钯催化的Buchwald-Hartwig偶联反应是用于构建C—N键非常直接有效的方法。氮杂环卡宾-钯配合物具有性能稳定、催化活性高等优点,是Buchwald-Hartwig偶联反应的高效催化剂。对这一领域近3年的研究进展作简要介绍。

材料化学是一门新兴的交叉学科,其教学内容尚未得到一致认同。围绕材料化学专业人才培养的目标,对材料化学课程的教学改革进行了一些探索,如选择合适的教材和教学内容,推动教学方式的现代化、多样化,培养学生实践能力,以及改革创新考核方式等方面。

以电位滴定终点确定新方法探讨研究为例,从5个方面介绍将创新能力培养融入基础课教学的探索。通过该研究提高了学生基础课学习热情与学习质量。首先改进了二次差值微商终点计算方法,通过Excel 计算Δ²E/ΔV-V 二次差值微商法数据表中的最高点与最低点直线线性方程 y=ax+b,令 y=0, x=-b/a即为终点。另外,研究得到了模拟滴定曲线微分法确定电位滴定终点的新方法。用Excel 对滴定曲线进行三次方程模拟即:y=ax³+bx²+cx+d,二次微分后得到: d²y/dx²=6ax+2b, 当d²y/dx²=0,对应的x=-b/3a处即为滴定终点。2

物理化学的一个重要魅力是公式的交互关联性。以理想气体绝热过程方程为例,详细地叙述了如何从热力学第一定律、熵差计算公式、偏微分和全微分等4个不同的起点出发,利用必要的热力学关系,最后到达相同的终点的推演过程。

基于一种新颖高效气体发生装置,设计了以氯气为氧化剂,理论产率接近100%的将锰酸钾高效转化为高锰酸钾的实验方案。实验结果表明:使用本设计制备高纯度高锰酸钾,既可保证高锰酸钾的理论转化率,减少歧化反应副产物对纯度的影响,同时得到的副产品次氯酸钠及氯水可用做无机教学实验的基础试剂,符合“循环经济”指导思想。

乙酸乙酯制备的实验教学通常使用浓硫酸作催化剂,但是存在很多缺点,例如不安全、副反应多、腐蚀严重、后处理复杂等。针对这些不足,设计以硅胶负载浓硫酸形成的固体酸为催化剂,并对其在乙酸乙酯实验教学中的应用进行探索,主要包括教学内容、组织形式、考核方式等。该方法具有操作简单、安全、产率高、催化剂可回收利用等优点,符合绿色化学理念,充分体现了科研对教学的支撑功能。

探索了一种以微信公众平台为载体、以案例为启发点、问题为导向,将线上自学、线下讲解和实验训练相结合的多维教学模式,用于无机及分析化学实验教学中。通过期末考试、教学质量评价和问卷调查的方式,从学生学习效果、学习兴趣、能力培养等方面对4个教改班和平行班进行了对比。结果表明,教改班的教学效果明显优于平行班,4个教改班的考试平均分比平行班的平均分高12.6分。新的多维教学模式不仅解决了学生实验效果差、实验室周转紧张等问题,还能充分调动学生学习兴趣、激发实验热情、提升科研素养,为培养创新型人才奠定基础。

介绍了以2-碘苯胺和苯硼酸为原料,通过Suzuki偶联反应、重氮化反应、氧化反应等3步合成环状二苯基碘盐,并进一步应用于二苯并噻吩的合成。本实验涉及有机化合物的合成、结构表征以及应用,将有机化学基础理论知识、基本实验技能与学科研究热点相结合,能够有效培养学生的科学研究素养。该实验牵涉到气相质谱、核磁及熔点仪等仪器的使用,锻炼学生动手操作仪器的能力及综合实验技能,适合作为高年级学生的综合实验。

实验教材上以吗啉和环己酮为原料,对甲基苯磺酸为催化剂,甲苯作带水剂,通过缩合反应制备N-(1-环己烯基)吗啉。实验存在着耗时长、易造成实验室内有毒气体甲苯含量高、产品色泽深和收率低(小于60%)等不足。依据实验的目的、原理、内容不变的原则,采用 n/n为1.6,预缩合反应1 h后加入共沸剂,反应加入对苯二酚,环己烷作共沸剂,分馏提纯产品等措施进行改进实验。改进后的实验,反应时间缩短了1 h、室内空气环境友好、产品近乎无色、收率可达80%以上。环己酮吗啉

设计了一个无机化学教学实验,内容包括:(1)催化剂前体Ni[P(OEt)₃]₄的合成;(2)无水无氧条件下原位生成催化剂HNiL⁺₃[L=P(OEt)₃]及2-丙烯基苯的异构化反应。实验中使用高效液相色谱仪检测烯烃异构化反应的结果,并推测了异构化反应可能的机理。根据学生的实验数据,深入地分析了影响合成催化剂前体产率和烯烃异构化反应转化率的因素。该实验能够使学生在无水无氧操作、低温反应、微量反应的控制等方面得到训练,并且能够掌握高效液相色谱仪的使用原理和测试方法。

利用化学教学设计评价量表(CTDES),对广州市某高校86名化学师范生在教育实习期间完成的教学设计进行评价,发现师范生在“认知与元认知”“社会文化与情感”“科学描述与应用”指标表现中等,在“一致性”指标表现较好。师范生在对“理论化学”和“描述化学”类课题进行教学设计时,在“认知与元认知”“社会文化与情感”“科学描述与应用”3个指标上的得分存在显著差异。

本研究旨在探究职前化学教师在常规化学教学中融入科学本质教学时的影响因素。数据源包括参与者的教学设计、课堂录像、反思日志、小组讨论录音、焦点群体访谈等多元质化数据,运用归纳法和不断比较法对数据进行分析。结果显示,阻碍职前化学教师进行科学本质教学的因素包括教师的知识结构、过往的学习经历和有限的教学材料;而个人动机和期望、团队的支持、持续的参与和反思等因素则起到了积极的促进作用。

介绍了医科院校 “医用基础化学”课程中缓冲溶液及其作用机制部分问题导向式的研究型教学设计,即通过层层设问、循序解答的授课方式进行缓冲溶液及其作用机制的理论教学。既有效提高了学生学习兴趣,使学生在有限的学时内掌握了缓冲溶液的基础理论与核心概念,又重点培养了学生的“4C”技能。

介绍了一个开放性环境化学实验。该实验以被重金属污染的土壤为研究对象,分别使用稀盐酸、乙二胺四乙酸、氯化钙为淋洗剂,对其进行化学淋洗修复。通过电感耦合等离子体光谱仪分析比较修复前后土壤中铅、镉的含量,用以帮助学生加深理解配合/螯合作用、酸-碱反应、离子交换反应、胶体的性质、土壤重金属形态、土壤性质与组成等相关环境化学知识。实验所用的土壤样品由学生自选,不同类型土壤的理化性质影响淋洗效果,从而增加了实验结果的不确定性。本实验贴近学科前沿且联系工程实际,可激发学生独立思考和探索精神,提高学生的科研能力与解决复杂问题的能力。

利用实验室现有设备,并结合理论知识和科研项目,设计一个创新型实验。以氧气为氧源,采用有机金属盐为催化剂,金属氧化物为助剂,在一定的温度和压力下,使大豆油与氧气发生环氧化反应,再减压蒸馏进行精制,得到较为纯净的环氧大豆油,测得的产品环氧值较高。考察了氧气含量、反应温度、反应时间、反应压力对产物环氧值的影响,并最终得到了该法最佳的工艺条件。通过实验过程,培养了学生的创新能力及科研兴趣。

借助Rh催化费托合成反应,探讨了微观动力学模拟软件MKMCXX在物理化学化学动力学章节教学中的应用。以密度泛函理论(DFT)计算的能垒和反应热为基础,通过MKMCXX软件构建微观动力学模型,计算各中间物种的表面覆盖度、反应速率、反应级数与表观活化能,使学生能够直观地理解化学动力学。

使用开放性问卷与访谈法,以广东省某高校的43名化学师范生为研究对象,测查了他们的变化观及变化观的教学认识。结果表明化学师范生的变化观(尤其是哲学视角变化观)与变化观教学(包括渗透变化观的教学内容和培养变化观的教学策略)的认识仍有待提高。文末据此对我国化学师范生教育及相关研究提出了建议。

磷酸和氢氧化钠混合后溶液的组成较为复杂,氢离子浓度的计算较为繁琐。但在pH的近似计算中,通常只需考虑2者混合后溶液的主要组成,根据主要组成再选择相应的公式计算即可,因此分析混合后溶液的主要组成成为此类溶液氢离子浓度计算的关键。首先分析了磷酸和氢氧化钠以不同的物质的量之比混合后溶液的主要组成,重点讨论和导出了2者混成不同缓冲溶液的有关计算公式,公式规律性强,简单实用,易于掌握和应用。

对¹H-NMR谱中潜手性基团质子氢的化学不等价问题进行了详细归纳总结,并通过实例进行阐述,为系统讲授化学不等价内容提供材料补充和参考。

国际职前化学教师教育研究的热点对我国职前化学教师教育发展具有借鉴意义。以47篇《化学教育研究与实践》上职前化学教师教育研究的论文作为研究对象,通过内容分析法和文献计量法分析,并与国内的研究现状进行对比,发现在发文量上,本领域文献产量都不高,国外相关研究成果也是近5年来才开始蓬勃,但在作者分布、研究主题、研究范式上存在较大差距。具体表现:国外学者注重跨专业、跨校、跨国合作研究职前化学教师教育;国外学者倾向于从学生的视角展开调查或测试,基于证据为学生的学习乃至教师教学改革提供策略;国外学者擅长实证研究,和国内经验总结的研究范式差别很大。

上海文明书局1906年出版的“蒙学系列教科书”是我国第一套完善的蒙学系列教材,对于中国近代教科书的诞生具有里程碑意义。《蒙学化学教科书》作为该系列中的一册,代表着当时化学启蒙教育的最高水平。对该书的出版背景、内容、编排体系及进步意义等方面进行研究,管窥清末化学启蒙教育,对于我国初等化学教育发展研究具有重要意义。

以“雨课堂”为载体,对大三应用化学专业有机分析合班课程,教学进行基于“雨课堂”的翻转课堂教学模式教学效果的实验研究,通过对不同教学模式的小测考试成绩的方差分析,t检验和调查问卷对实施效果进行评价。发现不同教学模式授课后,专升本班学生成绩提高比本科班更高,具有显著性差异,且呈现优秀率更高的情况。专升本班学生和本科班学生对基于“雨课堂”的翻转课堂教学模式均持有较高的评价和认可度。表明该实验尝试提高了学生学习效果,提高了学生自主学习能力,有效缩短了不同知识层次学生的差距,更有利于合班课程的因材施教。对上述结果进行了详细分析并对基于“雨课堂”的翻转课堂模式进一步应用于高校有机分析教学提出了建议。

2,5-二氢氧杂环庚三烯是许多天然产物和生物活性分子的骨架结构,实现该类化合物的高效合成一直是有机化学家的研究热点。与五元和六元环化合物合成方法相比,2,5-二氢氧杂环庚三烯的合成更具挑战性。本文综述了近年来利用烯烃复分解关环法、过渡金属催化偶联法、retro-Claisen重排法以及一些其他方法合成2,5-二氢氧杂环庚三烯的研究进展。

介绍了化学热力学基础和葡萄糖体内氧化的3个阶段。葡萄糖体内外氧化符合化学热力学原理中的盖斯定律;酶参与和ATP的引入提高了反应活化分子数,实现了常温常压下的葡萄糖体内氧化;葡萄糖体内氧化的多步骤有助于获得最大非体积功,且多步反应可以有效调控能量在体内的释放速度;葡萄糖体内氧化的前2个阶段证明了葡萄糖可以适应不同条件为生物体提供能量,且不同阶段的中间产物也在生命活动起着重要作用。通过延伸讨论揭示了ATP在葡萄糖体内氧化的三重作用,作为能量形式提高反应活化分子数和存储能量,同时ATP还具有催化剂的特点。

Cram经验规则在判断与手性中心相连羰基的亲核加成立体选择性方面具有重要应用,目前教材常采用Newman投影式结合Cram规则进行主要产物的预测,而当Cram规则使用于其他构象表示式如锯架式、伞形式及Fischer投影式时,需要先进行构象转换,这对学生的空间想象能力及抽象思维提出较高要求,导致在判断时容易出错,是有机化学学习的一个难点。通过对Cram规则的深入分析,介绍Cram规则如何直接应用于除Newman表示式外的常用构象表示式,以避免费时费力又容易出错的构象式转化。

针对目前蒸发结晶实验教学的需要,以实验室常用玻璃器材为主,设计了一种蒸发结晶装置。该装置包括数显加热搅拌装置、蒸发瓶、滴液装置、H型管、套管式换热器、冷凝液接收装置、连接装置和原料液储罐等8个部分,结构简单、占用空间小。并以硫酸铜溶液的蒸发结晶过程为例,对其使用方法进行了研究。通过外形的设计,可实现装置安装时长在15 min内,用时短,拆卸方便;通过控制原料液浓度和流速,实现对晶体的生长速度和形状的调控;原料液可循环使用,原料节约;玻璃器材为主,原理展示清晰;以硫酸铜水溶液为原料液,颜色鲜艳,便于演示。该装置能较好地满足高校工程类专业实验教学的需求。