药物合成反应教学与实践的改革-精选教育文档

药物合成反应教学与实践的改革药物合成反应是制药工程专业的一门专业基础课。学生学习有关基础课程后，掌握药物制备中重要的有机合成反应、反应的影响因素、反应的选择性及反应机理，培养学生在药物合成中的实际工作中观察分析、思维理解和解决问题的能力。药物及其中间体的合成发展十分迅速，已成为目前国内外科学技术、经济发展的热点之一。在这一背景下，药物合成反应课程教学一方面要注重知识的传递，更注重学生自学能力和综合素质的培养。[1,2]一、注重课程的衔接在整个制药工程专业教学中，跟药物合成反应直接联系的前修课程就是有机化学。笔者在多年的有机化学教学中发现，学生的学习薄弱环节不是有机物的命名、物理性质等方面内容，而是其化学性质的学习，这对于药物合成反应的教学是很不利的。同时，由于药物合成反应教学一般安排在有机化学课程后一到两个学期，如何承上启下就成了其中首先要面临的问题。良好的课程衔接将有助于学生温故而知新。同时，利用已学的知识更有利于学生对药物合成反应知识体系的掌握。因此，新内容开始前，可以先复习有机化学相关知识，或者在新知识阐述过程中，边学习新内容边，回顾基础有机知识，采用穿插的方法，在不知不觉中促使新旧知识有了更替和深入。二、注重兴趣和自学能力的培养专业知识宽泛深奥，想让让学生在大学阶段掌握所有专业知识是无法实施和完成的。 兴趣是学习的动力，引导学生在兴趣的基础上不断提高自学能力， 对大学教育来说显得非常重要。 药物合成反应中涉及的人名反应较多， 以孙昌俊的药物合成反应教材为例，人名反应达到 130个，众多人名大多涉及著名化学家，如Hofmann、Claisen，等等，可以利用这些人名反应培养学生的学习兴趣。平时，要特别注意积累关于化学家奋斗经历的素材，或者搜集曲折的人名反应发现过程、或者讲述人名反应在现代科学中的广泛应用。这样，一方面可以帮助学生加深对人名反应的印象，另一方面又能能激发学生的学习兴趣与奋斗热情。必须非常注重学生自学能力的培养，以期促进学生离开校园后的可持续发展。笔者有意识第利用两个手段来提高学生的自学能力。一是有目的地布置学生预习，检查学生预习后能否提出问题，把提出问题作为培养自学能力的第一步；二是把自学放到课堂来完成，针对某一部分内容，提出一系列有启发性的问题，然后让学生带着问题去学习，把解决问题的能力作为培养自学能力的目标。笔者将提出问题并解决问题这两项检查结果作为学生平时成绩考核的重要组成部分。三、注重机理的讲解方法药物合成反应设计的反应众多，反应形式复杂多样，简单地记忆这些反应形式是行不通的，一定要在理解机理的基础下才能掌握这些反应。同时，药物合成反应的机理教学是必不可少的环节，关系到学生对反应的理解，关系到学生实验综合素质与科研能力的提高。然而，要让学生在短期内掌握众多反应的机理绝非易事，笔者将反应机理类型简单归纳成“反应机理均和异， 自由基链传递，正负离子相撞击”几句话。将纷繁的反应机理归根结底地总结了出来，反映反应过程机理分为均裂和异裂两类，或者分为自由基反应和离子型反应两种大的类型。基本能涵盖大多数的有机反应机理。在进行反应机理讲解过程中，不断地回顾这几句口诀，且让学生不断印证口诀，然后自己总结各类反应实质的异同性，不但提高了学生的学习兴趣，也提高了他们分析问题的能力。四、注重归纳总结与对比在药物合成反应中，同样发生还原反应，条件不同得到的产物也不相同。比如同样是还原反应，在Pd催化下的还原和LiAlO4条件下生成的产物不同；又如都是还原剂，不同条件只能适合特定的结构。学生必须清楚地记住这些反应条件与原料、产物的关系，才能算掌握了该反应。为了使学生能够更清楚地认识这一点，笔者很注重归纳与总结。一方面，笔者要求学生自己归纳，另一方面，把整本教材中类同的反应全部归纳出来， 使学生能够一目了然地认识到各反应的异同。五、注重与药物工艺相结合药物合成反应主要讲述各类反应及其机理，内容理论性强，传统的教材模式都是以反应为单元， 一类一类反应进行讲解。 一来学生只能对反应的类型有所认识，二来学生普遍感觉将反应单纯的以卤代、重排、缩合等等反应出现，显得比较空洞，言之无物。为了解决这个问题，笔者以药为本，将典型的药物合成工艺融入教学，如讲卤代反应前，先列举一些典型药物的结构，以反推的方法引出该药物的卤代反应过程，这样学生对这类反应就有了感性的认识。同时不同的结构类型将决定这一反应的难易，从剖析结构入手，结合反应机理，分析产物结构，为学生判断反应可行性难易程度提供重要的依据，使他们能够学会根据结构类型，从反应选择的合理性和先进性来把握药物合成的设计。这样，学生不但能够知道某一类型或某一环境的化学键断裂的方式难易，反应特点并能提供重要的参数，而且能够对临床常用药物设计出合理的合成反应路线，对学生将来从事药物合成研究开发工作有很大的帮助。六、注重绿色化工艺以及合成前沿绿色合成或者说对环境友好的合成是今后药物合成工业的必然趋势。在这一原则指导下，有机合成新技术不断涌现，对教师的知识结构提出了更高的要求。 笔者重点对绿色合成技术中的无溶剂反应、微波辅助药物合成反应、 催化剂的应用等内容作了适当的扩充，在课堂教学中进行了比较系统的讲授。例如，无溶剂反应中的研磨反应原理， 无毒害溶剂的选择类型； 又如微波反应在有机合成中的应用范围， 微波反应使许多在一般条件下难反应或难操作的过程变得比较顺利， 等等。药物合成反应发展非常迅速，笔者在课堂教学中尽可能地将药物合成反应新理论、新方法、新成果教给学生，使他们能够在将来的实际工作中有更为开阔的思路。为此，需要积极收集阅读文献，认真听取专家学者的学术讲座，不断追踪最新的学科发展，吸取新的营养来完善自己的知识结构。七、注重学生的综合应用能力药物合成反应是一门实践性很强的学科，倾向于培养学生实际动手操作能力以及处理问题的能力。也是今后与药物研究开发联系最紧密的一门学科。在实验的设计中，笔者比较注重学生综合素质的培养，设计学生分组进行的实验过程如下：[3]①查阅资料，制定方案。学生以小组为单位，在教师的指导下进入图书馆或者进行网上检索。检索完成后，学生讨论、小结，初步制定实验方案。②确定方案。各组写出初步方案报告，报告除了阐述选择工艺之外，必须阐述工艺的可行性、经济性。教师阅读报告后，各组意见制作成PPT，组织课堂讨论会，以组为单位讨论各组工艺。最后，教师引导学生，根据工艺的安全性、经济性、环保性原则，总结评价各组学生制备方案，并确定最后全班学生选用的合成方案。这一环节的展开，其实是教师和学生双赢的一项任务，且往往在开课后不久就布置下来，并要求学生在某一规定的时间内完成。③实施方案。提示学生将试验方案涉及的原料中间产品的物理性质、毒性以及应急处理等进行检索，按最终实验方案制备对应产品。此步骤是学生动手制备产品，可以验证试验方案的优劣。并以预习报告的形式在实验开始前检查，然后进行实验。④评价方案。各组对已完成的实验从过程、产率、纯度等方面进行陈述，说明不足之处。然后，学生进行小组讨论，再以小组为单位提交优化改进方法，教师点评，拓展、提升、补充相关理论知识。药物的化学结构极其复杂，合成步骤繁多，合成中可能会用到一些危险的试剂或者接触到一些特殊的反应条件，这些反应过程存在着各种安全隐患。[3,4]因此，实验室安全成为实验教学过程中教师最提心吊胆的问题，也关乎学生应该重点培养的能力。没有安全为前提，一切教学实践活动都是行不通的。因此，笔者特别注意将安全意识、产品质量意识、责任意识等职业素养贯穿于理论与实践教学环节中。在平时的