【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202405208
将本科课程中的脑文格反应等有机化学内容与有机太阳能电池研究前沿紧密结合,通过实验让学生深入了解有机化学课程中的化学反应。该实验利用脑文格反应合成了一个宽带隙的稠环电子受体材料A831,通过对实验数据进行分析,确定材料是通过削弱端基的拉电子能力,提升了材料的最低未占有分子轨道(LUMO)能级,进而获得高电压的有机太阳能电池。该实验充分培养了学生运用基础知识解决科研问题的能力,体现了“基础知识–实际应用”的有机实验教学模式,适合作为面向高年级本科生的综合实验教学课程。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202307082
将传统的合成路线和条件都给定的综合有机实验“苯佐卡因的合成”,改造成路线可设计、条件可优化的创新性实验。学生通过文献调研、综合分析以及评估合成策略和具体实验条件,提出兼顾宏观(路线)和微观(具体条件)的改进实验方案,规避原实验的局限性和不足。根据学生专业和培养方案的不同,开放部分或全部“权限”给学生,从不同层级原料出发,设计绿色、高效的合成路线,确定具体的实验方案;或根据建议路线,调整和优化实验条件,使学生在得到基础实验操作技能训练的基础上,其绿色、高效、可持续发展的合成理念也得到进一步升华。鼓励学生运用科学思维,将学科前沿成果引入实验实践中,培养学生科学创新能力。引导学生从全局出发,提升团队合作意识和能力。
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202403094
新工科背景下,化学类专业课程不仅强调培养学生扎实的化学基本功,而且注重多学科交叉融合,培养学生与时俱进、勇于创新的科学精神。“苯佐卡因的制备”是一个经典的有机化学综合性本科教学实验。在原先的反应过程中,酯化反应产生大量废酸,还原反应步骤繁琐,总体反应时间长,缺少趣味性。为了提升该实验的有效时长,加强实验过程的绿色环保性,提升实验的拓展性与探究性,我们通过引入前沿科学成果对该制备反应进行了改进。改进后的实验,在酯化反应步骤使用低共熔溶剂进行催化,可循环使用,绿色环保。在还原反应步骤,则是使用连二硼酸作为还原剂、4,4’-联吡啶作为催化剂,在室温下即可反应,反应温和,颜色变化明显,富有趣味性。该改进实验,不仅可以激发学生的学习兴趣,而且可以提高学生的科研素养,培养学生的绿色化学理念,以及独立思考和分析解决问题的能力。
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311074
肉桂酸合成实验是高等学校现行《有机化学实验》教材中的一个重要单列基础实验。该实验在教学实施过程中暴露出残余苯甲醛气味难闻、原料对水敏感、购存困难、高温副产物多等问题。针对以上问题,本论文对经典肉桂酸合成实验进行了改进:采用苯甲醛/丙二酸/三乙烯二胺的均相反应体系制备肉桂酸,采用亚硫酸氢钠洗涤、萃取的后处理方法去除残余苯甲醛,使其更符合现代实验教学和绿色化学的要求。改进后的实验不仅可有效去除难闻的残余苯甲醛,还具有原料稳定性好、价格低廉、后处理操作简单等优点。通过增加波谱学表征、柱色谱分离等环节,该实验可以拓展为以精细化学品阿魏酸为合成目标的8学时综合性创新实验,提高对学生化学综合素质的培养。