周淑晶,張 杰,張秀梅,趙 巖,王麗影,李進京
(佳木斯大學 藥學院,黑龍江 佳木斯 154007)
精細有機合成工藝學理論是化工行業從業者必備的基礎知識,是化學工程與工藝專業學生重要的專業必修課之一。實驗是化學的靈魂,為了有效地激發學生的學習興趣,培養學生主觀能動性,實驗課的重要性不言而喻。不斷對課程的實驗內容進行適當改革[1-2],使理論知識與生產實際緊密結合,提升創業素質和創業能力,培養適應社會需求的新時代化工行業大學生可起到積極的作用。
在精細化工品生產工藝上傾向于在同一反應器中,連續地加入原輔材料,以進行一個以上的轉化,成為一個合成工序,即多個化學單元反應合并成為一個合成工序的生產工藝稱“一勺燴”工藝。“一勺燴”工藝具有反應步驟少、操作簡單、節約溶劑和勞動力成本、設備投資少,適于工業化生產等優點。但在教學過程中,“一勺燴”工藝只停留在理論講授層面,學生并未實際操作,缺乏透徹的理解和深層次的思考。例如有些反應在連續操作時可能會導致副產物多,產品純度不高的問題。在采用“一勺燴”工藝時,需要確認所用的溶劑和產生的副產物對下一步反應無明顯影響,生成的中間體未經純化時的純度足以進行下一步反應,終產物的收率和純度有保證等。本文以熒光增白劑BA-L的“一勺燴”制備工藝為例[3-6],旨在對實驗教學內容進行適當改革,增強學生對“一勺燴”制備工藝的理解,以期改善實驗教學效果,提高教學質量。
第一步:

第二步 :

第三步:

1.2.1 第一步縮合
取6.00 gDSD酸于100 mL燒杯中,攪拌下緩慢滴加 10%NaOH溶液,直至反應液澄清透明,將燒杯置于冰水浴中冷卻至0℃備用。
將50.00 g冰、10 mL水和1.00 mL1%的HCl置于250 mL的三頸瓶中,小心加入5.00 g三聚氯氰(有強烈刺激性,切勿吸入),置于冰水浴中打漿0.5 h后,開始滴加上述DSD-Na水溶液,用酸度計監測反應液pH值,并用10% NaOH溶液調整,使整個反應過程中保持pH值=4。2 h后,撤掉冰水浴,使反應在10℃下反應2 h,再升溫至20℃反應1 h。用糠醛監測反應終點,反應結束后,不經分離,直接進行第二步縮合。
1.2.2 第二步縮合
將第一步縮合液溫度升高至30℃后,加入2.54 g苯胺,用酸度計監測反應液pH值,并用10%NaOH溶液調整,使整個反應過程中保持pH值=8~9。在30℃下反應2 h。薄層色譜法(TLC)監測反應終點。反應結束后,不經分離,直接進行第三步縮合。
1.2.3 第三步縮合
將第二步縮合液溫度升高至80℃后,加入二乙醇胺2.84 g,用酸度計監測反應液pH值,并用25%氨水調節,使整個反應過程中保持pH值=10。在80℃下反應3 h,TLC監測反應終點。反應結束后,冷卻至室溫,用10%鹽酸調節pH值=5,析出固體,過濾,用大量水淋洗。所得固體用10%氫氧化鈉調節pH值=8,水為溶劑重結晶即得。
三聚氯氰有強烈刺激性,對皮膚、粘膜有刺激作用,吸入高濃度可引起支氣管炎,長期接觸可引起頭痛、頭暈等。實驗過程中應做好防護,切勿吸入。反應過程宜用酸度計監測反應液pH值,用 10%的NaOH溶液調整反應液酸堿度時應緩慢適量加入,以免影響實驗結果。過量的熒光增白劑可能會對人體造成危害,有潛在的致癌風險,因此對實驗產物妥善保管。
本實驗包含多種實驗操作及后處理方法,反應時間較長,可做為第七學期專業實踐部分的實驗內容。宜安排18學時,其中第一步縮合反應需要8學時,第二步縮合需4學時,第三步縮合6學時。為了保證教學效果,每個實驗組不宜超過3人,實驗過程中組員要有明確的分工,詳細記錄實驗現象。實驗結束后,要求學生寫出完整的實驗報告和對“一勺燴”工藝全新的認識和體會,并能做到舉一反三。
本實驗的考核內容主要由預習報告,實驗操作,實驗效果,實驗報告和心得體會5部分組成,分值各占20%。其中心得體會考察學生對“一勺燴”工藝的理解和感悟,心得體會中要求以“一勺燴”工藝為導向,構思創業項目,擬定創業方向,積累創業經驗,從而培育學生的創業意識、創業精神、創新創業能力,為成為創新發展需要的人才奠定扎實的理論和實踐基礎。
恰當合理地運用“一勺燴”工藝將大大簡便反應操作過程,在工業生產中,有很大的利用價值。將“一勺燴”工藝引入到實驗教學內容中,有利于學生對理論教學內容的理解和領悟,也有利于學生實踐能力和獨立思考能力的培養。在此基礎上滲透創業教育,在一定程度上可改善實驗教學效果,提高教學質量,培養創新精神和創業能力。