樹木花卉錯落有致,廠區(qū)空氣清新無異味,智能化車間干凈敞亮……走進位于金華東陽的浙江埃森化學有限公司(以下簡稱“浙江埃森化學”),訪客單憑感官,很難猜出這家毗鄰橫店影視城的企業(yè),生產(chǎn)的是專門除雜草的農(nóng)藥。
“這條基于電化學脫氯加氫合成技術的3,6-二氯吡啶甲酸工業(yè)生產(chǎn)線已經(jīng)穩(wěn)定運行15年,近3年累計產(chǎn)值4.05億元。”近日,浙江埃森化學相關負責人告訴筆者。公司與浙江工業(yè)大學(以下簡稱“浙工大”)有機電化學合成創(chuàng)新團隊連續(xù)多年合作,使得該產(chǎn)線年產(chǎn)量從最初的50噸擴大到了如今的1000噸。
吡啶類農(nóng)藥是廣泛應用于小麥、水稻、玉米、大豆等農(nóng)作物的新型除草劑,需求量在全球范圍內(nèi)保持增長。相較于百草枯、敵敵畏等傳統(tǒng)農(nóng)藥,它具有高活性、低毒性、低殘留等優(yōu)勢。
合成多種大宗吡啶類農(nóng)藥,必須使用多氯吡啶化合物進行選擇性脫氯。由于分子存在多個氯原子,多氯吡啶化合物脫氯反應的選擇性非常難以控制,這極大地阻礙了吡啶類農(nóng)藥的大宗生產(chǎn)。
1963年,美國陶氏化學提出電化學還原脫氯路線。但由于缺乏精準選擇性脫氯控制技術和相關生產(chǎn)工藝,該技術路線數(shù)十年內(nèi)并未實現(xiàn)工業(yè)應用。
2004年,浙工大有機電化學合成創(chuàng)新團隊接受一家化工企業(yè)的邀請,挑戰(zhàn)電解合成二氯吡啶甲酸這道世紀難題。一年多后,團隊建成了國際首條3,6-二氯吡啶甲酸的綠色電化學合成生產(chǎn)線,當月就生產(chǎn)了6噸合格產(chǎn)品,國外訂單隨之而來。
當時的科研條件有限,科研人員起初只能通過電化學工作站預測最合適的反應條件,摸索著后續(xù)的分離、提純工藝。浙工大有機電化學合成創(chuàng)新團隊負責人鄭華均介紹,當時的團隊成員深入研究電化學脫氯過程后發(fā)現(xiàn),氯代吡啶分子在電極表面的吸附構型,是影響選擇性脫氯的主要因素。而電解液的pH值,直接影響氯代吡啶分子在電極表面上的吸附姿態(tài),決定了脫氯的具體位點,由此建立了多氯吡啶甲酸電化學還原精準選擇性脫氯的電解體系。
此后,該團隊創(chuàng)制了高活性的銅銀合金材料作為陰極,并發(fā)展了精準選擇性脫氯合成4-氨基-3,6-二氯吡啶甲酸的新技術和生產(chǎn)工藝。鄭華均說,團隊開發(fā)的脫氯技術好比一雙“魔術手”,想讓哪個位置的氯原子脫下來,就能精準脫下來。這一技術極大地提高了反應的選擇性,提升了產(chǎn)品的質(zhì)量。
2023年,在浙工大有機電化學合成創(chuàng)新團隊的持續(xù)助力下,浙江埃森化學建成年產(chǎn)500噸4-氨基-3,6-二氯吡啶甲酸的工業(yè)生產(chǎn)線。其技術經(jīng)過中國石油與化學工業(yè)聯(lián)合會鑒定,總體達到國際領先水平。
鄭華均說,綠色化學就是要實現(xiàn)合成方法綠色化,也就是說化學反應要在安全無污染的過程中實現(xiàn),同時避免生成副產(chǎn)物,實現(xiàn)源頭的綠色化、智能化。團隊有信心,用好這雙“魔術手”,實現(xiàn)更多化工產(chǎn)品的綠色化合成。
浙江埃森化學相關負責人表示,公司計劃通過“企業(yè)出題、高校解題”機制,深化與浙工大推進“從實驗室到生產(chǎn)線”的成果轉(zhuǎn)化工作,定向突破產(chǎn)業(yè)鏈關鍵技術。