脫氯“魔術(shù)手”讓農(nóng)藥車間變“綠色實驗室”

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(jìn)位于金華東陽的浙江埃森化學(xué)有限公司（以下簡稱“浙江埃森化學(xué)”），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(xué)脫氯加氫合成技術(shù)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?！苯?，浙江埃森化學(xué)相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴筆者。公司與浙江工業(yè)大學(xué)（以下簡稱“浙工大”）有機(jī)電化學(xué)合成創(chuàng)新團(tuán)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(kuò)大到了如今的1000噸。

吡啶類農(nóng)藥是廣泛應(yīng)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(jìn)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(yīng)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(xué)提出電化學(xué)還原脫氯路線。但由于缺乏精準(zhǔn)選擇性脫氯控制技術(shù)和相關(guān)生產(chǎn)工藝，該技術(shù)路線數(shù)十年內(nèi)并未實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。

2004年，浙工大有機(jī)電化學(xué)合成創(chuàng)新團(tuán)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(jì)難題。一年多后，團(tuán)隊建成了國際首條3，6-二氯吡啶甲酸的綠色電化學(xué)合成生產(chǎn)線，當(dāng)月就生產(chǎn)了6噸合格產(chǎn)品，國外訂單隨之而來。

當(dāng)時的科研條件有限，科研人員起初只能通過電化學(xué)工作站預(yù)測最合適的反應(yīng)條件，摸索著后續(xù)的分離、提純工藝。浙工大有機(jī)電化學(xué)合成創(chuàng)新團(tuán)隊負(fù)責(zé)人鄭華均介紹，當(dāng)時的團(tuán)隊成員深入研究電化學(xué)脫氯過程后發(fā)現(xiàn)，氯代吡啶分子在電極表面的吸附構(gòu)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(xué)還原精準(zhǔn)選擇性脫氯的電解體系。

此后，該團(tuán)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(zhǔn)選擇性脫氯合成4-氨基-3，6-二氯吡啶甲酸的新技術(shù)和生產(chǎn)工藝。鄭華均說，團(tuán)隊開發(fā)的脫氯技術(shù)好比一雙“魔術(shù)手”，想讓哪個位置的氯原子脫下來，就能精準(zhǔn)脫下來。這一技術(shù)極大地提高了反應(yīng)的選擇性，提升了產(chǎn)品的質(zhì)量。

2023年，在浙工大有機(jī)電化學(xué)合成創(chuàng)新團(tuán)隊的持續(xù)助力下，浙江埃森化學(xué)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(shù)經(jīng)過中國石油與化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會鑒定，總體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

鄭華均說，綠色化學(xué)就是要實現(xiàn)合成方法綠色化，也就是說化學(xué)反應(yīng)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(tuán)隊有信心，用好這雙“魔術(shù)手”，實現(xiàn)更多化工產(chǎn)品的綠色化合成。

浙江埃森化學(xué)相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，公司計劃通過“企業(yè)出題、高校解題”機(jī)制，深化與浙工大推進(jìn)“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(guān)鍵技術(shù)。