記國家技術發明二等獎成果脂溶性維生素合成技術

    維生素E、維生素A、β-胡蘿卜素、蝦青素四種產品聯產，反應步驟從52步減為38步——一項綠色合成工藝的產業化突破，使我國躋身全球脂溶性維生素生產三強，改變了國外公司壟斷市場的局面。開發脂溶性維生素及類胡蘿卜素綠色合成工藝的是浙江大學和浙江新和成股份有限公司。

項目主要完成人、浙江大學化學系教授李浩然告訴記者，維生素E、維生素A是重要的脂溶性維生素，β-胡蘿卜素、蝦青素則是高附加值產品，被廣泛應用于飼料添加劑和食品添加劑等領域。維生素可從天然產品中提取，但天然資源有限，遠不能滿足市場需求，目前80%以上靠化學合成方法生產。上世紀90年代初，受技術和原料制約，我國維生素E和維生素A產量很小，β-胡蘿卜素和蝦青素則幾乎是空白。國際上，羅氏、巴斯夫和羅納-普朗克是生產該類產品的大型企業，市場基本被他們壟斷，大大制約了我國飼料添加劑、食品添加劑、養殖等行業的發展。    

    造成這種局面原因一方面是合成維生素路線長、合成技術要求高，這四個產品單獨合成共需52步，所需原料種類很多，生產難度很大；另一方面對設備要求很高。國外生產維生素的大公司都是通過共用中間體聯產這四個產品。針對這四個產品的結構特點，經過梳理和整合，李浩然帶領課題組設計了一個完全不同的聯產方案，即用順式烯炔醇合成維生素A，同時利用副產物反式烯炔醇生產蝦青素，β-胡蘿卜素合成也利用了這種以副產物為原料的方式；從關鍵中間體合成維生素E主環以及蝦青素主環，同樣的思路還應用于合成維生素E側鏈異植物醇以及維生素A母核β-紫羅蘭酮。    

    要想實施上述方案，需要解決眾多技術難題。浙江大學與浙江新和成通過16年的合作研究，發明了多項新技術、新工藝及針對不同反應特點的過程強化裝置，一一化解了上述難題。譬如，他們發明了一種全新的金屬乙酰丙酮催化劑，它的高活性、高選擇性可使維生素E主環與蝦青素主環采用相同的原料；發明了合成假紫羅蘭酮的新工藝，可使維生素A母核與維生素E側鏈共用一種中間體；發明了以反式烯炔醇為原料合成蝦青素的新路線，而反式烯炔醇正好是維生素A生產中的副產物。按照這一方案，四個產品都可以從丙酮出發進行生產，反應步驟由52步減少為38步，解決了四個產品不能規模生產、成本高、質量不穩定的問題。業內專家稱，該設計思路是一種基于綠色化學的新思路，這一思路及關鍵技術的推廣應用，將進一步促進維生素行業乃至專項化學用品制造行業的技術進步。    

    基于上述發明，浙江新和成先后完成了關鍵中間體和四個產品的大規模工業化生產，形成了年產1萬噸維生素E、1000噸維生素A、80噸β-胡蘿卜素、60噸蝦青素的能力，年減少廢水排放5萬多噸，維生素E和A收率分別提高了27%和16%，蝦青素、β-胡蘿卜素成本分別下降1/2和2/3，產品質量達到國際先進水平，打破了國外公司壟斷。我國維生素特別是飼料級維生素依靠進口的局面現已完全改變，這對降低水產、家禽、畜牧養殖業成本具有重要意義。而且由于國產維生素的競爭力提高，國際維生素市場格局發生了改變。現在，浙江新和成已占據了全球20％～30%的市場份額，并從一家小公司成長為與帝斯曼、巴斯夫齊名的世界脂溶性維生素和類胡蘿卜素生產三大公司之一，2007～2009年累計新增利潤23億元，稅收5.3億元，出口創匯6億美元，產品暢銷歐、美、日等50多個國家和地區，使我國一躍成為維生素出口大國。    

    業界評價該項目總體技術達到國際先進水平，部分合成新工藝處于國際領先。目前該項目已申請國家發明專利18項，其中授權14項，并相繼得到了國家“十一五”科技支撐計劃、國家科技攻關計劃引導項目、浙江省重大科技攻關項目、浙江省自然科學基金青年科技人才培養專項資金項目的支持。相關研究成果獲中國石化聯合會技術發明獎一等獎1項、科技進步獎一等獎1項，主要發明人李浩然獲得中國發明協會授予的發明創業獎。