□ 王 涵

專家簡介：

章鵬飛，杭州師范大學科學研究院院長、教授、博士生導師，浙江省重點科技創(chuàng)新團隊、國家特色專業(yè)等負責人。理學博士。兼任教育部高等學?；瘜W類專業(yè)教學指導委員會委員、中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會理事、浙江省化工學會常務理事、浙江省化學學會常務理事等職。

面向國家先進制造產(chǎn)業(yè)，針對有機化工行業(yè)存在的核心技術(shù)問題，由他領(lǐng)銜的“精細化工過程強化創(chuàng)新團隊”將理論研究、技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)設計相結(jié)合，從源頭和化工過程中尋找解決精細化學品生產(chǎn)帶來的環(huán)境污染、能源消耗等問題的方法。近年來，其在Chem.Soc.Rev.、Chem.Sci.、Green Chem.、Org.Lett.等發(fā)表JCR一二區(qū)論文40余篇，總他引1000多次，單篇最高他引265次。先后獲得了浙江省科技進步獎一、二等獎，高等學?？茖W研究優(yōu)秀成果獎（科學技術(shù)）二等獎，中國石油和化學工業(yè)科技進步獎一等獎，中國產(chǎn)學研創(chuàng)新成果獎一等獎等省部級獎10項。授權(quán)發(fā)明專利26件，其中1件發(fā)明專利獲中國專利優(yōu)秀獎。

改良蒸汽機的發(fā)明及制造被視作第一次工業(yè)革命爆發(fā)的引線，內(nèi)燃機的廣泛應用與第二次工業(yè)革命也有著千絲萬縷的關(guān)聯(lián)，自歷史發(fā)展來看，制造業(yè)的興盛與否同社會推進步伐的快慢息息相關(guān)。從種類貧乏、結(jié)構(gòu)簡易的機械制造業(yè)興起到形色各異的智能化機器時代到來，闡明機制、革新技術(shù)、精準設計是加強制造業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新力度，催化產(chǎn)業(yè)革新孵化能力，以及影響世界經(jīng)濟發(fā)展演變勢態(tài)的重要因素。

2006年，在《關(guān)于“十一五”規(guī)劃的建議》中，“制造業(yè)”被冠以“先進”的定語。時隔10余年，作為國家發(fā)展支柱之一的先進制造業(yè)，不論在從業(yè)人口占有量還是國家外貿(mào)出口總額、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)所占比重中皆發(fā)揮著扭動經(jīng)濟命脈的作用，不容小覷。

此外在先進制造新型產(chǎn)業(yè)的不斷升級過程中，精細有機化工行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級是不容忽視的，其所面臨的核心技術(shù)缺乏、制造工藝較落后、裝備現(xiàn)代化和智能化程度低等問題仍制約著行業(yè)的整體發(fā)展。因此，對章鵬飛及其領(lǐng)導的精細化工過程強化創(chuàng)新團隊而言，開展新型高效催化劑的研發(fā)及制備、有機反應機理及工藝的精準設計、化工生產(chǎn)裝備及過程的智能化等全方位的系列研究，乃是從源頭解決精細化學品生產(chǎn)過程中頻發(fā)問題，勇?lián)鷷r代使命的必由之路。

技術(shù)論的排頭——機理研究

20世紀60年代以來，有機化工以石油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為契機迅速蓬勃、壯大，通用化學品逐漸步入大發(fā)展時期，精細化工已然展現(xiàn)出其充足的活力。成千上萬噸的化學原料被分類、篩選、加工，并隨著醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、食品生產(chǎn)等行業(yè)的不同應用需求被進一步制造、消耗。然而，不論技術(shù)如何向深度、廣度發(fā)展，生產(chǎn)精細化工原料及其中間體的產(chǎn)業(yè)模式仍無法與社會發(fā)展步伐完全相適應，以高能耗、污染環(huán)境為代價獲取短期產(chǎn)品效益的企業(yè)生產(chǎn)模式，恰恰是整個國家、行業(yè)缺乏競爭實力的體現(xiàn)。加快技術(shù)研究進度、深化制造工藝，使高新技術(shù)服務于環(huán)境友好型社會，正是精細化工投資效益高、利潤率高、附加價值高等經(jīng)濟特性的體現(xiàn)。

我國產(chǎn)業(yè)經(jīng)長期發(fā)展有了區(qū)域鮮明的特征，相較于國有大型企業(yè)的產(chǎn)業(yè)觀念和技術(shù)手段有明顯差距。精細有機化學品主要用做下一步產(chǎn)品生產(chǎn)的原料、中間體、助劑等，量大面廣，對環(huán)境、生產(chǎn)安全產(chǎn)生的影響巨大，因此，改變工藝落后、智能化水平低等現(xiàn)狀迫在眉睫！如，低級脂肪胺的生產(chǎn)頗受行業(yè)和社會關(guān)注，雖然它的合成工藝較多，但同時具備工業(yè)生產(chǎn)和高效低污染兩點特質(zhì)的并不多?！暗图壷景肪哂蟹悬c低、氣味重、水溶性大、與空氣混合易爆炸等特點，我國在生產(chǎn)工藝技術(shù)、單程轉(zhuǎn)化率、選擇性與總胺收率等方面與國外均存在較大差距，因此，開發(fā)新的低級脂肪胺生產(chǎn)工藝與分離技術(shù)意義重大?！被谝幻瘜W工作者的責任，章鵬飛率領(lǐng)他的團隊義無反顧地投身于低級脂肪胺的生產(chǎn)工藝、裝備及過程智能化的研發(fā)中，在研究中產(chǎn)業(yè)得到了提升，也成就了團隊。

一般而言，低級脂肪胺的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝普遍采用“氨和醇在催化劑存在下的烷基化反應”制得，反應效率、催化材料選擇及反應物純度均不同程度地制約著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展空間，使資源環(huán)境、經(jīng)濟產(chǎn)出效益均遭受不同程度的損失。結(jié)合團隊在前期喹諾酮類原料藥研發(fā)過程中的發(fā)現(xiàn)和取得的經(jīng)驗，章鵬飛將二級脂肪胺與二氧化碳形成離子液的原理及他們發(fā)明的最新氣液分離裝置應用于此，成功實現(xiàn)了低級脂肪胺的有效分離、循環(huán)利用和在線控制，生產(chǎn)線投產(chǎn)運行的實踐表明，其工藝方法、工裝技術(shù)強化了低級脂肪胺的生產(chǎn)及高效循環(huán)能力，各項性能指標和產(chǎn)品質(zhì)量絲毫不遜色于同期國際先進技術(shù)的水平。

低級脂肪胺的機理探究、技術(shù)革新僅為章鵬飛及其團隊科研道路上的一小步，有關(guān)他如何從理論研究源頭切入，并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的工藝研發(fā)，這樣的事例不勝枚舉，難以一一細數(shù)。藥品作為人們疾病治療、健康活動的根本，其制備過程備受關(guān)注。催化反應技術(shù)是一項高效、快速實現(xiàn)產(chǎn)品制備的提升手段，歷來有不少研究人員探索其反應機制的奧秘，尋找到影響催化過程的各個因素，以便逐一在關(guān)鍵技術(shù)上取得突破。目前，藥物合成存在問題頗多，原料藥生產(chǎn)企業(yè)仍然是各地環(huán)保部門關(guān)注的焦點，其根本原因仍然在于先進的生產(chǎn)工藝路線、裝備和過程強化等技術(shù)的研發(fā)和推廣應用，因此，研發(fā)新型、實用的催化劑制備方法及高效催化技術(shù)迫在眉睫。

于是，章鵬飛及其團隊充分發(fā)揮他們在理論研究上的優(yōu)勢，在原有發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，整合前期技術(shù)經(jīng)驗，通過對催化劑的作用機理及與有機反應原理關(guān)系的研究，設計并制備了一類新結(jié)構(gòu)的高效催化劑，進而發(fā)明了高效催化環(huán)合新技術(shù)，為喹諾酮類原料藥的綠色創(chuàng)新工藝的開發(fā)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。項目創(chuàng)制了115個新結(jié)構(gòu)化合物，其中3個新結(jié)構(gòu)化合物實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，首次獲得了純度為99.9%的乙酯胺化物產(chǎn)品，開發(fā)了適合11個喹諾酮類系列原料藥生產(chǎn)的原創(chuàng)性新工藝，建立了占世界80%產(chǎn)量的生產(chǎn)線，關(guān)鍵技術(shù)獲中國發(fā)明專利15件，美國發(fā)明專利1件。因形成的新方法，章鵬飛受邀在國際頂級學術(shù)期刊Chem上撰寫Review，系列技術(shù)被3位院士在內(nèi)的專家組評價為，總體技術(shù)處于國際先進水平，其中催化構(gòu)建喹諾酮主環(huán)的一鍋法合成等技術(shù)達到世界領(lǐng)先水平。同時，章鵬飛團隊還開發(fā)了Lamivudine原料藥、利美尼定原料藥、非索非那定原料藥等的清潔高效生產(chǎn)新工藝，均成功實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，不但帶來巨大經(jīng)濟和社會效益，還為國家專利數(shù)據(jù)庫增加了35項發(fā)明專利、8件實用新型專利。

產(chǎn)業(yè)化的考驗——工業(yè)應用

過去很長一段時間，全球制造業(yè)不得不面臨高失業(yè)率、兩極分化、資源消耗大、環(huán)境污染嚴重等挑戰(zhàn)，尤其以發(fā)展中國家為主，利用廉價勞動力進行技術(shù)水平低、消耗高產(chǎn)品的生產(chǎn)遍地可見。世界各國不論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家不斷在嘗試在生產(chǎn)及加工過程中運用新技術(shù)和新設備，試圖實現(xiàn)反應過程與傳熱、傳質(zhì)及濃度等過程因素之間的最優(yōu)匹配，從而提高能量效率、增大設備生產(chǎn)能力、減少廢物排放。

新型高效萃取技術(shù)、新結(jié)晶技術(shù)、新裝備自動化技術(shù)、自動化生產(chǎn)設備等對于精細化工產(chǎn)業(yè)而言是曙光般的存在?；诋a(chǎn)品生產(chǎn)過程，有針對性、目的性地創(chuàng)造并強化新技術(shù)，章鵬飛多年來在理論研究與產(chǎn)業(yè)技術(shù)應用研究之間架起了一座實時溝通的橋梁，不僅有利于循序漸進地推進工作的開展，更有利于這些技術(shù)的后續(xù)應用得到得心應手的發(fā)展。

在浙江省重點科技創(chuàng)新團隊、國家科技支撐計劃課題、國家自然科學基金、浙江省重大綠色化工專項等的長期支持下，經(jīng)過近20年的不懈努力，他們依托自身研發(fā)的系列突破性核心技術(shù)，如：新型高效的催化劑制備技術(shù)、催化活化縮合技術(shù)、高純乙酯胺化物的制備技術(shù)、二甲胺的循環(huán)套用技術(shù)等，推動了喹諾酮、Lamivudine、利美尼定、非索非那定等原料藥產(chǎn)業(yè)化技術(shù)水平的大幅提升。這些技術(shù)分別在10多家制藥企業(yè)的推廣應用，產(chǎn)生了近百億元的經(jīng)濟效益。新技術(shù)實施產(chǎn)業(yè)化，投入生產(chǎn)后，低級脂肪胺的生產(chǎn)及高效循環(huán)累計實現(xiàn)銷售收入15.57億元，僅喹諾酮類系列原料藥在7家企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)化，累計實現(xiàn)銷售收入60多億元，3年成功減少三廢排放量6443.17噸，節(jié)約標煤59014.31噸。有關(guān)部門肯定了各項成果在應用過程中的突出表現(xiàn)，章鵬飛團隊也陸續(xù)獲得中國專利優(yōu)秀獎、中國石油和化學工業(yè)科技進步獎一等獎、浙江省科技進步獎一等獎、高等學?？茖W研究優(yōu)秀成果獎二等獎等多項表彰。

校內(nèi)留影

環(huán)保成本對制造業(yè)發(fā)展具有很大的影響，特別對于先進制造業(yè)，新工藝的應用不僅限于提升產(chǎn)品品質(zhì)、性能，還能在節(jié)約資源原料、保護生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮作用。基于對染色工藝環(huán)境高強度破壞性的理解，章鵬飛團隊分析認為，工藝過程強化時應是更快、更有力實現(xiàn)目標的最佳途徑，因此，這一研究工作被快速提上了日程。通過深入的生產(chǎn)環(huán)節(jié)調(diào)研，他們發(fā)現(xiàn)，逆流“連續(xù)萃取”代替間歇萃取分離技術(shù)、間歇偶合技術(shù)替代單元反應操作，攪拌器形狀對物料對傳質(zhì)傳熱影響均是攻克這一技術(shù)的關(guān)鍵，為解決造成體系局部溫度過高，重氮鹽在體系內(nèi)不穩(wěn)定，容易發(fā)生副反應這一技術(shù)難題，設計并發(fā)明了特殊的連續(xù)萃取、攪拌等反應裝置，為此，他帶領(lǐng)團隊成員經(jīng)數(shù)年攻關(guān)對反應釜盤管的空間排布進行了優(yōu)化設計，采用連續(xù)偶合的方法改進了生產(chǎn)工藝，對物料流動、傳熱狀況形成了較大的改善，彌補了以往間歇偶合方法帶來的廢水處理成本高昂等不足，建立了生產(chǎn)線。深入了解企業(yè)的需求，承接企業(yè)的委托，他們用數(shù)據(jù)、明眼可見的效益證明了理論與技術(shù)的關(guān)系與必要支撐。首次提出并證明了遠程耦合的單電子轉(zhuǎn)移機理，為C-H活化C-X鍵形成提供了理論依據(jù)，章鵬飛通過對糖基化合物結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的研究，找到了制備規(guī)律和雜環(huán)化合物的制備新方法，合成了356個具有活性的新化合物。系列理念、方法經(jīng)過匯總以綜述論文的形式呈現(xiàn)在Chemical Society Reviews、Chemical Science、Green Chemistry、Organic Letters等國際高水平專業(yè)雜志上，論文不僅受到行業(yè)的廣泛關(guān)注，更受到“糖化學之父”之稱的Peter H.Seeberger等人的較高評價。在糖基化合物制備關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化應用過程中，通過微管設備實現(xiàn)了高效傳熱、翼型攪拌提升混合效能，減少一道工序的同時提高了22.4%的產(chǎn)率，與傳統(tǒng)工藝相比，新工藝的β-糖苷鍵產(chǎn)物構(gòu)型比提高了7%，產(chǎn)品純度提高至99.95%、最大雜質(zhì)含量則降低了10倍，3年累計新增產(chǎn)值6.3億元，新增利稅1.4億多元。

持久戰(zhàn)的保障——團隊建設

一門學科、一項研究、一個團隊若想謀得高速、精準的發(fā)展，勢必要求新、求變，不斷為自身注入鮮活的血液。身為團隊負責人，章鵬飛深諳基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)、成果轉(zhuǎn)化及人才培養(yǎng)的重要價值，多年來，他也始終如一地將學科優(yōu)勢與區(qū)域優(yōu)勢相結(jié)合、把支撐發(fā)展與引領(lǐng)未來相統(tǒng)一，精心凝練主攻方向，實現(xiàn)科研實力的提升；制定創(chuàng)新團隊章程規(guī)范團隊運行；有計劃、有目的地實施人才培養(yǎng)……

把握團隊發(fā)展總體方向、工作目標和長遠規(guī)劃的正確性，章鵬飛為營造“積極合作、優(yōu)勢互補、勇于創(chuàng)新、敢于實踐”的創(chuàng)新研究氛圍，秉承“協(xié)作、創(chuàng)新、務實、高效”的團隊精神，努力建設一支研究特色鮮明、產(chǎn)學研合作、素質(zhì)優(yōu)良、結(jié)構(gòu)合理的富有活力的創(chuàng)新團隊。幾年來，精細化工過程強化創(chuàng)新團隊確保研究進度、項目進程，不斷加大人才引進和培養(yǎng)力度，培養(yǎng)“千人計劃”或省部級優(yōu)秀人才5人，培養(yǎng)在工程放大的關(guān)鍵共性技術(shù)中高層次研發(fā)骨干8人。作為主要牽頭人，章鵬飛聯(lián)合成員組建的“氟硅精細化學品與材料制造協(xié)同創(chuàng)新中心”被認定為第四批“浙江省2011協(xié)同創(chuàng)新中心”和教育部“創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃”。

團隊建設期，獲得了1項國家重大科技專項，12項國家自然科學基金項目，1項國家火炬計劃項目，15項省部級項目，21項企業(yè)委托項目……服務于國家精細化工產(chǎn)業(yè)推進計劃，切實做好企業(yè)技術(shù)咨詢、升級工作，章鵬飛及其團隊以長期的項目合作為載體，實施了“以人員互聘、資源共享、產(chǎn)學研用結(jié)合、以人才促進科研創(chuàng)新”計劃，建立了因需設崗、以崗聘人、按崗考核，以創(chuàng)新貢獻為導向的分類評價與激勵機制。通過“用項目帶團隊，以團隊成果促人才培養(yǎng)”的理念，他們促成了學術(shù)人才、研發(fā)人才、創(chuàng)業(yè)人才、領(lǐng)軍人才的通力合作，使人才自身學有所用，保障了基礎(chǔ)研究、技術(shù)攻關(guān)到產(chǎn)業(yè)落地的鏈條式發(fā)展。

團隊是一個“大家庭”

杭州師范大學化學學科是浙江省重中之重的建設學科，作為省重點支持的科技創(chuàng)新團隊，章鵬飛領(lǐng)銜的精細化工過程強化創(chuàng)新團隊不僅是該學科建設的重要支撐力量，同時還肩負著力推杭州師范大學實施服務杭州和浙江行動計劃的任務。立足產(chǎn)學研用體制、機制，他們以遏制細菌耐藥國家行動計劃中的技術(shù)需求為導向，針對越來越嚴重的細菌耐藥性問題，開展新結(jié)構(gòu)耐藥性喹諾酮類藥物的研發(fā)及智能化研究。

在未來及長期的發(fā)展規(guī)劃中，章鵬飛對于團隊目標了然于胸。以喹諾酮類原料藥生產(chǎn)共性技術(shù)及工藝的智能化為突破口，開展喹諾酮類新結(jié)構(gòu)化合物的靶向鏈式設計、制備及新功能機制研究，在為新藥創(chuàng)制奠定基礎(chǔ)的同時，也為抗菌藥的綠色生產(chǎn)創(chuàng)新工藝的開發(fā)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。“我們所取得的工藝技術(shù)成果可推廣至原料藥、染料、農(nóng)藥等精細化學品的生產(chǎn)，形成的技術(shù)、節(jié)能環(huán)保型裝備和智能化技術(shù)可推廣至其他化工行業(yè)，同時為新藥創(chuàng)制研究提供化合物庫”，對精細化學品產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力提升意義重大。

團隊嚴格按照層層遞進，各方向之間協(xié)同合作、相互支撐的建設要求，他們經(jīng)持續(xù)實施，已形成以制度保障項目協(xié)同、以項目牽引人才培養(yǎng)、以人才促進科研創(chuàng)新文化的共享機制，并不斷加強與國內(nèi)外高校與科研院所的交流合作?！拔覀儓F隊已形成了產(chǎn)學研緊密結(jié)合的創(chuàng)新體系，具備了技術(shù)創(chuàng)新和承擔重大項目的能力”，在章鵬飛看來，以精細化學品合成新工藝研究和開發(fā)為核心所取得的一批原創(chuàng)性成果是團隊發(fā)展的積淀；以人才引進和培養(yǎng)相結(jié)合的團隊發(fā)展形式是提升科研水平、創(chuàng)造性前沿研究能力的基礎(chǔ)；柔性引進海內(nèi)外專家、教授和博士，力促跨學科間的交流合作是提升學術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域地位、影響力的方式……而由源頭再次出發(fā)，章鵬飛和他的團隊整裝以待，他們的學術(shù)水平和技術(shù)創(chuàng)新能力也將會得到快速提升！