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将原料“彻底榨净”,这就是绿色化学?

时间:2023-07-22 来源: 浏览:

将原料“彻底榨净”,这就是绿色化学?

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我们离得开化学吗?答案必然是否定的。

化学与我们的衣食住行和国家的稳定发展都息息相关:材料化学为“天宫”空间站的外壳设计提供思路,帮助宇航员抵抗外太空的极端环境;合成化学在新冠肺炎疫苗和特效药的研发中功不可没,为人类早日克服疫情、重回正轨尽心尽力;少了物理化学的支持,北京冬奥赛场的冰面也无法通过超临界二氧化碳技术绿色且高效地冷却……

目前 绝大多数人类制造的产品都涉及一个或多个化学过程。 化学工业生产各种重要化学品、材料、能源产品。 言而喻,化学为人类经济社会的发展做出了重大的贡献。 但同时不能否认的是,许多传统化学化工过程伴随着严重的资源浪费,并且对环境造成污染,包括大气、土壤、水。 如何使化学工业在创造物质财富的同时,保护人类赖以生存的环境,是人类面临的重大挑战。

绿色化学

在这样的背景之下,上世纪90年代初美国学者提出了绿色化学的概念。随后提出的绿色化学十二条原则,迄今已被绿色化学界普遍接受。 简单地讲,绿色化学的定义可表述为: 通过对产品和生产过程的设 计,尽量减少或避免有害原料的使用和有害物质、废弃物的产生。 绿色化学的目标是从源头上消除污染,提高效益、节约资源和能源、实现化学化工的可持续发展,对环境友好。

图1:绿色化学12条原则

符合绿色化学12条原则的经典案例是2005年的诺贝尔化学奖 (图2) 。来自法国和美国的三位科学家发现了一种烯烃复分解(olefin metathesis)的催化反应过程,即两个烯烃在催化剂作用下生成两个新的烯烃,被视为一种新颖、有效的形成碳碳双键骨架的新方法。该反应由于更有效、简单易行且对环境更有利而成为化工行业,尤其是制药业与材料工业中的常用手段,对环境和社会意义重大。

图2:2005年诺奖化学奖三位得主

绿色化学制药技术发展

绿色化学倡导用化学的方法和技术减少或停止那些对人类健康和生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用与产生。 基于此理念,化学家对一些经典的反应溶剂、催化剂以及单元操作进行精心地、重新地绿色化设计。 这些设计的绿色反应过程目前受到药物创制、材料加工等领域的青睐。而 绿色化学在制药领同样具有重要意义,通过采用环保目标和降低三废排放的进手段,可以著提高制药行业的现代化水平,并实现环境的持续发展。
在1999年Lilly 研究实验室,就获得了"绿色合成路线奖"。该实验室设计出一种制备抗痉挛药物LY300164的合成方法,采用生物酶固定化催化剂,将一个酮还原为一个光学纯的羟基,避免了大量有机溶剂的使用和污染物的产生。
2005 年的"绿色合成路线奖"奖励了两个项目,分别是Archer Daniels Midland 和Novozymes 公司的酶法酯交换技术Emend,以及Merck 公司合成阿瑞匹坦的新路线。阿瑞匹坦是用于预防癌症化疗过程产生的恶心呕吐的一种新药。临床结果表明, 在化疗过程中或化疗后不久服用阿瑞匹坦能够缓解恶心呕吐症状。
Merck 公司的第一代商业化合成路线是基于现有的合成反应, 需要6步反应。这一路线存在的原材料和环境成本问题,以及生产操作过程中的安全问题促使Merck 公司开发出了一种完全新型的合成路线。
Merck 公司新的合成路线体现了几种重要的绿色化学的原则。利用分子量大小和结构复杂性相当的4 个片断, 通过3 步高原子经济性的反应步骤合成阿瑞匹坦。原有路线中需要使用一种化学计量的昂贵的、复杂的手性酸建立阿瑞匹坦的绝对立体化学结构, 新合成路线中只需要一种手性醇作为原料, 而且这种醇本身也是通过催化不对称反应得到的。Merck 新路线在随后的2 个连续步骤中,利用这种手性醇原料的立体化学结构, 借助切实可行的晶化诱导不对称转化技术建立阿瑞匹坦分子中其余的2 个手性中心。

绿色制药未来趋势

当前在全球范围内,制药行业正积极推广绿色化的合成工艺与生产流程,通过绿色制药技术来提升制药工业水平,已逐渐成为重要的发展趋势。

在国家“碳中和”的大战略下,未来 5-10年制药企业进行绿色技术升级是发展的主旋律,单位能耗降低对公司持续经营的影响越来越重要,“绿色制药”将成为制药企业高质量发展的关键词之一。我国作为制药工业大国,通过采用绿色制药工程技术及工艺,一来降低药企安全、环保方面的隐患,二来通过绿色化改造,降低生产成本,从而提升我国制药行业的国际竞争力。目前在我国,原料药制造环节污染量占据大部分,原料药行业一直是环保治理的重点。

如何在原料药的规模化生产过程中,运用绿色制药技术大幅降低能源消耗与三废排放,从而显著减少终端药品生产成本,实现经济与社会效益的共同提升,仍是一个颇具挑战性的问题。

为此,药融圈在8月3-4日,在苏州举办本次 “中国绿色药制药技术大会” ,特邀请国内绿色制药技术专家,知名企业、制药企业负责人、行业协会、投资机构等相关专业人士,共聚一堂,共同探讨绿色制药的现状与发展趋势,分享绿色制药技术的最新进展和应用,为推进我国绿色制药的快速发展搭建沟通桥梁。

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部分议题如下

*议题更新中,以会议现场为准

部分拟邀嘉宾

  • 张福利   中国医药工业研究总院,研究员
  • 苏为科    浙江工业大学药学院,教授
  • 余   焓   上海应用技术大学,教授
  • 汤文军   中国科学院上海有机化学研究所
  • 钟为慧   浙江工业大学药学院 教授、博导,药物合成工艺研究所 所长
  • 沈卫立   杭州沈氏节能科技股份有限公司,董事长
  • 赵东波   江苏大学镇江流体工程装备技术研究院,微流反应技术中心主任
  • 邓建清   中国氢能有限公司、北京东润环能投资有限公司,董事长
  • 毛卫青   菲立化学工程有限公司,创始人、总经理兼工程师
  • 丁全有   山东微井化工科技有限公司,董事长
  • 李钰龙   山东特创新材料科技有限公司,董事长/高级工程师
  • 马   兵   上海惠和化德生物科技有限公司,创始人兼董事长
  • 向铁军   昆山复希工程技术有限公司,技术总监
  • 禹志宏   贵州微化科技有限公司,董事长
  • 皮红军   拓松(绍兴)生物医药科技有限公司,总经理
  • 沙   俊   常州那央生物科技有限公司,董事长
  • 李鹏飞   江苏石榴化工科技有限公司 总经理
*排名不分先后,嘉宾更新邀请中...
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