配位化學(xué)課程中手性配體的案例教學(xué)實(shí)踐

董作為+++祁欣

【摘要】配位化學(xué)是一門匯集化學(xué)各分支學(xué)科以及物理學(xué)、生物學(xué)和材料科學(xué)的綜合性課程。本文結(jié)合作者在配位化學(xué)課程中手性配體部分的教學(xué)實(shí)踐，就案例教學(xué)改革方法進(jìn)行了一些探索。

【關(guān)鍵詞】配位化學(xué) 案例教學(xué) 手性配體

【基金項(xiàng)目】南京航空航天大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)： 1406ZJ02XX04）。

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）01-0176-01

現(xiàn)代配位化學(xué)內(nèi)容涵蓋無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和材料科學(xué)，是諸多化學(xué)分支的匯合口，幾乎滲透到化學(xué)及相關(guān)學(xué)科的各個(gè)領(lǐng)域，如分析化學(xué)、有機(jī)金屬化學(xué)、生物無機(jī)化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、催化化學(xué)、物質(zhì)的分離與提純、原子能工業(yè)、光電磁材料等，是化學(xué)學(xué)科中發(fā)展迅速和富有創(chuàng)造性的研究領(lǐng)域之一[1，2]，作為工科的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，學(xué)習(xí)和掌握一定的配位化學(xué)知識(shí)，對(duì)于了解學(xué)科前沿動(dòng)向、擴(kuò)展知識(shí)、開闊視野，具有非常重要的實(shí)際意義。本文談?wù)劰P者在配位化學(xué)教學(xué)過程中手性配體部分的案例教學(xué)法探索。

案例教學(xué)是一種通過給學(xué)生設(shè)置課題、引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容、通過自學(xué)、討論與合作等方式去探討解決問題的方法，這是一種有別于傳統(tǒng)講授教學(xué)的新的學(xué)習(xí)方式，有利于學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。筆者在配位化學(xué)的教學(xué)實(shí)踐過程中，通過引進(jìn)一些較前沿的科研成果作為案例式教學(xué)的素材，取得較好的教學(xué)效果。在講解手性配體（chiral ligand）的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用時(shí)，結(jié)合有機(jī)手性配體在不對(duì)稱合成中的關(guān)鍵作用，引入2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)工作的部分研究?jī)?nèi)容作為案例教學(xué)的研討目標(biāo)，分別設(shè)定烯烴的不對(duì)稱二羥基化（assymetric dihydroxylation，見圖1）、不對(duì)稱氨基羥基化和不對(duì)稱催化氫化反應(yīng)（L-多巴胺的合成）作為研討案例，指定幾篇基本文獻(xiàn)和關(guān)鍵詞（不對(duì)稱催化氫化，手性膦配體），在初步介紹反應(yīng)和配體后（見圖2），要求學(xué)生按照手性催化劑配體結(jié)構(gòu)、不對(duì)稱催化原理、底物種類等方面，分組進(jìn)行網(wǎng)上查詢、文獻(xiàn)學(xué)習(xí)和總結(jié)。

Fig. 1 Sharpless dihydroxylation of olefin. RL = Largest substituent； RM = Medium？鄄sized substituent； RS = Smallest substituent

圖1 夏普利斯烯烴的二羥基化. RL = 最大取代基團(tuán)； RM = 中等取代基團(tuán)； RS = 最小取代基團(tuán)

由于手性配體在金屬有機(jī)合成中的應(yīng)用非常廣泛，種類繁多，課堂講解該章節(jié)時(shí)，作為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生容易感到內(nèi)容龐雜、枯燥，無從下手。通過這些案例教學(xué)的探討過程，將一些具體的、看似遙不可及的前沿研究領(lǐng)域與本科生教學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)相聯(lián)系，盡管涉及范圍不寬、研討結(jié)果尚稚嫩，但一方面拓寬了學(xué)生視野，另一方面也拉進(jìn)了前沿科研工作與學(xué)生的心理距離，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)本課程教學(xué)內(nèi)容的認(rèn)同感和成就感。在研討結(jié)束后，進(jìn)一步給學(xué)生簡(jiǎn)單介紹了關(guān)于烯烴二羥基化[2+2]和[2+3]反應(yīng)機(jī)理的爭(zhēng)論歷史，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)效果。

Fig. 2 Chiral ligands used in Sharpless AD and AA reactions. （a） （DHQ）2PHAL （b） （DHQD）2PHAL

圖2 夏普利斯不對(duì)稱合成中使用的手性配體.（a）（DHQ）2PHAL （b） （DHQD）2PHAL

作為一門前沿學(xué)科，自1963年開始，配位化學(xué)的相關(guān)研究已有7次獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，這些研究成果可為配位化學(xué)理論課程的教學(xué)改革提供豐富的資源。因此，如何借鑒這些研究成果服務(wù)于提高課堂教學(xué)質(zhì)量，也將是筆者在今后的教學(xué)過程中繼續(xù)關(guān)注之處。

參考文獻(xiàn)：

[1]殷平，張江，徐強(qiáng)，等. 化工時(shí)刊， 2009，23（10）：66-68

[2]周健，劉星. 科學(xué)教育，2009，15（5）：61-62

作者簡(jiǎn)介：

祁欣（1967.8-），男，遼寧人，工學(xué)博士，職稱：教授，研究方向：有機(jī)合成。endprint