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欧倍尔国家级项目案例
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
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、巩固核磁共振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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