將綠色化學理念滲透到有機化學教學中的幾點思考

張 鳳 羅 景 周 軍

(湖南農業大學理學院，湖南 長沙 410128)

綠色化學又稱 “環境友好化學”，是近十年才產生和發展起來的，是一個 “新化學嬰兒”。它涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科,內容廣泛。綠色化學是指在制造和應用化學產品時應有效利用(最好可再生)原料,消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑和溶劑。綠色化學的最大特點是在始端就采用預防污染的科學手段，因而過程和終端均為零排放或零污染。世界上很多國家已把“化學的綠色化”作為新世紀化學進展的主要方向之一。作為未來化工行業的主力軍——化學化工類專業大學生，更要樹立綠色環保的理念，因此，將綠色化學相關知識引入到大學化學教育中，是化學化工教育工作者義不容辭的責任。有機化學是高等院校化學和生物等專業的必修課，將綠色化學融于有機化學教學之中，使綠色化學成為有機化學教學的一個重要組成部分，是當前的一個重要研究課題[1～3]。

1有機化學理論教學中綠色化學的滲透

理論教學時，教師可根據教學內容，將有關綠色化學概念適時地介紹給學生。有機化學中很多內容都與綠色化學有關，可事先把有關化學污染和綠色化學成功減少污染的圖片和短視頻等資料做成多媒體課件，教學過程中利用多媒體技術將其投影到銀幕上，這樣不但信息量大，而且形象生動，使得學生能夠深刻地理解綠色化學，重視綠色化學，充分認識到綠色化學給人們生產生活帶來的諸多好處以及非綠色化學所帶來的污染等諸多弊端[4]。同時，還能提高學生的學習積極性，活躍課堂氣氛，提高教學效果。比如，在烴類章節教學中，可以簡單講述有關石油加工煉制過程及能源危機方面的知識，還可介紹白色污染。在介紹鹵代烴時，可從六氯環己烷(六六六)入手，補充介紹有機氯、有機磷等農藥導致的環境污染。目前，它們正被植物生長調節劑等為代表的 “環境和諧型”生態農藥及天然源生物農藥所代替，這些新型農藥具有高效、低毒、對環境污染小等優點。芳香烴教學中，在講多環芳烴時介紹目前已經查出的400多種主要致癌物中，一半以上都屬于多環芳烴類化合物，其中苯并芘是一種強致癌物。在介紹醚的合成和性質時，補充介紹汽油無鉛化添加劑的研究成果，使學生了解最近發現混合醚如甲基叔戊基醚(MTBE)等可顯著提高汽油的辛烷值，同時基本消除鉛的環境污染。在醛酮類化合物教學中，簡要介紹甲醛對室內空氣污染。

除了講授書本上的知識外，教師可在每個章節中融入綠色化學相關的最新研究動態，使學生在學習書本知識的同時能夠緊跟科技前沿，以豐富學生的知識結構，拓寬學生視野，培養學生的科學思維能力。如在講述旋光異構時，可選擇高選擇性、高效的催化反應這一符合綠色化學的基本要求的內容深入講解。催化的不對稱反應是有機合成化學研究的熱點和前沿，也是有關手性藥物研究的主要興趣之一。2001年的諾貝爾化學獎授予了Knowles，Noyori和Sharpless三位化學家，以表彰他們在催化不對稱反應的研究方面所取得的卓越成就。

2有機化學實驗教學中綠色化學的滲透

有機化學實驗是有機化學內容的重要組成部分，培養綠色化學意識是高等學校有機化學實驗教學的重要內容[5,6]。在有機化學實驗中，使用的試劑、溶劑、催化劑，以及生成的副產物、

排放的廢氣、產生的廢液等都會對環境產生污染。特別是近年來．隨著高校招生規模的不斷擴大，化學試劑的用量和實驗室“三廢”的排放量也迅速增長。因此。綠色化學實驗教學應重點強調學生的動手能力，培養學生的綠色化學和低碳環保意識，應將綠色化學理念傳遞給學生，使學生在潛移默化中受到綠色化學的教育．使他們意識到綠色化學對于人類及其所賴以生存環境的綠色及可持續發展具有的重要性。

(1)試劑、溶劑、催化劑的綠色化

在做有機化學實驗時，應當盡量選擇無毒無害的試劑。對于毒性較大的試劑要少用或不用，一些使用大量有毒有害試劑的實驗盡量用其他實驗來代替。如合成尼龍，傳統的方法是用苯作為原料。苯毒性很大，在制備過程中還生成了有毒的苯酚中間體和氮氧化物廢氣。現在采用生物工程技術，從葡萄糖出發，用生物酶催化，高效地制得了尼龍的單體己二酸。該方法環境友好、技術成熟，成本也不高，是綠色化學的一個經典范例催化劑。溶劑對環境的影響不容忽視。選擇環境友好的反應溶劑是綠色化學也十分重要。目前超臨界流體，水，離子液體、無溶劑反應等引起了人們的普遍關注。如離子液體對各類化合物均很好的溶解性，沸點高，無味且不燃，易與產物分離，易回收，可循環使用。不僅如此，離子液體兼有極性和非極性有機溶劑的溶解性能，溶解在離子液體中的催化劑，同時具有均相和非均相催化劑的優點。使用無毒的催化劑，既環保又能同樣滿足實驗的要求。比如在乙酸乙酯合成實驗中，采用濃硫酸為催化劑，實驗過程中會產生廢酸，且中和時會產生許多無機鹽“廢物”，造成環境污染。濃硫酸的腐蝕性及強氧化性也使得實驗本身有一定的安全隱患。而采用無毒、無腐蝕性的催化劑如FeC13·6H2O代替濃硫酸作催化劑，實驗結果良好，也無污染，符合綠色化學的要求。

(2)實驗微型化

微型實驗是指用微量化學試劑在微型反應裝置中進行的化學實驗。近年來，微型化學實驗引起化學教育界極大關注。1989年我國高等學校化學教育研究中心把微型化學實驗課題列入科研計劃，由華東師范大學和杭州師范大學牽頭成立微型化學實驗研究課題組。微型化學實驗與常規實驗相比，具有明顯的綠色環保、節約藥品和節省時間的特點。微型化學實驗的優勢已經在教學中呈現出來，受到了廣大師生的歡迎。目前，國內已有800余所大、中院校開始采用微型化學實驗。實驗操作中，常讓學生將常規實驗、微型實驗進行比較，學生便能認識到微型實驗的重要性和必要性，有助于提高他們的實驗熱情和技能。因此，開展微型實驗，符合有機實驗改革和綠色化的要求。

(3)結合新實驗技術，優化實驗內容

在保證教學目標能順利完成的情況下，實驗教學過程中，可以組合優化實驗內容。如可將單個的合成實驗組合成一個系列，即把前一個實驗的產物用作后一個反應的原料，形成如環己醇一環己酮一己二酸的合成鏈，這樣既節省了時間和化學試劑，有助于學生對相關有機知識的理解和融會貫通，更為重要的是，提高了原子經濟性及減少了有毒試劑對環境的污染，培養了學生綠色化的環保意識和厲行節約的意識。此外，將新型實驗技術如微波、超聲波、電化學等新技術引入有機化學實驗，不僅可減少能耗、加快反應速度、提高產率，而且可大大減小對環境的污染。從而達到綠色化學的目標。針對實驗儀器易損壞、有機物本身有劇毒、藥品貴、裝置復雜、操作危險性較大等問題，計算機輔助實驗教學也為綠色化學實驗提供了新的途徑。通過多媒體生動、形象、直觀的實驗資源，可以開闊學生視野，激發學習興趣，培養學生觀察、創新思維能力。

3結 論

綠色化學是一門新興的交叉學科，它的發展對保持良好的環境，社會和經濟的可持續發展都有重要的意義。在有機化學理論及實驗教學中，滲透綠色化學理念開闊了學生的視野，有助于增加學生的環保意識，有利于提高學生的創新能力及學習興趣。總之， 開展綠色化學教學符合可持續發展的需要，并將在建立節約型社會等方面，發揮巨大的作用。

[1] 李永， 王志玲，王宇婷.淺談有機化學教學中環保意識的培養[J]. 化學工程與設備，2011,7:243～244.

[2] 朱清時．綠色化學與可持續發展[J]．中國科學院院刊，1997(6)：415．

[3] 王春．化學新課程教學中實施綠色化學教育的策略探討[J]．化學教學，2009(7)：7．

[4] 薛慰靈．綠色化學一對環境更友善的化學[J]．化學教育，1997(9):1.

[5] 蔡衛權，程蓓，張光旭，等．綠色化學原則在發展[J]．化學進展，2009，2l(10)：2 001～2 008．

[6] 葉紅．綠色化學與有機化學教學的有機結合[J]．藥學教育，2006，22(5)：48．