藥物合成反應(yīng)教學(xué)與實(shí)踐的改革-精選教育文檔

藥物合成反應(yīng)教學(xué)與實(shí)踐的改革藥物合成反應(yīng)是制藥工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)基礎(chǔ)課程后，掌握藥物制備中重要的有機(jī)合成反應(yīng)、反應(yīng)的影響因素、反應(yīng)的選擇性及反應(yīng)機(jī)理，培養(yǎng)學(xué)生在藥物合成中的實(shí)際工作中觀察分析、思維理解和解決問題的能力。藥物及其中間體的合成發(fā)展十分迅速，已成為目前國內(nèi)外科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。在這一背景下，藥物合成反應(yīng)課程教學(xué)一方面要注重知識(shí)的傳遞，更注重學(xué)生自學(xué)能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。[1,2]一、注重課程的銜接在整個(gè)制藥工程專業(yè)教學(xué)中，跟藥物合成反應(yīng)直接聯(lián)系的前修課程就是有機(jī)化學(xué)。筆者在多年的有機(jī)化學(xué)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)薄弱環(huán)節(jié)不是有機(jī)物的命名、物理性質(zhì)等方面內(nèi)容，而是其化學(xué)性質(zhì)的學(xué)習(xí)，這對于藥物合成反應(yīng)的教學(xué)是很不利的。同時(shí)，由于藥物合成反應(yīng)教學(xué)一般安排在有機(jī)化學(xué)課程后一到兩個(gè)學(xué)期，如何承上啟下就成了其中首先要面臨的問題。良好的課程銜接將有助于學(xué)生溫故而知新。同時(shí)，利用已學(xué)的知識(shí)更有利于學(xué)生對藥物合成反應(yīng)知識(shí)體系的掌握。因此，新內(nèi)容開始前，可以先復(fù)習(xí)有機(jī)化學(xué)相關(guān)知識(shí)，或者在新知識(shí)闡述過程中，邊學(xué)習(xí)新內(nèi)容邊，回顧基礎(chǔ)有機(jī)知識(shí)，采用穿插的方法，在不知不覺中促使新舊知識(shí)有了更替和深入。二、注重興趣和自學(xué)能力的培養(yǎng)專業(yè)知識(shí)寬泛深?yuàn)W，想讓讓學(xué)生在大學(xué)階段掌握所有專業(yè)知識(shí)是無法實(shí)施和完成的。 興趣是學(xué)習(xí)的動(dòng)力，引導(dǎo)學(xué)生在興趣的基礎(chǔ)上不斷提高自學(xué)能力， 對大學(xué)教育來說顯得非常重要。 藥物合成反應(yīng)中涉及的人名反應(yīng)較多， 以孫昌俊的藥物合成反應(yīng)教材為例，人名反應(yīng)達(dá)到 130個(gè)，眾多人名大多涉及著名化學(xué)家，如Hofmann、Claisen，等等，可以利用這些人名反應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。平時(shí)，要特別注意積累關(guān)于化學(xué)家奮斗經(jīng)歷的素材，或者搜集曲折的人名反應(yīng)發(fā)現(xiàn)過程、或者講述人名反應(yīng)在現(xiàn)代科學(xué)中的廣泛應(yīng)用。這樣，一方面可以幫助學(xué)生加深對人名反應(yīng)的印象，另一方面又能能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與奮斗熱情。必須非常注重學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)，以期促進(jìn)學(xué)生離開校園后的可持續(xù)發(fā)展。筆者有意識(shí)第利用兩個(gè)手段來提高學(xué)生的自學(xué)能力。一是有目的地布置學(xué)生預(yù)習(xí)，檢查學(xué)生預(yù)習(xí)后能否提出問題，把提出問題作為培養(yǎng)自學(xué)能力的第一步；二是把自學(xué)放到課堂來完成，針對某一部分內(nèi)容，提出一系列有啟發(fā)性的問題，然后讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)，把解決問題的能力作為培養(yǎng)自學(xué)能力的目標(biāo)。筆者將提出問題并解決問題這兩項(xiàng)檢查結(jié)果作為學(xué)生平時(shí)成績考核的重要組成部分。三、注重機(jī)理的講解方法藥物合成反應(yīng)設(shè)計(jì)的反應(yīng)眾多，反應(yīng)形式復(fù)雜多樣，簡單地記憶這些反應(yīng)形式是行不通的，一定要在理解機(jī)理的基礎(chǔ)下才能掌握這些反應(yīng)。同時(shí)，藥物合成反應(yīng)的機(jī)理教學(xué)是必不可少的環(huán)節(jié)，關(guān)系到學(xué)生對反應(yīng)的理解，關(guān)系到學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合素質(zhì)與科研能力的提高。然而，要讓學(xué)生在短期內(nèi)掌握眾多反應(yīng)的機(jī)理絕非易事，筆者將反應(yīng)機(jī)理類型簡單歸納成“反應(yīng)機(jī)理均和異， 自由基鏈傳遞，正負(fù)離子相撞擊”幾句話。將紛繁的反應(yīng)機(jī)理歸根結(jié)底地總結(jié)了出來，反映反應(yīng)過程機(jī)理分為均裂和異裂兩類，或者分為自由基反應(yīng)和離子型反應(yīng)兩種大的類型?；灸芎w大多數(shù)的有機(jī)反應(yīng)機(jī)理。在進(jìn)行反應(yīng)機(jī)理講解過程中，不斷地回顧這幾句口訣，且讓學(xué)生不斷印證口訣，然后自己總結(jié)各類反應(yīng)實(shí)質(zhì)的異同性，不但提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也提高了他們分析問題的能力。四、注重歸納總結(jié)與對比在藥物合成反應(yīng)中，同樣發(fā)生還原反應(yīng)，條件不同得到的產(chǎn)物也不相同。比如同樣是還原反應(yīng)，在Pd催化下的還原和LiAlO4條件下生成的產(chǎn)物不同；又如都是還原劑，不同條件只能適合特定的結(jié)構(gòu)。學(xué)生必須清楚地記住這些反應(yīng)條件與原料、產(chǎn)物的關(guān)系，才能算掌握了該反應(yīng)。為了使學(xué)生能夠更清楚地認(rèn)識(shí)這一點(diǎn)，筆者很注重歸納與總結(jié)。一方面，筆者要求學(xué)生自己歸納，另一方面，把整本教材中類同的反應(yīng)全部歸納出來， 使學(xué)生能夠一目了然地認(rèn)識(shí)到各反應(yīng)的異同。五、注重與藥物工藝相結(jié)合藥物合成反應(yīng)主要講述各類反應(yīng)及其機(jī)理，內(nèi)容理論性強(qiáng)，傳統(tǒng)的教材模式都是以反應(yīng)為單元， 一類一類反應(yīng)進(jìn)行講解。 一來學(xué)生只能對反應(yīng)的類型有所認(rèn)識(shí)，二來學(xué)生普遍感覺將反應(yīng)單純的以鹵代、重排、縮合等等反應(yīng)出現(xiàn)，顯得比較空洞，言之無物。為了解決這個(gè)問題，筆者以藥為本，將典型的藥物合成工藝融入教學(xué)，如講鹵代反應(yīng)前，先列舉一些典型藥物的結(jié)構(gòu)，以反推的方法引出該藥物的鹵代反應(yīng)過程，這樣學(xué)生對這類反應(yīng)就有了感性的認(rèn)識(shí)。同時(shí)不同的結(jié)構(gòu)類型將決定這一反應(yīng)的難易，從剖析結(jié)構(gòu)入手，結(jié)合反應(yīng)機(jī)理，分析產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，為學(xué)生判斷反應(yīng)可行性難易程度提供重要的依據(jù)，使他們能夠?qū)W會(huì)根據(jù)結(jié)構(gòu)類型，從反應(yīng)選擇的合理性和先進(jìn)性來把握藥物合成的設(shè)計(jì)。這樣，學(xué)生不但能夠知道某一類型或某一環(huán)境的化學(xué)鍵斷裂的方式難易，反應(yīng)特點(diǎn)并能提供重要的參數(shù)，而且能夠?qū)εR床常用藥物設(shè)計(jì)出合理的合成反應(yīng)路線，對學(xué)生將來從事藥物合成研究開發(fā)工作有很大的幫助。六、注重綠色化工藝以及合成前沿綠色合成或者說對環(huán)境友好的合成是今后藥物合成工業(yè)的必然趨勢。在這一原則指導(dǎo)下，有機(jī)合成新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，對教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。 筆者重點(diǎn)對綠色合成技術(shù)中的無溶劑反應(yīng)、微波輔助藥物合成反應(yīng)、 催化劑的應(yīng)用等內(nèi)容作了適當(dāng)?shù)臄U(kuò)充，在課堂教學(xué)中進(jìn)行了比較系統(tǒng)的講授。例如，無溶劑反應(yīng)中的研磨反應(yīng)原理， 無毒害溶劑的選擇類型； 又如微波反應(yīng)在有機(jī)合成中的應(yīng)用范圍， 微波反應(yīng)使許多在一般條件下難反應(yīng)或難操作的過程變得比較順利， 等等。藥物合成反應(yīng)發(fā)展非常迅速，筆者在課堂教學(xué)中盡可能地將藥物合成反應(yīng)新理論、新方法、新成果教給學(xué)生，使他們能夠在將來的實(shí)際工作中有更為開闊的思路。為此，需要積極收集閱讀文獻(xiàn)，認(rèn)真聽取專家學(xué)者的學(xué)術(shù)講座，不斷追蹤最新的學(xué)科發(fā)展，吸取新的營養(yǎng)來完善自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)。七、注重學(xué)生的綜合應(yīng)用能力藥物合成反應(yīng)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，傾向于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作能力以及處理問題的能力。也是今后與藥物研究開發(fā)聯(lián)系最緊密的一門學(xué)科。在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中，筆者比較注重學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，設(shè)計(jì)學(xué)生分組進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程如下：[3]①查閱資料，制定方案。學(xué)生以小組為單位，在教師的指導(dǎo)下進(jìn)入圖書館或者進(jìn)行網(wǎng)上檢索。檢索完成后，學(xué)生討論、小結(jié)，初步制定實(shí)驗(yàn)方案。②確定方案。各組寫出初步方案報(bào)告，報(bào)告除了闡述選擇工藝之外，必須闡述工藝的可行性、經(jīng)濟(jì)性。教師閱讀報(bào)告后，各組意見制作成PPT，組織課堂討論會(huì)，以組為單位討論各組工藝。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生，根據(jù)工藝的安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性原則，總結(jié)評價(jià)各組學(xué)生制備方案，并確定最后全班學(xué)生選用的合成方案。這一環(huán)節(jié)的展開，其實(shí)是教師和學(xué)生雙贏的一項(xiàng)任務(wù)，且往往在開課后不久就布置下來，并要求學(xué)生在某一規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。③實(shí)施方案。提示學(xué)生將試驗(yàn)方案涉及的原料中間產(chǎn)品的物理性質(zhì)、毒性以及應(yīng)急處理等進(jìn)行檢索，按最終實(shí)驗(yàn)方案制備對應(yīng)產(chǎn)品。此步驟是學(xué)生動(dòng)手制備產(chǎn)品，可以驗(yàn)證試驗(yàn)方案的優(yōu)劣。并以預(yù)習(xí)報(bào)告的形式在實(shí)驗(yàn)開始前檢查，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。④評價(jià)方案。各組對已完成的實(shí)驗(yàn)從過程、產(chǎn)率、純度等方面進(jìn)行陳述，說明不足之處。然后，學(xué)生進(jìn)行小組討論，再以小組為單位提交優(yōu)化改進(jìn)方法，教師點(diǎn)評，拓展、提升、補(bǔ)充相關(guān)理論知識(shí)。藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，合成步驟繁多，合成中可能會(huì)用到一些危險(xiǎn)的試劑或者接觸到一些特殊的反應(yīng)條件，這些反應(yīng)過程存在著各種安全隱患。[3,4]因此，實(shí)驗(yàn)室安全成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中教師最提心吊膽的問題，也關(guān)乎學(xué)生應(yīng)該重點(diǎn)培養(yǎng)的能力。沒有安全為前提，一切教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)都是行不通的。因此，筆者特別注意將安全意識(shí)、產(chǎn)品質(zhì)量意識(shí)、責(zé)任意識(shí)等職業(yè)素養(yǎng)貫穿于理論與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中。在平時(shí)的