綠色化學(xué)理念在天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的滲透與應(yīng)用

依明·尕哈甫 米仁沙·牙庫甫

新疆醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院天藥生藥教研室，新疆 烏魯木齊 8300011

綠色化學(xué)理念在天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的滲透與應(yīng)用

依明·尕哈甫 米仁沙·牙庫甫

新疆醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院天藥生藥教研室，新疆 烏魯木齊 8300011

天然藥物化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，總是與環(huán)境污染相聯(lián)系，因此天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理論，加強(qiáng)環(huán)保教育，不但可擴(kuò)展學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)使學(xué)生受到綠色化學(xué)的熏陶，這種簡便有效的方法值得進(jìn)一步完善和推廣。

天然藥物化學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；綠色化學(xué)

天然藥物化學(xué)是藥學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)課程，而天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)是天然藥物化學(xué)課程的重要組成部分，通過實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生加深對理論知識的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)實(shí)驗(yàn)技能和科研思維，為今后的學(xué)習(xí)、工作和科研奠定基礎(chǔ)。目前，天然藥物化學(xué)許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目使用大量的易燃、易爆和有毒的試劑，污染周圍的環(huán)境，存在安全隱患、浪費(fèi)試劑嚴(yán)重等問題。例如，實(shí)驗(yàn)中使用的氯仿、乙醚等溶劑，不僅對環(huán)境產(chǎn)生污染，還會使學(xué)生和教師的健康受到危害，危險(xiǎn)性大，各種酸堿溶液會腐蝕排水管道，增加設(shè)施維護(hù)負(fù)擔(dān)。因此，加強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)意識和能力尤為重要。

綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)或環(huán)境友好化學(xué)，是指用化學(xué)的技術(shù)，原理和方法來降低或消除對人體健康、安全和生態(tài)環(huán)境有毒有害的化學(xué)品的使用和生產(chǎn)［1］。綠色化學(xué)的核心理念是開發(fā)原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)，通過原料、催化劑、產(chǎn)品等的綠色化，從源頭消除污染，實(shí)現(xiàn)污染的零排放。綠色化學(xué)促進(jìn)了人與自然關(guān)系的和諧，考慮了整個(gè)社會的可持續(xù)發(fā)展。關(guān)于在天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中強(qiáng)化“綠色化學(xué)”的理念，許多學(xué)者一直在思考和探索，提出了很多具有建設(shè)性的意見，筆者結(jié)合本校天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)入手，在實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程中滲入綠色化學(xué)的基本觀念，達(dá)到激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維、引導(dǎo)學(xué)生樹立綠色化學(xué)思想觀念、增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識的目的。

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中滲透綠色化學(xué)思想意識

天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)使用的很多試劑有毒、有害，對環(huán)境，尤其是對水的污染嚴(yán)重，因此，應(yīng)該在天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中貫徹綠色化學(xué)思想，強(qiáng)調(diào)節(jié)約試劑以及三廢的環(huán)保處理，逐步讓學(xué)生形成環(huán)保意識，把綠色化學(xué)教育的理念滲透到學(xué)生的思想中。結(jié)合天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、材料的使用及處理過程入手，例如在巴馬汀生物堿的提取實(shí)驗(yàn)中選擇酸水提取并通過鹽析法沉淀分離的方法，用污染小的稀醋酸水溶液和鹽水溶液代替有機(jī)溶劑，減少污染，簡化處理過程，可以有意識地強(qiáng)化綠色化學(xué)的理念，讓學(xué)生在潛移默化中接受綠色化學(xué)教育。

2 原料和試劑的綠色化

在實(shí)驗(yàn)過程盡量使用綠色試劑，拒絕使用或減量使用那些不能替代或者無法回收后重復(fù)使用的有毒有害物質(zhì)，做到從源頭上杜絕或減少污染?？梢曰厥绽玫娜軇?，一定要進(jìn)行回收，留著下次進(jìn)行同樣實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)使用，這樣可以使有機(jī)試劑的消耗大大減少，產(chǎn)生的廢液也相應(yīng)減少?；亓魈崛?shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生串聯(lián)搭裝置，減少冷凝水的使用。使用無毒的試劑、溶劑或催化劑，應(yīng)盡量使用水作為提取溶劑，水是自然界中最豐富的溶劑，安全、經(jīng)濟(jì)、無毒、無污染，既可以降低成本，又增加實(shí)驗(yàn)的安全性，都充分體現(xiàn)綠色思想教育。

3 用“綠色化學(xué)”理念改革實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容

針對目前開設(shè)的天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)我們認(rèn)為可以從以下幾點(diǎn)入手，使綠色化學(xué)理念深入滲透到實(shí)驗(yàn)中，具體做法如下。

3.1 利用計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn) 仿真實(shí)驗(yàn)是一種不投入化學(xué)試劑和也不排放廢液的特殊實(shí)驗(yàn)方式［2］，污染較大的實(shí)驗(yàn)就可以采用這種方式，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬，通過相關(guān)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件和三維動畫仿真技術(shù)，可以真實(shí)詳細(xì)地體會和描述蒸餾、回流、減壓蒸餾、萃取和過濾等操作，采用多媒體形式演示規(guī)范的操作過程，對關(guān)鍵操作通過特寫鏡頭加深學(xué)生的印象，并總結(jié)在各個(gè)過程中需要注意的事項(xiàng)，既可以避免實(shí)驗(yàn)存在的毒性和危險(xiǎn)的問題，也可以減少試劑的使用和污染物的產(chǎn)生，使實(shí)驗(yàn)綠色化，自始至終不會對人體和環(huán)境造成污染。另外，開設(shè)模擬實(shí)驗(yàn)也可以增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，培養(yǎng)學(xué)生的想象力和科研思維能力。

3.2 選擇環(huán)保綠色的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 在不影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的的前提下，充分考慮試劑和產(chǎn)物的毒性以及整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程所產(chǎn)生的“三廢”對環(huán)境的污染情況，經(jīng)過綜合評價(jià)，盡量選擇環(huán)保、綠色的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，刪除或替代那些有毒性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如我們在黃酮類化合物的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中安排了“蘆丁的提取、分離和鑒定”。蘆丁的提取方法有溶劑法和堿提酸沉法等［3］，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)我們利用蘆丁在熱水和冷水中的溶解度差異，使用環(huán)境友好的水為提取溶劑，直接采用煎煮法提取后放冷析出沉淀，既避免了有機(jī)溶劑和酸堿性溶液對環(huán)境的污染，后續(xù)的分離操作也可以自然完成，簡化了實(shí)驗(yàn)程序。

3.3 大力推廣微型實(shí)驗(yàn) 微型實(shí)驗(yàn)是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的微縮和減量，用盡可能少的試劑達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模哂泄?jié)約試劑、減少污染、安全度高等優(yōu)點(diǎn)，是推廣綠色化學(xué)的重要實(shí)踐，基本解決了對環(huán)境的污染問題，也大大地節(jié)約了實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。例如，天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，各類化合物的檢識反應(yīng)均可采用點(diǎn)滴板代替試管中進(jìn)行，可以大大減少試劑的使用量，而且實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很明顯，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的清洗也很簡便。另外，微型實(shí)驗(yàn)還能夠提高教學(xué)質(zhì)量，符合教育教學(xué)改革發(fā)展的方向。微型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)巧妙，易于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效的鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新意識，創(chuàng)新能力。

3.4 實(shí)驗(yàn)組合的綠色化，開展系列化實(shí)驗(yàn) 即通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)次序，建立某一實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物與另一實(shí)驗(yàn)原料之間的聯(lián)結(jié)，連續(xù)構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的實(shí)驗(yàn)序列，如虎杖中蒽醌類成分的提取實(shí)驗(yàn)得到的產(chǎn)物可作為大孔樹脂、硅膠柱層析、聚酰胺分離中的原料，不用再使用新的材料就可以實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練目的，通過這些途徑可以達(dá)到減少廢棄物的排放，提高試劑利用效率的目的。

3.5 妥善處理實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的廢棄物 在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，指導(dǎo)學(xué)生用科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、安全的方法對廢棄物進(jìn)行無害化處理。比如：用中和法處理酸性或堿性廢水等。對于一些有機(jī)溶劑如乙醇、乙醚等，可以通過簡單的蒸餾實(shí)驗(yàn)進(jìn)行回收處理。確實(shí)不能作回收處理的溶劑，將其集中儲存，待累積到一定量后運(yùn)送到專職部門進(jìn)行無公害處理，在收集及運(yùn)送期間要注意防火、防泄。這樣既可培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)意識，又可使學(xué)生學(xué)習(xí)綠色化學(xué)的實(shí)用技術(shù)，還可以節(jié)約資源，變廢為寶，變害為利。

4 結(jié)語

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行綠色化學(xué)教育，是素質(zhì)教育的重要內(nèi)容，需要廣大教師不斷更新知識結(jié)構(gòu)，教學(xué)中推廣最新的實(shí)驗(yàn)方法和理念，加大綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)和改革的力度，讓學(xué)生認(rèn)同綠色化學(xué)，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和改造過程要充分與綠色化學(xué)思想相結(jié)合，減少環(huán)境污染。通過綠色化學(xué)教育在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的滲透及各種創(chuàng)新性實(shí)踐活動，能夠擴(kuò)寬學(xué)生的知識面，提高學(xué)習(xí)興趣，減輕實(shí)驗(yàn)造成的環(huán)境污染，對我國環(huán)保型的高效經(jīng)濟(jì)發(fā)展道路有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］朱清時(shí).綠色化學(xué)［J］.化學(xué)進(jìn)展，2000，12（4）：410－413.

［2］陳田.計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2009，12（6）：43－44.

［3］李嘉蓉，郭麗冰，楊月，等.天然藥物化學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］.北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2004：46.

［4］黃忠京.微型有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)初探［J］.廣西民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，13（2）：106－107.

R313

A

1007－8517（2013）03－0046－02

2013.01.06）

2011年新疆醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院教育教學(xué)研究基金。

依明·尕哈甫，講師，碩士。