周淑晶,張 杰,張秀梅,趙 巖,王麗影,李進京
(佳木斯大學(xué) 藥學(xué)院,黑龍江 佳木斯 154007)
精細有機合成工藝學(xué)理論是化工行業(yè)從業(yè)者必備的基礎(chǔ)知識,是化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)生重要的專業(yè)必修課之一。實驗是化學(xué)的靈魂,為了有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣,培養(yǎng)學(xué)生主觀能動性,實驗課的重要性不言而喻。不斷對課程的實驗內(nèi)容進行適當改革[1-2],使理論知識與生產(chǎn)實際緊密結(jié)合,提升創(chuàng)業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)業(yè)能力,培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的新時代化工行業(yè)大學(xué)生可起到積極的作用。
在精細化工品生產(chǎn)工藝上傾向于在同一反應(yīng)器中,連續(xù)地加入原輔材料,以進行一個以上的轉(zhuǎn)化,成為一個合成工序,即多個化學(xué)單元反應(yīng)合并成為一個合成工序的生產(chǎn)工藝稱“一勺燴”工藝?!耙簧谞Z”工藝具有反應(yīng)步驟少、操作簡單、節(jié)約溶劑和勞動力成本、設(shè)備投資少,適于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點。但在教學(xué)過程中,“一勺燴”工藝只停留在理論講授層面,學(xué)生并未實際操作,缺乏透徹的理解和深層次的思考。例如有些反應(yīng)在連續(xù)操作時可能會導(dǎo)致副產(chǎn)物多,產(chǎn)品純度不高的問題。在采用“一勺燴”工藝時,需要確認所用的溶劑和產(chǎn)生的副產(chǎn)物對下一步反應(yīng)無明顯影響,生成的中間體未經(jīng)純化時的純度足以進行下一步反應(yīng),終產(chǎn)物的收率和純度有保證等。本文以熒光增白劑BA-L的“一勺燴”制備工藝為例[3-6],旨在對實驗教學(xué)內(nèi)容進行適當改革,增強學(xué)生對“一勺燴”制備工藝的理解,以期改善實驗教學(xué)效果,提高教學(xué)質(zhì)量。
第一步:
第二步 :
第三步:
1.2.1 第一步縮合
取6.00 gDSD酸于100 mL燒杯中,攪拌下緩慢滴加 10%NaOH溶液,直至反應(yīng)液澄清透明,將燒杯置于冰水浴中冷卻至0℃?zhèn)溆谩?/p>
將50.00 g冰、10 mL水和1.00 mL1%的HCl置于250 mL的三頸瓶中,小心加入5.00 g三聚氯氰(有強烈刺激性,切勿吸入),置于冰水浴中打漿0.5 h后,開始滴加上述DSD-Na水溶液,用酸度計監(jiān)測反應(yīng)液pH值,并用10% NaOH溶液調(diào)整,使整個反應(yīng)過程中保持pH值=4。2 h后,撤掉冰水浴,使反應(yīng)在10℃下反應(yīng)2 h,再升溫至20℃反應(yīng)1 h。用糠醛監(jiān)測反應(yīng)終點,反應(yīng)結(jié)束后,不經(jīng)分離,直接進行第二步縮合。
1.2.2 第二步縮合
將第一步縮合液溫度升高至30℃后,加入2.54 g苯胺,用酸度計監(jiān)測反應(yīng)液pH值,并用10%NaOH溶液調(diào)整,使整個反應(yīng)過程中保持pH值=8~9。在30℃下反應(yīng)2 h。薄層色譜法(TLC)監(jiān)測反應(yīng)終點。反應(yīng)結(jié)束后,不經(jīng)分離,直接進行第三步縮合。
1.2.3 第三步縮合
將第二步縮合液溫度升高至80℃后,加入二乙醇胺2.84 g,用酸度計監(jiān)測反應(yīng)液pH值,并用25%氨水調(diào)節(jié),使整個反應(yīng)過程中保持pH值=10。在80℃下反應(yīng)3 h,TLC監(jiān)測反應(yīng)終點。反應(yīng)結(jié)束后,冷卻至室溫,用10%鹽酸調(diào)節(jié)pH值=5,析出固體,過濾,用大量水淋洗。所得固體用10%氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值=8,水為溶劑重結(jié)晶即得。
三聚氯氰有強烈刺激性,對皮膚、粘膜有刺激作用,吸入高濃度可引起支氣管炎,長期接觸可引起頭痛、頭暈等。實驗過程中應(yīng)做好防護,切勿吸入。反應(yīng)過程宜用酸度計監(jiān)測反應(yīng)液pH值,用 10%的NaOH溶液調(diào)整反應(yīng)液酸堿度時應(yīng)緩慢適量加入,以免影響實驗結(jié)果。過量的熒光增白劑可能會對人體造成危害,有潛在的致癌風險,因此對實驗產(chǎn)物妥善保管。
本實驗包含多種實驗操作及后處理方法,反應(yīng)時間較長,可做為第七學(xué)期專業(yè)實踐部分的實驗內(nèi)容。宜安排18學(xué)時,其中第一步縮合反應(yīng)需要8學(xué)時,第二步縮合需4學(xué)時,第三步縮合6學(xué)時。為了保證教學(xué)效果,每個實驗組不宜超過3人,實驗過程中組員要有明確的分工,詳細記錄實驗現(xiàn)象。實驗結(jié)束后,要求學(xué)生寫出完整的實驗報告和對“一勺燴”工藝全新的認識和體會,并能做到舉一反三。
本實驗的考核內(nèi)容主要由預(yù)習報告,實驗操作,實驗效果,實驗報告和心得體會5部分組成,分值各占20%。其中心得體會考察學(xué)生對“一勺燴”工藝的理解和感悟,心得體會中要求以“一勺燴”工藝為導(dǎo)向,構(gòu)思創(chuàng)業(yè)項目,擬定創(chuàng)業(yè)方向,積累創(chuàng)業(yè)經(jīng)驗,從而培育學(xué)生的創(chuàng)業(yè)意識、創(chuàng)業(yè)精神、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,為成為創(chuàng)新發(fā)展需要的人才奠定扎實的理論和實踐基礎(chǔ)。
恰當合理地運用“一勺燴”工藝將大大簡便反應(yīng)操作過程,在工業(yè)生產(chǎn)中,有很大的利用價值。將“一勺燴”工藝引入到實驗教學(xué)內(nèi)容中,有利于學(xué)生對理論教學(xué)內(nèi)容的理解和領(lǐng)悟,也有利于學(xué)生實踐能力和獨立思考能力的培養(yǎng)。在此基礎(chǔ)上滲透創(chuàng)業(yè)教育,在一定程度上可改善實驗教學(xué)效果,提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)能力。