定及教学方法等环节中，对任课教师提出了更高的要求.本课题组以相关《药物合成反应》教材[7-9]为参考，结合近年来的教学实践，按34 学时的教学计划将选择的教学内容列如表1，供同行参考.

2.2 注重课堂教学方法，提高教学效果

由于教学学时限制，在限定的学时内要达到预期的教学目的难度较大.所以，教师的教学方法对教学效果至关重要，围绕表1中列出的教学内容，浅谈多年来的一点教学体会.首先，认真备课，熟练掌握各类有机分子的潜在活性位点及各类反应原理.由于有机分子通常含多个潜在活性位点，授课教师必须掌握在某个条件下，哪个位点优先反应，或要使某个位点发生反应需要满足什么条件.其次，教师根据教学内容，点面结合，使学生整体了解及掌握教材知识体系.药物合成需经一系列的化学反应来实现，系列的化学反应可分解到每个单元反应中，所以，单元反应的学习便成本课程的学习重点.对于单元反应面，可分解为多个点，如有机反应按形成新键的不同，可分为碳氢键、碳碳键、碳卤键、碳氮键、碳氧键的形成反应等.按官能基的变化可分为卤化、烃化、酰化、缩合等.按反应机理不同可分为亲核加成(取代)、亲电加成(取代)、游离基反应等.又如，在碳卤键形成的这个面中，重点讲解苄位、烯丙位、活泼α 碳、不饱和碳原子等知识点的碳卤键的形成.再如，针对芳环上的取代反应，主要掌握取代基的属性(供电子性能及吸电子性能)、取代基的定位效应、傅-克烷基化及傅-克酰基化反应等知识点.第三，抓住反应本质，要点突出.因某一类单元反应涉及的反应原料众多、反应实例不计其数，在教学时要充分利用反应类型的共通性及规律性，通过一个或几个具体实例，围绕反应机理详细讲解、逐一推导得到目标分子.同时，由于较大比例的有机反应属于离子型反应，在较多类别单元反应的教学中，针对具体反应原料，给学生反复强调阴阳结合、正负相吸原理，结合电子效应知识反复训练学生弄清原料分子中明显或潜在的正、负电荷位点，在满足正、负电荷位点激活的条件下，通过正负电荷位点对接便得反应产物.第四，教师的教态对课堂教学效果也是十分重要的.基于化学制药与人们的生活、健康息息相关，结合授课者自身的科研经历、体会，教师对课堂的良好把控，自信、激情、生动活泼的语言表达，对提高学生的学习兴趣、取得预期的教学效果、达成教学目标，也是非常重要的.以上观点是本课题组多年的教学体会，特别是针对反应机理、反应本质的教学方法在同行中亦得到普遍认可[5].

2.3 理论与实践教学内容相辅相成、教学步调一致，加深学生对单元反应机理的理解

《药物合成反应》是一门以实验为基础的课程，合成理论及原理均来源于实践研究.所以，要做好本门课程的教学工作、达到预期的教学效果，必须将理论教学与实践教学很好的结合起来.可以认为，课堂理论教学使学生对药物合成的反应原理有理性认识，亲自动手实验操作则可使学生对药物合成的反应原理有感性认识，通过实验可以强化对反应原理的领会与理解.为了取得良好教学效果，要求教师在理论教学及实验教学内容的选定环节上做足功课，如围绕卤化、烃化、酰化、缩合等各类单元反应，综合文献、工具书及实验教材，精心选择实验教学内容[10-11].实验之前，教师可先复习某一类反应的原理，强调在实验操作中各环节的注意事项及操作原则.在实现反应转化操作中，结合反应机理要求学生正确完成装置组装(含反应仪器规格的选择及安装、温度控制装置、安全排气装置等)，领会溶剂及催化剂选择、反应物用量的确定、反应温度及反应时间的选择，要求学生正确理解反应所产生的实验现象，学会反应终点的监测等.反应完成后，要求学生根据反应的实际情况，灵活运用有机合成技术(过滤、萃取、重结晶、柱层析等)进行反应产物的分离提纯.最终通过实验结果进行分析总结，强调理论与实践的一致性，增强学生的学习兴趣，提高教学效果.

2.4 确定课程成绩评定标准

为了体现学生对基本单元反应原理、重点反应类型的转化条件、活性官能基的引入与转换等内容的理解与掌握，建立合理、科学的考核方法，以全面、客观、正确地评价学生课程成绩，符合对学生专业能力、发展能力的培养要求.课程考核可分为平时考察和期末考试两个部分，平时考核比例可占30%，可根据出勤、课堂提问、作业等方面进行综合评价.期末考试的成绩比例可占70%，在内容安排上，对基本概念、单元反应机理、官能基的引入及转化条件等基础知识的权重可在70%～80%，在综合合成设计、体现学生应用能力方面，权重可在20%～30%.考试题型可含完成单元反应产物、官能基的保护与脱保护、机理推导、合成设计等.

3 结语

总之，《药物合成反应》课程教学改革的目的是培养学生成为制药行业的应用型人才，初步具备化学制药创新能力，使学生能更好的适应制药行业对专业人才的需求.围绕课程的人才培养目标，要求教师具有较强的专业基础知识及较丰富的有机或药物合成经历，同时要求教师在教学内容的制定、组织教学、考核评价等环节认真思考、灵活运用，努力提高教学效果.另外，教师只有不断地加强学习，提升自己，结合课程客观实际积极探索，通过具体实例深入浅出地讲解各类单元反应的本质及机理，激发学生的学习兴趣，着力培养学生的药物合成的理论创新能力，才能不断提高《药物合成反应》课程的教学质量，达成课程及专业的人才培养目标.

[1]张英霞.制药工程专业人才培养模式的探讨[J].广东化工，2012，39 (1):146-147.

[2]何洁，吴昊，赵伟春，等.药物合成反应课程教学体会与教改思路[J].教书育人(高教论坛)，2014 (11):88-89.

[3]巩凯，陈敬华.药物合成反应课程教学实践与探索[J].广州化工，2014，42 (24):162-163.

[4]刘清浩.提高药物合成反应教学效果浅议[J].广州化工，2013，41 (12):236-237.

[5]颜范勇，王兵，王东华.药物合成反应教学研究探讨[J].化工高等教育，2010 (2):81-83.

[6]张兴贤.药物合成反应教学过程中的几点体会[J].教育教学论坛，2012 (40):80-81.

[7]闻韧.药物合成反应[M].北京:化学工业出版社，2010.

[8]李敬芬.药物合成反应[M].杭州:浙江大学出版社，2010.

[9]刘守信.药物合成反应基础[M].北京:化学工业出版社，2010.

[10]张起辉，徐溢，何丽，等.制药工程专业实践教学中的人才培养新思路[J].化工高等教育，2013 (4):46-49.

[11]王东升，刘传祥，姚跃良，等.制药工程专业实验教学改革研究与探讨[J].广州化工，2012，40 (19):125-126.