趙夢(mèng)龍，苑岱雷，葉梓，房芳，于月娜

南方科技大學(xué)化學(xué)系，廣東 深圳 518055

有機(jī)化學(xué)學(xué)科發(fā)展迅速，新概念、新方法不斷更新，實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)也迅速更迭換代，一些傳統(tǒng)方法已不再是合成目標(biāo)產(chǎn)物最優(yōu)策略。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程作為化學(xué)專業(yè)教學(xué)體系的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)緊隨學(xué)科研究前沿，不斷深入革新，將科研新成果、新技術(shù)融合貫穿到實(shí)驗(yàn)教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生的國(guó)際性學(xué)術(shù)視野，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，培養(yǎng)專業(yè)拔尖創(chuàng)新型人才[1]。

有機(jī)電化學(xué)合成是一種非常高效的氧化還原方法，反應(yīng)以電子作為氧化還原試劑，有機(jī)分子或催化媒介的外層電子層在“電極/溶劑”表面得到或失去電子，然后轉(zhuǎn)化生成新化合物(圖1)。反應(yīng)通常在常溫、常壓下進(jìn)行，避免了有毒或危險(xiǎn)的氧化劑和還原劑的使用，過(guò)程緩慢可控，選擇性高[2]，官能團(tuán)耐受性強(qiáng)，原子經(jīng)濟(jì)性高，環(huán)境污染小，是公認(rèn)的綠色合成策略[3]。有機(jī)電化學(xué)合成策略由于其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)廣泛應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，并取得了一系列突破性成果[4–6]。

圖1 (a) 化學(xué)氧化反應(yīng)；(b) 電化學(xué)氧化反應(yīng)

C―N鍵作為一類重要的化學(xué)鍵廣泛存在于天然產(chǎn)物、藥物等生物活性分子中[7]，C―H/N―H氧化脫氫交叉偶聯(lián)反應(yīng)是構(gòu)建C―N鍵最直接、經(jīng)濟(jì)的方法之一。由于有機(jī)電化學(xué)合成綠色、選擇性高的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)方法相比，其在構(gòu)建C―N鍵方面呈現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢(shì)，逐漸成為有機(jī)合成的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一[8–11]。因此，基于最前沿的科研成果[12–14]，將其轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)電化學(xué)陽(yáng)極氧化芳胺對(duì)位高選擇性胺化的開(kāi)放性綜合實(shí)驗(yàn)。

首先以吩噻嗪和N,N-二甲基苯胺為模板底物，對(duì)電流、電量和電解質(zhì)三個(gè)影響因素進(jìn)行考察；確定最優(yōu)條件后，再對(duì)芳胺的適用性進(jìn)行考察，最后通過(guò)循環(huán)伏安法對(duì)反應(yīng)規(guī)律進(jìn)行探索。實(shí)驗(yàn)以石墨電極為陽(yáng)極，鉑電極為陰極，反應(yīng)在室溫空氣條件下進(jìn)行，操作簡(jiǎn)便，綠色友好。此方案融合了電化學(xué)合成技術(shù)、反應(yīng)條件篩選、核磁內(nèi)標(biāo)法定量、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)表征、循環(huán)伏安法探索反應(yīng)規(guī)律五部分內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)綜合性、系統(tǒng)性高，可以鍛煉與培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)綜合能力。

1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

(1) 學(xué)習(xí)電化學(xué)氧化脫氫交叉偶聯(lián)構(gòu)建C―N鍵的反應(yīng)原理；

(2) 初步學(xué)習(xí)電化學(xué)合成技術(shù)的基本概念、原理與儀器操作；

(3) 掌握核磁內(nèi)標(biāo)法定量分析在有機(jī)反應(yīng)條件篩選中的應(yīng)用；

(4) 學(xué)習(xí)循環(huán)伏安法在電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理探索中的應(yīng)用。

2 實(shí)驗(yàn)原理

2.1 電化學(xué)氧化脫氫交叉偶聯(lián)反應(yīng)

富電子芳胺與吩噻嗪在電化學(xué)氧化條件下，可以發(fā)生C―H/N―H交叉偶聯(lián)反應(yīng)，生成三芳基胺衍生物。影響電化學(xué)反應(yīng)的因素除一般的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)涉及的壓力、溫度、時(shí)間、溶液組成、催化劑等，還有電極電位、電流、電量、電極材料、電解池、電路連接等因素。綜合考慮，此方案僅對(duì)電流、電量和電解質(zhì)進(jìn)行考察，以石墨棒為陽(yáng)極，鉑片為陰極，MeCN/MeOH為溶劑，在單室電解池中以恒電流模式電解，反應(yīng)能以中等以上的收率獲得對(duì)位選擇性的C(sp2)-H/N-H偶聯(lián)產(chǎn)物。此合成方法可在空氣氛圍中進(jìn)行，具有很好的對(duì)位選擇性和官能團(tuán)耐受性。

基于文獻(xiàn)報(bào)道[12–14]，反應(yīng)可能的機(jī)理如圖2所示：首先，吩噻嗪在陽(yáng)極上氧化生成a；同時(shí)，芳胺也在陽(yáng)極氧化并脫去質(zhì)子生成b；隨后，自由基陽(yáng)離子a與N-自由基b交叉偶聯(lián)，偶聯(lián)高選擇性地發(fā)生在芳胺對(duì)位，形成中間體c；最后，脫質(zhì)子化得產(chǎn)物3a。在反應(yīng)過(guò)程中，氫離子在陰極被還原釋放出H2。

圖2 電化學(xué)氧化交叉偶聯(lián)構(gòu)建C―N鍵

2.2 電化學(xué)合成體系

電化學(xué)合成體系一般由電化學(xué)工作站、陽(yáng)極、陰極、反應(yīng)物、反應(yīng)介質(zhì)和電解質(zhì)等組成。電化學(xué)反應(yīng)是成對(duì)出現(xiàn)的，即同時(shí)發(fā)生陰極還原和陽(yáng)極氧化，但在通常的有機(jī)電合成過(guò)程中，一般只利用某一電極(陰極或陽(yáng)極)上的反應(yīng)來(lái)合成所需化合物，而溶劑在對(duì)電極發(fā)生“犧牲”反應(yīng)放出氫氣或氧氣[15]。

(1) 電解池：是實(shí)現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)的裝置，實(shí)驗(yàn)室常用單室電解池和“H”型分隔電解池[4](圖3)。

圖3 電解池

(2) 電解方式：分為恒電壓和恒電流兩種；恒電流反應(yīng)，便于計(jì)算總電荷消耗，但當(dāng)?shù)孜锓磻?yīng)完后，電壓升高，會(huì)有副反應(yīng)發(fā)生。恒電壓反應(yīng)，不容易發(fā)生副反應(yīng)，但體系電阻過(guò)大將導(dǎo)致電流降低，反應(yīng)速率低。反應(yīng)時(shí)可以調(diào)節(jié)電解質(zhì)類型與濃度、溶劑等來(lái)控制電流或電壓，實(shí)驗(yàn)常采用恒電流方式。

(3) 電極材料：電極材料需導(dǎo)電性好、穩(wěn)定耐用、易于加工，機(jī)械強(qiáng)度好；電極材料決定電極電勢(shì)，它不僅影響反應(yīng)收率與純度，甚至決定反應(yīng)是否發(fā)生以及產(chǎn)物類型。常用Pt、C (石墨、玻碳、摻硼金剛石)、PbO等作陽(yáng)極材料，Pt、C、Hg、Pb、Al、Ag等作陰極材料。

(4) 電解質(zhì)：是指具有足夠溶解度和氧化還原穩(wěn)定性的離子鹽，電解質(zhì)離子可以減緩工作電極產(chǎn)生的活性中間體向?qū)﹄姌O的遷移，從而減少其損失。電解質(zhì)離子通常體積大、配位弱，對(duì)親電或親核試劑呈惰性，常用的有LiClO4、nBu4NBF4、Et4NOTs、nBu4NOAc等。

(5) 溶劑：有機(jī)電化學(xué)合成中使用的溶劑必須具有足夠的介電常數(shù)和溶解能力，以便電子可以自由地移動(dòng)。溶劑必須具有足夠的氧化還原穩(wěn)定性，不干擾預(yù)期反應(yīng)，可使用電位范圍應(yīng)涵蓋具體的實(shí)驗(yàn)參數(shù)。常用的有乙腈、二甲基甲酰胺、二甲亞砜、甲醇、二氯甲烷等。

2.3 循環(huán)伏安法

循環(huán)伏安法(Cyclic Voltammetry，CV)是一種常用的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理研究方法。CV法通過(guò)控制電極電勢(shì)以不同的速率，如圖4(a)所示，隨時(shí)間以三角波形一次或多次反復(fù)掃描；電勢(shì)變化使電極上能交替發(fā)生不同的還原和氧化反應(yīng)，并記錄電流-電勢(shì)曲線，所得曲線如圖4(b)所示。根據(jù)曲線形狀可以判斷電極反應(yīng)的可逆程度，中間體、相界吸附或新相形成的可能性，以及偶聯(lián)化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)等。Epa和Epc分別對(duì)應(yīng)氧化和還原的電壓峰值，可分別看作為反應(yīng)所需的電壓值。反應(yīng)所需電流值也可通過(guò)圖譜中的電流峰值和電極表面積等參數(shù)進(jìn)行換算[16]。

圖4 (a) CV法電位掃描；(b) CV法電流-電勢(shì)曲線

2.4 核磁內(nèi)標(biāo)法定量分析

核磁共振氫譜中，共振峰面積與被測(cè)組分的含量成正比。內(nèi)標(biāo)法定量分析時(shí)，一般可對(duì)該化合物中某一指定基團(tuán)上質(zhì)子引起的峰面積與內(nèi)標(biāo)物某一指定基團(tuán)上質(zhì)子引起的峰面積進(jìn)行比較，即可求出其絕對(duì)含量。內(nèi)標(biāo)物需溶解性好，最好產(chǎn)生單一共振峰，參比共振峰與樣品峰的位置至少間隔30 Hz，且不與樣品中任何組分反應(yīng)。將樣品與內(nèi)標(biāo)物精密稱量，配制成一定濃度的溶液，進(jìn)行1HNMR檢測(cè)，根據(jù)樣品和內(nèi)標(biāo)指定基團(tuán)上質(zhì)子產(chǎn)生的共振峰積分值，可按下式求出樣品的含量(WS)，式中下標(biāo)S表示樣品，STD表示內(nèi)標(biāo)物，A為峰面積，n為特征峰質(zhì)子當(dāng)量，M為分子量，W為重量。

3 試劑

吩噻嗪、N,N-二甲基苯胺、3-甲基-N,N-二甲基苯、3-溴-N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲基-1-萘胺、N-苯基-1-萘胺、1-苯基吡咯烷、4-乙酰氨基苯酚、4-二甲氨基苯酚、nBu4NPF6、nBu4ClO4、nBu4NBF4、nBu4NOTf、1,4-二硝基苯(以上均為分析純，采購(gòu)自畢得生物醫(yī)藥、安耐吉、百靈威、TCI、Adams等試劑公司)；甲醇、乙腈、乙酸乙酯、石油醚、二氯甲烷、無(wú)水硫酸鈉(以上均為分析純，采購(gòu)自上海凌峰)；3 mol·L-1KCl溶液、200–300目硅膠、海砂、20 mL樣品管等。

4 儀器與耗材

400 MHz核磁儀(德國(guó)布魯克，AVANCE III HD 400)、電化學(xué)工作站(華誼，HY3005MT)、石墨電極(陽(yáng)極，φ6 mm)、鉑電極(陰極，10 mm × 10 mm × 0.1 mm)、電化學(xué)合成儀(德國(guó)IKA，ElectraSyn2.0)、玻碳電極、鉑電極、Ag/AgCl參比電極、分析天平、電磁攪拌器、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、真空系統(tǒng)、三口燒瓶、圓底燒瓶、分液漏斗、錐形瓶、磁子、移液槍、注射器、微量注射器、翻口塞、針頭等。

5 實(shí)驗(yàn)步驟

5.1 電化學(xué)反應(yīng)影響因素考察

按照表1中的條件開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)，共8組實(shí)驗(yàn)。

表1 反應(yīng)影響因素考察

25 mL三口燒瓶中依次加入磁子、吩噻嗪(39.9 mg，0.2 mmol)和電解質(zhì)(0.1 mmol)，隨后加入7 mL乙腈和3 mL甲醇(移液槍量取)，最后用微量注射器量取N,N-二甲基苯胺(38 μL, 0.3 mmol)加入到三口燒瓶中。

將三口燒瓶固定在電磁攪拌器上，裝入石墨電極(陽(yáng)極，φ6 mm，約18 mm浸入溶液)，鉑電極(陰極，10 mm × 10 mm × 0.1 mm)，通過(guò)導(dǎo)線與電化學(xué)工作站(圖5)。按照表1中的條件設(shè)置電流，點(diǎn)擊“output”，以恒定電流在室溫下反應(yīng)，溶液顏色逐漸由無(wú)色變?yōu)闇\藍(lán)色，隨著反應(yīng)進(jìn)行，顏色逐漸加深。薄層色譜監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程(展開(kāi)劑極性V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 10 : 1)，到達(dá)表1中時(shí)長(zhǎng)后，關(guān)閉電源，反應(yīng)結(jié)束，此時(shí)反應(yīng)液呈棕黃色。

圖5 電化學(xué)合成儀

將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至100 mL圓底燒瓶中，二氯甲烷洗滌反應(yīng)燒瓶，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋干溶劑。所得固體用乙酸乙酯溶解，然后轉(zhuǎn)移至分液漏斗中，水洗、無(wú)水硫酸鈉干燥，減壓抽濾，收集濾液。向?yàn)V液中加入內(nèi)標(biāo)物1,4-二硝基苯(33.6 mg，0.2 mmol)，充分溶解，然后取1 mL濾液于25 mL圓底燒瓶中，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋干溶劑，油泵真空干燥，除去殘留溶劑。向圓底燒瓶中加入0.5 mL左右的氘代氯仿，轉(zhuǎn)移至核磁管內(nèi)，進(jìn)行核磁氫譜測(cè)試，通過(guò)核磁內(nèi)標(biāo)法分析特征峰面積之比，以此計(jì)算出不同條件下的收率，分析各因素對(duì)反應(yīng)的影響，確定最優(yōu)的反應(yīng)條件。

核磁定量測(cè)試參數(shù)[17]：1H-NMR，400 MHz，測(cè)定溫度為25 °C，脈沖寬度(P1) 8.58 μs，掃描次數(shù)(NS) 32，空掃次數(shù)(DS) 2，弛豫延遲時(shí)間(D1) 20 s；內(nèi)標(biāo)基準(zhǔn)峰：8.42 (8.500–8.300)，s峰，質(zhì)子當(dāng)量4H；樣品基準(zhǔn)峰：6.24 (6.270–6.210)，dd峰，質(zhì)子當(dāng)量2H (圖6)。

圖6 核磁內(nèi)標(biāo)法定量分析

5.2 芳胺適用性考察

在最優(yōu)條件下，對(duì)不同類型芳胺的適用性進(jìn)行考察(圖7)，反應(yīng)操作步驟同條件篩選，后處理操作步驟如下：

圖7 底物適用性考察

將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至100 mL圓底燒瓶中，二氯甲烷洗滌反應(yīng)瓶，加入約1 g硅膠，搖勻，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋干溶劑。干法上樣，硅膠柱層析分離純化，洗脫劑極性為V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 200 : 1，使用TLC監(jiān)測(cè)柱層析進(jìn)程(展開(kāi)劑極性V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 10 : 1)。

收集含有產(chǎn)物的洗脫劑于500 mL茄型瓶中，使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋干溶劑，然后轉(zhuǎn)移至已稱重的25 mL圓底燒瓶中，旋干溶劑，使用油泵進(jìn)行真空干燥，除去殘留溶劑，稱重，計(jì)算收率。

將少量產(chǎn)品溶解于0.5 mL左右的氘代氯仿中，轉(zhuǎn)移至核磁管內(nèi)，進(jìn)行核磁氫譜測(cè)試，測(cè)試結(jié)束后回收樣品；然后進(jìn)行高分辨質(zhì)譜分析(送樣)，分析核磁氫譜和質(zhì)譜數(shù)據(jù)，表征產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。

5.3 循環(huán)伏安法測(cè)試

樣品的配制：20 mL樣品管中依次加入7 mL乙腈、3 mL甲醇、2.0 mmol電解質(zhì)，0.1 mmol吩噻嗪或芳胺，共配制9個(gè)樣品。

向Ag/AgCl參比電極的玻璃管中填充3 mol·L-1KCl溶液，使液面達(dá)到玻璃管的中間位置。然后依次連接參比電極、玻碳電極(W)和鉑電極(C)至瓶蓋上。電極安裝完之后，乙醇洗滌電極，將瓶蓋與反應(yīng)管組裝在一起，待測(cè)樣品用注射器經(jīng)瓶蓋上的閥門(mén)加入反應(yīng)管中(圖8)。

圖8 循環(huán)伏安分析儀

將反應(yīng)管套件安裝到電化學(xué)工作站上，通過(guò)閥門(mén)向體系內(nèi)緩慢通入惰性氣體，鼓泡脫氣3 min，關(guān)閉閥門(mén)，靜置待用。

設(shè)置測(cè)試參數(shù)(段數(shù)3，起始電壓0 V，最高電壓2 V，最低電壓-0.1 V，終止電壓0 V，掃描速度0.2 V·s-1)，點(diǎn)擊“start”，開(kāi)始測(cè)量，得到吩噻嗪和不同取代芳胺的CV圖。

6 結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)第一部分，對(duì)影響電化學(xué)反應(yīng)的三個(gè)因素：電解質(zhì)、電流和電量進(jìn)行考察，反應(yīng)收率通過(guò)核磁內(nèi)標(biāo)法確定，結(jié)果如表1所示。首先考察了四丁基四氟硼酸銨、四丁基四氟硼酸銨、四丁基高氯酸銨、四丁基六氟磷酸銨四種電解質(zhì)(實(shí)驗(yàn)1–4)，其中四丁基六氟磷酸銨效果最佳，反應(yīng)核磁收率達(dá)76.3% (實(shí)驗(yàn)4)。確定了電解質(zhì)后，又對(duì)電量進(jìn)行考察，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間相同，實(shí)驗(yàn)5中電流升至10 mA，反應(yīng)收率稍有降低(71.1%)，實(shí)驗(yàn)6降低電流至4 mA，2 h后停止反應(yīng)，僅得到43%收率；這兩組數(shù)據(jù)說(shuō)明電流較小時(shí)，反應(yīng)時(shí)間短，電量不足影響收率；但電流較大時(shí)，電量充足，但是由于電勢(shì)增大，副反應(yīng)增多，收率不升反而稍微降低。接下來(lái)在電量相同的條件下，考察電流的影響，實(shí)驗(yàn)7電流降低4 mA，反應(yīng)3.5 h收率基本保持，而實(shí)驗(yàn)8電流升至14 mA時(shí)，收率降至59.7%，這兩組數(shù)據(jù)同樣說(shuō)明電流過(guò)高，副反應(yīng)增多。綜合考慮，我們確定反應(yīng)4的條件為最優(yōu)條件。確定了最優(yōu)反應(yīng)條件后，在實(shí)驗(yàn)第二部分考察了8種不同取代芳胺的適用性(圖7)。產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)核磁氫譜和質(zhì)譜表征、驗(yàn)證。芳胺對(duì)位無(wú)取代時(shí)，可以高選擇性得到芳胺對(duì)位胺化產(chǎn)物(3a–e，3f)。芳胺間位取代基電子效應(yīng)對(duì)收率影響顯著，當(dāng)間位是給電子甲基時(shí)，收率可達(dá)98% (3b)；當(dāng)間位引入吸電子溴時(shí)，反應(yīng)僅以16%的收率得到產(chǎn)物3c。具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的N-吡咯烷基苯胺(1e)也表現(xiàn)出良好的反應(yīng)活性，以92%的收率得到目標(biāo)產(chǎn)物3e。當(dāng)使用對(duì)位氨基取代的酚類底物時(shí)(1f–g)，可以高選擇性生成鄰位N―H/C―H鍵偶聯(lián)產(chǎn)物，這類底物可能是按照氮自由基對(duì)芳香環(huán)加成的機(jī)理進(jìn)行反應(yīng)[18]，缺電子的1f反應(yīng)活性低，收率僅有61%。具有較大共軛體系的N-苯基-1-萘胺(1d)和N,N-二甲基-1-萘胺(1h)反應(yīng)活性都非常高，收率分別為86%和89%。實(shí)驗(yàn)第三部分是循環(huán)伏安法測(cè)試，測(cè)試兩類底物的氧化還原電位。如圖9所示，所測(cè)吩噻嗪和芳胺的氧化電位均低于1.5 V，而反應(yīng)時(shí)的電壓均在4.0 V以上，遠(yuǎn)高于兩種底物的氧化電位，因此推測(cè)吩噻嗪及芳香胺在實(shí)驗(yàn)條件下均在陽(yáng)極被氧化，失去電子，分別形成碳自由基陽(yáng)離子和氮自由基，然后發(fā)生自由基交叉偶聯(lián)(圖2)。從圖9(b)我們可以得出1b，1a，1c的氧化電位依次升高，因此生成自由基的難度增大，從而導(dǎo)致反應(yīng)活性的差異，這與第二部分的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的N-吡咯烷基苯胺(1e)氧化電位與N,N-二甲基苯胺(1a)相比略低，因此它的反應(yīng)性高。圖9(c)中1a，1d，1h的氧化電位趨勢(shì)與他們反應(yīng)收率也基本一致。1d由于氮上引入吸電子苯基，因此氧化電位較高，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，仍然表現(xiàn)出很好的反應(yīng)性(86% yield)。我們推測(cè)是由于與氨基相連苯環(huán)上C―H鍵數(shù)量較少，且底物位阻較大，減少了副反應(yīng)的發(fā)生，利于目標(biāo)產(chǎn)物的生成。

圖9 循環(huán)伏安曲線

基于芳胺底物適用性的考察結(jié)果和循環(huán)伏安法的測(cè)試結(jié)果，可以大致推斷，在吩噻嗪2與不同的芳香胺3進(jìn)行電化學(xué)促進(jìn)下的交叉偶聯(lián)時(shí)，與氨基相連芳環(huán)的電子密度越高，越容易被氧化形成自由基，越容易發(fā)生交叉偶聯(lián)反應(yīng)，表現(xiàn)出較高的反應(yīng)活性，能夠獲得更好的反應(yīng)收率。

7 結(jié)語(yǔ)

本實(shí)驗(yàn)方案的三個(gè)部分內(nèi)容層層遞進(jìn)，綜合性、系統(tǒng)性強(qiáng)。學(xué)生首先需要成功實(shí)施第一部分實(shí)驗(yàn)，分析討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定最優(yōu)條件，才可以進(jìn)行第二部分實(shí)驗(yàn)。通過(guò)第二部分實(shí)驗(yàn)，可以得出不同芳香胺的反應(yīng)性差異，并分析討論引起差異性的原因；第三部分循環(huán)伏安法測(cè)定兩類底物的氧化還原電位，不僅可以驗(yàn)證反應(yīng)機(jī)理，還可以解釋說(shuō)明第二部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)可分組進(jìn)行，每組2–3個(gè)同學(xué)。此實(shí)驗(yàn)方案可分模塊進(jìn)行，如表2所示，時(shí)長(zhǎng)在10–22學(xué)時(shí)之間，可以滿足不同層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要。

表2 教學(xué)建議

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入綠色電化學(xué)合成技術(shù)，使得課程內(nèi)容新穎、豐富，反應(yīng)在室溫空氣中即可進(jìn)行，收率理想，操作簡(jiǎn)便，非常適合教學(xué)使用。

通過(guò)循環(huán)伏安法測(cè)試，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行研究和探討，加深對(duì)電化學(xué)氧化脫氫交叉偶聯(lián)構(gòu)建C―N鍵機(jī)理的理解，同時(shí)還可以學(xué)習(xí)使用電化學(xué)工作站。核磁內(nèi)標(biāo)定量分析反應(yīng)收率，不僅可以幫助學(xué)生鞏固核磁共振儀的工作原理、操作技術(shù)和譜圖解析能力，還可以提高實(shí)驗(yàn)效率，把學(xué)生從繁瑣枯燥的純化操作中解放出來(lái)，提高了有機(jī)實(shí)驗(yàn)的友好性。

我們將前沿科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)以學(xué)生為主導(dǎo)，結(jié)果開(kāi)放，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際復(fù)雜問(wèn)題的能力；同時(shí)可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、拓展科研視野、激發(fā)科研熱情；更能在科研成果中增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)同感、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和社會(huì)擔(dān)當(dāng)，科教融合是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。