有机合成协同思政教育的课程体系构建探索
吴亚, 史俊, 吴丽

Exploration of Course Ideology and Politics Merging into Education of Organic Synthesis
Ya Wu, Jun Shi, Li Wu
表1 有机合成课程思政教学典型案例汇编
章节知识点 具体实例 思政主体 思政教学目标
引言 1)有机合成的目标是创造需求的化合物分子:举例列出目前我国筛选的具有一定疗效的新冠肺炎药物分子结构,包括瑞德西韦、羟氯喹、法匹拉韦、洛匹那韦等。我国清华大学饶子和院士抗新冠病毒联合攻关团队率先研究出瑞德西韦和法匹拉韦分子的效应抑制新型冠状病毒RNA聚合酶的可能作用模式 社会时事热点 激发学生的好奇心和求知欲;
学习我国科学家聚焦前沿、迎难而上、潜心钻研的科学精神;
培养学生的坚定信念、在困难时期的时代担当和社会使命感
2) “现代有机合成之父”Woodward组织100多位科学家花了11年时间合成了复杂的分子维生素B12,1965年荣获Nobel化学奖 世界著名的有机合成事件 让学生体会科学家全身投入、善于钻研、严谨细致的科研作风,坚持不懈、孜孜以求、勇于创新的匠人精神以及为科学事业献身的精神;
培养良好的团队协作意识
3) 有机合成发展史:萌芽–发展–繁荣(艺术期)–化学生物期 自然认识规律 尊重自然发展的规律,体会战略性、创造性的进展不是一蹴而就的;
激励学生不驰于空想、不骛于虚声,一步一个脚印,踏踏实实地学习、干好工作
分子骨架的形成 1)2010年Nobel化学奖:介绍钯催化交叉偶联反应,指出它是一类用于形成碳-碳键的重要化学反应,能够精确有效地制出他们需要的复杂化合物。这是经历了60多年的工作积累和坚持所取得的重大成果,已应用于药物、材料等领域的合成中 世界著名的有机合成事件 学习科学家的匠人精神,科研作风;
培养学生扎扎实实、潜心钻研的态度和学习作风,在未来的工作岗位上奉献自己的青春年华的梦想
2)黄鸣龙还原法:黄鸣龙在合成抗疟药相关的萘醌时利“Wolff-Kishner还原法”做中间体还原实验,意外发现反应效果极好,并创造性改造此还原方法,被命名为“黄鸣龙还原法”,这是首例以我国科学家名字命名的重要有机反应。1952年,黄鸣龙先生在我国经济基础羸弱、西方发达国家严密封锁的情况下,毅然放弃美国先进的科研环境,排除万难,回到祖国,投身于新中国的化学事业发展中,为我国甾族激素药物开发合成做出了开拓性工作 中国的重要科技成果 发扬老一辈化学家爱国主义的民族精神和深厚的家国情怀;
学习科学家严谨细致、独立思考、勇于创新、追求真理的科学精神
3)2020年1月周其林院士不对称合成催化剂获得国家自然科学一等奖:周其林院士团队经过十余年的潜心研究,设计发展了一类全新的手性螺环分子骨架结构,从这类骨架结构出发,合成了系列高效、高选择性的手性螺环配体和催化剂,成为新世纪不对称催化领域最重要的发现 中国的重要科技成果 学习科学家拼搏奋斗、争创一流、严谨细致、独立思考、勇于创新、追求真理的科学精神以及对科学的献身精神,增强学生的民族自豪感
4) 二氧化碳转变为有机化工产品的重要突破,推动我国绿色低碳环保事业的发展
● 2019年9月上海有机所成果转移转化项目,世界首个CO 2合成DMF千吨级中试项目获得成功;
● 2018年中科院长春应化所的王献红团队实现了CO2基生物降解塑料的工业化生产;
●2017年5月中国科学院大连化学物理研究所孙剑、葛庆杰研究员团队实现了CO2直接转化制取汽油
中国的重要科技成果 使学生认识基础知识对实际应用的贡献;
让学生认识国家创新发展驱动战略;
培养学生绿色发展的理念和环保意识;
培养青年学生的使命感和历史责任感
分子骨架的形成 5)国际首例高性能光电子器件成功制备:北京大学郭雪峰教授团队在“科学无人区”长达10年时间,历经艰辛攻克难关,终于设计出关键的双键相连两个噻吩的二芳烯分子,将其接在石墨烯电极上制备出国际首例高性能光电子器件 中国的重要科技成果 感受到中国科学家对梦想的执着、拼搏奋斗、创新一流的精神;
坚定爱国信念,增强民族自豪感;
激起学生的好奇心,吸引学生自发学习的兴趣
官能团的转化反应 “天使神药”阿司匹林到“恶魔毒品”海洛因的发明创造:德国化学家Felix Hoffmann对水杨酸的羟基进行乙酰化反应,发明了阿司匹林,随着其应用与开发,阿司匹林百年未衰,成为了药物神话。同理,他又运用乙酰化反应原理对吗啡进行改造,结果不仅没有降低吗啡成瘾性,反而获得了成瘾性更强的海洛因新型毒品,历经百年,海洛因像恶魔般驱之不散。同样的反应机理,仅仅是底物不同,药理活性就大相径庭,社会影响背道而驰 世界著名的有机合成事件 让学生体会科学家善于分析与独立思考的科研思维意识和洞察力,以及多种学科知识基础融会贯通的能力;
使学生认识科学发明是双刃剑,帮助学生形成明辨是非与自律的意识,让学生认识到科学技术一定要守住道德底线,将自己所学用于人类社会发展,做无愧于党和人民的人
官能团保护策略 结晶牛胰岛素合成:1965年9月,新中国的科技先驱在我国经济基础羸弱、西方发达国家严密封锁的条件下,首次人工全合成具有生物活性的结晶牛胰岛素。在当时的条件下,人工合成蛋白质研究尚处在起步阶段,具有生物活性的蛋白质合成工作在中国被认为几乎是不可能完成的 中国的重大科技成果 科研人员敢于开拓、勇于创新、勇于担当,淡泊名利,不辱使命,拼搏奋斗和争创一流科研精神以及勤勤恳恳、潜心钻研、坚韧不拔的工作作风;
强烈的民族责任心、高度的国家使命感;
激励学生自觉树立把国家和民族的事业作为崇高的理想追求,勇担使命、勇于创新、勇做开拓
逆合成分析 Corey逆合成分析理论:哈佛大学E. J. Corey教授创立了由合成目标逆推到合成原料的逻辑方法——逆合成分析理论,并因此被授予1990年诺贝尔化学奖 世界著名的有机合成事件 思维能力能够在实践中得到训练;
科学家要具有缜密的逻辑思维,战略性的判断力和辩证的思维;
培养学生的独立的思考、理性的判断习惯和创新意识,提高思维创新能力
有机合成新技术 弗朗西丝-阿诺德发明的酶的定向进化:通过定向进化产生的酶作为工具来制造从生物燃料到创新药物等所有产品,能够促进更环保的化学工业,生产新材料,制造可持续生物燃料,减轻疾病和拯救生命。她因在“定向进化”领域做的奠基性的工作而获得2018年诺贝尔化学奖 世界著名的有机合成事件 学习科学家解决实际问题的战略思维意识、敏锐的洞察力以及勇于挑战、勇于探索、潜心钻研的科学精神;
培养学生和谐共生的环境意识和绿色发展的理念