11月10日，澎湃新聞一篇“課程枯燥，就業(yè)不易？這款教學(xué)平臺(tái)專為化學(xué)化工專業(yè)設(shè)計(jì)”，引發(fā)了很多業(yè)內(nèi)人士重新思考連續(xù)流技術(shù)。今天我們就給大家介紹荷蘭Radboud University 的Floris Rutjes教授，于2017年發(fā)表的一篇“化學(xué)教育中的連續(xù)流動(dòng)化學(xué)”的文章，看看歐洲學(xué)者是如何看待連續(xù)流教學(xué)的。

雖然連續(xù)流化學(xué)在學(xué)術(shù)研究和醫(yī)藥中間體及精細(xì)化學(xué)品制造方面正在穩(wěn)步增加，但連續(xù)流化學(xué)在教育項(xiàng)目中缺乏廣度和深度。這篇文章探討了流動(dòng)化學(xué)在化學(xué)教育各個(gè)階段的可能性和重要性。

關(guān)鍵詞：連續(xù)流化學(xué)、化學(xué)教育、教學(xué)模塊、可持續(xù)化學(xué)

 連續(xù)工藝在大規(guī)模生產(chǎn)化學(xué)品方面有著悠久的歷史。事實(shí)上，大部分大批量生產(chǎn)化學(xué)品都是采用連續(xù)的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的。例如，石油化工和一些基礎(chǔ)大化工。

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近二十年以來(lái)，連續(xù)流化學(xué)已在合成化學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，醫(yī)藥和精細(xì)化工行業(yè)認(rèn)識(shí)到在微通道反應(yīng)器中連續(xù)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的好處。本質(zhì)安全性、相對(duì)良好的傳質(zhì)和傳熱、對(duì)反應(yīng)條件的良好控制以及反應(yīng)的可重復(fù)性和放大性，使得化學(xué)家越來(lái)越多地使用連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器。

此外，精細(xì)化工和制藥工業(yè)中的工藝化學(xué)家越來(lái)越熱衷于將連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)應(yīng)用于新工藝。考慮到流動(dòng)化學(xué)的優(yōu)勢(shì)及其在制藥和精細(xì)化工生產(chǎn)中日益重要的地位，化學(xué)教育中對(duì)流動(dòng)化學(xué)的推廣也顯得尤為重要。

現(xiàn)狀是不是這樣呢？目前大學(xué)化學(xué)系學(xué)生的教育在很大程度上仍然是通過(guò)傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行的，這些實(shí)驗(yàn)課是由間隙式反應(yīng)燒瓶實(shí)驗(yàn)組成的。

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在這篇綜述中，作者將強(qiáng)調(diào)化學(xué)系學(xué)生職業(yè)生涯中各個(gè)階段應(yīng)該完善化學(xué)教育的機(jī)會(huì)。研究重點(diǎn)是普通高校的化學(xué)課程。

學(xué)士學(xué)位課程

學(xué)士學(xué)位課程顯然是高等化學(xué)教育中基礎(chǔ)的部分。在這個(gè)階段的學(xué)習(xí)，通常與未來(lái)研究還沒(méi)有明確的聯(lián)系，知識(shí)來(lái)源主要集中在化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)基本方面的教學(xué)。

在過(guò)去的幾十年里，化學(xué)教育在這一部分并沒(méi)有發(fā)生太大的變化，顯然它已經(jīng)落伍了。高校需要打破傳統(tǒng)模式，改變思維，遵循科技研究的發(fā)展趨勢(shì)，滿足新知識(shí)和新技術(shù)的需求，在這一階段引入流動(dòng)化學(xué)是非常重要的。

引入新的基礎(chǔ)培訓(xùn)需要的流動(dòng)化學(xué)知識(shí)，教學(xué)課件以及適合在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中使用的流動(dòng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。更重要的是，這需要高校和教師具有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)，愿意投入時(shí)間和金錢，將流動(dòng)化學(xué)原理納入基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課。

有了流動(dòng)化學(xué)的專業(yè)知識(shí)和詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，就可以很容易地應(yīng)用于本科教學(xué)中。一些連續(xù)流設(shè)備的供應(yīng)商就可以提供教學(xué)模塊，設(shè)備及案例使用。

 碩士項(xiàng)目

與學(xué)士學(xué)位課程相比，這些課程通常在教育和研究之間有更強(qiáng)的聯(lián)系。在許多國(guó)家，碩士教育的一個(gè)主要部分是在科研組中的科學(xué)訓(xùn)練(實(shí)習(xí))。因此，學(xué)生可以選擇涉及連續(xù)流化學(xué)的研究課題，從而獲得這一領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)。

流動(dòng)化學(xué)的領(lǐng)域非常廣泛，通過(guò)連續(xù)化學(xué)的研究，不但可以改進(jìn)傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)，使之更加和安全，也可以研究一些釜式反應(yīng)難于實(shí)施的危險(xiǎn)的化學(xué)反應(yīng)和特殊領(lǐng)域。

殊領(lǐng)域包括光化學(xué)和光氧化還原化學(xué) ，這兩個(gè)傳統(tǒng)上都是有限制的應(yīng)用。因?yàn)樯婕暗焦獾姆磻?yīng)是很難放大生產(chǎn)。然而，流動(dòng)化學(xué)的出現(xiàn)大大促進(jìn)了光化學(xué)反應(yīng)和光氧化還原化學(xué)反應(yīng)的廣泛應(yīng)用，因?yàn)檫B續(xù)過(guò)程使光化學(xué)過(guò)程易于擴(kuò)展。目前，流動(dòng)光氧化還原化學(xué)反應(yīng)的數(shù)量呈現(xiàn)巨大增長(zhǎng)，這也導(dǎo)致了更大比例的碩士生投入到這一領(lǐng)域。

流動(dòng)化學(xué)相對(duì)于間歇化學(xué)有特殊優(yōu)勢(shì)的其他領(lǐng)域包括酶反應(yīng)、危險(xiǎn)快反應(yīng)和高溫、高壓、放熱量大的反應(yīng)，所有這些領(lǐng)域都將為研究生提供極大的就業(yè)和研究的機(jī)會(huì)。

博士項(xiàng)目

類似的觀點(diǎn)也適用于流動(dòng)化學(xué)的博士教育。作者認(rèn)為，應(yīng)該鼓勵(lì)博士生在自己的研究項(xiàng)目早期開(kāi)展流動(dòng)化學(xué)研究。

博士生研究人員早期在學(xué)校接受關(guān)于流動(dòng)化學(xué)的培訓(xùn)，然后起草研究計(jì)劃，在他們自己的研究項(xiàng)目中實(shí)施流動(dòng)化學(xué)。在一些案例中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)博士研究人員認(rèn)識(shí)到流動(dòng)化學(xué)的優(yōu)勢(shì)，由此獲得了非常好的研究成果。

事實(shí)上, 在流動(dòng)條件下進(jìn)行反應(yīng)是有利的。因?yàn)閷?duì)反應(yīng)條件有更好的控制，從而使反應(yīng)過(guò)程具有重現(xiàn)性和拓展性。

如今，越來(lái)越多的商業(yè)書(shū)籍為連續(xù)流反應(yīng)提供了豐富的理論和實(shí)際案例，進(jìn)一步激勵(lì)了博士生從事連續(xù)流化學(xué)。此外，越來(lái)越多的流化學(xué)反應(yīng)包括工業(yè)化案例在會(huì)議及有機(jī)化學(xué)合成進(jìn)展中得到發(fā)表。不斷鼓勵(lì)著博士生思考流動(dòng)化學(xué)的新的可能性，并將其應(yīng)用到自己的項(xiàng)目中。

綜上所述，在過(guò)去的二十年中，連續(xù)流化學(xué)已經(jīng)逐步上升到有機(jī)合成的重要領(lǐng)域，對(duì)精細(xì)化學(xué)品和藥品的研究和生產(chǎn)具有重要意義。

 我們相信，流動(dòng)化學(xué)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的新方法將在今后的研究中，帶來(lái)目前無(wú)法預(yù)見(jiàn)的機(jī)遇。這也需要資深的化學(xué)家承擔(dān)起社會(huì)責(zé)任，在化學(xué)教育的每個(gè)階段盡可能多地鼓勵(lì)使用連續(xù)流化學(xué)，并培養(yǎng)更多的連續(xù)流化學(xué)人才。

 參考文獻(xiàn)： DOI: 10.1556/1846.2017.00023  J. Flow Chem.