有机化学反应总结
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有机化学反应总结范文第1篇
【关键词】有机化学实验 绿色化 特色化
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）04-0152-02
目前化工行业呈现出“绿色化”的发展趋势，这需要在有机化学实验教学中构建“绿色化”教学模式，使教学更具特色，以使学生能够充分认识到各种化学试剂如果处理不当而引发的危害。在具体实施中，实验可以分为两个阶段展开，即有机化学实验的预习阶段和实验实施阶段，以使学生更好地在有机化学实验中提高环保意识。
一、有机化学实验预习阶段将环保理念融入其中
有机化学是一门实践应用性很强的学科，因此，有机化学理论教学通常会结合实验展开，旨在培养学生的有机化学理论知识应用能力。在开展有机化学实验中，要将环保理念融入其中，让学生在了解化学试剂的各种性质以及特定环境下所产生化学反应的情况下，了解一些化学用品如果没有采取环保处理方式，就会污染生态环境，危害到人类的身体健康[1]。
有机化学实验的预习阶段，化学老师可以将提前制作好的课件传输到网络教学平台上，学生可以上网阅览课件了解教学内容。课件制作内容要生动，能够将课堂教学内容充分地反映出来，以激发学生的学习兴趣，促使学生不仅能够积极主动地预习教学内容，而且还会针对所质疑的问题多方查阅资料，由此而使得相关知识面得以扩展。学生通过课件预习教学内容，要对化学实验中所涉及到的理论知识全面了解，包括专业术语、概念、实验药品和化学试剂的物理参数、化学实验中可能引起的化学反应以及可能造成的污染等等。对预习中所存在的疑难问题，学生可以在网络教学平台上提出来[2]。化学教师接收到学生的反馈后，对各种问题进行整理、总结，作为化学实验课堂上的重点讲解内容。
二、有机化学实验阶段探索绿色化、特色化教学措施
（一）有机化学实验阶段的绿色化教学
有机化学实验的实施阶段，化学教师在回答学生在网络教学平台上所提出的问题的同时，还要以讨论的方式与学生探讨实验中可能存在的污染问题。以高等教育出版社出版的《有机化学实验》教材的实验二十四“三苯甲醇的制备”为例。三苯甲醇是有毒的化学物质，对皮肤、眼睛都具有一定的刺激作用。如果摄入到人体中，会引发头痛、胃肠道疾病，甚至会引发昏迷。实验过程中，首先是格氏试剂的制备，之后就进入到三苯甲醇的制备环节。在实验之前，化学教师要强调实验绿色化，可以结合化工生产实践进行讲解。在甲醇的生产中，就会有“三废”污染物产生。这些污染物进入到自然环境之后，就会与其他的物质发生化学反应或者在特定的环境中因催化而产生了其他的有毒物质。相关内容的讲解，都有助于提醒学生要树立绿色化学理念，意识到化学药品和化学试剂回收并循环利用的重要性，以提高学生的环保意识。
（二）有机化学实验阶段的特色化教学
在有机化学实验中，要将实验内容与其他的专业知识建立有机结合。比如，在有机化学实验内容中，涉及到食品专业方面的内容，则可以根据食品科学与工程专业教学特点展开实验。在实验项目的选择上，教师要寻找到食品的烹饪与有机化学实验内容的契合点，通过化学实验让学生了解食品烹饪中的一些食品所产生的物理变化和化学变化，从而将学生对有机化学实验的欲望激发起来。比如，有机化学实验中关于皂化反应的教学，化学教师可以让学生将食用油制作成为日常生活中所使用的肥皂。学生对食用油转化为肥皂过程中的化学反应会产生兴趣，而积极地投入到化学实验中。在实验的过程中就会更用心。包括在薄层层析中提取苏丹红，采用水蒸气蒸馏法将香精提取出来。这些实验内容都与学生的日常生活息息相关，使得学生在实验中更会用心，并会对不懂的问题深入探索。随着学生实验欲望越来越高，有机化学实验效果就会更好。
三、总结
综上所述，高校工科专业有机化学实验教学中，如果采用传统的教学方式，会存在污染性强的问题，特别是实验操作涉及到有毒性、具有腐蚀性的化学用品，就会有引发危害性事故的可能。高校有机实验教学正在以多元化的形式展开，如绿色化、特色化的新型的教学模式，以便培养学生的综合化学实验能力，减少污染和危害事故的发生，让学生更好地适应行业的发展和时代的要求。
参考文献：
[1]张荣莉，沈凤翠.在工科高校有机化学实验中实现绿色化教学[J].高校实验室工作研究，2011（04）：43-44.
[2]苏铁军，习伟，张铭，郭灵芳.高校有机化学实验绿色化改进方法的研究与实践[J].广州化工，2013，41（17）：212-213.
有机化学反应总结范文第2篇
高等有机化学作为一门理论性很强的课程，对于基础有机化学内容掌握较差的学生来说是望而生畏的。这门课程共计48学时，每周3学时，内容较多而学时相对较少，学生在学习时大多觉得内容多、难度大、学习吃力。经典高等有机化学主要包含物理有机化学和有机反应两大部分，课堂上重点讲授物理有机化学部分，即有机结构理论和反应机理。结构理论部分主要包括化学键、电子效应、立体化学、溶剂效应与活性中间体等内容。结构理论部分要精讲，讲深讲透。有机反应部分对照基础有机化学，选取延伸内容有侧重地进行讲授。例如，立体效应除了基本知识点外，“异头效应”作为重点，饱和碳原子上的亲核取代反应重点讲解的是邻基参与机理和应用，芳环上的反应主要介绍亲核取代即苯炔机理，消除反应以介绍Saytzeff和Hoffmann消除规律和立体化学以及E1CB机理为主等。学生在掌握结构理论之后，有机反应部分的学习相对容易。
二、教师精讲为主
学生同步自学结构理论是高等有机化学的基本原理部分，而且是本门课的难点，学好结构理论对于理解后面的化学反应规律和化学反应机理有很大帮助。因此，这部分内容主要采取以教师为主的教学方式，目的是将结构理论细讲、深讲、精讲，使学生深刻理解“结构决定性质”的基本原理和贯穿始终的主线“稳定性原理”。结构理论部分包括化学键、电子效应、溶剂效应、立体化学、分子结构与化学反应活性间的定量关系、酸碱理论和活泼中间体等。在结构理论中，共振理论和分子轨道理论是重点。分子轨道理论以分子整体为研究对象，考虑分子中原子间相互作用，可以解决许多经典理论无法解决的问题，而休克尔（Huckel）分子轨道理论是分子轨道理论的简化，利用它可以很容易地解释关于芳香烃的4n+2规则，再辅之以Frost圆圈法，可以较好地理解共振和芳香性之间的关系。电子效应和哈米特（Hammett）方程是另一个重点内容。Hammett方程是在定量的基础上，将分子结构及其反应活性联系起来，在一定的范围内可以预测化学反应速度和平衡，是有机化学研究从定性走向定量的一次质的飞跃。以上这些内容相对枯燥，授课过程中教师要尽量挖掘学生的兴趣点，并结合以前的有机化学基础，课前布置预习内容。例如，用共振论解释反应活性时，课前让学生复习基础有机中芳环定位规律和羧酸衍生物亲核取代活性，再用共振论加以说明，提高了学生的学习兴趣和学习效率，取得了良好的教学效果。有机反应部分主要包括脂肪族的亲核取代反应和消除反应、芳香取代反应、碳-碳重键的加成反应、碳-杂重键反应、分子重排反应等。大部分内容要求学生事先做好基础知识的复习和预习，课堂上完成深层次教学和内容延展。
三、改革教学方法
注重创新意识培养在传统的高等有机化学教学中，注重教师向学生灌输知识，忽略对学生创新意识和实践能力的培养。学生自学能力比较差，仍然习惯于传统的“满堂灌”式的教学方式，很少提问题。这种教学模式学生处于被动地位，不利于发挥主观能动性，不利于素质和能力的和谐发展。现代教学理论认为，教师在教学活动中应是组织者、引导者；学生是学习的真正主人，教学上的成败往往取决于学生参与学习的主动性。要想在培养学生创新能力方面有所突破，必须打破原有单一教学形式，探索和尝试一些行之有效的新的教学形式。变“一言堂”为“群言堂”，不仅是教师讲授知识，学生也积极参与研讨，甚至走上讲台，发表自己的观点，并进行论证，师生之间、学生之间开展研讨甚至辩论，师生关系由主客关系转变为合作关系。
（一）布置课程论文
可以指定内容让学生在查阅文献资料的基础上与其他同学进行讨论，最后以讲座或报告的方式进行汇报交流。这种以学生讨论为主的学习方式，有利于学生对所学知识的理解，提高科学素养，激发社会责任感和团队精神。通过课堂教学和自主学习的合理分配，让学生积极主动参与，教师还可以根据学生反馈信息及时调整教学。在授课过程中，让学生选择与自己研究方向相近并且与高等有机化学知识点密切相关的领域进行关联、剖析，进而了解高等有机化学的应用，并在科研课题中体现。如2010级一位学生进行萘的异丙基化反应制备2,6-二异丙基萘研究，首先用共振论解释α和β位的活性，然后阐述立体效应的影响，最后点明反应需要择形催化的必然性。这篇课程论文应用高等有机化学多个知识点，有理有据。通过这样的环节很好地实现了学生对课程内容的深化理解和综合应用，发挥了主观能动性。
（二）学生走上讲台
有机化学反应总结范文第3篇
关键词:有机化学;临床医学;教学效果
在临床医学专业的课程设置中，有机化学是一门重要的基础理论课程。对有机化学知识的掌握直接为后续专业课程如生物化学、药理学等学习奠定了理论基础。在提高有机化学教学效果方面，值得借鉴的方法有很多［1－8］。但在实际教学中我们仍然发现，许多学生在学习有机化学时经常会出现听不懂，听懂了但记不住，记住了但不会做题的现象，致使学习效果不理想，进而产生一定的厌学情绪。分析原因主要有以下三个方面:一是有机化合物的种类比较多，且各种化合物官能团的结构特征也各不相同，特别是对一些立体结构的认识更是难上加难;二是每一种有机化合物通常都有不同的化学性质，致使部分同学在面对大量的有机化学反应时总感到无从下手;三是有机化学本身就属于一门理论性较强的学科，特别是对反应机理的推导和认识，一些同学虽然花了很大功夫去死记硬背但效果甚微。针对以上问题，笔者在十年的教学实践中一方面不断借鉴一些成熟有效的教学方法，另一方面也积极探索尝试一些新的教学方法和技巧，旨在为提高教学效果贡献自己的微薄之力。
1前后对比联系，基础知识清晰化
有机化学学习中有两个最基础也是最重要的知识点———化合物的种类和命名。常见的有机化合物往往是根据官能团进行分类的。有机化合物的官能团很多，看似彼此孤立，实则联系密切。经过前后对比不难发现学习有机化合物的顺序往往也是一个组成元素逐渐增多、官能团结构逐渐复杂的一个顺序。烃类有机物主要由C、H组成，包括烷烃、不饱和烃、脂环烃、芳香烃等，官能团主要和碳碳键(如单、双、三键等)有关。醇、酚、醚类主要由C、H、O组成，官能团主要以极性的碳氧单键(羟基、醚氧键)为特征。醛、酮类仍然是由C、H、O组成，但官能团是极性的碳氧双键所组成的羰基。羧酸类化合物虽然也是由C、H、O组成，但官能团却是以碳氧单键和碳氧双键共同组成的羧基。有机胺类物质主要由C、H、N组成，官能团主要是结构与NH3分子类似的氨基、亚氨基等。氨基酸则由C、H、O、N组成，官能团包括羧基和氨基。至于糖类及代谢中的辅酶等物质需结合杂环化合物的结构进行学习。掌握了这样一个规律之后，学生对各类化合物的认识也就大致有了个轮廓，再学习起来也就容易一些。我校临床医学专业所使用的教材是由吕以仙主编、人民卫生出版社出版的《有机化学》，该教材中各类有机化合物命名在每一章中单独进行讲解，其中系统命名法是要求学生重点掌握的。由于不同化合物之间的系统命名规律完全相似，为加深学生对该知识点的理解和认识，笔者在教授烷烃类化合物时就对系统命名法进行高度概括和归纳。先将命名原则总结为三大步骤:第一步选主链;第二步给主链编号;第三步确定支链。除了在选主链和给主链编号时注意把握“主官能团”优先考虑这一原则之外，确定支链的办法对于所有的链状化合物来说基本上都是完全相同的。然后再以学生比较熟悉的烷烃、烯烃、醇等几类化合物的命名为实例，，这样一来，学生对命名通则的理解和认识就变得容易了。环状化合物的命名也可以参考之。掌握了构造式的命名之后，再讲到后面的顺/反异构、对映异构体的命名时，重点放在构型的判断上，再加上相应构造式的名称就可以了。
2搭建分子模型，抽象结构形象化
在有机化学的教学中，有关碳原子的杂化类型、顺反异构及对映异构等立体异构体的概念，常常会让学生感到既枯燥又难懂。采用多媒体授课方式，虽然可以将这些抽象的概念较为生动且直观地展现出来［9－10］，但对于一些空间思维较差的同学来说理解起来总还是有难度。故而可以考虑使用传统的教学工具———球棍模型，再借助问题教学法［11］进行辅助教学。例如，在讲解对映异构现象时，可以分成以下几个步骤进行:(1)让学生分成几个小组自己动手搭建2－丁醇分子的球棍模型(见图1，结构式1)，再任意互换2－位碳上的两个基团后又得到一个2－丁醇的分子模型(结构式2)，此时让学生思考这两个分子模型是否完全相同?能否完全重合?当学生发现这两个看似相同的分子模型不能完全重合时，及时向学生强调这是一种立体异构现象，结果表明结构式1和结构式2为不同的化合物;(2)使用完全相同的办法引导学生搭建2－丙醇的分子模型，根据2－丁醇和2－丙醇分子结构之间的差异引出“手性碳原子”的概念;(3)引导学生将结构式2在竖直方向沿着底平面旋转180°，这样得到的结构式3和结构式2实则为同一种化合物，然而结构式3和结构式1明显具有相互照镜子的关系，这种分子就称为“手性分子”，结构式1和结构式3之间互称为“对映异构体”。经过这样一步一步动手搭建模型，同学们不但对这种立体结构有了一定的认识，而且对其中所涉及到的基本概念也会理解比较透彻。在建立了对映异构体的概念之后，再利用多媒体教具对2－丁醇的球棍模型进行投影，并根据课本上的要求按“横前竖后”的原则引出Ficsher投影式的书写要点，引导学生顺利地将立体结构向平面式进行转化。最后，利用前面所搭建的两种不能重合的2－丁醇分子模型，讲解“方向盘法”所确定的R/S构型。对有兴趣的同学还可根据立体构型和Ficsher投影式之间的转换关系，总结直接利用Ficsher投影式判断R/S构型的方法。这样逐步引导学生充分利用手中的分子模型，从简单到复杂，环环相扣，在掌握与对映异构相关的基本概念的同时，也对这种立体异构体的特征留下了深刻的印象。
3紧扣结构特征，化学性质生动化
有机化学课程的学习重点就是掌握各类有机化合物的结构特征和性质特点，由于有机化合物种类繁多，各类化合物的性质又各不相同，因此学生在学习有机化学时总感到内容多、共性少，既难学又难记。如果我们在重点分析官能团的结构特征之后能因势利导，让学生尝试自己根据官能团的结构特征推断这类化合物可能表现出来的化学性质，将会有利于学生对各类有机化合物化学性质的记忆。比如在讲有机胺类物质这一章的内容时，首先以大家熟悉的氨分子结构特征(三角锥型)为例，当氨分子中的氢不同程度被烃基取代之后就得到不同结构的伯、仲、叔胺，而这种取代并没有破坏氮原子本身所含有的孤对电子，由此让学生对此类化合物的化学性质进行简单的推理:(1)按照路易斯(Lewis)酸碱理论，孤对电子将赋予胺类物质碱性，而氮原子上所连接的取代基必将会影响到其供电子性，即碱性强弱;(2)孤对电子的存在使胺类物质具备了亲核试剂的结构特征，可以与卤代烃、酰卤、酸酐、酯等发生亲核取代反应;(3)当氮原子上连接有苯环时，会发生p－π共轭效应，使苯环电子云密度增加，有利于苯环上亲电取代反应的进行。这样先通过简单的推理，使学生对胺类化合物的化学性质有一个大致的认识，然后再进行具体讲解学生就比较容易接受了。在有机化学的学习中，对反应机理的理解也是学生普遍遇到的难题。对于临床医学专业学生，教材中所涉及的反应机理都只是进行简单的推理［12］，即使这样，大部分学生还是搞不清“亲电”和“亲核”是怎么回事。经过多年的实践教学，笔者在讲解反应机理时，首先会引导学生观察此类化合物官能团的结构特征可能会引起什么反应?如果反应可能带来什么产物?接着给学生重点介绍一些实验事实，根据实验事实再引导学生分析具体反应过程。比如，在讲苯环的亲电取代反应时，先让学生根据苯环上碳原子的sp2杂化特征判断出苯环存在共轭效应，共轭大π键的存在使环平面上下都有密度较大的电子云分布。而外界试剂在进攻这样的“富”电子结构时势必是“亲电”的过程，再加上苯环共轭结构的稳定性，最可能发生的就是取代氢的反应。所以苯环上发生的化学反应从机理上来说是亲电取代反应。这样通过摆事实，讲道理的方法引导学生自己进行合理的推断，加深其对化学性质和反应机理的理解和认识非常有帮助。
4理论联系医学，授课内容趣味化
我校为临床医学等医学相关专业所开设的有机化学通常都安排在大学一年级第二学期，对于接触医学专业课较少的一年级学生来说，还意识不到学习有机化学的重要性，这也是他们在思想上对有机化学学习不够重视的主要原因。笔者在平时的授课中，一般会利用上绪论课的时间向学生介绍有机化学与人体疾病、遗传变异等的密切联系，以及有机化学与医学、分子生物学之间的相互影响、促进和发展，激发学生从专业的角度对有机化学有个较为客观的认识。在学习各类有机化合物时，遇到与医药关系密切的结构就适当进行展开，拓宽学生的知识面。比如在讲到顺反构型时，以临床上广泛使用的己烯雌酚为例，其反式构型与天然激素分子相似，具有较强活性，可用于对某些妇科疾病的治疗;而顺式构型却因为药效低而不能药用。在讲到羧酸的酸性时，以早期临床上普遍使用的抗生素青霉素为例，先将青霉素的结构呈现给学生，然后让他们思考青霉素为什么常常是以钠盐或钾盐的形式存在?等同学们发现是利用其羧基成盐的性质改变溶解性时，又进一步提问学生为什么做成粉针剂现配现用，而不是直接做成注射剂?引导学生发现结构中的四元环，这样又把前面所学习过的小环不稳定性复习了一遍。除此之外，平时还可以通过网络资源或和专业课教师多交流，也可以多读一些与医学基础相关的书籍，积累与有机化学相关的基本医学知识，在教学中将有机化学内容与医学知识相互融会贯通。这样的教学方式，不但可以达到增加学生对有机化学学习兴趣的效果，同时还能充分让学生认识到有机化学与医学之间的紧密联系，从思想上重视有机化学。两者相互促进，共同提高学生的学习效率。每当看到学生一脸恍然大悟的表情，以及逐渐露出的笑脸，作为老师也会感到收获满满。总之，有机化学教学是一个长久的、不断探索、不断进步的过程，以上所谈到的几点仅仅是笔者在多年教学实践中的一点经验和总结，对激发学生的学习积极性和提高教学效果均有一定的帮助。在今后的教学实践中我们还需不断努力，改进教学，为培养高质量的医药卫生人才打下坚实的基础。
参考文献
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有机化学反应总结范文第4篇
[关键词]材料；有机化学；分子模拟；创新；教学改革
1前言
材料有机化学作为化学学科的基础课程，其主要研究化学材料的结构与性能。相较于其它课程，材料有机化学的理论性强、知识点多、化合物结构抽象、化学反应机理复杂。在传统的教学中教师往往采用实物模型展示的方式，然而现今材料化学中的化合物种类繁多，现有的简单模型已经不能满足日常教学的需要，因此在教学过程中学生很难理解部分复杂结构的化合物及其反应机理。如何将材料化学中的结构形象化、具体化是提高该课程效率的关键。随着计算机的飞速发展，计算化学作为一门新兴学科在生物、医药、化工等领域发挥越来越重要的作用[1-2]。传统的物理、化学研究方法面临着周期长、设备复杂、资金不足等问题，而模拟计算从量子力学角度进行材料结构与性能研究，被认为是揭示微观机理与加速宏观研究的有效手段。当前，模拟计算已经大规模的应用在科学研究中。在众多模拟软件中，Materialstudio(MS)具有友好化的Wiondows操作界面，可以将微观结构立体化，使得原本抽象的结构具有可操作性，同时它能够解决很多宏观上难以触及的问题，诸如：分子轨道、偶极矩、分子间作用力、热力学性质、结构稳定性和化学反应过程机理等。将MS应用在材料有机化学的教学中，可以将课本理论与实体化的反应历程结合，提高学生的理解力，形成长效记忆。下面笔者将从材料有机化学的教学现状、模拟软件介绍以及模拟计算用于材料有机化学教学中的实例展开详述。
2材料有机化学的教学现状及存在的问题
材料有机化学课程的服务面大，基本是生物、化学、化工、医药等专业的必修课程之一，对本科生后续课程学习乃至科研工作都起着关键作用。然而对于多数学生而言，该课程通常被认为是一门可怕的、挂科率高的课程，部分原因是知识点分散且抽象化。现阶段，板书和幻灯片教学是众多高校及科研院所的主要教学模式，缺少革新。正如国际化学联盟化学教育委员会前主席所感慨的那样[3]：“我们的许多教科书和教学方法都停留在过去的30~50年里，没有太大的改变。”然而抽象的书本教学使得学生在学习、理解该课程上出现了困难。学生难从本质上理解材料化学涉及的微观结构、分子间作用力、反应机理，从而觉得有机化学是一门枯燥乏味的理论课程。在研究材料有机化学教学现状中，渥太华大学化学教授艾莉森·弗林发现学生很不擅长对长链有机物进行命名，同时多数学生在思考反应机理时，很随意的将电子从一个分子分配给另一个分子，而不考虑这些分子之间化学键的限制。弗林教授归其原因是学生不能将材料分子的空间结构绘制出来，从而无法理解成键规则。总结而言，现阶段的有机学习教学中主要存在以下问题：(1)单靠阅读书本，学生很难构思出三维立体的分子结构；(2)抽线的理论知识使得学生无法从本质上理解反应机理，从而加剧对有机化学课程的厌学情绪。值得一提的是，特别是进入冠状病毒病大流行的特殊时期，晦涩抽象的材料化学在远程教学中面对着更大的挑战。
3分子模拟及模拟软件简介
尽管如此，新挑战也预示了新契机。现今随着计算化学的飞速发展，分子模拟被认为是一种提高学生学习化学知识兴趣的有效手段。诸如：Gaussian、Vasp、CP2K、Materialstudio等，这类模拟软件均基于一系列的半经验公式，包含密度泛函以及从头算方法等，被广泛的应用于材料有机化学中的微观结构解析以及反应机理探究，其在数字教学中或将发挥巨大作用。渥太华大学弗林教授他们借助可视化的OrgChem101模拟计算程序帮助学生了解化学语言和符号，并掌握长链有机物的命名及成键规则。此外，新加坡国立大学的化学教育者最近开发了一种方法，将化学模拟软件融入实验教学，改进了当地的教学策略。在国内，安徽医科大学提出将Gaussian模拟软件用于波谱分析的教学，利用模拟光谱有效区分出手性对映异构体[4]。此外，重庆文理学院采用化学模拟软件辅助反应机理的教学也取得很好成果[5]。然而如何融合模拟计算更形象的呈现材料有机化学中的抽象模型，相关报道较少，亟需我们进行深入的研究探讨。笔者自高校工作以来一直从事材料有机化学的教学科研工作，对材料化学课程的现状以及突破点有一定的理解，因此提出以模拟软件辅助材料有机化学的教学模式。BIOVIAMS拥有一套完整的建模和模拟环境[6]，包括：量子力学、分子力学、分子动力学、介观动力学等，旨在让材料科学和化学领域的研究人员预测和理解材料的原子和分子结构性质及其表现出的宏观性能。众多科研人员正在利用MS软件设计开发各种类型材料，包括催化剂、聚合物、复合材料、金属、合金、制药、电池等。本文笔者将阐述自己在材料有机化学教学中，采用理论模拟辅助教学的一些实例，包括发展三维立体教学，通过MS这一可视化模拟软件，在线搭建三维长链分子及其空间构型，更直观的获取材料分子的结构信息；为化学反应提供可视化的动态过程，让学生对反应历程、过程机理有本质性的理解。实践证明，将模拟软件融入材料化学的教学中，充分调动了学生的学习激情，提高了学生对基础知识的深入理解。
4软件模拟在材料有机教学中的应用实例
4.1分子三维结构的在线搭建及其空间结构分析
在材料有机化学课程中，分子结构、同分异构体以及立体异构体等是一个重要概论。初次接触的学生往往会由于缺乏空间想象力，而无法在脑海中操纵、旋转复杂这些结构。利用MS中Visualize模块可以绘制分子的微观结构以提升学生对空间想象力的培养。图1可视化的有机分子及其空间结构Fig.1Visualizedorganicmoleculesandtheirspatialstructure如图1a中，我们可以看到不同杂化方式的碳原子，并且能够从三维角度观测它们的空间构型。再如，判断同分异构体的构象是教学中的一个重难点。我们知道同分异构体是由于分子中单键的旋转而产生了相同原子而不同排列形式的构象，同分异构体间的化学性质截然不同。如图在1b-c中，如何判断1,2-二氯代丁烷两种同分异构体的内内消旋性？MS模拟软件可以轻松解决该教学问题。首先通过在MS绘制出1,2-二氯代丁烷的两种空间构象，可以清楚看到图1c中的对称性是由不对称性的碳原子引起，因此具有内消旋性，即为(2R，3S)1,2-二氯代丁烷。以上仅仅是简单分子的绘制，MS的功能强大在于它特别适用于复杂分子的绘制，如碳纳米管、C60、石墨烯等，如图1d。MS可以自定义的绘制任何有机物质，该软件的工具栏提供了多种杂化方式的碳键，方便在教学中随意的切换。利用该套绘制分子空间结构的功能，学生能够从不同角度观察分子的空间结构及成键方式，从而轻松解决材料化学中涉及键长、键角、轨道、电荷分布以及原子共平面等问题。通过在线搭建不同空间构型的有机化学分子，学生甚至可以远程亲手操控、旋转、增减该结构，加深对杂化理论以及同分异构的理解，极大增强对材料有机化学学习的兴趣。
4.2模拟计算分子间作用力
分子间作用力是指作用于原子和它相邻粒子之间的引力或斥力。分子间力相对于分子内力来说是很微弱的，主要包括氢键、配位键、范德华力、共价键、色散力等。深入理解分子间作用力对于材料有机化学学习非常重要。这里笔者将以氢键为例，阐述模拟计算在识别氢键中的有效作用。氢键指的是一个氢原子与一个电负性高的元素(通常是氮、氧或氟)以共价键的形式结合，键能介于成键作用和非键作用之间，常被描述为偶极-偶极键的一种极端形式。实际中，氢键的形成需要满足一定距离和角度要求。如何判断是否有氢键形成以及氢键形成的数量是判断材料稳定性的一个关键。在模拟计算中，通常根据以下两个标准进行氢键形成的判断(图2a)：(1)施体(指与氢原子成健的原子)与受体(指与氢原子形成氢键的原子)之间的距离小于等于0.35nm；(2)氢原子-施体-受体之间的夹角小于等于30度。为进一步在课堂上使氢键可视化，我们创建了水分子(图2b)，可以看到几何优化后的水分子氢氧键长为0.96Å，键角约为104.5度。而后构建1.0kg/m3的水盒子，能量最小化后计算出氢键分布。图2b中氢键用蓝色虚线表示，可以清楚看到中间水分子形成了3个氢键，进一步计算显示，水相中每个水分子约可形成3.5个氢键，跟文献报道一致。同时该模拟计算也给出了体系内的范德华及静电作用能分别为27.5kcal/mol，-150.9kcal/mol。MS为体系分子间作用提供了可视化的分析方法，在教学过程中，通过该套算法搭建分子间微观作用力与材料宏观性能之间的匹配性关系，将材料有机化学教学提升至一个新的高度。
4.3催化反应过渡态计算
过渡态理论认为化学反应中原子排列位置的变化是连续的，从反应物到生成物中间存在一个中间体，即过渡态，该中间体与反应物的能量差为反应活化能(图3a)。催化剂的加入能有效降低该活化能，使得化学反应更易进行。为了更直观的描述催化反应过程，笔者常用MS中的量化计算辅助课程讲解，使得原本抽象的催化反应历程具有可视化效果。甘油催化裂解是笔者在教学课堂中常举得一个例子。众所周知，甘油蒸汽在没有催化剂的情况下十分稳定，解离能很大，但是在Co催化作用下，其裂解活化能得以有效降低。为了探讨甘油蒸汽在Co0和Co2+界面处的转化过程，采用量子力学模拟计算甘油催化裂解。如图3b，计算过程中，由于能量最小化的驱使下，甘油分子最终停留在Co0和Co2+界面处，此时体系最稳定。随后根据公式计算出甘油四步裂解过程中的能垒数值，并绘制过程阶梯图，如图3c。根据该阶梯图，我们能清晰的看到甘油分子在界面处的裂解催化所需的能垒最低，即表明此反应最容易发生。材料化学教学中通过该实列的操作展示，学生可以更直观的看到化学反应是如何一步一步进行的，并且了解每一步都需要克服反应能垒，加深对催化反应及过渡态理论的理解。反应步骤一：CH2OHCHOHCH2OH→CH2OHCHOHCHO*+H2反应步骤二：CH2OHCHOHCHO*→CH2OHCH2OH+CO*反应步骤三：CH2OHCH2OH→CH3CHO*+H2O反应步骤四：CH3CHO*→CH4+CO*
5结束语
有机化学反应总结范文第5篇
1教学中渗透化学史，保持学习兴趣
爱因斯坦曾经说过：“兴趣是最好的老师”。上好一门课程的关键问题是如何激发和保持医学生的学习兴趣。作者在教学中发现，学生对有机合成的化学史很感兴趣，就有意识地尝试课程内容与化学史结合，并且贯穿在整个教学过程中，这样能不断增强学生对有机合成的兴趣。例如讲绪论时介绍1828年人类第一个有机物的人工合成，化学家维勒用氰酸银与氯化铵反应得到了有机物尿素，这是人类正式进入到有机合成年代；我国1965年制成了世界上第一个具有生物活性的人工合成结晶蛋白质—牛胰岛素，标志着我国有机合成的水平已达到国际先进水平。针对一些特殊的试剂如格氏试剂，首先讲述格氏试剂的发明者维克多•格林尼亚年轻时爱情经历挫折所激发起的奋发学习劲头，成为著名化学家的轶事，接下来再讲述格氏试剂的制备、反应，就会使学生感兴趣。在讲有机反应时，介绍了国际上唯一以我国化学家名字命名的有机反应——黄鸣龙反应。黄鸣龙先生对反应过程一次忘塞瓶塞，产物收率提高的偶然事件认真探究，发现了新的羰基还原反应。我国科学家的这些成就唤起了学生的强烈民族自豪感，并养成了认真做好实验的习惯。美国有机化学家科里1967年提出的有机合成路线的常用逆合成分析法，使合成路线设计成为严格思维逻辑的科学，并编制了第一个计算机辅助设计程序，开计算机辅助有机合成先河。他由于这方面的重大贡献获得1990年诺贝尔化学奖。2001年诺贝尔化学奖获得者美国科学家威廉•诺尔斯、日本科学家野依良治和美国科学家巴里•夏普雷斯在不对称合成方面所取得的成就使化学家们能够有效地操纵化学反应。在课程中贯穿有机合成发展的历史，让学生多了解科学家们的探索经历和伟大成就，激发自己的斗志，始终保持学习兴趣。
2对照比较，建立概念的规律性联系
有机化学的知识点多，使内容显得繁杂，在学习时医学生常常感到混淆不清，理解不深入，导致死记硬背。为了解决这个问题，作者在教学过程中采取对照比较的方法，进行相似知识点的异同辨别，突出知识点的内涵和本质，使学生从根本把握。例如有机化学中的一种常见现象，是在有机反应中，在不同的反应条件下，相同的反应物其反应产物也不同，在讲课时注意对比这些反应，引导学生注意到它们之间的区别。再如，具有不同官能团的化合物对应于不同类型的有机化学反应，上课时可就这方面进行对照比较。学生普遍认为在有机化学的学习中，最困难的是要记忆大量的反应式。有机化学反应看似千变万化，实际是极具规律性的，从反应机理来看，基本是亲电、亲核、取代、加成等，而有机合成基本是这些反应的组合。如果学生熟悉了有机反应，就能有规律地学习合成的技巧。在学生具备有机化学基础后，教师把亲电、亲核、取代、加成等基本概念，以及相关的规律性概念和思维方法给学生归纳出来。学生在理解有机化学反应机理和掌握基本方法后，就能化解反应式记忆的困难，只需适当的记忆就能掌握大量的反应式。
3引入学术前沿动态，培养学生的创新意识
教师应在教学中让学生认识到有机合成是一个新反应和新试剂不断涌现的快速发展的领域，而新反应和新试剂的应用使有机分子的合成路线更趋向简单、快速、高效、绿色。给他们介绍生物化学合成、仿生合成、超分子合成、模板合成及绿色有机合成等新领域，使学生了解有机合成化学的学科进展，体会到新知识对人类的影响。在这个过程中，教师应该关注两个方面。一个方面是要向医学生介绍学术前沿的新动向、新知识，让学生尽快的接触学科前沿，体会到有机合成的魅力，保证教学内容的科学性和先进性。另一个方面是要引导学生关注科学研究，形成创新意识。教师上课时可结合教学内容给学生介绍自己学术研究方面的进展情况，以及自己做科研时遇到的问题、困难和解决思路与方法等，以自己的切身经验和体会带领学生跨入研究和创新的门槛，引导他们适应新的社会要求，跟上时代的步伐。
4结语
