淺談“綠色化學(xué)”在藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

律海峽,張　平

(1 新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，河南　新鄉(xiāng)　453003；2 新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院，河南　新鄉(xiāng)　453003)

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淺談“綠色化學(xué)”在藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

律海峽1,張平2

(1 新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，河南新鄉(xiāng)453003；2 新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院，河南新鄉(xiāng)453003)

藥物化學(xué)作為藥學(xué)專業(yè)中的一門重要的課程，其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中產(chǎn)生的“三廢”對(duì)環(huán)境造成了不小的污染，針對(duì)此將“綠色化學(xué)”理念引入到藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有很大的必要性。文中根據(jù)“綠色化學(xué)”的宗旨，從優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程、有效地處理實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的“三廢”三個(gè)方面來緩解藥物化學(xué)實(shí)踐教學(xué)中對(duì)環(huán)境造成污染的弊端，具有廣泛和深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。

綠色化學(xué)；藥物化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；環(huán)境保護(hù)

綠色化學(xué)又名為環(huán)境友好型化學(xué)(Environally Friendly Chemistry)，其相對(duì)應(yīng)的技術(shù)稱為綠色實(shí)驗(yàn)技術(shù)。綠色化學(xué)是用化學(xué)的技術(shù)去減少使用和產(chǎn)生對(duì)人類健康、生態(tài)環(huán)境有害的化學(xué)試劑：如原料、催化劑、有毒溶劑、副產(chǎn)物等，采用具有相等轉(zhuǎn)化率的“溫和”化學(xué)反應(yīng)來生產(chǎn)目的產(chǎn)物，不生成或少生成副產(chǎn)物，接近實(shí)現(xiàn)廢產(chǎn)物的“零排放”過程[1]。綠色化學(xué)的最終目標(biāo)在于避免使用有害或有毒的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，也不再處理廢物，對(duì)環(huán)境造成“零污染”。

1　藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)行“綠色化學(xué)”的意義

近幾年來，國(guó)內(nèi)許多高校意識(shí)到在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中衍生出了一些對(duì)環(huán)境有害的化學(xué)產(chǎn)物，為解決這種問題所造成的弊端，都在積極探索“綠色化學(xué)”在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的可適用性，并取得了明顯的成效。針對(duì)解決我國(guó)高等院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在的環(huán)境污染問題,以“綠色化學(xué)”為理念構(gòu)建大學(xué)實(shí)驗(yàn)課程新體制是一項(xiàng)有效的措施，體現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)、可持續(xù)發(fā)展的教育理念[2]。我院藥物化學(xué)作為藥學(xué)相關(guān)專業(yè)的一門主要課程，實(shí)驗(yàn)課占總學(xué)時(shí)的48%，因此實(shí)驗(yàn)課在藥物化學(xué)的授課中占著近似一半的比重，是一門重要的學(xué)科。

藥物化學(xué)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所產(chǎn)生的“三廢”對(duì)環(huán)境造成相當(dāng)大的污染，如廢液：貫穿整個(gè)藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中產(chǎn)生的各種殘液、廢酸、廢堿等是廢液的主要成分，污染物的種類較多。如殘?jiān)罕阶艨ㄒ蚝铣芍惺褂玫闹劂t酸鈉，富含重金屬的污染。對(duì)于以上這些未加處理的廢液、殘?jiān)畛Ｒ姷奶幚矸绞绞侵苯拥惯M(jìn)下水道中,這一行為會(huì)對(duì)與下水道相連的飲用水造成嚴(yán)重的污染，另外藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中產(chǎn)生的如NO、H2S等有毒氣體對(duì)空氣也產(chǎn)生一定的污染。因此，為避免這些“三廢”的污染，需要切實(shí)可行的推進(jìn)“綠色化學(xué)”的應(yīng)用進(jìn)程，保證藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與環(huán)境的相適應(yīng)性。

2　“綠色化學(xué)”在藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用途徑

2.1優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案

遵循“綠色化學(xué)”的宗旨，選擇毒性小的實(shí)驗(yàn)，減少實(shí)驗(yàn)中有毒溶劑和催化劑的使用，對(duì)藥物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化，改用毒性小，可操控性大的實(shí)驗(yàn)來替代毒性大的實(shí)驗(yàn)，對(duì)于相同作用的溶劑、催化劑,在實(shí)驗(yàn)過程中盡量使用最無害的試劑。如苯妥英鈉的合成實(shí)驗(yàn)中安息香的制作過程，若采用氰化鈉制作，則會(huì)產(chǎn)生很大的毒性，氰化鈉本身是劇毒藥品，微量可致死；但是改用維生素B1和水制備安息香以后，毒性則會(huì)降低很多。這一改變不僅有利于對(duì)環(huán)境的保護(hù)，同時(shí)也極大的保護(hù)了操作者的安全。

2.2改進(jìn)實(shí)驗(yàn)過程

我院的藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課同時(shí)開課四個(gè)實(shí)驗(yàn)室共計(jì)48組學(xué)生，每周循環(huán)4次。因此，在實(shí)驗(yàn)過程中所產(chǎn)生的“三廢”對(duì)學(xué)生的健康和校園環(huán)境具有很大的危害。對(duì)此可以采取以下措施。

2.2.1藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中試行微量或半微量的實(shí)驗(yàn)

以微小量的試劑,在微量化的儀器裝置中進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)即微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)，其特點(diǎn)是保證實(shí)驗(yàn)效果的前提下，減少試劑用量、縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間、減少殘?jiān)陀泻怏w的產(chǎn)生、最終減少對(duì)環(huán)境的污染，將藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)向綠色環(huán)保型實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化[3]。如磺胺醋酰鈉合成實(shí)驗(yàn)中，常規(guī)實(shí)驗(yàn)中磺胺用量為17.2 g，醋酐的用量為13.6 mL，若采用半微量實(shí)驗(yàn)，磺胺用量為8.6 g，醋酸酐的用量為6.8 mL。由此可以看到微量法中藥品的用量比常規(guī)實(shí)驗(yàn)減少一半，所得目標(biāo)產(chǎn)物大約在4～5 g之間，這一改變既使最終產(chǎn)物能用于熔點(diǎn)測(cè)定，又滿足了實(shí)驗(yàn)要求，從而達(dá)到了減少實(shí)驗(yàn)污染的最終目的[4]。

2.2.2在藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中引進(jìn)微波技術(shù)

微波是一種新型實(shí)驗(yàn)技術(shù),其反應(yīng)速度比傳統(tǒng)的藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)如油浴、電動(dòng)攪拌等快數(shù)倍甚至千倍，具有反應(yīng)條件溫和、操作方便、時(shí)間短、產(chǎn)率高、對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。在藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入微波技術(shù),不但能減少環(huán)境污染、節(jié)約化學(xué)原料,還有助于學(xué)生對(duì)先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的了解,激發(fā)學(xué)生的求知興趣。這些先進(jìn)技術(shù)的使用對(duì)確保化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的綠色化有十分重要的作用,因而也是實(shí)現(xiàn)藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的一個(gè)重要方式[5]。

2.2.3在藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中引進(jìn)多媒體教學(xué)

為避免對(duì)學(xué)生身體的傷害，對(duì)于藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生有毒氣體的實(shí)驗(yàn)，例如：產(chǎn)生NO氣體的苯妥英鈉的合成實(shí)驗(yàn)，可以采用計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)的方法進(jìn)行，這類教學(xué)是通過文字、聲音、圖像、動(dòng)畫等的相互交匯使用在不同的界面上，對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理、裝置、過程以及注意事項(xiàng)進(jìn)行模擬演練。讓學(xué)生在電腦屏幕上做仿真實(shí)驗(yàn)，這樣不僅能鞏固藥物化學(xué)知識(shí)，還可以利用動(dòng)畫技術(shù)，將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)原理生動(dòng)地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，對(duì)于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和對(duì)知識(shí)的掌握有重要促進(jìn)作用[6]。而且，整個(gè)教學(xué)過程都沒有對(duì)環(huán)境的造成傷害，完全達(dá)到了“零污染”。

2.3有效處理實(shí)驗(yàn)“三廢”

對(duì)于藥化實(shí)驗(yàn)課中一些不可避免產(chǎn)生的“三廢”：如廢液，可在實(shí)驗(yàn)室中分別設(shè)立“廢酸回收瓶”和“廢堿回收瓶”,并中和處理兩種廢液，蒸餾回收可用的溶劑，不能回收的則需統(tǒng)一管理[7]；對(duì)于富含重金屬的實(shí)驗(yàn)殘?jiān)玢t金屬，可以采用還原劑(如鐵粉、亞硫酸鈉、二氧化硫等)，在酸性條件下使Cr6+還原為Cr3+，后加入堿(如氫氧化鈉等)，調(diào)節(jié)pH值，生成低毒的Cr(OH)3沉淀，分離沉淀，排放清液，用焙燒法處理沉淀，填埋處理后的鉻渣，避免二次污染[8]；而對(duì)于在藥化實(shí)驗(yàn)反應(yīng)中產(chǎn)生的有毒氣體，也可采用溶液吸附和固體吸附的方法處理，如NO可以在NaOH堿性水溶液中吸附、H2S氣體可以使用活性炭吸附[9]。

3　前景展望

“綠色化學(xué)”作為綠色環(huán)保的理念，可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的體現(xiàn)，需要被高校所接受和有效實(shí)行。國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家的學(xué)校實(shí)驗(yàn)室，在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)特別提倡“綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)”并執(zhí)行“綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)”的“5R”原則。即Reject，拒用危險(xiǎn)品；Reduce，減量使用；Recycle，循環(huán)使用；Reuse，重新使用；Regenerate，再生使用[10]。遵從綠色化學(xué)的理念，減少實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)環(huán)境污染，是我們每個(gè)教學(xué)工作者的義務(wù)和責(zé)任，我們?cè)谂囵B(yǎng)學(xué)生理論知識(shí)的同時(shí)，也需要培養(yǎng)他們的綠色環(huán)保的概念，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中貫徹執(zhí)行環(huán)保措施，為環(huán)境保護(hù)，也為學(xué)生的健康樹立一道有力的屏障。

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Introduction to the Green Chemistry Application in Pharmaceutical Chemistry Experiment Teaching

LU Hai-xia1,ZHANG Ping2

(1 School of Pharmacy,Xinxiang Medical University,Henan Xinxiang 453003; 2 First Affiliated Hospital,Xinxiang Medical University,Henan Xinxiang 453003,China)

As an important course in the pharmaceutical professional,the Three Wastes of Pharmaceutical Chemistry Experimental Teaching resulted in greatly pollution to the environment,it is necessary to introduce the teaching concept of Green Chemistry to avoid the deterioration of the situation.According to the tenet of Green Chemistry,from the three aspects of optimal experiment scheme,the experiment process was improved,effectively dealing with Three Wastes to reduce chemical damage to the environment in the practice teaching.This measure has wide and profound application prospect.

Green Chemistry,Pharmaceutical Chemistry； experimental teaching;environmental protection

律海峽(1985-)，女,碩士,主要從事藥學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與研究工作。

TQ914.1

B

1001-9677(2016)04-0202-02