果脂溶性维生素合成技术获国家技术发明二等奖

果脂溶性维生素合成技术获国家技术发明二等奖

由浙江大学和浙江新和成股份有限公司开发的脂溶性维生素及类胡萝卜素绿色合成工艺,将 VE、VA、β-胡萝卜素、虾青素 4种产品联产,反应步骤从 52步减为 38步——一项绿色合成工艺的产业化突破,使我国跻身全球脂溶性维生素生产三强,改变了国外公司垄断市场的局面。

VE、VA是重要的脂溶性维生素,β-胡萝卜素、虾青素则是高附加值产品,被广泛应用于饲料添加剂和食品添加剂等领域。维生素可从天然产品中提取,但天然资源有限,远不能满足市场需求,目前 80%以上靠化学合成方法生产。20世纪 90年代初,我国 VE和 VA产量很小,β-胡萝卜素和虾青素则几乎是空白。国际上,罗氏、巴斯夫和罗纳 -普朗克是生产该类产品的大型企业,市场几乎被垄断,大大制约了我国饲料添加剂、食品添加剂、养殖等行业的发展。

造成这种局面原因一方面是合成维生素路线长、合成技术要求高,这 4个产品单独合成共需 52步,所需原料种类很多,生产难度很大;另一方面对设备要求很高。国外生产维生素的大公司都是通过共用中间体联产这 4种产品。针对 4个产品的结构特点,经过梳理和整合,课题组设计了完全不同的联产方案,即用顺式烯炔醇合成 VA,同时利用副产物反式烯炔醇生产虾青素,β-胡萝卜素合成也利用了这种以副产物为原料的方式;从关键中间体合成维生素 E主环以及虾青素主环,同样的思路还应用于合成 VE侧链异植物醇以及 VA母核β-紫罗兰酮。

要想实施上述方案,需要解决众多技术难题。浙江大学与浙江新和成通过 16年的合作研究,发明了多项新技术、新工艺及针对不同反应特点的过程强化装置,解决了上述难题。譬如,他们发明了一种全新的金属乙酰丙酮催化剂,它的高活性、高选择性可使 VE主环与虾青素主环采用相同的原料;发明了合成假紫罗兰酮的新工艺,可使 VA母核与 VE侧链共用一种中间体;发明了以反式烯炔醇为原料合成虾青素的新路线,而反式烯炔醇正好是 VA生产中的副产物。按照这一方案,4个产品都可以从丙酮出发进行生产,反应步骤由 52步减少为 38步,解决了 4个产品不能规模生产、成本高、质量不稳定的问题。

基于上述发明,浙江新和成先后完成了关键中间体和 4个产品的大规模工业化生产,形成了年产 1万 tVE、1 000tVA、80tβ-胡萝卜素、60t虾青素的能力,年减少废水排放 5万多 t,VE和 VA收率分别提高了 27%和 16%,虾青素、β-胡萝卜素成本分别下降 1/2和 2/3,产品质量达到国际先进水平。由于国产维生素的竞争力提高,国际维生素市场格局发生了改变。现在,浙江新和成已占据了全球 20%～30%的市场份额,2007～2009年累计新增利润 23亿元,税收 5.3亿元,出口创汇 6亿美元,产品畅销欧、美、日等 50多个国家和地区,使我国一跃成为维生素出口大国。(来源:中国化工报)