藥物合成反應教學與實踐的改革-精選教育文檔

藥物合成反應教學與實踐的改革藥物合成反應是制藥工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎課。學生學習有關基礎課程后，掌握藥物制備中重要的有機合成反應、反應的影響因素、反應的選擇性及反應機理，培養(yǎng)學生在藥物合成中的實際工作中觀察分析、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)外科學技術、經(jīng)濟發(fā)展的熱點之一。在這一背景下，藥物合成反應課程教學一方面要注重知識的傳遞，更注重學生自學能力和綜合素質的培養(yǎng)。[1,2]一、注重課程的銜接在整個制藥工程專業(yè)教學中，跟藥物合成反應直接聯(lián)系的前修課程就是有機化學。筆者在多年的有機化學教學中發(fā)現(xiàn)，學生的學習薄弱環(huán)節(jié)不是有機物的命名、物理性質等方面內(nèi)容，而是其化學性質的學習，這對于藥物合成反應的教學是很不利的。同時，由于藥物合成反應教學一般安排在有機化學課程后一到兩個學期，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生溫故而知新。同時，利用已學的知識更有利于學生對藥物合成反應知識體系的掌握。因此，新內(nèi)容開始前，可以先復習有機化學相關知識，或者在新知識闡述過程中，邊學習新內(nèi)容邊，回顧基礎有機知識，采用穿插的方法，在不知不覺中促使新舊知識有了更替和深入。二、注重興趣和自學能力的培養(yǎng)專業(yè)知識寬泛深奧，想讓讓學生在大學階段掌握所有專業(yè)知識是無法實施和完成的。 興趣是學習的動力，引導學生在興趣的基礎上不斷提高自學能力， 對大學教育來說顯得非常重要。 藥物合成反應中涉及的人名反應較多， 以孫昌俊的藥物合成反應教材為例，人名反應達到 130個，眾多人名大多涉及著名化學家，如Hofmann、Claisen，等等，可以利用這些人名反應培養(yǎng)學生的學習興趣。平時，要特別注意積累關于化學家奮斗經(jīng)歷的素材，或者搜集曲折的人名反應發(fā)現(xiàn)過程、或者講述人名反應在現(xiàn)代科學中的廣泛應用。這樣，一方面可以幫助學生加深對人名反應的印象，另一方面又能能激發(fā)學生的學習興趣與奮斗熱情。必須非常注重學生自學能力的培養(yǎng)，以期促進學生離開校園后的可持續(xù)發(fā)展。筆者有意識第利用兩個手段來提高學生的自學能力。一是有目的地布置學生預習，檢查學生預習后能否提出問題，把提出問題作為培養(yǎng)自學能力的第一步；二是把自學放到課堂來完成，針對某一部分內(nèi)容，提出一系列有啟發(fā)性的問題，然后讓學生帶著問題去學習，把解決問題的能力作為培養(yǎng)自學能力的目標。筆者將提出問題并解決問題這兩項檢查結果作為學生平時成績考核的重要組成部分。三、注重機理的講解方法藥物合成反應設計的反應眾多，反應形式復雜多樣，簡單地記憶這些反應形式是行不通的，一定要在理解機理的基礎下才能掌握這些反應。同時，藥物合成反應的機理教學是必不可少的環(huán)節(jié)，關系到學生對反應的理解，關系到學生實驗綜合素質與科研能力的提高。然而，要讓學生在短期內(nèi)掌握眾多反應的機理絕非易事，筆者將反應機理類型簡單歸納成“反應機理均和異， 自由基鏈傳遞，正負離子相撞擊”幾句話。將紛繁的反應機理歸根結底地總結了出來，反映反應過程機理分為均裂和異裂兩類，或者分為自由基反應和離子型反應兩種大的類型?；灸芎w大多數(shù)的有機反應機理。在進行反應機理講解過程中，不斷地回顧這幾句口訣，且讓學生不斷印證口訣，然后自己總結各類反應實質的異同性，不但提高了學生的學習興趣，也提高了他們分析問題的能力。四、注重歸納總結與對比在藥物合成反應中，同樣發(fā)生還原反應，條件不同得到的產(chǎn)物也不相同。比如同樣是還原反應，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構。學生必須清楚地記住這些反應條件與原料、產(chǎn)物的關系，才能算掌握了該反應。為了使學生能夠更清楚地認識這一點，筆者很注重歸納與總結。一方面，筆者要求學生自己歸納，另一方面，把整本教材中類同的反應全部歸納出來， 使學生能夠一目了然地認識到各反應的異同。五、注重與藥物工藝相結合藥物合成反應主要講述各類反應及其機理，內(nèi)容理論性強，傳統(tǒng)的教材模式都是以反應為單元， 一類一類反應進行講解。 一來學生只能對反應的類型有所認識，二來學生普遍感覺將反應單純的以鹵代、重排、縮合等等反應出現(xiàn)，顯得比較空洞，言之無物。為了解決這個問題，筆者以藥為本，將典型的藥物合成工藝融入教學，如講鹵代反應前，先列舉一些典型藥物的結構，以反推的方法引出該藥物的鹵代反應過程，這樣學生對這類反應就有了感性的認識。同時不同的結構類型將決定這一反應的難易，從剖析結構入手，結合反應機理，分析產(chǎn)物結構，為學生判斷反應可行性難易程度提供重要的依據(jù)，使他們能夠學會根據(jù)結構類型，從反應選擇的合理性和先進性來把握藥物合成的設計。這樣，學生不但能夠知道某一類型或某一環(huán)境的化學鍵斷裂的方式難易，反應特點并能提供重要的參數(shù)，而且能夠對臨床常用藥物設計出合理的合成反應路線，對學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。在這一原則指導下，有機合成新技術不斷涌現(xiàn)，對教師的知識結構提出了更高的要求。 筆者重點對綠色合成技術中的無溶劑反應、微波輔助藥物合成反應、 催化劑的應用等內(nèi)容作了適當?shù)臄U充，在課堂教學中進行了比較系統(tǒng)的講授。例如，無溶劑反應中的研磨反應原理， 無毒害溶劑的選擇類型； 又如微波反應在有機合成中的應用范圍， 微波反應使許多在一般條件下難反應或難操作的過程變得比較順利， 等等。藥物合成反應發(fā)展非常迅速，筆者在課堂教學中盡可能地將藥物合成反應新理論、新方法、新成果教給學生，使他們能夠在將來的實際工作中有更為開闊的思路。為此，需要積極收集閱讀文獻，認真聽取專家學者的學術講座，不斷追蹤最新的學科發(fā)展，吸取新的營養(yǎng)來完善自己的知識結構。七、注重學生的綜合應用能力藥物合成反應是一門實踐性很強的學科，傾向于培養(yǎng)學生實際動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)系最緊密的一門學科。在實驗的設計中，筆者比較注重學生綜合素質的培養(yǎng)，設計學生分組進行的實驗過程如下：[3]①查閱資料，制定方案。學生以小組為單位，在教師的指導下進入圖書館或者進行網(wǎng)上檢索。檢索完成后，學生討論、小結，初步制定實驗方案。②確定方案。各組寫出初步方案報告，報告除了闡述選擇工藝之外，必須闡述工藝的可行性、經(jīng)濟性。教師閱讀報告后，各組意見制作成PPT，組織課堂討論會，以組為單位討論各組工藝。最后，教師引導學生，根據(jù)工藝的安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性原則，總結評價各組學生制備方案，并確定最后全班學生選用的合成方案。這一環(huán)節(jié)的展開，其實是教師和學生雙贏的一項任務，且往往在開課后不久就布置下來，并要求學生在某一規(guī)定的時間內(nèi)完成。③實施方案。提示學生將試驗方案涉及的原料中間產(chǎn)品的物理性質、毒性以及應急處理等進行檢索，按最終實驗方案制備對應產(chǎn)品。此步驟是學生動手制備產(chǎn)品，可以驗證試驗方案的優(yōu)劣。并以預習報告的形式在實驗開始前檢查，然后進行實驗。④評價方案。各組對已完成的實驗從過程、產(chǎn)率、純度等方面進行陳述，說明不足之處。然后，學生進行小組討論，再以小組為單位提交優(yōu)化改進方法，教師點評，拓展、提升、補充相關理論知識。藥物的化學結構極其復雜，合成步驟繁多，合成中可能會用到一些危險的試劑或者接觸到一些特殊的反應條件，這些反應過程存在著各種安全隱患。[3,4]因此，實驗室安全成為實驗教學過程中教師最提心吊膽的問題，也關乎學生應該重點培養(yǎng)的能力。沒有安全為前提，一切教學實踐活動都是行不通的。因此，筆者特別注意將安全意識、產(chǎn)品質量意識、責任意識等職業(yè)素養(yǎng)貫穿于理論與實踐教學環(huán)節(jié)中。在平時的