浅谈“绿色化学”在药物化学实验教学中的应用

律海峡,张　平

(1 新乡医学院药学院，河南　新乡　453003；2 新乡医学院第一附属医院，河南　新乡　453003)



浅谈“绿色化学”在药物化学实验教学中的应用

律海峡1,张平2

(1 新乡医学院药学院，河南新乡453003；2 新乡医学院第一附属医院，河南新乡453003)

药物化学作为药学专业中的一门重要的课程，其在实验教学中产生的“三废”对环境造成了不小的污染，针对此将“绿色化学”理念引入到药物化学实验教学中有很大的必要性。文中根据“绿色化学”的宗旨，从优化实验方案、改进实验过程、有效地处理实验过程中产生的“三废”三个方面来缓解药物化学实践教学中对环境造成污染的弊端，具有广泛和深远的应用前景。

绿色化学；药物化学；实验教学；环境保护

绿色化学又名为环境友好型化学(Environally Friendly Chemistry)，其相对应的技术称为绿色实验技术。绿色化学是用化学的技术去减少使用和产生对人类健康、生态环境有害的化学试剂：如原料、催化剂、有毒溶剂、副产物等，采用具有相等转化率的“温和”化学反应来生产目的产物，不生成或少生成副产物，接近实现废产物的“零排放”过程[1]。绿色化学的最终目标在于避免使用有害或有毒的物质，不再产生废物，也不再处理废物，对环境造成“零污染”。

1　药物化学实验教学中实行“绿色化学”的意义

近几年来，国内许多高校意识到在实验教学过程中衍生出了一些对环境有害的化学产物，为解决这种问题所造成的弊端，都在积极探索“绿色化学”在实验教学中的可适用性，并取得了明显的成效。针对解决我国高等院校实验教学中普遍存在的环境污染问题,以“绿色化学”为理念构建大学实验课程新体制是一项有效的措施，体现了环境保护、可持续发展的教育理念[2]。我院药物化学作为药学相关专业的一门主要课程，实验课占总学时的48%，因此实验课在药物化学的授课中占着近似一半的比重，是一门重要的学科。

药物化学在实验教学中所产生的“三废”对环境造成相当大的污染，如废液：贯穿整个药物化学实验课程中产生的各种残液、废酸、废碱等是废液的主要成分，污染物的种类较多。如残渣：苯佐卡因合成中使用的重铬酸钠，富含重金属的污染。对于以上这些未加处理的废液、残渣最常见的处理方式是直接倒进下水道中,这一行为会对与下水道相连的饮用水造成严重的污染，另外药物化学实验课中产生的如NO、H2S等有毒气体对空气也产生一定的污染。因此，为避免这些“三废”的污染，需要切实可行的推进“绿色化学”的应用进程，保证药物化学实验教学与环境的相适应性。

2　“绿色化学”在药物化学实验教学中的应用途径

2.1优化实验方案

遵循“绿色化学”的宗旨，选择毒性小的实验，减少实验中有毒溶剂和催化剂的使用，对药物化学的实验进行优化，改用毒性小，可操控性大的实验来替代毒性大的实验，对于相同作用的溶剂、催化剂,在实验过程中尽量使用最无害的试剂。如苯妥英钠的合成实验中安息香的制作过程，若采用氰化钠制作，则会产生很大的毒性，氰化钠本身是剧毒药品，微量可致死；但是改用维生素B1和水制备安息香以后，毒性则会降低很多。这一改变不仅有利于对环境的保护，同时也极大的保护了操作者的安全。

2.2改进实验过程

我院的药物化学实验课同时开课四个实验室共计48组学生，每周循环4次。因此，在实验过程中所产生的“三废”对学生的健康和校园环境具有很大的危害。对此可以采取以下措施。

2.2.1药物化学实验课中试行微量或半微量的实验

以微小量的试剂,在微量化的仪器装置中进行化学实验即微型化学实验，其特点是保证实验效果的前提下，减少试剂用量、缩短实验时间、减少残渣和有害气体的产生、最终减少对环境的污染，将药物化学实验向绿色环保型实验转化[3]。如磺胺醋酰钠合成实验中，常规实验中磺胺用量为17.2 g，醋酐的用量为13.6 mL，若采用半微量实验，磺胺用量为8.6 g，醋酸酐的用量为6.8 mL。由此可以看到微量法中药品的用量比常规实验减少一半，所得目标产物大约在4～5 g之间，这一改变既使最终产物能用于熔点测定，又满足了实验要求，从而达到了减少实验污染的最终目的[4]。

2.2.2在药物化学实验课中引进微波技术

微波是一种新型实验技术,其反应速度比传统的药物化学实验技术如油浴、电动搅拌等快数倍甚至千倍，具有反应条件温和、操作方便、时间短、产率高、对环境污染小等优点。在药物化学实验教学中引入微波技术,不但能减少环境污染、节约化学原料,还有助于学生对先进实验技术的了解,激发学生的求知兴趣。这些先进技术的使用对确保化学实验课程的绿色化有十分重要的作用,因而也是实现药物化学实验绿色化的一个重要方式[5]。

2.2.3在药物化学实验课中引进多媒体教学

为避免对学生身体的伤害，对于药物化学实验中产生有毒气体的实验，例如：产生NO气体的苯妥英钠的合成实验，可以采用计算机多媒体教学的方法进行，这类教学是通过文字、声音、图像、动画等的相互交汇使用在不同的界面上，对实验的原理、装置、过程以及注意事项进行模拟演练。让学生在电脑屏幕上做仿真实验，这样不仅能巩固药物化学知识，还可以利用动画技术，将复杂的实验原理生动地呈现在学生面前，对于激发学生的学习兴趣、调动学生学习的积极性和对知识的掌握有重要促进作用[6]。而且，整个教学过程都没有对环境的造成伤害，完全达到了“零污染”。

2.3有效处理实验“三废”

对于药化实验课中一些不可避免产生的“三废”：如废液，可在实验室中分别设立“废酸回收瓶”和“废碱回收瓶”,并中和处理两种废液，蒸馏回收可用的溶剂，不能回收的则需统一管理[7]；对于富含重金属的实验残渣如铬金属，可以采用还原剂(如铁粉、亚硫酸钠、二氧化硫等)，在酸性条件下使Cr6+还原为Cr3+，后加入碱(如氢氧化钠等)，调节pH值，生成低毒的Cr(OH)3沉淀，分离沉淀，排放清液，用焙烧法处理沉淀，填埋处理后的铬渣，避免二次污染[8]；而对于在药化实验反应中产生的有毒气体，也可采用溶液吸附和固体吸附的方法处理，如NO可以在NaOH碱性水溶液中吸附、H2S气体可以使用活性炭吸附[9]。

3　前景展望

“绿色化学”作为绿色环保的理念，可持续发展目标的体现，需要被高校所接受和有效实行。国外一些发达国家的学校实验室，在进行化学实验时特别提倡“绿色化学实验”并执行“绿色化学实验”的“5R”原则。即Reject，拒用危险品；Reduce，减量使用；Recycle，循环使用；Reuse，重新使用；Regenerate，再生使用[10]。遵从绿色化学的理念，减少实验教学中对环境污染，是我们每个教学工作者的义务和责任，我们在培养学生理论知识的同时，也需要培养他们的绿色环保的概念，在实验教学中贯彻执行环保措施，为环境保护，也为学生的健康树立一道有力的屏障。

[1]刘朴.绿色化学的进展[J].河北建筑工程学院学报,2003,21(2):27-29.

[2]郑可利.高校化学中的绿色化学教育[J].三明学院学报，2005,22(2)：229-232.

[3]徐萍.药物化学实验.1版[M].北京:北京大学出版社，2010:75-85．

[4]谢云峰,谢集照,龙盛京,等．在药物化学教学中构建绿色环保可持续发展模式[J].广州化工，2015,43(12):218-220.．

[5]朱学文,廖列文,崔英德,等.微波在化学中的应用及其进展[J].精细化工，2001,18(5):295-298.

[6]李彦君.多媒体技术在实验教学中的应用分析[J].山西科技,2010,25(1):121-123.

[7]通拉嘎,陈萨日娜.无机化学实验三废处理方法探讨[J].内蒙古石工,2010(3):86-88.

[8]陈萍.实验室三废处理的一些方法[J].品牌与标准化,2011,24(2):59-60.

[9]徐飞,李生英,张梅,等.大学无机化学实验中“三废”的绿色化处理[J].实验室科学,2008,13(2):170-173.

[10]曾懋华,龙来寿,赵三银,等.高校化学实验教学中药品使用的5R原则探讨[J].实验室研究与探索，2010,29(8):343-345.

Introduction to the Green Chemistry Application in Pharmaceutical Chemistry Experiment Teaching

LU Hai-xia1,ZHANG Ping2

(1 School of Pharmacy,Xinxiang Medical University,Henan Xinxiang 453003; 2 First Affiliated Hospital,Xinxiang Medical University,Henan Xinxiang 453003,China)

As an important course in the pharmaceutical professional,the Three Wastes of Pharmaceutical Chemistry Experimental Teaching resulted in greatly pollution to the environment,it is necessary to introduce the teaching concept of Green Chemistry to avoid the deterioration of the situation.According to the tenet of Green Chemistry,from the three aspects of optimal experiment scheme,the experiment process was improved,effectively dealing with Three Wastes to reduce chemical damage to the environment in the practice teaching.This measure has wide and profound application prospect.

Green Chemistry,Pharmaceutical Chemistry； experimental teaching;environmental protection

律海峡(1985-)，女,硕士,主要从事药学专业实验教学与研究工作。

TQ914.1

B

1001-9677(2016)04-0202-02