树木(mu)花卉错落有致,厂区空气清新无异味,智能化车间(jian)干净敞亮……走进位于金华东阳(yang)的浙江(jiang)埃森化学(xue)有限企业(以下(xia)简称“浙江(jiang)埃森化学(xue)”),访客单(dan)凭感官(guan),很难猜出(chu)这(zhe)家毗邻横店(dian)影视城的企业,生(sheng)产的是专门除杂草(cao)的农药。
“这(zhe)条基(ji)于电化学(xue)脱氯加氢合成技(ji)术(shu)的3,6-二氯吡啶甲酸工业生(sheng)产线已经(jing)稳定运行15年,近3年累计产值4.05亿元。”近日,浙江(jiang)埃森化学(xue)相关负责人告诉记者(zhe)。企业与浙江(jiang)工业大学(xue)(以下(xia)简称“浙工大”)有机电化学(xue)合成创新团队(dui)连(lian)续多年合作(zuo),使得该(gai)产线年产量从最初的50吨扩大到了如今的1000吨。
吡啶类农药是广泛应用于小麦、水稻(dao)、玉米、大豆等农作(zuo)物的新型除草(cao)剂,需求量在全球(qiu)范围内保持增长(chang)。相较于百(bai)草(cao)枯、敌敌畏等传统农药,它具有高(gao)活性、低毒性、低残(can)留等优势。
合成多种大宗吡啶类农药,必须使用多氯吡啶化合物进行选择性脱氯。由于分子存在多个氯原子,多氯吡啶化合物脱氯反应的选择性非(fei)常难以控(kong)制,这(zhe)极大地(di)阻碍(ai)了吡啶类农药的大宗生(sheng)产。
1963年,美国陶氏化学(xue)提出(chu)电化学(xue)还原脱氯路线。但由于缺乏精准选择性脱氯控(kong)制技(ji)术(shu)和相关生(sheng)产工艺,该(gai)技(ji)术(shu)路线数十年内并未实现工业应用。
2004年,浙工大有机电化学(xue)合成创新团队(dui)接(jie)受一家化工企业的邀请,挑战(zhan)电解合成二氯吡啶甲酸这(zhe)道世(shi)纪难题。一年多后,团队(dui)建成了国际(ji)首条3,6-二氯吡啶甲酸的绿色电化学(xue)合成生(sheng)产线,当月就生(sheng)产了6吨合格产品,国外订单(dan)随之而来。
当时的科研条件有限,科研人员起初只能通过电化学(xue)工作(zuo)站预测最合适的反应条件,摸索着后续的分离、提纯工艺。浙工大有机电化学(xue)合成创新团队(dui)负责人郑华均先容,当时的团队(dui)成员深入研究电化学(xue)脱氯过程后发(fa)现,氯代(dai)吡啶分子在电极表面的吸附构型,是影响选择性脱氯的主要因素。而电解液的pH值,直(zhi)接(jie)影响氯代(dai)吡啶分子在电极表面上的吸附姿态(tai),决定了脱氯的具体位点,由此建立(li)了多氯吡啶甲酸电化学(xue)还原精准选择性脱氯的电解体系。
此后,该(gai)团队(dui)创制了高(gao)活性的铜银合金材料作(zuo)为阴极,并发(fa)展了精准选择性脱氯合成4-氨基(ji)-3,6-二氯吡啶甲酸的新技(ji)术(shu)和生(sheng)产工艺。郑华均说,团队(dui)开(kai)发(fa)的脱氯技(ji)术(shu)好比一双“魔术(shu)手”,想(xiang)让哪个位置的氯原子脱下(xia)来,就能精准脱下(xia)来。这(zhe)一技(ji)术(shu)极大地(di)提高(gao)了反应的选择性,提升了产品的质(zhi)量。
2023年,在浙工大有机电化学(xue)合成创新团队(dui)的持续助力下(xia),浙江(jiang)埃森化学(xue)建成年产500吨4-氨基(ji)-3,6-二氯吡啶甲酸的工业生(sheng)产线。其技(ji)术(shu)经(jing)过中国石油与化学(xue)工业联合会鉴定,总体达到国际(ji)领先水平(ping)。
郑华均说,绿色化学(xue)就是要实现合成方法绿色化,也就是说化学(xue)反应要在安全无污染的过程中实现,同时避免(mian)生(sheng)成副产物,实现源头的绿色化、智能化。团队(dui)有信心,用好这(zhe)双“魔术(shu)手”,实现更多化工产品的绿色化合成。
浙江(jiang)埃森化学(xue)相关负责人表示,企业计划通过“企业出(chu)题、高(gao)校解题”机制,深化与浙工大推进“从实验室到生(sheng)产线”的成果转化工作(zuo),定向突破产业链关键(jian)技(ji)术(shu)。(记者(zhe) 江(jiang)耘)