大学本科有机波谱解析研究式教学实验的设计与实践-论文.pdf

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1、2014年9月教育教学论坛Sep．2014第38期EDUCATIONTEACHINGFORUMNO．38大学本科有机波谱解析研究式教学实验的设计与实践程存归，孔黎春(浙江师范大学化学与生命科学学院，浙江金华321004)摘要：本文设计了一个龙脑一樟脑一异龙脑的相互转换及其波谱解析的研究式综合实验。通过实验，能使本科生更好地理解及掌握有机化学中如何运用氧化与还原反应，如何利用波谱分析法对中间产物及最终产物进行结构鉴定，从而提高本科生分析问题和解决问题的能力。‘关键词：研究式综合实验；有机合成；波谱分析；结构鉴定中图分类号：G642．0文献标志码：A文章编号：1674—9324

2、(2O14)38—0196一O2氧化与还原反应在有机化学反应中具有举足轻重的作若要区分还原产物是异龙脑还是龙脑，由于龙脑和异龙脑用，不同类型的有机物选择不同的氧化剂或还原剂会得到的红外图谱十分相似，仅凭IR来区别它们是困难的，因此不同的产物，是有机合成过程中常用的实验技术，而波谱分需要采用核磁共振谱加以确定。问题5：如何用核磁共振氢析是进行有机反应产物结构鉴定的重要实验手段。一般地谱来鉴定产物的结构?讨论：H—NMR数据有机波谱分析不涉及有机合成化学实验，这就使学生失去结构6(ppm)了知识关联和相长的机会。在实验教学环节开展科研实践3C-~CH’性实验内容，是提高学生实践

3、能力亟待解决的一个关键问a0．85(S，3}{)：0．86(S，3H)：0．87(S，3H)：题。因此，很有必要设计具有讨论型、探究型及科研与教学b，C0．93—2．35(fil，8H)；相关型的有机波谱分析教学实验。本文以龙脑一樟脑一异d4．03(dd，lI1)∽龙脑的相互转换及其波谱解析为研究目标，设计了具有启(a)lOHfd1发性、探究性、科研与教学互动型的有机波谱解析研究式综合教学实验。a0．82或b或c(S，3FI)；一、教学过程b0．85或a或C(S，3}{)：(一)课题导入㈣c0．95或b或a(S，3tt)；dlJ25—2．35(fl，71t)有机化学(及实验

4、)的两大支柱学科为有机合成与有机波谱分析，在有机合成过程中所合成的产物的结构鉴定离aO不开有机波谱分析。氧化反应与还原反应是有机合成过程a0．82(S，3H)：中常用的化学合成方法，在有机化学中具有较为重要的地b0．90(S，3H)：位。采用现代有机波谱分析法对所得中间体或产物进行结c1．02(S，3t{)：d0．98一L78(fl，811)：构鉴定，可以判断有机反应进行的程度。e3．62(m，lH)’问题1：龙脑氧化成异樟脑一般采用哪一种氧化剂?讨He论：有机化学中常用的氧化剂一般可按照氧化反应所要求的介质分为以下3类：第一类为酸性介质氧化剂(过氧化龙脑的H—NMR谱，三

5、个甲基化学位移基本相等，樟氢、过氧乙酸、六价铬如重铬酸钠和铬酸、硝酸、高锰酸钾、脑和异龙脑三个甲基三个峰，这是由于羰基的各向异性效过硫酸铵等)；第二类为碱性介质氧化剂(高锰酸钾、次氯酸应和OH构象的主体效应影响之故。由于龙脑和异龙脑OH钠、弱氧化剂Tollens试剂及Fehling试剂等)；第三类为中所连碳上的氢化学位移有明显的差别，我们可以通过对还性氧化剂(氧气、溴、碘等)。六价铬是将仲醇氧化成相应的原产物H—NMR测定来求得两者含量的比例。酮最常用的试剂。如Na2Cr20+HzSO及Jones试剂。而实验(二)实验条件的优化中所用的龙脑属二级醇，因此可以采用Jones试

6、剂。问题2：问题1：六价铬选用何种试剂作为氧化剂较为合适?讨樟脑还原成异龙脑一般采用哪一种还原剂?讨论：酮还原论：文献报导较多的是重络酸钠作为氧化剂，但重络酸钠市成为仲醇一般可用催化氢化、异丙醇铝一异丙醇、硼氢化场上较为少见，且价格较高(美国Aldrich公司产品目录为钠、硼氢化锂等。而实验室使用还原剂常用硼氢化钠。问题例)，这与重铬酸钠较重铬酸钾难重结晶提纯有关。因此，可3：樟脑通过还原是否可以生成龙脑?讨论：樟脑用硼氢化钠以改用重铬酸钾作为氧化剂进行试验。问题2：在测定产物还原时生成的产物有龙脑和异龙脑，这里的还原反应所涉的红外光谱时，采用何种制样技术?讨论：红外光谱的

7、制样及的主体化学问题可说明如下：NaBH对羰基化合物的还方法，对于固态有机物一般采用压片法、糊状法、衰减全反原，其净结果是氢负离子(H一)对羰基的加成。由于樟脑分子射法及漫反射光谱法等；对于液态有机物一般采用液膜法、的构象所致，氢负离子对羰基的加成方式以内式较为有利，溶液法等；对于气态有机物采用气池法。实验过程中所涉及外式加成则由于两个偕甲基之一引起的空间障碍受到阻的三种物质均为固体，因此选择压片法较为合适。问题2：碍。因此可以预料，最终产物以内式加成产物异龙脑为主要三种样品均容易升华，对于红外光谱测定时的制样有何