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南开化学百年贡献:喹禾灵右旋光学化工艺技术

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:精喹禾灵的研究成功,填补了国内空白,可有效减少用量,每亩仅为1.5~2.5克,对保护环境、减少对土壤的污染,以及提高化工原料的效益都起到了重要作用。精喹禾灵每年为企业增加销售收入2.8亿元,增加利税5000万元。特别是现在,在转基因大豆及其使用的草甘膦除草剂受质疑的情况下,精喹禾灵在大豆田除草方面尤为重要,产品受到国内外欢迎,国内市场一直供不应求。

南开化学百年贡献:喹禾灵右旋光学化工艺技术

随着我国农业现代化的发展,农村劳动力的转移,耕作制度的改变,农田杂草的防除对化学除草剂的需求越来越大。然而,随着环境问题的日益严重,我们人类在自身发展的同时,还要注意和自然界的和谐关系。因此,减少农药对土壤的危害,减少农药的使用量,研究高效、低毒、低残留、杀草谱广、选择性强的除草剂成为必然趋势。

具有光学活性的手性除草剂便是适应这一趋势的一个重要研究方向。课题组感兴趣的是具有手性碳原子的光学活性化合物的生物除草活性。20世纪90年代以来发展起来的在阔叶植物田防除禾本科杂草发挥了重要作用的芳氧苯氧丙酸类除草剂,它的手性化合物中都有一个不对称碳原子,具有D型和L型两种异构体,分别具有光学活性右旋R体和左旋S体。其中,右旋R体在茎叶处理时,具有极好的除草效果。

然而,在这类除草剂中,我国还没有生产R体光学活性除草剂,例如,禾草克、威霸等除草剂都是消旋体化合物。它们的用量比R体的多一倍,化工原料几乎浪费了一半。面对这样严重的损失,为了减少农药在田间的用量,为了化工原料发挥更大的作用,课题组选择了制备R体喹禾灵除草剂的研究。

在查阅大量国外文献的基础上,课题组确立了制备精喹禾灵——右旋R-体禾草克的最佳方案,放弃了丙酸法、拆分法以及发酵等方法,而是选择了简便易行的L-乳酸法,用L-乳酸制备了光学活性试剂,进一步合成了精喹禾灵。然而,农药是一综合性非常强的学科,它涉及化学、生物、毒理等多种学科。需要做大量的有机合成条件试验,以便找到产品质量以及反应收率都满意的结果,还要为分析、生测、毒理的试验提供样品,特别是生测要在全国多地做大田田间药效试验,没有大量的样品保障就无法进行下去。直至1993年,我国还不生产L-乳酸。正值课题组为难的时候,收到了一个大好消息:天津工业微生物研究所正在酒泉进行L-乳酸生产的中试实验。于是课题组找到了微生物所杨子培所长,向他详细介绍了我们课题组的课题。杨所长听后非常高兴,因为他们的研究成果本来是应用于食品行业,没想到还能大量应用到农药。他非常支持我课题组的研究工作,当即送给了我们课题组一瓶98%的L-乳酸。之后,杨所长又从酒泉通过空运送给课题组半桶L-乳酸。微生物所的大力支持,为我们顺利完成课题铺平了道路。

经过几年的研究,该项目于1997年通过国家教委技术鉴定。同时期还完成了同类型除草剂R-威霸、骠马的研究。由于国内有了L-乳酸,这几项研究成果都顺利地转让给工厂。从此,我们国家有了自己的光学活性除草剂。

精喹禾灵的研究成功,填补了国内空白,可有效减少用量,每亩仅为1.5~2.5克,对保护环境、减少对土壤的污染,以及提高化工原料的效益都起到了重要作用。(www.xing528.com)

精喹禾灵当年先后转让给江苏丰山集团、安徽丰乐集团及山东京博集团,至今仍然生产,而且,在原来技术基础上有了很大改进提高,生产规模也扩大许多。比如丰山集团的精喹禾灵原药生产能力达到1300吨/年,原药总酯含量大于99%,光学含量大于99%,成为世界上最大规模的精喹禾灵原药生产企业。精喹禾灵每年为企业增加销售收入2.8亿元,增加利税5000万元。再如京博集团由最初的50吨/年提升至现在的1200吨/年,销售额累计26亿,实现净利润3.6亿元。

精喹禾灵广泛应用于马铃薯大豆、甜菜、油菜等阔叶植物,在防除一年生禾本科及一些多年生杂草方面发挥了重要作用。特别是现在,在转基因大豆及其使用的草甘膦除草剂受质疑的情况下,精喹禾灵在大豆田除草方面尤为重要,产品受到国内外欢迎,国内市场一直供不应求。京博集团的产品成功进入北美洲、欧盟、东盟、东南亚、非洲等国外市场,并与DUPONT、NISSAN、AUGUST等国际知名企业建立了合作关系。而且,2020年京博的精喹禾灵产品在欧盟取得了同等性自主登记,大大提高了我国农药产品在国际市场的影响力。

丰山集团的产品也在许多国家取得农药登记证,产品质量高,受到国外如BASF、Helm以及美国先锋等外企的一致好评。

成果完成人:陈彬、刘凤萍、杨华铮、谭惠芬、杨秀凤

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