绿色化学理念在有机化学及其实验教学的探讨

谢龙勇，彭 莎，刘 芳

(湖南科技学院化学与生物工程学院，湖南 永州 425199)

有机化学学科近年来逐渐成为了一门发展得越来越完整的学科，高等学校有机化学学科作为各高校化工院各专业所设教学学科的重要组成部分[1]，几乎是各个分系的必修课。不仅如此，在人类文明史的发展过程中，有机化学也对提高人类生活质量做出了非常巨大的贡献。然而，我们同时不得不承认的是，一直以来所沿用的化学合成方法以及其建立起来的化学合成工业，对整个我们赖以生存的环境造成了严重的破坏和污染。一直以来所提倡的解决这些污染问题的主要方法是强制企业治理、停产、甚至严重的需要进行关闭，为治理污染耗费了惊人的物力、人力和财力。时间到了90年代初，许多化学家就提出了"绿色化学"的概念，此概念与传统的"治理污染"不同的地方是大力倡导从源头上减少污染、甚至消除污染的产生。 "绿色化学"要求所有的化学活动，包括需要使用的原料、化学合成过程、以及最终得到的产物，需是对人类的健康和环境是友好的。基于如是种种，将绿色化学的理念引入高校有机化学课堂及其实验教学中显得尤为重要，且势在必行。

1 “绿色化学”理念引入有机化学课堂教学

1.1 加强目的教学

绪论课又称前言课，其是一门课程的序幕，有机化学绪论课的教学目的是使学生明确学习目标，提高学生学习有机化学课程的自觉性，并激发学生的学习兴趣。因此，前沿课需具有以下两大特征：a. 概念性：前沿课应准确介绍绿色化学的定义及其覆盖范围，将绿色化学的定义以及发展结合整个化学发展史进行介绍，同时确保化学学习的连贯性; b. 目的性：前沿课应着重介绍绿色化学现阶段的发展情况以及其方向和发展前景，同时引导学生进行此发展方向的学习以及解释需要具备知识结构。

因此，首先介绍绿色化学的发展历程，以各种著名化学家、实验以及化工企业的事例为依据说明其出现的必然性，并详细概括并解释其对于化工生产、环境保护甚至是我们社会发展的巨大意义。然后向学生介绍国内外绿色化学的发展现状以及很多国家或地区对其大范围的概况。

1.2 举例说明“绿色化学”的益处

在课堂教学中通过比较传统合成方法与现代绿色合成方法[2]，通过两种方法对比更好说明绿色合成的优点。本文以炔烃水合反应为例。

炔烃水合反应是一个重要的有机反应，因为其可以将炔烃转变成酮类化合物，在有机合成领域应用非常广泛。炔烃水合传统方法是以过渡金属催化，酸作为促进剂。常用的过渡金属包括汞、铟、铜、银、钯等，过渡金属的使用导致反应后处理复杂，而且容易引发产品金属残留问题，限制了这类反应在医药领域的运用。

因此，在指导学生设计有机反应时，应当让学生明白反应“不绿色”具体体现在哪些方面，从而有针对性地对反应条件和反应路线进行重新规划，达到反应绿色的目的。针对上面提到的炔烃水合反应，越来越多绿色路径被开发出来。例如，以酸性离子液体代替一般的质子酸，离子液体可以回收套用，从而可以有效地解决传统炔烃水合反应中酸污染的问题。近年来，低共融溶剂以及生物质溶剂广泛使用，也为解决炔烃水合反应金属残留问题指明了方向，我们可以试着让学生采用低共融溶剂代替常用有机溶剂，因为这类溶剂可以溶解过渡金属，可以达到过渡金属重复使用的目的。作为老师，应当时刻该将这些前沿绿色领域的发展向学生传授，让学生有自主意识，今后从事有机研发过程中，尽量规避那些对环境污染比较大的反应路线，开发出更多绿色反应条件，造福民生[3]。

2 “绿色化学”理念引入有机化学实验教学

2.1 借助多媒体工具

多媒体工具教学借助了声音、影像以及图片等媒介，能够为学生全面地优化化学实验以及展示效果，其具体作用包括：其一，其可以帮助学生更加理解实验，从而使学生对实验产生的实验效果的接受度更强，对知识理解更加透彻;再者，借助多媒体模拟实验可以尽量避免污染的生成，正符合绿色化学的要求; 第三，其也可以模拟工业生产过程。比如对于大多数学生未见过的实验如接触法制硫酸、氨氧化法制硝酸等，会缺乏具体地感性认识，通过多媒体媒介可以形象地展现出所有的生产环节，同时其可以反复播放，调整视图大小，满足多方面的需求。

目前多媒体实验教学的学习资料非常丰富，结合本人多年教学经验，建议可以有以下教学改革：在总课时量不变的基础上，将观看多媒体影像的学时增加，运用多种教学手段，保证学生不仅可以理解实验原理，同时可以明确实验的标准操作。

2.2 引导实验创新

有机化学实验一般可以有三大部分，可以概括为基本操作部分、验证性实验部分和合成实验部分。这三个部分中，基本操作指的是该课程实验的所有基本操作，例如药品的摆放、计量仪器的使用、反应器的加热蒸馏以及玻璃仪器的操作等; 而验证性实验部分指的是化合物特有性质的验证，比如我们理论课中已经知道的苯酚与三氯化铁的显色反应以及银镜反应等等; 最后合成实验部分则是考查学生操作实验的所有步骤，设计并完成综合实验的能力。这三部分现与其理论教学是相对独立的，如此造成很多学生理论学的不错，但是真正进行操作的时候问题不断，非常不熟练，对于自己对实验进行设计和创新更是困难重重。更为重要的是，学生在操作的时候经常由于试剂和溶剂利用率过低而将其废弃，由此对环境造成很大污染，也很不符合绿色化学的发展要求。如果老师在讲授过程中，能将上述三部分有效结合，不仅能够提高教学质量，让学生学以致用，还能培养学生有绿色化学的意识[4]。

高校学生对于有机化学的学习尤为关键，未来科研队伍的建设肯定有我们现在课堂教学中的很大部分学子，而绿色化学的发展已成为趋势，由此，将此概念引入课堂以及实验教学尤为重要，结合先进实验技术、多媒体辅助教学、以及将实验内容推陈出新、引导学生进行实验前优先选取环境友好型的化学试剂、优化实验方案，使之尽量符合绿色化学的概念是我们作为高教有机化学教师的职责，作为化学教学工作者，进行减少环境污染的教学与科研是我们的共同目标。