脫氯“魔術手”讓農藥車間變“綠色實驗室”

樹木花卉錯落有致，廠區空氣清新無異味，智能化車間干凈敞亮……走進位于金華東陽的浙江埃森化學有限公司（以下簡稱“浙江埃森化學”），訪客單憑感官，很難猜出這家毗鄰橫店影視城的企業，生產的是專門除雜草的農藥。

“這條基于電化學脫氯加氫合成技術的3，6-二氯吡啶甲酸工業生產線已經穩定運行15年，近3年累計產值4.05億元。”近日，浙江埃森化學相關負責人告訴筆者。公司與浙江工業大學（以下簡稱“浙工大”）有機電化學合成創新團隊連續多年合作，使得該產線年產量從最初的50噸擴大到了如今的1000噸。

吡啶類農藥是廣泛應用于小麥、水稻、玉米、大豆等農作物的新型除草劑，需求量在全球范圍內保持增長。相較于百草枯、敵敵畏等傳統農藥，它具有高活性、低毒性、低殘留等優勢。

合成多種大宗吡啶類農藥，必須使用多氯吡啶化合物進行選擇性脫氯。由于分子存在多個氯原子，多氯吡啶化合物脫氯反應的選擇性非常難以控制，這極大地阻礙了吡啶類農藥的大宗生產。

1963年，美國陶氏化學提出電化學還原脫氯路線。但由于缺乏精準選擇性脫氯控制技術和相關生產工藝，該技術路線數十年內并未實現工業應用。

2004年，浙工大有機電化學合成創新團隊接受一家化工企業的邀請，挑戰電解合成二氯吡啶甲酸這道世紀難題。一年多后，團隊建成了國際首條3，6-二氯吡啶甲酸的綠色電化學合成生產線，當月就生產了6噸合格產品，國外訂單隨之而來。

當時的科研條件有限，科研人員起初只能通過電化學工作站預測最合適的反應條件，摸索著后續的分離、提純工藝。浙工大有機電化學合成創新團隊負責人鄭華均介紹，當時的團隊成員深入研究電化學脫氯過程后發現，氯代吡啶分子在電極表面的吸附構型，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，決定了脫氯的具體位點，由此建立了多氯吡啶甲酸電化學還原精準選擇性脫氯的電解體系。

此后，該團隊創制了高活性的銅銀合金材料作為陰極，并發展了精準選擇性脫氯合成4-氨基-3，6-二氯吡啶甲酸的新技術和生產工藝。鄭華均說，團隊開發的脫氯技術好比一雙“魔術手”，想讓哪個位置的氯原子脫下來，就能精準脫下來。這一技術極大地提高了反應的選擇性，提升了產品的質量。

2023年，在浙工大有機電化學合成創新團隊的持續助力下，浙江埃森化學建成年產500噸4-氨基-3，6-二氯吡啶甲酸的工業生產線。其技術經過中國石油與化學工業聯合會鑒定，總體達到國際領先水平。

鄭華均說，綠色化學就是要實現合成方法綠色化，也就是說化學反應要在安全無污染的過程中實現，同時避免生成副產物，實現源頭的綠色化、智能化。團隊有信心，用好這雙“魔術手”，實現更多化工產品的綠色化合成。

浙江埃森化學相關負責人表示，公司計劃通過“企業出題、高校解題”機制，深化與浙工大推進“從實驗室到生產線”的成果轉化工作，定向突破產業鏈關鍵技術。