摘要 傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,大多側(cè)重實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練,設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)安全性、經(jīng)典性和可重復(fù)性等因素考慮較多,而對(duì)反應(yīng)的綠色化、新方法和新技能等重視程度不夠。為此,經(jīng)典的有機(jī)反應(yīng)也需要不斷改進(jìn),本文將需要在大量有機(jī)溶劑中進(jìn)行的傳統(tǒng)Wittig反應(yīng)改進(jìn)為無(wú)溶劑的固相研磨反應(yīng),使得合成方法更加簡(jiǎn)單、綠色、安全和高效。設(shè)計(jì)合成了3個(gè)不同推拉型(D-π-A)二苯乙烯結(jié)構(gòu)分子,優(yōu)化了反應(yīng)條件,測(cè)定了它們的光譜性質(zhì),并對(duì)其進(jìn)行比較,討論其構(gòu)性關(guān)系,不僅引入綠色化學(xué)理念,而且對(duì)知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)展,增加了實(shí)驗(yàn)的新穎性、探索性和趣味性,提升了學(xué)生創(chuàng)新能力。
關(guān)鍵詞 綠色化學(xué);Wittig反應(yīng);固相研磨合成;構(gòu)性分析;基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)
中圖分類號(hào):O621. 3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1000-0518(2024)04-0586-07
有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是化學(xué)、材料、生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)(含藥學(xué))等專業(yè)本科生的必修課。在傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,大多側(cè)重實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練,設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)安全性、經(jīng)典性和可重復(fù)性等因素考慮較多,而對(duì)反應(yīng)的綠色化因素重視程度不夠,綠色化學(xué)理念推廣甚慢,主要原因有: 1)綠色化學(xué)理念并未深入師生人心; 2)綠色化學(xué)理念并未充分體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全部環(huán)節(jié); 3)綠色化學(xué)理念并未真正運(yùn)用在實(shí)驗(yàn)結(jié)果考核中; 4)對(duì)學(xué)生綠色化學(xué)理念的樹(shù)立培養(yǎng)不到位; 5)在當(dāng)前的有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置中,對(duì)有機(jī)化學(xué)新知識(shí)及實(shí)驗(yàn)新技能的吸納也存在嚴(yán)重滯后現(xiàn)象[1-2]。
為了滿足人民對(duì)優(yōu)質(zhì)生態(tài)環(huán)境日益增長(zhǎng)的需求,有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也應(yīng)轉(zhuǎn)變教學(xué)理念,以實(shí)踐為導(dǎo)向進(jìn)行教學(xué)改革,提倡合理運(yùn)用綠色合成技術(shù)及方法,減少或停止那些對(duì)人類健康、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產(chǎn)物和副產(chǎn)物等的使用與產(chǎn)生,推進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化改革[3-4]。
Wittig反應(yīng)實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn),是從醛、酮直接制備烯烴的一種重要方法[5]。由于烯烴在聚合物、發(fā)光材料和化學(xué)傳感器等方面有著重要的應(yīng)用,因此Wittig反應(yīng)成為了化學(xué)及材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。有文獻(xiàn)[6-8]報(bào)道Wittig反應(yīng)可以采用無(wú)溶劑的固相研磨合成法,且得到了較高的收率。據(jù)此,本文將科研中有機(jī)合成新方法和新技能引入有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué),將需要在大量有機(jī)溶劑中進(jìn)行的傳統(tǒng)Wittig反應(yīng)改進(jìn)為無(wú)溶劑的固相研磨反應(yīng),從源頭上消除有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境的污染,符合綠色化學(xué)理念,也是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程努力追求的目標(biāo)。
1 綠色化改進(jìn)方法
1. 1 改進(jìn)目的
本文有4個(gè)目的: 1)了解Wittig反應(yīng)合成烯烴的原理和方法; 2)掌握Wittig反應(yīng)的固相研磨合成法; 3)了解并探討推拉型(D-π-A)結(jié)構(gòu)化合物的構(gòu)性關(guān)系; 4)掌握核磁共振波譜儀、熒光分光光度計(jì)和紫外分光光度計(jì)的使用方法。
1. 2 實(shí)驗(yàn)改進(jìn)思路和設(shè)計(jì)
Wittig反應(yīng)機(jī)理如圖1所示。
磷葉立德的碳負(fù)離子進(jìn)攻羰基碳原子,發(fā)生親核加成,形成內(nèi)鏻鹽,進(jìn)一步環(huán)化經(jīng)歷四元環(huán)中間體后,最終形成順式和反式2種烯烴。一般情況下,當(dāng)磷葉立德穩(wěn)定時(shí),主要生成反式烯烴。