淺談“綠色化學”在藥物化學實驗教學中的應用

律海峽,張　平

(1 新鄉(xiāng)醫(yī)學院藥學院，河南　新鄉(xiāng)　453003；2 新鄉(xiāng)醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院，河南　新鄉(xiāng)　453003)

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淺談“綠色化學”在藥物化學實驗教學中的應用

律海峽1,張平2

(1 新鄉(xiāng)醫(yī)學院藥學院，河南新鄉(xiāng)453003；2 新鄉(xiāng)醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院，河南新鄉(xiāng)453003)

藥物化學作為藥學專業(yè)中的一門重要的課程，其在實驗教學中產生的“三廢”對環(huán)境造成了不小的污染，針對此將“綠色化學”理念引入到藥物化學實驗教學中有很大的必要性。文中根據(jù)“綠色化學”的宗旨，從優(yōu)化實驗方案、改進實驗過程、有效地處理實驗過程中產生的“三廢”三個方面來緩解藥物化學實踐教學中對環(huán)境造成污染的弊端，具有廣泛和深遠的應用前景。

綠色化學；藥物化學；實驗教學；環(huán)境保護

綠色化學又名為環(huán)境友好型化學(Environally Friendly Chemistry)，其相對應的技術稱為綠色實驗技術。綠色化學是用化學的技術去減少使用和產生對人類健康、生態(tài)環(huán)境有害的化學試劑：如原料、催化劑、有毒溶劑、副產物等，采用具有相等轉化率的“溫和”化學反應來生產目的產物，不生成或少生成副產物，接近實現(xiàn)廢產物的“零排放”過程[1]。綠色化學的最終目標在于避免使用有害或有毒的物質，不再產生廢物，也不再處理廢物，對環(huán)境造成“零污染”。

1　藥物化學實驗教學中實行“綠色化學”的意義

近幾年來，國內許多高校意識到在實驗教學過程中衍生出了一些對環(huán)境有害的化學產物，為解決這種問題所造成的弊端，都在積極探索“綠色化學”在實驗教學中的可適用性，并取得了明顯的成效。針對解決我國高等院校實驗教學中普遍存在的環(huán)境污染問題,以“綠色化學”為理念構建大學實驗課程新體制是一項有效的措施，體現(xiàn)了環(huán)境保護、可持續(xù)發(fā)展的教育理念[2]。我院藥物化學作為藥學相關專業(yè)的一門主要課程，實驗課占總學時的48%，因此實驗課在藥物化學的授課中占著近似一半的比重，是一門重要的學科。

藥物化學在實驗教學中所產生的“三廢”對環(huán)境造成相當大的污染，如廢液：貫穿整個藥物化學實驗課程中產生的各種殘液、廢酸、廢堿等是廢液的主要成分，污染物的種類較多。如殘渣：苯佐卡因合成中使用的重鉻酸鈉，富含重金屬的污染。對于以上這些未加處理的廢液、殘渣最常見的處理方式是直接倒進下水道中,這一行為會對與下水道相連的飲用水造成嚴重的污染，另外藥物化學實驗課中產生的如NO、H2S等有毒氣體對空氣也產生一定的污染。因此，為避免這些“三廢”的污染，需要切實可行的推進“綠色化學”的應用進程，保證藥物化學實驗教學與環(huán)境的相適應性。

2　“綠色化學”在藥物化學實驗教學中的應用途徑

2.1優(yōu)化實驗方案

遵循“綠色化學”的宗旨，選擇毒性小的實驗，減少實驗中有毒溶劑和催化劑的使用，對藥物化學的實驗進行優(yōu)化，改用毒性小，可操控性大的實驗來替代毒性大的實驗，對于相同作用的溶劑、催化劑,在實驗過程中盡量使用最無害的試劑。如苯妥英鈉的合成實驗中安息香的制作過程，若采用氰化鈉制作，則會產生很大的毒性，氰化鈉本身是劇毒藥品，微量可致死；但是改用維生素B1和水制備安息香以后，毒性則會降低很多。這一改變不僅有利于對環(huán)境的保護，同時也極大的保護了操作者的安全。

2.2改進實驗過程

我院的藥物化學實驗課同時開課四個實驗室共計48組學生，每周循環(huán)4次。因此，在實驗過程中所產生的“三廢”對學生的健康和校園環(huán)境具有很大的危害。對此可以采取以下措施。

2.2.1藥物化學實驗課中試行微量或半微量的實驗

以微小量的試劑,在微量化的儀器裝置中進行化學實驗即微型化學實驗，其特點是保證實驗效果的前提下，減少試劑用量、縮短實驗時間、減少殘渣和有害氣體的產生、最終減少對環(huán)境的污染，將藥物化學實驗向綠色環(huán)保型實驗轉化[3]。如磺胺醋酰鈉合成實驗中，常規(guī)實驗中磺胺用量為17.2 g，醋酐的用量為13.6 mL，若采用半微量實驗，磺胺用量為8.6 g，醋酸酐的用量為6.8 mL。由此可以看到微量法中藥品的用量比常規(guī)實驗減少一半，所得目標產物大約在4～5 g之間，這一改變既使最終產物能用于熔點測定，又滿足了實驗要求，從而達到了減少實驗污染的最終目的[4]。

2.2.2在藥物化學實驗課中引進微波技術

微波是一種新型實驗技術,其反應速度比傳統(tǒng)的藥物化學實驗技術如油浴、電動攪拌等快數(shù)倍甚至千倍，具有反應條件溫和、操作方便、時間短、產率高、對環(huán)境污染小等優(yōu)點。在藥物化學實驗教學中引入微波技術,不但能減少環(huán)境污染、節(jié)約化學原料,還有助于學生對先進實驗技術的了解,激發(fā)學生的求知興趣。這些先進技術的使用對確?；瘜W實驗課程的綠色化有十分重要的作用,因而也是實現(xiàn)藥物化學實驗綠色化的一個重要方式[5]。

2.2.3在藥物化學實驗課中引進多媒體教學

為避免對學生身體的傷害，對于藥物化學實驗中產生有毒氣體的實驗，例如：產生NO氣體的苯妥英鈉的合成實驗，可以采用計算機多媒體教學的方法進行，這類教學是通過文字、聲音、圖像、動畫等的相互交匯使用在不同的界面上，對實驗的原理、裝置、過程以及注意事項進行模擬演練。讓學生在電腦屏幕上做仿真實驗，這樣不僅能鞏固藥物化學知識，還可以利用動畫技術，將復雜的實驗原理生動地呈現(xiàn)在學生面前，對于激發(fā)學生的學習興趣、調動學生學習的積極性和對知識的掌握有重要促進作用[6]。而且，整個教學過程都沒有對環(huán)境的造成傷害，完全達到了“零污染”。

2.3有效處理實驗“三廢”

對于藥化實驗課中一些不可避免產生的“三廢”：如廢液，可在實驗室中分別設立“廢酸回收瓶”和“廢堿回收瓶”,并中和處理兩種廢液，蒸餾回收可用的溶劑，不能回收的則需統(tǒng)一管理[7]；對于富含重金屬的實驗殘渣如鉻金屬，可以采用還原劑(如鐵粉、亞硫酸鈉、二氧化硫等)，在酸性條件下使Cr6+還原為Cr3+，后加入堿(如氫氧化鈉等)，調節(jié)pH值，生成低毒的Cr(OH)3沉淀，分離沉淀，排放清液，用焙燒法處理沉淀，填埋處理后的鉻渣，避免二次污染[8]；而對于在藥化實驗反應中產生的有毒氣體，也可采用溶液吸附和固體吸附的方法處理，如NO可以在NaOH堿性水溶液中吸附、H2S氣體可以使用活性炭吸附[9]。

3　前景展望

“綠色化學”作為綠色環(huán)保的理念，可持續(xù)發(fā)展目標的體現(xiàn)，需要被高校所接受和有效實行。國外一些發(fā)達國家的學校實驗室，在進行化學實驗時特別提倡“綠色化學實驗”并執(zhí)行“綠色化學實驗”的“5R”原則。即Reject，拒用危險品；Reduce，減量使用；Recycle，循環(huán)使用；Reuse，重新使用；Regenerate，再生使用[10]。遵從綠色化學的理念，減少實驗教學中對環(huán)境污染，是我們每個教學工作者的義務和責任，我們在培養(yǎng)學生理論知識的同時，也需要培養(yǎng)他們的綠色環(huán)保的概念，在實驗教學中貫徹執(zhí)行環(huán)保措施，為環(huán)境保護，也為學生的健康樹立一道有力的屏障。

[1]劉樸.綠色化學的進展[J].河北建筑工程學院學報,2003,21(2):27-29.

[2]鄭可利.高?；瘜W中的綠色化學教育[J].三明學院學報，2005,22(2)：229-232.

[3]徐萍.藥物化學實驗.1版[M].北京:北京大學出版社，2010:75-85．

[4]謝云峰,謝集照,龍盛京,等．在藥物化學教學中構建綠色環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展模式[J].廣州化工，2015,43(12):218-220.．

[5]朱學文,廖列文,崔英德,等.微波在化學中的應用及其進展[J].精細化工，2001,18(5):295-298.

[6]李彥君.多媒體技術在實驗教學中的應用分析[J].山西科技,2010,25(1):121-123.

[7]通拉嘎,陳薩日娜.無機化學實驗三廢處理方法探討[J].內蒙古石工,2010(3):86-88.

[8]陳萍.實驗室三廢處理的一些方法[J].品牌與標準化,2011,24(2):59-60.

[9]徐飛,李生英,張梅,等.大學無機化學實驗中“三廢”的綠色化處理[J].實驗室科學,2008,13(2):170-173.

[10]曾懋華,龍來壽,趙三銀,等.高?；瘜W實驗教學中藥品使用的5R原則探討[J].實驗室研究與探索，2010,29(8):343-345.

Introduction to the Green Chemistry Application in Pharmaceutical Chemistry Experiment Teaching

LU Hai-xia1,ZHANG Ping2

(1 School of Pharmacy,Xinxiang Medical University,Henan Xinxiang 453003; 2 First Affiliated Hospital,Xinxiang Medical University,Henan Xinxiang 453003,China)

As an important course in the pharmaceutical professional,the Three Wastes of Pharmaceutical Chemistry Experimental Teaching resulted in greatly pollution to the environment,it is necessary to introduce the teaching concept of Green Chemistry to avoid the deterioration of the situation.According to the tenet of Green Chemistry,from the three aspects of optimal experiment scheme,the experiment process was improved,effectively dealing with Three Wastes to reduce chemical damage to the environment in the practice teaching.This measure has wide and profound application prospect.

Green Chemistry,Pharmaceutical Chemistry； experimental teaching;environmental protection

律海峽(1985-)，女,碩士,主要從事藥學專業(yè)實驗教學與研究工作。

TQ914.1

B

1001-9677(2016)04-0202-02