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陕西师范大学--治疗疟疾药物青蒿素的合成虚拟仿真教学项目

2020-07-29
【摘要】:
北京欧倍尔治疗疟疾药物青蒿素的合成虚拟仿真教学项目,本项目依托虚拟仿真软件系统,模拟实验场景和实验仪器,构建一个沉浸式的虚拟操作系统。本软件是北京欧倍尔为陕西师范大学定制开发,并成功协助学校将其申报为2018年度国家虚拟仿真实验教学项目。

北京欧倍尔治疗疟疾药物青蒿素的合成虚拟仿真教学项目,本项目依托虚拟仿真软件系统,模拟实验场景和实验仪器,构建一个沉浸式的虚拟操作系统。本软件是北京欧倍尔为陕西师范大学定制开发,并成功协助学校将其申报为2018年度国家虚拟仿真实验教学项目。

青蒿素是一种治疗疟疾的有效药物,由我国科学家屠呦呦在1972年首次发现并从植物青蒿中提取得到。屠呦呦因此获得了2015年度的诺贝尔生理学或医学奖,成为了中国本土获得诺贝尔自然科学奖的第一人。目前,获得青蒿素的方法,除传统的植物提取外,“化学合成法”由于其成本低廉、可重复性高,日益受到人们的青睐和重视。青蒿素的化学合成涉及高压氧化、光催化的多相反应等多个复杂实验,这些实验在本科基础化学实验室很难开展。

北京欧倍尔治疗疟疾药物青蒿素的合成虚拟仿真教学项目依托虚拟仿真软件系统,模拟实验场景和实验仪器,并结合动画演示、真实操作视频等,有效的将青蒿素的合成引入到了本科《化学综合实验》课程的教学中。本项目与课程中其他在实验室中进行的常规实验虚实结合,以虚补实、以虚拓实,有效解决了传统综合实验课程新颖性和前沿性不足的问题。学生通过对复杂天然药物-青蒿素的多步仿真合成及结构鉴定,不仅丰富和巩固了有机化学的相关知识,而且提升了其解决复杂科学问题的综合能力和创新能力。

实验目的:

1、教悉青萧素的现代合成工艺及路线;

2、掌握高压氧化、光催化反应、气液多相反应的操作方法;

3、巩固核磁共原理及核磁共振氢谱、碳谱的解析;

4、了解科学研究的流程;

5、熟悉科学论文的写作规范和特点。

实验原理:

实验方法与步骤要求:

本项目依托虚拟仿真软件系统,模拟实验仪器、试剂和实验环境。学生在任何时间、任何地点都可以登陆网址,利用手机号码获取用户名和密码,进入虚拟仿真软件进行虚拟仿真实验。在实验过程中,通过鼠标和键盘操控软件,进行称量、加料、萃取等操作,依次完成制备、纯化等步骤,最终实现青蒿素的合成及核磁共振表征。

学生交互性操作步骤说明:

治疗疟疾药物青蒿素的虚拟仿真合成,共包括青蒿素的制备、纯化及核磁共振测试等三部分实验内容 。学生需进行不对称氢化、羧基的活化、光催化的串联反应等多个反应,以及高压氢化、无水无氧、减压旋蒸、重结晶等二十余步操作。

在选题上,本项目打破了传统的理工与人文、经典与现代等的学科界线。学生通过本项目的学习,不但可以掌握青蒿素的合成方法,而且可以了解老一代科学家在青蒿素发现过程中的奋斗史;不但可以巩固重结晶、减压抽滤等经典操作,也可以熟悉核磁共振等现代检测方法。这些是在传统化学实验教学中无法实现的。

玻璃反应管中加入2.59g三乙胺

在教学内容方面,本项目引入了传统教学中难以在本科生化学实验室开展的高压氢化、光催化反应等实验,有助于学生了解有机化学发展的前沿,开阔其眼界和思路;在教学方法方面,在任何有网络的地方,学生都可以对本项目的内容进行随时学习和复习,有效克服了传统教学中受时间和场所局限的问题,具有很强的灵活性和实践性。以上均是本项目对传统教学的延伸和拓展。

悬浊液搅拌至澄清溶液

TLC跟踪检测

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