将绿色化学理念渗透到有机化学教学中的几点思考

张 凤 罗 景 周 军

(湖南农业大学理学院，湖南 长沙 410128)

绿色化学又称 “环境友好化学”，是近十年才产生和发展起来的，是一个 “新化学婴儿”。它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。绿色化学是指在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料,消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。作为未来化工行业的主力军——化学化工类专业大学生，更要树立绿色环保的理念，因此，将绿色化学相关知识引入到大学化学教育中，是化学化工教育工作者义不容辞的责任。有机化学是高等院校化学和生物等专业的必修课，将绿色化学融于有机化学教学之中，使绿色化学成为有机化学教学的一个重要组成部分，是当前的一个重要研究课题[1～3]。

1有机化学理论教学中绿色化学的渗透

理论教学时，教师可根据教学内容，将有关绿色化学概念适时地介绍给学生。有机化学中很多内容都与绿色化学有关，可事先把有关化学污染和绿色化学成功减少污染的图片和短视频等资料做成多媒体课件，教学过程中利用多媒体技术将其投影到银幕上，这样不但信息量大，而且形象生动，使得学生能够深刻地理解绿色化学，重视绿色化学，充分认识到绿色化学给人们生产生活带来的诸多好处以及非绿色化学所带来的污染等诸多弊端[4]。同时，还能提高学生的学习积极性，活跃课堂气氛，提高教学效果。比如，在烃类章节教学中，可以简单讲述有关石油加工炼制过程及能源危机方面的知识，还可介绍白色污染。在介绍卤代烃时，可从六氯环己烷(六六六)入手，补充介绍有机氯、有机磷等农药导致的环境污染。目前，它们正被植物生长调节剂等为代表的 “环境和谐型”生态农药及天然源生物农药所代替，这些新型农药具有高效、低毒、对环境污染小等优点。芳香烃教学中，在讲多环芳烃时介绍目前已经查出的400多种主要致癌物中，一半以上都属于多环芳烃类化合物，其中苯并芘是一种强致癌物。在介绍醚的合成和性质时，补充介绍汽油无铅化添加剂的研究成果，使学生了解最近发现混合醚如甲基叔戊基醚(MTBE)等可显著提高汽油的辛烷值，同时基本消除铅的环境污染。在醛酮类化合物教学中，简要介绍甲醛对室内空气污染。

除了讲授书本上的知识外，教师可在每个章节中融入绿色化学相关的最新研究动态，使学生在学习书本知识的同时能够紧跟科技前沿，以丰富学生的知识结构，拓宽学生视野，培养学生的科学思维能力。如在讲述旋光异构时，可选择高选择性、高效的催化反应这一符合绿色化学的基本要求的内容深入讲解。催化的不对称反应是有机合成化学研究的热点和前沿，也是有关手性药物研究的主要兴趣之一。2001年的诺贝尔化学奖授予了Knowles，Noyori和Sharpless三位化学家，以表彰他们在催化不对称反应的研究方面所取得的卓越成就。

2有机化学实验教学中绿色化学的渗透

有机化学实验是有机化学内容的重要组成部分，培养绿色化学意识是高等学校有机化学实验教学的重要内容[5,6]。在有机化学实验中，使用的试剂、溶剂、催化剂，以及生成的副产物、

排放的废气、产生的废液等都会对环境产生污染。特别是近年来．随着高校招生规模的不断扩大，化学试剂的用量和实验室“三废”的排放量也迅速增长。因此。绿色化学实验教学应重点强调学生的动手能力，培养学生的绿色化学和低碳环保意识，应将绿色化学理念传递给学生，使学生在潜移默化中受到绿色化学的教育．使他们意识到绿色化学对于人类及其所赖以生存环境的绿色及可持续发展具有的重要性。

(1)试剂、溶剂、催化剂的绿色化

在做有机化学实验时，应当尽量选择无毒无害的试剂。对于毒性较大的试剂要少用或不用，一些使用大量有毒有害试剂的实验尽量用其他实验来代替。如合成尼龙，传统的方法是用苯作为原料。苯毒性很大，在制备过程中还生成了有毒的苯酚中间体和氮氧化物废气。现在采用生物工程技术，从葡萄糖出发，用生物酶催化，高效地制得了尼龙的单体己二酸。该方法环境友好、技术成熟，成本也不高，是绿色化学的一个经典范例催化剂。溶剂对环境的影响不容忽视。选择环境友好的反应溶剂是绿色化学也十分重要。目前超临界流体，水，离子液体、无溶剂反应等引起了人们的普遍关注。如离子液体对各类化合物均很好的溶解性，沸点高，无味且不燃，易与产物分离，易回收，可循环使用。不仅如此，离子液体兼有极性和非极性有机溶剂的溶解性能，溶解在离子液体中的催化剂，同时具有均相和非均相催化剂的优点。使用无毒的催化剂，既环保又能同样满足实验的要求。比如在乙酸乙酯合成实验中，采用浓硫酸为催化剂，实验过程中会产生废酸，且中和时会产生许多无机盐“废物”，造成环境污染。浓硫酸的腐蚀性及强氧化性也使得实验本身有一定的安全隐患。而采用无毒、无腐蚀性的催化剂如FeC13·6H2O代替浓硫酸作催化剂，实验结果良好，也无污染，符合绿色化学的要求。

(2)实验微型化

微型实验是指用微量化学试剂在微型反应装置中进行的化学实验。近年来，微型化学实验引起化学教育界极大关注。1989年我国高等学校化学教育研究中心把微型化学实验课题列入科研计划，由华东师范大学和杭州师范大学牵头成立微型化学实验研究课题组。微型化学实验与常规实验相比，具有明显的绿色环保、节约药品和节省时间的特点。微型化学实验的优势已经在教学中呈现出来，受到了广大师生的欢迎。目前，国内已有800余所大、中院校开始采用微型化学实验。实验操作中，常让学生将常规实验、微型实验进行比较，学生便能认识到微型实验的重要性和必要性，有助于提高他们的实验热情和技能。因此，开展微型实验，符合有机实验改革和绿色化的要求。

(3)结合新实验技术，优化实验内容

在保证教学目标能顺利完成的情况下，实验教学过程中，可以组合优化实验内容。如可将单个的合成实验组合成一个系列，即把前一个实验的产物用作后一个反应的原料，形成如环己醇一环己酮一己二酸的合成链，这样既节省了时间和化学试剂，有助于学生对相关有机知识的理解和融会贯通，更为重要的是，提高了原子经济性及减少了有毒试剂对环境的污染，培养了学生绿色化的环保意识和厉行节约的意识。此外，将新型实验技术如微波、超声波、电化学等新技术引入有机化学实验，不仅可减少能耗、加快反应速度、提高产率，而且可大大减小对环境的污染。从而达到绿色化学的目标。针对实验仪器易损坏、有机物本身有剧毒、药品贵、装置复杂、操作危险性较大等问题，计算机辅助实验教学也为绿色化学实验提供了新的途径。通过多媒体生动、形象、直观的实验资源，可以开阔学生视野，激发学习兴趣，培养学生观察、创新思维能力。

3结 论

绿色化学是一门新兴的交叉学科，它的发展对保持良好的环境，社会和经济的可持续发展都有重要的意义。在有机化学理论及实验教学中，渗透绿色化学理念开阔了学生的视野，有助于增加学生的环保意识，有利于提高学生的创新能力及学习兴趣。总之， 开展绿色化学教学符合可持续发展的需要，并将在建立节约型社会等方面，发挥巨大的作用。

[1] 李永， 王志玲，王宇婷.浅谈有机化学教学中环保意识的培养[J]. 化学工程与设备，2011,7:243～244.

[2] 朱清时．绿色化学与可持续发展[J]．中国科学院院刊，1997(6)：415．

[3] 王春．化学新课程教学中实施绿色化学教育的策略探讨[J]．化学教学，2009(7)：7．

[4] 薛慰灵．绿色化学一对环境更友善的化学[J]．化学教育，1997(9):1.

[5] 蔡卫权，程蓓，张光旭，等．绿色化学原则在发展[J]．化学进展，2009，2l(10)：2 001～2 008．

[6] 叶红．绿色化学与有机化学教学的有机结合[J]．药学教育，2006，22(5)：48．