SKKN Xây dựng phương pháp học chuyên đề tổng hợp dược phẩm hữu cơ

I. ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN
Các dược phẩm (các hợp chất hữu cơ có hoạt tính sinh học được sử dụng
làm thuốc) là đối tượng nghiên cứu lâu dài và đặc biệt quan trọng trong hóa học
hữu cơ. Ngành công nghiệp dược phẩm với giá trị kinh tế khổng lồ ngày càng gia
tăng do nhu cầu cấp bách chăm sóc sức khỏe của con người. Do đó, tổng hợp các
dược phẩm luôn luôn được quan tâm đầu tư từ quy mô công nghiệp đến nghiên
cứu trong các phòng thí nghiệm. Các đại dịch toàn cầu xảy ra liên tiếp gần đây
như dịch SARS, COVID-19… càng làm tăng sức ép lên các nghiên cứu tổng hợp
nên các dược chất mới.
Không có gì đáng ngạc nhiên khi nội dung kiến thức về tổng hợp các dược
phẩm hữu cơ luôn luôn xuất hiện trong tất cả các đề thi học sinh giỏi (HSG) phần
hữu cơ của các quốc gia (đặc biệt là Việt Nam), cũng như Olympic Hóa học Quốc
tế (ICHO). Bất kì những ai ở Việt Nam quan tâm và theo dõi đề thi HSG môn Hóa
học phần Hữu cơ hằng năm đều nhận thấy tần suất ngày càng dày đặc của các bài
tập chuỗi tổng hợp dược chất trong cả vòng 1 (thi HSG Quốc gia Hóa học) và
vòng 2 (thi chọn đội tuyển tham gia ICHO). Mặc dù biết rõ đề thi sẽ đề cập đến
tổng hợp các dược chất hữu cơ, nhưng việc dạy và học phần kiến thức này có lẽ
chưa bao giờ là dễ dàng với giáo viên và học sinh các trường THPT chuyên.
Nguyên nhân khách quan có thể chỉ ra là do các hợp chất được dùng làm dược
chất quá nhiều, quá rộng lớn và đa dạng. Hệ quả tất yếu là các quá trình tổng hợp
quá phong phú. Các bài tập chuỗi tổng hợp dạng này vừa yêu cầu học sinh phải
nắm cực vững tất cả các phản ứng cơ bản theo từng nhóm chức, vừa vận dụng
suy luận logic ở mức rất cao. Nguyên nhân chủ quan thì có thể do học sinh chưa
có đầy đủ các kiến thức và kĩ năng tổng hợp hữu cơ.
Để khắc phục các khó khăn của học sinh trong việc tìm hiểu và giải quyết
nội dung kiến thức và bài tập phần tổng hợp dược chất, yêu cầu cấp bách đặt ra
đối với giáo viên là việc trang bị, hệ thống hóa kiến thức, hoàn thiện kĩ năng làm
bài cho học sinh trong thời gian tương đối hạn hẹp.
3
II. MÔ TẢ GIẢI PHÁP
1. Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến
Trước đây, phần kiến thức tổng hợp dược chất thường được dạy rải rác nằm
trong các chuyên đề tương ứng của các nhóm chức hữu cơ. Phương pháp này có
ưu điểm giúp học sinh làm quen dần dần với kiến thức mới. Tuy nhiên, nhược
điểm rất lớn của phương pháp này là thiếu tính hệ thống và chuyên sâu. Học sinh
mới chỉ làm quen mà chưa được trang bị mãnh mẽ đủ để vượt qua những bài tập
yêu cầu vận dụng cao.
Bên cạnh đó, phương pháp truyền thống nhắm xây dựng bài tập tổng hợp
hữu cơ trước đây thường dựa vào các bài tập sẵn có được sưu tầm trong các sách
hoặc trong các đề thi các cấp qua các năm. Phương pháp này có hạn chế là nguồn
tài liệu bị giới hạn, hệ quả là số lượng bài tập ít, không phong phú về mức độ cũng
như về độ rộng kiến thức. Học sinh khi gặp bài mới dễ bị tâm lý và lúng túng
trong xử lý. Bên cạch đó, việc sửa chữa các bài tập này thành bài tập mới cũng
dẫn đến rủi ro sai đề bài do không lường trước cũng như không tiên đoán được
các kết quả thực nghiệm.
2. Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến
Qua sáng kiến kinh nghiệm này, tập thể các tác giả tổng hợp kinh nghiệm
và đề xuất phương pháp giảng dạy phù hợp, hiệu quả trong thời gian ngắn nhằm
giúp học sinh có thể giải quyết dạng bài tập tổng hợp hóa dược trong các kì thi
HSG Quốc gia và Quốc tế môn Hóa học. Với mục đích này, sáng kiến sẽ trình
bày kinh nghiệm xây dựng hệ thống các hướng dẫn định hướng để học sinh tự
phát huy khả năng tự học, sáng tạo của bản thân để chủ động nắm bắt kiến thức.
Đây là điểm mới đột phá so với phương pháp dạy vẫn áp dụng trước đây cho phần
kiến thức này.
Cụ thể bằng các hệ thống nhiệm vụ đề ra trong từng giai đoạn, giáo viên đã
hướng học sinh vào mục tiêu kiến thức một cách chủ động, sáng tạo. Bên cạnh
đó, thông qua việc tổng hợp lại các kiến thức đã hướng dẫn học sinh tự học, giáo
viên hướng dẫn học sinh giải hệ thống bài tập được xây dựng một cách hợp lý với
4
các mức độ khác nhau từ nguồn tự liệu dễ kiếm và phong phú trên mạng. Cuối
cùng, đề tài cung cấp phương pháp hợp lý để học sinh và giáo viên cùng trao đổi
và mở rộng kiến thức trong chuyên đề tổng hợp hóa dược nói riêng và các chuyên
đề Hóa học nói chung.
Chuyên đề sẽ trình bày chi tiết phương pháp tiếp cận để giảng dạy phần
tổng hợp các dược chất.
Phần 1: Sẽ trình bày hệ thống câu hỏi dẫn dắt để học sinh tìm hiểu các kiến
thức chuẩn bị cần đạt, cần có để làm các bài tập tổng hợp dược chất.
Phần 2: Sẽ trình bày các phương pháp xây dựng các đề bài tập từ chuỗi
tổng hợp dược chất có sẵn trong bài báo khoa học.
Phần 3: Hệ thống hóa các phần bài tập tổng hợp dược chất liên quan.
Phương pháp trao đổi giữa thầy cô và học sinh giúp mở rộng kiến thức.
Phương pháp học chuyên đề tổng hợp dược phẩm hữu cơ đã được áp dụng
trực tiếp tại ba trường THPT chuyên khác nhau bao gồm: trường THPT chuyên
Lê Hồng Phong – Nam Định, trường THPT chuyên Biên Hòa – Hà Nam và trường
THPT chuyên Lương Văn Tụy – Ninh Bình. Phương pháp bước đầu đã đem lại
những kết quả rõ rệt. Học sinh đã tiếp thu được các kiến thức khó, vận dụng để
giải quyết thành công các bài tập trong kì thi HSG Quốc gia môn Hóa học. Quan
trọng hơn, vì nắm được phương pháp học nên các em học sinh đã trở nên tự tin,
chủ động với kiến thức, không còn tâm lý e sợ và học vẹt như trước.
5
III. HIỆU QUẢ DO SÁNG KIẾN ĐEM LẠI
1. Hiệu quả kinh tế
Mặc dù hiệu quả kinh tế trực tiếp của sáng kiến rất khó đánh giá định lượng
cụ thể, tuy nhiên có thể chỉ ra một số lợi ích kinh tế trực tiếp như sau:
– Giảm thiểu việc mua và phụ thuộc vào nguồn tài liệu bài tập bên ngoài
cho cả giáo viên và học sinh. Đề tài chỉ ra phương pháp xây dựng các bài tập nhiều
cấp độ dựa trên nguồn tư liệu mở có sẵn trên mạng internet.
– Hạn chế bớt việc mời chuyên gia hoặc các giáo sư để bổ túc phần kiến
thức. Giảm thiểu thời gian trên lớp của giáo viên và học sinh.
Bên cạnh đó, là những hiệu quả gián tiếp lâu dài về mặt kinh tế như nâng
cao hiệu suất công việc của giáo viên, giúp học sinh có hứng thú hơn với môn học
và nghiên cứu khoa học…
2. Hiệu quả về mặt xã hội
Trực tiếp nâng cao chất lượng bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi môn Hóa
học Quốc gia, khu vực và Quốc tế. Giúp học sinh tiếp cận các kiến thức mới mẻ,
thời sự, có phương pháp học tập đúng đắn. Các nghiên cứu khoa học hiện đại
được đưa vào nhằm đem đến cái nhìn tổng quan cho học sinh về môn học nói
riêng và quá trình nghiên cứu khoa học nói chung.
Giúp giáo viên bổ sung và nâng cao kiến thức chuyên môn cũng như hiệu
quả giảng dạy.
3. Khả năng áp dụng và nhân rộng
Đối tượng trọng tâm áp dụng của sáng kiến kinh nghiệm này là các học sinh
và giáo viên của các trường THPT chuyên, bồi dưỡng học sinh giỏi tham gia các
kì thi khu vực, quốc gia và quốc tế môn Hóa học. Ngoài ra, sáng kiến này cũng
có thể dùng làm tài liệu cho các học sinh THPT khối khoa học tự nhiên, sinh viên
các trường chuyên ngành hóa học và bất kì ai yêu hóa học, có ý định tìm hiểu về
các quá trình tổng hợp dược chất.
6
Tổng hợp dược chất rất rộng lớn và đa dạng, sáng kiến kinh nghiệm này
chú trọng lấy các dược chất chứa dị vòng pyridin làm trung tâm để giới thiệu cho
học sinh nghiên cứu và học tập.
IV. Cam kết không sao chép hoặc vi phạm bản quyền.
Tập thể các tác giả cam kết: Sáng kiến kinh nghiệm mang tên “Xây dựng
phương pháp học chuyên đề tổng hợp dược phẩm hữu cơ” là sản phẩm của các
tác giả rút ra từ kinh nghiệm giảng dạy thực tiễn, tuyệt đối không sao chép bất
hợp pháp nội dung của bất kì tài liệu nào đã công bố.

TÁC GIẢ SÁNG KIẾN

7
NỘI DUNG
I. Tìm hiểu về một số dược chất chứa vòng pyridin
Nhiệm vụ 1. Các dược chất đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống của
con người. Dị vòng pyridin, đã được học trong các phần kiến thức trước, là một
thành phần rất phổ biến trong các dược chất. Hãy tìm hiểu và liệt kê một số dược
chất có trong các loại thuốc bán trên thị trường có chứa vòng piridin.
Một số loại thuốc phổ biến chứa vòng pyridin như như:
1. Pyridoxal phosphate:
Thuốc bổ sung Vitamin B6 đóng vai trò như coenzyme của quá trình tổng
hợp các amino axit, nơron thần kinh,…
2. Methyl nicotinate:
Methyl nicotinate được sử dụng như một hoạt chất làm chất bôi trơn được
chỉ định điều trị đau cơ và khớp. Trong thú y, methyl nicotinate được sử dụng để
điều trị các bệnh đường hô hấp, rối loạn mạch máu, viêm khớp dạng thấp và đau
cơ và khớp.
3. Phenazopyridine
8
Phenazopyridine, còn được gọi là Pyridium, là một loại thuốc giảm đau
đường tiết niệu được sử dụng để điều trị ngắn hạn chứng kích ứng đường tiết niệu
và các triệu chứng khó chịu liên quan như nóng rát và đau khi đi tiểu.
4. Isoniazid
Tác nhân kháng khuẩn được sử dụng chủ yếu làm thuốc chữa bệnh lao.
5. Betahistine
Bệnh Ménière là một bệnh tiến triển của tai trong, đặc trưng bởi chóng mặt,
ù tai và giảm thính lực. Nó có tác động đáng kể đến cả hoạt động thể chất và xã
hội của các cá nhân bị ảnh hưởng.
Betahistine là một loại thuốc chống viêm ruột giống histamine được sử
dụng để điều trị các triệu chứng liên quan đến bệnh Ménière.
6. Chlorpheniramine
9
Là một chất kháng histamine H1 được sử dụng trong các phản ứng dị ứng,
sốt cỏ khô, viêm mũi, nổi mề đay và hen suyễn. Nó cũng đã được sử dụng trong
các ứng dụng thú y. Một trong những loại thuốc kháng histamin cổ điển được sử
dụng rộng rãi nhất, thường ít gây buồn ngủ và an thần hơn promethazine.
Ngoài ra có thể tìm thấy rất nhiều các loại dược chất khác có chứa vòng
piridin.
II. Các phương pháp tổng hợp vòng piridine.
Nhiệm vụ 2. Hãy tìm hiểu các phương pháp tổng hợp vòng piridine: chất
đầu, cơ chế phản ứng, phạm vi áp dụng, ưu nhược điểm của mỗi phương pháp.
1. Tổng hợp Chichibabin[1]
a. Lý thuyết.
Phương pháp tổng hợp vòng pyridin Chichibabin dựa vào phản ứng ngưng
tụ của các hợp chất cacbonyl với các amin.
Hình 1. Tổng hợp Chichibabin tổng quát.
Phản ứng gồm các bước chính như sau:
10
Hình 2. Các bước chính của tổng hợp Chichibabin.
b. Luyện tập
Giáo viên có thể yêu cầu học sinh viết cơ chế chi tiết cho phản ứng
Chichibabin tổng quát như là một bài tập nhắc lại kiến thức phản ứng ngưng tụ
của các hợp chất cacbonyl.
Gợi ý.
11
2. Tổng hợp Hantzsch[2]
a. Lý thuyết
Phương pháp tổng hợp vòng pyridin của Hantzsch sử dụng phản ứng đa
thành phần (multi-component reaction) giữa 1 đương lượng andehit, 2 đương
lượng β-xeton este và 1 đương lượng hợp chất có chứa nitơ như amin tạo thành
dẫn xuất đihiđro pyridin, oxy hóa sản phẩm trung gian sẽ thu được dẫn xuất
piridin

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại: Tổng hợp SKKN môn hóa học cấp THPT

Hoặc xem thêm các tài liệu khác của môn hóa

SKKN Xây dựng phương pháp học chuyên đề tổng hợp dược phẩm hữu cơ

Comments

Leave a Reply Cancel reply