克莱森-施密特缩合反应实验设计与教学

设计了丙酮、3-戊酮和环己酮分别与苯甲醛进行克莱森-施密特缩合反应的3组实验,通过对反应结果的分析深入了解酮取代基的电子效应及空间位阻对该反应的影响。在分析实验结果时,与课堂教学中的多个知识点进行关联,达到辅助教学的目的。

周环反应中的“4n光对”规则

＂4n光对＂规则主要应用于环加成反应与电环化反应中,亦可应用于简单迁移反应,＂4n＂指的是参加反应的π电子数,＂光＂指的是反应条件为光照,＂对＂指的是在环加成反应中为对称性允许、在电环化反应中为对旋。利用＂4n光对＂规则可以简单判断有机化学教材中前述反应的立体选择性特点,并对预测复杂和未知的反应提供参考性依据,此方法简单易懂,便于记忆。

BOPPPS+We Chat official在医药专业有机化学教学中的应用——以亲核取代反应为例

此文以有机化学卤代烷烃的亲核取代反应机制为例,采用BOPPPS教学模式分别从课程引入、学习目标、课前摸底、参与式学习、学习效果评估和总结6个方面进行设计。再结合微信公众号(webchat official)的碎片化学习形式辅助传统线下教学,通过线上线下相结合的模式,将卤代烷烃亲核取代反应机制中枯燥乏味的理论知识以动画模型的形式和诙谐幽默的类比方式展示给学生,能够激发医药专业学生对有机化学的学习兴趣,提高学生在课程中的参与度,实现线下教学的延伸与拓展。

BOPPPS理念下有机化学教学设计探索与实践——以卤代烃亲核取代反应机理为例

有机化学作为众多理工科专业的基础课程,其涉及知识面广,难度大。因此,以教师为主体的传统教学方式,难以激发学生的学习兴趣、培养学生的自主学习能力。为达到课程教学目标,有机化学课程教学基于雨课堂及学习通构建混合式教学体系,以BOPPPS教学理念为基础,有效设计并实施“目标为导向,学生为主体”的参与式教学模式。教学设计实施后,对课程教学方法、激发学习兴趣、知识掌握情况、自主学习能力培养等七个方面进行问卷调查。结果显示,学生对教学方法满意的达到98.86%,认为能有效激发学习兴趣的占98.97%,认为能提升自主学习能力的占98.87%,对有机化学知识掌握较为满意的占94.31%,教学成效显著。

为何弱离去基团羟基在Aldol反应产物中就容易离去

醇中的羟基是很弱的离去基团,一般需要通过用质子酸质子化、与路易斯酸络合或者形成磺酸酯后才容易离去;β-位无吸电子取代基的醇,在碱性条件下难以直接离去。而Aldol反应的产物β-羟基醛酮,在碱性条件下就可以实现羟基的离去,脱水生成α,β-不饱和醛酮。这种醇脱水反应条件的不寻常会引起学生困惑。通过分析2类反应的机理和反应过程中立体电子效应的不同,合理地解释了这2类醇脱水反应的差别,加深了学生的理解。

电子效应对单取代苯定位效应和反应活性的影响

单取代苯的定位效应和反应活性主要受取代基的电子效应控制,列表总结了取代基的电子效应与定位效应和反应活性的关系,分析了烃基电子效应的特殊性,取代基具有-Ⅰ效应的普遍性.除卤素取代基外,探讨了共轭效应的方向对定位效应和反应活性的决定作用.

克莱森酯缩合反应中碱性试剂作用的探讨

在详细分析克莱森酯缩合反应历程的基础上,根据有机化学学科建立的Br6nsted酸碱共轭理论及详实可靠的实验结果,阐明了碱性试剂在克莱森酯缩合反应的不同阶段所发挥的不同作用.

木质素β-O-4单元的光化学和电化学降解:醚键断裂反应的一种应用

醚键断裂反应既是有机化学的重要教学内容,又在现实世界中具有广泛应用。木质素是一类重要的生物质资源,其降解核心为碳-氧键断裂反应体系,具有重要的研究价值。对木质素β-O-4单元利用光化学和电化学降解的最新科研进展进行总结,可为醚键断裂反应的教学提供应用案例,拓展学生科学视野。

基于元素电负性的有机化学教学设计——以乙烯和溴的反应为例

通过乙烯和澳加成反应的教学设计，展示了参与有机反应的原子的电负性决定有机化学反应过程的逻辑关系，以帮助学生改变靠死记硬背掌握有机化学反应机理的学习方法。

三乙胺对酰氯/烯醇酯化反应的影响——介绍一个探索性有机化学实验

乙酰氯与3-甲基-3-丁烯-1-醇直接反应得到乙酸(3-甲基-3-氯)丁酯,而在向反应体系中添加三乙胺后则得到乙酸(3-甲基-3-丁烯)酯,产物结构通过核磁共振氢谱(1H-NMR)和傅立叶红外(FTIR)光谱分析确证。乙酸(3-甲基-3-丁烯)酯的生成机理包含亲核加成-消除和亲电加成两步。而在三乙胺的存在下,只有亲核加成-消除一步而得到乙酸(3-甲基-3-丁烯)酯。本实验由相同的原料在相同操作下,通过简单的反应条件调控得到不同的产物。通过本实验的开设,有助于培养学生的创新能力。

系统论述烯烃亲电加成反应的立体选择性

亲电加成是烯烃最具代表性的典型反应,在本科的教学中,要求学生熟练掌握和应用.烯烃的亲电加成反应不仅涉及到反应的活性、区域选择性问题,还涉及到反应的立体选择性问题.但对于立体选择性的阐述,很多教科书并不全面,甚至不够严谨,因而在教学过程中发现学生在理解这部分内容时存在一定的误解.针对这一问题进行了系统的论述,以帮助学生更好更正确地理解和掌握烯烃的亲电加成反应的立体选择性.

共轭体系中极性交替现象在有机反应中的应用

电子效应和空间效应是影响有机反应的重要因素,共轭体系中极性交替的特点在共轭二烯与α,β-不饱和醛酮的1,2-加成和1,4-加成反应、苯环上的亲电取代反应等有机反应中表现明显,掌握共轭体系中极性交替的特点对于此类有机反应的学习可以起到事半功倍的效果。

电环化反应立体专一性解释

进行化学研究能提高国内科技研究的实力,提高国家的综合国力,因此这些年政府一直倡导专业的研究人员在领域内进行深入的研究。为此还有专门的部门去对接研究活动,给专业的技术人员提供各项支持。与传统的化学反应不一样的是,电环化反应是一种非常特殊的化学反应,产生这样的反应是不需要任何催化剂,只要有足够的光热条件,准备好反应物质,就能发生电环化反应。专业的研究人员通过监测电环化的各种反应,能助推动科技进步,高校教师在获得了专业的技术水准之后,能提高学生的专业知识理解能力,从而为电环化行业,源源不断地输送人才。

如何解决Favorskii重排与酮多卤代反应机理中烯醇化的矛盾

酮的多元卤代和α-卤代酮的Favorskii重排都是醛酮教学的重要内容,且都是在碱性条件下烯醇化后发生的。但是,前者是在含有卤素一侧烯醇化,而后者却是在不含卤素一侧烯醇化。这种烯醇化的“随意性”常引起学生困惑,甚至认为此2处的烯醇化是“矛盾”的。通过分析卤代酮烯醇化的可逆性和Favorskii重排的不可逆性合理地解释了Favorskii重排中烯醇化的合理性,化解了教学中的这一“矛盾”。

充分利用电子效应解释苯环定位规律

利用电子效应解释一元取代苯环上亲电取代反应的定位规律,不但解释了各类定位基定位效应的不同,而且解释了同一类定位基邻位和对位产物比例的不同,而后者用被普遍使用的共振论则难以解释.

基于Suzuki-Miyaura偶联反应探索有机化学反应机理的创新实验设计

Suzuki-Miyaura偶联反应作为构建碳碳键的最有效的手段之一,在制药、催化、先进材料制备等领域有着广泛的应用。介绍了一个有机化学综合创新实验——以Suzuki-Miyaura偶联反应中涉及的有机化学反应动力学为研究背景,探索了该反应体系中各物质浓度对反应速率的影响,解释了该反应的可能机理。通过该综合实验项目,有助于加深学生对Suzuki-Miyaura偶联反应机理的理解,激发学生对化学动力学的科研兴趣,同时提高学生在无水无氧操作和仪器分析的实践水平,培养学生的创新精神。

碳负离子重排的DFT计算研究

采用密度泛函方法计算了碳负离子1,2-迁移和1,4-迁移两个反应的过渡态的分子轨道,发现在过渡态中迁移原子携带正电荷,剩余部分则形成双碳负离子。在1,2-迁移过渡态中,剩余的双碳负离子的HOMO位相与迁移原子的LUMO位相不匹配。但在1,4-迁移过渡态中,剩余的双碳负离子的HOMO位相与迁移原子的LUMO位相匹配。所以碳负离子的1,2-迁移是轨道对称性禁阻的反应,而1,4-迁移则是轨道对称性允许的反应。本文的计算可以为我国高等有机化学教学提供良好参考。

芳香化合物磺化反应机理的计算化学研究

磺化反应是芳香化合物最重要的反应类型之一。最新理论研究表明,磺化反应一般遵循三分子反应机理,这与有机化学教材中描述的双分子机理有明显区别。以甲苯的磺化反应为例,通过密度泛函理论计算研究了磺化反应的分子机理、区域选择性以及溶剂对反应性能的影响,并通过比较苯、甲苯和硝基苯磺化反应的计算结果,分析了取代基对磺化反应性能的影响。旨在通过对模型反应的计算化学研究,及时更新并深化对磺化反应机理的理解,进而提高相关教学内容的创新性、高阶性和挑战度。

环氧氯丙烷与亲核试剂反应先开环再分子内环化原因分析

亲核试剂与一级卤代烷通常是发生双分子亲核取代反应。而环氧氯丙烷与亲核试剂的反应主要是通过亲核试剂先对其环氧乙烷部分的亲核开环,然后再分子内环化得到反应产物;而不是亲核试剂直接取代环氧氯丙烷的氯原子得到最终产物。其原因是形成小环化合物的香蕉键不是轴向重叠,重叠效果不好,因此,其稳定性比轴向重叠形成的σ键弱。从而,亲核试剂先与环氧乙烷中的弱C—Oσ键进行开环反应,生成的烷氧基负离子再进行分子内的亲核取代环化,得到最终产物。本文通过对反应物中关键化学键的形成轨道和稳定性的分析,合理地解释了环氧氯丙烷与普通一级卤代烷反应性的差别,加深了学生的理解。

基于绿色化学的烯烃Meerwein水合反应创新综合实验设计

聚焦前沿热点,实施科教融合,基于绿色化学理念,设计了烯烃Meerwein水合反应综合实验。该实验引入光催化合成技术,采用自制、可循环利用的催化剂,以水作为溶剂,在清洁可再生的太阳光照射下进行烯烃Meerwein水合反应,并探究合成了一系列1,2-二苯乙醇衍生物。本实验包含催化剂的制备与表征,产物的合成与表征,合成反应条件探索,催化剂循环利用实验,以及底物的适应性考察等,内容丰富有层次,涉及多学科知识交叉与融合,不仅提升学生的综合知识运用能力,还激发学生的科学探究兴趣和创新精神。