《有機化學(xué)》人名反應(yīng)的思政元素挖掘及實踐*

潘長多，于金濤

(1.江蘇理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，江蘇 常州 213001；2.常州大學(xué)石油化工學(xué)院，江蘇 常州 213164)

2016年12月，習(xí)近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出: “要用好課堂教學(xué)這個主渠道，思想政治理論課要堅持在改進中加強，提升思想政治教育親和力和針對性，滿足學(xué)生成長發(fā)展需求和期待，其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”[1]。隨后，課程思政成為高等教育課程改革的熱點詞匯，中心思想是以立德樹人為核心，將高校思想政治教育融入課堂和課程教學(xué)各環(huán)節(jié)。

化學(xué)是一門基礎(chǔ)自然學(xué)科，關(guān)系到國民經(jīng)濟的眾多技術(shù)領(lǐng)域，它為人類提供了美味的食品、豐富的能源、品種繁多的材料、治療疾病的醫(yī)藥，與我們的日常生活息息相關(guān)。尤其是有機化學(xué)，它的實踐性和應(yīng)用性很強，在現(xiàn)代高科技的生活中處處顯現(xiàn)出其重要的地位?！队袡C化學(xué)》是研究有機物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備方法與應(yīng)用的學(xué)科，課程研究內(nèi)容范圍廣，可以從科學(xué)精神、環(huán)保意識、安全操作和規(guī)范意識的培養(yǎng)、生命理念的滲透、學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)等多角度進行課程思政的探索與實踐。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，找到與思政教育的結(jié)合點，靈活運用各種教學(xué)方法，把思想政治教育落實到有機化學(xué)的教學(xué)之中。

有機化學(xué)從十八世紀中期發(fā)展到今天，國內(nèi)外化學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)成千上萬個有機化學(xué)反應(yīng)。為了紀念首次發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)和研究該反應(yīng)的化學(xué)家們，很多經(jīng)典的有機反應(yīng)就以發(fā)現(xiàn)者的名字來命名。在《有機化學(xué)》教材中，教學(xué)內(nèi)容涉及的人名反應(yīng)有幾十個，如Diels-Alder反應(yīng)，F(xiàn)riedel-Crafts，Wittig反應(yīng)，Beckmann重排，Baeyer-Villiger氧化，Clemmensen還原，Cannizzaro反應(yīng)，Claisen酯縮合反應(yīng)，Claisen重排，Dieckmann縮合反應(yīng)，Sandmeyer反應(yīng)，Wolff-Kishner-黃鳴龍反應(yīng)，Hofmann消除反應(yīng)，Birch還原等。本文選取《有機化學(xué)》的六個人名反應(yīng)為切入點，挖掘其中的思政元素，以達到思政元素與有機化學(xué)專業(yè)知識的自然融合，把價值觀培育和塑造融入課程，培養(yǎng)學(xué)生努力奮斗、不斷創(chuàng)新、團結(jié)協(xié)作的科學(xué)精神。

1 Diels-Alder(狄爾斯-阿爾德)反應(yīng)

在“不飽和烴”這章內(nèi)容里，共軛二烯烴化學(xué)性質(zhì)涉及一個人名反應(yīng)——Diels-Alder反應(yīng)，簡稱D-A反應(yīng)。Diels-Alder反應(yīng)是1928年由德國的化學(xué)家O.Diels與其學(xué)生K.Alder兩人共同發(fā)現(xiàn)的一類非常重要的反應(yīng)，他們也因此獲得1950年的諾貝爾化學(xué)獎。Diels-Alder反應(yīng)是指含共扼二烯烴結(jié)構(gòu)的雙烯體和含不飽和鍵結(jié)構(gòu)的親雙烯體通過[4+2]環(huán)加成反應(yīng)得到環(huán)狀烯烴，故又稱為雙烯合成反應(yīng)。1921年，狄爾斯和其研究生巴克研究偶氮二羧酸乙酯與胺發(fā)生酯變胺的反應(yīng)，當(dāng)他們用2-萘胺反應(yīng)時，得到的不是預(yù)期的取代物，而是一個加成物。狄爾斯敏銳地意識到這個反應(yīng)有點與眾不同。然后，狄爾斯用環(huán)戊二烯替代萘胺與偶氮二羧酸乙酯作用，結(jié)果又得到第三種加成物。這個結(jié)果深深地吸引了狄爾斯，他與另一個研究生阿爾德一起確定了雙烯加成物結(jié)構(gòu)。這標志著狄爾斯-阿德爾反應(yīng)的正式發(fā)現(xiàn)。這個發(fā)現(xiàn)史告訴我們一個重要的反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)往往依賴于一個科學(xué)家是否有足夠的洞察力，從非預(yù)期實驗結(jié)果中得到提示，要善于思考、分析問題。

Diels-Alder反應(yīng)發(fā)展至今已成為最有效和通用的合成六元環(huán)的方法之一[2]。也是有機合成生成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的化合物的典型方法之一。Diels-Alder反應(yīng)可以用來合成天然產(chǎn)物及藥物如柑青酸酯、柑青醛、龍涎酮、維生素B6，深深地影響著人類的生活。說明科技進步對人類物質(zhì)生活的重要性。教學(xué)時，可以將該人名的最新研究成果及應(yīng)用與《有機化學(xué)》課程內(nèi)容相結(jié)合，增加教學(xué)內(nèi)容的趣味性、前沿性，提高學(xué)生的興趣，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2 Friedel-Crafts(傅克)反應(yīng)

芳烴的親電取代反應(yīng)是芳烴最為重要的化學(xué)性質(zhì)，如鹵代反應(yīng)、硝化反應(yīng)、磺化反應(yīng)以及傅克烷基化、傅克?；磻?yīng)。傅克反應(yīng)是迄今為止最古老、應(yīng)用最長久的碳-碳鍵形成反應(yīng)之一，已經(jīng)發(fā)展成為最經(jīng)典的有機反應(yīng)之一，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、染料、石油等化學(xué)工業(yè)的各個分支。根據(jù)Friedel-Crafts反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)史[3]，不難看出，傅克反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)過程充滿著驚喜和意外，折射出化學(xué)家敏銳的洞察力和非同尋常的邏輯推理能力。Friedel和Crafts兩人在長達38年的合作時間里形成了極其深厚的友誼，是科學(xué)史上少有的一對偉大的合作者。140多年前，簡陋落后的實驗條件并沒有阻礙他們對科學(xué)的追求。他們憑借著對科學(xué)的執(zhí)著與熱愛，用銳利的雙眼進行細致的觀察，用靈巧的雙手進行準確的分析實驗，用聰慧的大腦進行不斷地思考與總結(jié)，做出了載入史冊的偉大科學(xué)發(fā)現(xiàn)。這樣的科學(xué)態(tài)度對今天的科研工作者還是未來的科研工作者都是學(xué)習(xí)的楷模與典范。

在此，教學(xué)時簡述Friedel-Crafts反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)史，并利用發(fā)現(xiàn)史對學(xué)生進行思政教育。培養(yǎng)學(xué)生探究意識、善于發(fā)現(xiàn)問題的科學(xué)眼光和勇于探索創(chuàng)新的科學(xué)精神，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。Friedel和Crafts兩人的長期團結(jié)合作啟發(fā)學(xué)生團結(jié)合作的重要性，畢竟一個人的力量是有限的。個人和集體只有依靠團結(jié)的力量，才能把個人的愿望和團隊的目標結(jié)合起來，超越個體的極限，發(fā)揮集體的協(xié)作作用，產(chǎn)生1+1>2的效果。

3 Hofmann(霍夫曼)消除、重排反應(yīng)

在“含氮化合物”這一章，講述季銨堿的化學(xué)性質(zhì)，涉及到霍夫曼消除反應(yīng)及霍夫曼規(guī)則。1851年，霍夫曼發(fā)現(xiàn)三甲基丙基氫氧化銨在加熱條件下分解生成丙烯、三甲胺和水。30年后，霍夫曼將這一方法用于哌啶和天然含氮化合物的結(jié)構(gòu)測定。從此，季銨堿加熱分解生成三級胺、烯烴及水的反應(yīng)被稱為霍夫曼(熱)消除反應(yīng)?；诖罅康膶嶒灲Y(jié)果，他總結(jié)出此類反應(yīng)的區(qū)域選擇性規(guī)律——霍夫曼規(guī)則。此外，他又發(fā)現(xiàn)了將一級酰胺轉(zhuǎn)化為少一個碳原子的伯胺的重要反應(yīng)，即霍夫曼重排反應(yīng)。

霍夫曼取得成功的背后是霍夫曼有一雙發(fā)現(xiàn)的眼睛，他從一個個具體的化合物及反應(yīng)中發(fā)現(xiàn)了它們的共性，進而再經(jīng)過實驗進行驗證，他讓我們看到“觀察—發(fā)現(xiàn)—分析—研究—驗證”在科學(xué)研究中的重要性。培養(yǎng)學(xué)生勤奮踏實、嚴謹細致、堅持不懈的科研作風(fēng)。

4 Baeyer-Villiger(拜耳-維立格)氧化

在“醛酮”這一章里，講述醛酮的氧化性質(zhì)時，涉及酮的Baeyer-Villiger氧化。1899年，64歲的Adolf von Baeyer和他的學(xué)生Victor Villiger報道了使用過硫酸氫鉀復(fù)合鹽作為氧化劑將薄荷酮類化合物氧化成相應(yīng)的酯[4]。在過氧酸的存在下，酮和環(huán)酮轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的酯和內(nèi)酯的反應(yīng)稱為Baeyer-Villiger反應(yīng)。該反應(yīng)能生成一系列有價值且很難用其他方法合成的酯和內(nèi)酯, 因此具有廣泛的應(yīng)用價值。傳統(tǒng)的Baeyer-Villiger反應(yīng)通常用三氟過氧乙酸、過氧苯甲酸等作為氧化劑，存在缺陷：①大量使用的過氧酸會產(chǎn)生過量的廢酸，給后期處理帶來很大的成本;②過氧酸由于其固有的易爆炸性質(zhì)，在儲存、運輸以及反應(yīng)過程中存在較大危險性。隨著時代的發(fā)展，氧化劑不斷創(chuàng)新，已經(jīng)被不斷更新的氧化劑如雙氧水、氧氣所代替，環(huán)境友好、更加環(huán)保。因此，各個人名反應(yīng)不是一成不變的，隨著人類不斷的探索，人名反應(yīng)也在不斷地被改進，滿足當(dāng)前社會對環(huán)境的要求，實現(xiàn)綠色合成。教學(xué)時，可以適當(dāng)?shù)匾M該反應(yīng)的一些具體應(yīng)用及研究進展，使得學(xué)生認識到科研無止境、創(chuàng)新無止境。

5 Wittig(維狄希)反應(yīng)

在“醛酮”這章，親核加成反應(yīng)是醛酮這類化合物非常重要的化學(xué)性質(zhì)。在此，涉及一個人名反應(yīng)——Wittig反應(yīng)。用磷葉立德把羰基化合物轉(zhuǎn)化為烯烴的反應(yīng)叫Wittig反應(yīng)。如果利用經(jīng)典的E2消去反應(yīng)條件，反應(yīng)需要強酸或強堿或高溫條件，常面臨位置選擇性，雙鍵順反異構(gòu)化等問題。Wittig反應(yīng)的優(yōu)點在于它的高效率的官能團選擇性，反應(yīng)性好，能控制順反構(gòu)型，是由羰基化合物合成烯烴的首選的反應(yīng)。發(fā)明本反應(yīng)的G.Wittig教授在1979年獲得諾貝爾化學(xué)獎。

在講述Wittig反應(yīng)時，將其與經(jīng)典的E2消除反應(yīng)做一個直觀的對比，說明其優(yōu)點。同時啟發(fā)學(xué)生要善于發(fā)現(xiàn)問題、發(fā)現(xiàn)不足并敢于挑戰(zhàn)難題進行創(chuàng)新。此外，簡述Wittig反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)史，引導(dǎo)學(xué)生要善于抓緊一些偶然的機會、注意細節(jié)，從一些別人所忽視的現(xiàn)象中, 洞察出其關(guān)連與奧秘。

6 Wolff-Kishner-黃鳴龍還原

在“醛酮”這章里，講述醛酮的還原性質(zhì)涉及兩個人名反應(yīng)，一個是Clemmensen還原，另一個是Wolff-Kishner-黃鳴龍還原。1946年，黃鳴龍對Kishner-Wolff還原反應(yīng)進行了卓有成效的改進。黃鳴龍將酮類或醛類與氫氧化鉀或氫氧化鈉、水合肼及雙縮乙二醇一鍋回流的方式得到目標亞甲基化合物[5]。這一方法相比Kishner-Wolff還原法，有著眾多優(yōu)點：不用封管，操作簡便，用氫氧化鉀或氫氧化鈉代替金屬鈉，用水合肼代替無水肼大大降低成本，還原產(chǎn)率高，反應(yīng)時間大幅縮短，易于大量制備?；邳S鳴龍的重大創(chuàng)新與貢獻，黃鳴龍改良的Kishner-Wolff還原法簡稱為黃鳴龍還原法，寫入各國有機化學(xué)教科書中，這也是為數(shù)不多的以中國人名命名的反應(yīng)。

因此，講述知識點的同時，介紹黃鳴龍還原反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)歷程及黃鳴龍先生的個人事跡與貢獻，讓學(xué)生感受先輩的家國情懷及嚴謹、創(chuàng)新的科研精神，激發(fā)學(xué)生傳承科學(xué)家的高尚品格，讓嚴謹、創(chuàng)新的科研精神扎根學(xué)生心中。同時，也要讓學(xué)生感受民族危機感。因為在《有機化學(xué)》教科書的眾多人名反應(yīng)中，涉及中國人人名反應(yīng)只此一個，說明我們國家前面一兩百年的科技是遠遠落后的。落后就要挨打，結(jié)合近代史，讓學(xué)生產(chǎn)生共鳴。但也要讓學(xué)生看到希望的曙光，經(jīng)過幾代人的奮斗，越來越多的中國人名反應(yīng)出現(xiàn)在國際舞臺。例如：史一安教授的史環(huán)氧化反應(yīng)[6]，趙康教授的Stork-趙康烯化反應(yīng)[7]，陸熙炎教授的Lu’s[3+2]annulation反應(yīng)[8]，張緒穆教授的烯炔環(huán)異構(gòu)化反應(yīng)[9]，馮小明教授的Roskamp-Feng反應(yīng)[10]，卿鳳翎教授的卿氟化反應(yīng)[11]，等等。

7 結(jié)語

《有機化學(xué)》教材中的涉及的人名反應(yīng)眾多，在此不一一舉例。將這些人名反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)歷程與有機化學(xué)教學(xué)體系相結(jié)合，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，塑造學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新精神，是引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀、價值觀和科研觀的重要一環(huán)。此外，將人名反應(yīng)的最新研究成果引入課堂，增加教學(xué)內(nèi)容的趣味性、前沿性，讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)內(nèi)容的有用性與實用性，提高學(xué)生的興趣與學(xué)習(xí)積極性，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。