关于医学有机化学实验绿色化改革的探索与实践

【摘要】 报道对医学有机化学实验进行绿色化改革的情况。通过删去污染大的实验，精选并设计具有典型性且污染小的实验、微型实验、回收利用实验和引入新技术和新合成路线，同时结合医学专业教育开展绿色化学意识教育和有机实验绿色化改革，收到了良好效果，提改了学生的综合素质及绿色化学意识。

【关键词】 医学有机化学; 实验课; 绿色化学

1 引言

医学有机化学实验是医学有机化学教学的重要环节，它对医科学生科学思维、动手能力、创新意识的培养起着重要的作用。然而许多化学实验都会产生废气、废液和废渣等污染，影响周围的环境和学生的身体健康。因此，如何使化学实验绿色化是化学教育工作者要面对的一个严峻课题[1]。近年来，我们以绿色化学作为实验教学的指导思想，结合医学专业的特点，开展医学有机化学实验绿色化的探索与实践，取得了明显的效果。培养了学生的绿色化学思想，减少了有机实验对环境污染和学生身体健康的影响，提高了医学生的综合素质和社会责任感。

2 精选实验内容

首先以绿色化学理念，精选实验内容，对医学有机实验内容进行整体规划，使之进一步突出医学有机实验的特点，并减少有机实验对环境的污染和对学生健康的影响。我们将教学重点放在有机化合物提取、纯化、鉴定、制备和物理常数测定等基本操作上，删去部分对学生健康和环境影响较大，而对实验能力训练作用较小得性质实验，如烷烯炔、芳香烃、卤代烃、醛酮等性质实验。增加一些与生命有关物质的性质实验内容，如糖、脂类、氨基酸及蛋白质等与医学专业相关的内容。并对一些污染较大的制备实验进行了替换，选择毒性小、以水为溶剂制备实验和微型制备实验，还通过引入新技术和新的合成路线，减少环境污染，提高实验效率，提高和开阔学生的眼界和思维，培养学生的绿色化学意识。

3 引入新技术

微波辅助加热具有可显著加快反应速度、提高加热效率和降低能耗等诸多优点，是一种经济而环境友好的新兴技术[2]。有机制备实验是培养学生综合能力的一个重要环节，由于医科学生的课程较多，学时紧，因此在教学安排上，每次的实验学时数较少，这对有机制备的内容的选择有较大的限制。我们曾选做乙酰苯胺的制备实验，乙酰苯胺又叫退热冰，曾用作解热镇痛药，开设乙酰苯胺的制备可激发医科学生的学习兴趣，且苯胺与乙酸酐的反应快，在规定的时间里可以完成乙酰苯胺的制备与精制，但苯胺的毒性较大，对环境和室内的空气污染严重。

乙酰水杨酸(阿司匹林)是人们所熟悉的、广泛使用的解热镇痛、抗风湿类药物，可由水杨酸和乙酸酐反应得到，其环境污染比较小，比较适合于替代乙酰苯胺的制备实验，但它存在着反应速度慢、乙酸酐用量大和副产物多(合成收率仅57.5%)等缺点[3]。为此，我们将微波辅助技术和绿色化学思想用于合成和水解乙酰水杨酸，设计了新型大学有机化学实验，获得了很好的实验效果，反应仅需几十秒的时间即可完成。采用微波辅助制备乙酰水杨酸不仅反应时间短，而且合成收率高(92.0%)，同时物耗低及污染少，该实验很受学生欢迎。我们还将微波技术引入到天然产物烟碱提取实验中，以碱酸浸取法来替代常规酸浸取法，也获得了很好的实验效果，使浸取时间由原来煮沸20min降至微波1min，同时显著减少酸碱的用量。

通过这些新技术和新思路引入，减少了实验的污染和试剂的使用，让学生亲身感受到新技术和新路线的运用所带来的明显进步，激发和培养了学生的创新意识和绿色化学理念。

4 回收利用实验产品

通过设计循环或系列实验，回收利用学生的实验产品。如，将乙酰水杨酸制备实验的产品和重结晶废液(含乙醇)回收，乙酰水杨酸用于微波水解实验，可进一步练习了微波水解反应、重结晶操作和学习乙酰水杨酸的性质，又回收得到水杨酸原料，实现了化学试剂的循环利用;后者用于常压蒸馏实验回收95%乙醇。而水解乙酰水杨酸的废液(含乙酸)又用于萃取实验。减少了废物废液的排放，降低了实验消耗。又如，将柱色谱分离甲基橙与亚甲基蓝实验中的含乙醇废液用于常压蒸馏回收95%乙醇;回收的95%乙醇又可重新用于柱色谱分离实验，也实现了化学试剂的循环利用。在这些回收、循环利用实验中将实验方法和技能连贯使用，不仅提高了学生的分析问题、解决问题的能力，而且还弥补了少学时不能开展多步实验的不足。同时又能起到强化学生绿色化学和环境保护意识的作用。

5 实验微型化

微型化学实验是美国的Mayo博士及同事自1982年开始试用的一种新型实验方法。它所具有的优点是：① 节省试剂;② 节省时间;③ 减少事故;④ 对环境的污染减少;⑤ 仪器损耗率低;⑥ 更好地体现了当代实验技术，其药品用量正好可与现代分析测试手段相匹配、相适应、相融合;⑦ 有利于培养良好的实验习惯和作风等等[4，5]。

将微型实验技术引入医学有机化学实验教学中，其效果非常显著。随着实验试剂用量的减少，减少了实验“三废”，提高了安全度。另外，微型实验试剂用量减少，实验成本也显著降低，对于一些用到贵重试剂的实验可以酌情开出，扩大了学生的实验领域和视野。同时由于实验仪器微型化，试剂的用量是常规实验试剂用量的几十分之一，实验操作必须步步谨慎，减少转移，防止泄漏才能达到比较好的实验效果，而且微量分析和操作的训练对医科学生的培养具有特别重要的意义。通过开设沸点测定和环己烯制备等微型实验，学生对实验的认真程度和细致操作技能都得到明显提高，同时微型仪器的新奇新性也激发了学生的学习兴趣。因此，拟进一步加大实验微型化的实施力度。

6 结合医学专业教育

医学模式是人类健康与疾病的特点和本质的哲学概括，是在不同的社会经济发展时期和医学发展阶段，认识和解决医学所遇见问题的思考。现代医学模式，即生物心理社会医学模式，它要求未来的医生具有社会、人文、心理等广泛的知识领域，有较宽的专业知识面及较强的社会适应能力[6]。因此，在我们的教育过程中更应注重综合素质的教育和培养，提高医科学生的社会责任意识和运用新理论、新知识和新技术能力。通过联系医学专业教育，尤其是预防疾病在现代医学模式中的重要地位，再结合医学有机试验教学，进行绿色化改革，使学生们从中认识到绿色化学是“防”，消除环境污染是“治”的关系，从思想上重视预防环境污染的重要性。在实验中养成不随意乱扔乱倒废渣、废液的良好习惯，并把绿色化学视为防病治病的重要环节。

7 结语

化学为人类社会文明进步发展做出了巨大贡献，推动了人类文明进步。但在造福于人类的同时，化学对人类生态环境的负面影响也是显而易见的。绿色化学已成为当今化学发展的主要方向，是化学发展的更高层次。作为化学教育工作者应该肩负自己的职责，只有将绿色化学教育不断地溶入到教学中去，从点滴入手，不断探索和实践化学的绿色化，培养学生的绿色化学和环境保护意识，从根本上切断污染源，才能保护我们人类赖以生存的环境。

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