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从研究员到董事长 率先实现万能超强亲核催化剂4-二甲氨基吡啶(DMAP)国产化

http://china.chemnet.com/ 2016-08-24 14:34:18


——记湖南斯派克科技股份有限公司董事长段湘生

  段湘生网名潇湘之子,除了寓意名字和湖南情结外,谈起这个网名还有一个故事。在2006年3月29日长沙首发的记录湖湘青年科技精英成长轨迹的大型画册取名《潇湘之子》,全书通过图文并茂的形式,展示了114位中国青年科技奖或湖南省青年科技奖得主的成材历程和感人风采,而其中正有段湘生的化学人生片段。

  此时潇湘之子已多年担任海利化工股份的研究员,并且长期从事农药科研和有机合成开发工作,作为课题主要负责人,先后取得科研成果20多项,其中,国家及省部级科技攻关、科技成果重点推广、技改、中试项目10项。在农化领域的研究成果包括“年产30吨残杀威中间试验”、“高毒有机磷替代品种——甲基嘧啶磷的开发研究”、“新型杀虫剂HNPC—A9908的研制与开发”、“高效、低毒杀虫剂嘧啶磷的开发研究”、“年产500吨好安威原药生产技改项目”、“高效杀虫剂硫双灭多威的开发研究”等;已产业化的项目近10项;所主持的“残杀威原药技术开发”、“年产30吨丁硫克百威中间试验”,分别于2001年、1998年获国家科技进步二等奖(排名第四)、湖南省科技进步二等奖(排名第一),此外,他还获得化工部科技进步二等奖、“湖南省优秀工程咨询一等奖”(排名第四)、国家发明专利(排名第二)各一项。他在《精细化工》、《农药》、《湖南化工》等学术刊物及省级以上学术交流会议上先后发表科研论文近20篇。指导和培养初、中级专业技术人员数十名。

  而从研究到做企业的改变则恰恰是4-二氨基吡啶(DMAP)这个万能超强亲核催化剂。

  4-二甲氨基吡啶是一种广泛应用于化学合成的新型高效催化剂,在有机合成、药物合成、农药、染料、香料等合成的酰化、烷基化、醚化等多种类型的反应中有较高的催化能力,对提高收率有极其明显的效果。1、用量小,通常每摩尔反应物只需用到0.05-0.2毫摩尔即可;2、反应条件温和,一般室温下即可进行反应;3、溶剂选择范围广,常规溶剂均可适用;4、反应时间大大缩短; 5、反应的收率高,如用吡啶几乎不反应的空间位阻大的化合物,使用DMAP作催化剂,收率可达80-90%。

  2001年段湘生,曾文平,聂萍在精细化工中间体发表4-二甲氨基吡啶的合成及应用

  也正是看到DMAP的强大催化能力和广泛的应用范围,段湘生和他的团队决定创立斯派克(chemspark)致力于DMAP的产业化。

  经过多年的发展,斯派克已成为国内领先的4-二甲氨基吡啶的生产商,并且出口到欧美日韩印度的全球化学产业发达的国家和地区,并于2014年实现新三版成功挂牌。

  附:4-二甲氨基吡啶的应用反应(摘自段湘生,曾文平,聂萍在精细化工中间体发表4-二甲氨基吡啶的合成及应用)

  1、酯化反应:羧酸和醇的酯化反应需在较高的温度下进行,但对于氨基酸的酯化,在高温时易得到消旋化产物。而在DMAP存在下,可以在较低的温度下快速酯化,避免了在反应过程中原料和产物的消旋化。

  2、酰化反应:酰化反应是有机合成中应用最广泛的单元反应。DMAP已普遍应用于高位阻、低活性的醇、酚的酰化反应,显著地提高了反应收率,并且使反应条件变得温和。

  3、酰胺化反应:对于一些位阻大,反应活性差的胺类,酰化反应常用吡啶或三乙胺作催化剂,反应条件苛刻,反应收率低;用DMAP作催化剂时,可使反应在比较温和的条件下顺利进行。

  4、异氰酸酯的反应:羧酸与异氰酸酯的反应,以DMAP替代吡啶作催化剂时,反应速度可大大提高。例如:苯乙酸与苯基异氰酸酯反应,用DMAP作催化剂,在24度下,反应5min,产率可达66%;而用吡啶作催化剂时,反应2h,产率仅为53%。该方法还可用在氨苄青霉素的半合成上。苯基异氰酸酯在DMAP催化下与亚磺酸反应,可得到高产率的亚磺酰胺。

  5、醇和酚的醚化反应:DMAP首先是作为酰化催化剂使用,但随着对DMAP催化机理的更深入研究,DMAP也可用来催化醇和酚的醚化反应。如醇与三苯甲基氯化物的醚化反应,以DMAP为催化剂时,收率可提高20%~30%。酚的甲基化反应,在DMAP催化下酚与碳酸二甲酯的反应很完全,副产物为CO2、甲醇,无三废,同时还可避免使用高毒的硫酸二甲酯,,酚与碳酸二甲酯的反应很完全,副产物为CO2、甲醇,无三废,同时还可避免使用高毒的硫酸二甲酯。

  6、大环化合物的合成:由于DMAP优越的催化性能,它的应用范围愈来愈广,特别是在某些天然大环化合物的合成上,可以明显地改善反应条件,提高产率及产品纯度。

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