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欧洲教授谈本、硕、博连续流教学
点击次数:788 发布时间:2019-11-13

1110日,澎湃新闻一篇“课程枯燥,就业不易?这款教学平台专为化学化工专业设计”,引发了很多业内人士重新思考连续流技术。今天我们就给大家介绍荷兰Radboud University Floris Rutjes教授,于2017年发表的一篇“化学教育中的连续流动化学”的文章,看看欧洲学者是如何看待连续流教学的。

虽然连续流化学在学术研究和医药中间体及精细化学品制造方面正在稳步增加,但连续流化学在教育项目中缺乏广度和深度。这篇文章探讨了流动化学在化学教育各个阶段的可能性和重要性。

关键词:连续流化学、化学教育、教学模块、可持续化学

 连续工艺在大规模生产化学品方面有着悠久的历史。事实上,大部分大批量生产化学品都是采用连续的生产工艺生产的。例如,石油化工和一些基础大化工。

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近二十年以来,连续流化学已在合成化学中得到广泛应用,医药和精细化工行业认识到在微通道反应器中连续进行化学反应的好处。本质安全性、相对良好的传质和传热、对反应条件的良好控制以及反应的可重复性和放大性,使得化学家越来越多地使用连续流动反应器。

此外,精细化工和制药工业中的工艺化学家越来越热衷于将连续流动反应应用于新工艺。考虑到流动化学的优势及其在制药和精细化工生产中日益重要的地位,化学教育中对流动化学的推广也显得尤为重要。

现状是不是这样呢?目前大学化学系学生的教育在很大程度上仍然是通过传统的化学实验课进行的,这些实验课是由间隙式反应烧瓶实验组成的。

 

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在这篇综述中,作者将强调化学系学生职业生涯中各个阶段应该完善化学教育的机会。研究重点是普通高校的化学课程。

学士学位课程

学士学位课程显然是高等化学教育中基础的部分。在这个阶段的学习,通常与未来研究还没有明确的联系,知识来源主要集中在化学和化学反应基本方面的教学。

在过去的几十年里,化学教育在这一部分并没有发生太大的变化,显然它已经落伍了。高校需要打破传统模式,改变思维,遵循科技研究的发展趋势,满足新知识和新技术的需求,在这一阶段引入流动化学是非常重要的。

引入新的基础培训需要的流动化学知识,教学课件以及适合在化学实验课中使用的流动化学实验设备。更重要的是,这需要高校和教师具有远见卓识,愿意投入时间和金钱,将流动化学原理纳入基础实验课。

有了流动化学的专业知识和详细的实验步骤,就可以很容易地应用于本科教学中。一些连续流设备的供应商就可以提供教学模块,设备及案例使用。

 硕士项目

与学士学位课程相比,这些课程通常在教育和研究之间有更强的联系。在许多国家,硕士教育的一个主要部分是在科研组中的科学训练(实习)。因此,学生可以选择涉及连续流化学的研究课题,从而获得这一领域的经验。

流动化学的领域非常广泛,通过连续化学的研究,不但可以改进传统的釜式反应,使之更加和安全,也可以研究一些釜式反应难于实施的危险的化学反应和特殊领域。

殊领域包括光化学和光氧化还原化学 ,这两个传统上都是有限制的应用。因为涉及到光的反应是很难放大生产。然而,流动化学的出现大大促进了光化学反应和光氧化还原化学反应的广泛应用,因为连续过程使光化学过程易于扩展。目前,流动光氧化还原化学反应的数量呈现巨大增长,这也导致了更大比例的硕士生投入到这一领域。

流动化学相对于间歇化学有特殊优势的其他领域包括酶反应、危险快反应和高温、高压、放热量大的反应,所有这些领域都将为研究生提供极大的就业和研究的机会。

博士项目

类似的观点也适用于流动化学的博士教育。作者认为,应该鼓励博士生在自己的研究项目早期开展流动化学研究。

博士生研究人员早期在学校接受关于流动化学的培训,然后起草研究计划,在他们自己的研究项目中实施流动化学。在一些案例中,通过实验博士研究人员认识到流动化学的优势,由此获得了非常好的研究成果。

事实上, 在流动条件下进行反应是有利的。因为对反应条件有更好的控制,从而使反应过程具有重现性和拓展性。

如今,越来越多的商业书籍为连续流反应提供了丰富的理论和实际案例,进一步激励了博士生从事连续流化学。此外,越来越多的流化学反应包括工业化案例在会议及有机化学合成进展中得到发表。不断鼓励着博士生思考流动化学的新的可能性,并将其应用到自己的项目中。

综上所述,在过去的二十年中,连续流化学已经逐步上升到有机合成的重要领域,对精细化学品和药品的研究和生产具有重要意义。

 我们相信,流动化学进行化学反应的新方法将在今后的研究中,带来目前无法预见的机遇。这也需要资深的化学家承担起社会责任,在化学教育的每个阶段尽可能多地鼓励使用连续流化学,并培养更多的连续流化学人才。

 参考文献: DOI: 10.1556/1846.2017.00023  J. Flow Chem.

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