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  • 专科邀请郑裕国博士主讲第48为期黄岛讲坛

    通告时间:2019-07-25笔者:淡天俊,李玉琪浏览次数:120


    7月21日,受学院邀请,华夏工程院院士,生物化工专家,内蒙古矿业学院生物工程学院院长郑裕国走访第48为期黄岛讲坛,为师生做题为“生物精细化工发展与实施”的青青草免费视频报告。机长杨朝合主持座谈会。

    郑裕国博士作题为《生物精细化工发展与实施》的报告  拍摄人:焦国红

    杨朝合院长主持座谈会  拍摄人:焦国红

    郑裕国博士从国内外精细化工行业发展趋向、精细化工面临的挑战与生物制造的攻势及机械化开发、生物精细化工技术展望等多个地方详细讲解了本国精细化工发展状况,并组成实际的药品说明了腈化合物、环氧化合物以及双手性二醇的酶法合成方法,阐述了生物化工方法在精巧化工领域的根本意义。

    郑裕国表示:“精细化工是原油和化学工业的深加工产业,是今日化学工业中最具活力的新兴领域之一,其它包括的一些包含了医药、西药、原油化学品、各族添加剂、农技新材料等问题,跟目前的化学工业、西药工业、正常产业密切相关。精细化工是结合国民经济的根本组成部分,精细化学品的制作水平是衡量一个国家化学工业集约化程度的根本标志。”她强调到,精细化工率的升级是促成2030年进入精细化工强国之一个关键指标。21百年初期,中东等发展中国家的巧夺天工化工率已抵达70%控制,南斯拉夫更是高达95%,而我国精细化工率在48%控制,与发展中国家存在较大的歧异;同时,我国的巧夺天工化学品工业已具有确切的局面,成为化学工业的根本组成,一部分产品的储量和艺术水准达到世界主要,但精细化程度不高,原料型产品多、精加工产品少,初级产品多、尖端高附加值产品少,在国际市场上缺乏基本竞争力等仍是惨重问题。艺术更新能力欠缺是导致上述问题的严重性原因,这就要求加强技术更新,调整和软化其产品结构。

    郑裕国辨析道,精细化工是化学工业中生产具有一定应用性能、合成工艺步骤较多、影响复杂、项目多、产品总产高的巧夺天工化学品的天地。人家面临的挑战之一就是精细化学品往往面临反应步骤冗长、收率低、后续开展保护/扮演保护和拆分反应、多次富集,高光学纯度要求等问题。而通过生物法进行过程替代,可以把分解、异构化、重排等副反应降至最低。她提出传统合成过程难以满足精细化学品分子结构日趋复杂的要求,亟需进行过程替代的看法,并以普瑞巴林、卡托普利、立普妥、达菲等重点药物为例,提起采用生物组织或生物体作为催化剂的思辨。她谈到,研制人员使用生物手段制备出更多结构复杂、客流大、手性中心多、服务性官能团丰富的巧夺天工化学品,如生物法制备的稀世糖等组织多元化的巧夺天工化学品,零度可达国家标准食品级要求,而且在灵敏度、温度等过程控制方面均具有低能耗优势。生物精细化工是化学化工与生命科学交叉的新兴科学,是今日化学化工的前线学科。生物精细化工技术之进步主要在于生物催化工业化,使她成为现实的购买力。其次传统的巧夺天工化工行业跨越到生物精细化工,到达原料、产品变更目的,要求通过生物与化学的攻势互补来促成,故此对精细化工产业实现根本性的革命。在这个过程中,精细化工原料由化学法替代生物法,而产品变得更绿色、更健康,故此实现绿色资源、浅绿色产品,实在落实一个绿色的巧夺天工化工产业。她总结道“生物精细化工以生物技术为主干,融合化学工程、有机合成的规律和方式,贯彻医药、西药等精细化学品的敏捷绿色生产。”故而,穿越生物催化等新一代物质加工手段对生产过程进行绿色化改造,对产品结构进行精细化调整,是精细化学品行业实现转型升级面临的要害机遇。

    郑裕国指出,风化学合成过程对原材料消耗量非常高,三废排放量大,环境污染严重。如何充分运用原材料,故此得到好的气氛效益,是精细化工专家和工程科技创新专家必须面临的题目。而生物制造是依赖微生物细胞和酶的古生物催化技术,是促成燃料、资料、独资化学品的生物转化途径。在精巧化学领域中,生物催化成为精细化学品合成的根本方式。与民俗工艺美术合成技术相比,生物催化具有开创性强、催化效率高、影响条件温和、空气协调、催化剂制造成本低、影响范围广,可作用于非天然、事在人为合成的化合物等优点,已变成有机合成最重要和必要的工具之一。同时,生物催化能更好的消灭水源、水资源与环境方面的压力,维持和谐的自然环境环境,促进林业可持续发展,并已普遍应用于传统化学方法不能或者不易合成的手性化合物的生产过程,已变成化学合成方法的根本补充。

    郑裕国提出,生物催化的基本是以酶为催化剂,温和的反馈条件使得传统催化易发生之解释、异构、消旋和重排等副反应大为减少,进而满足低污染、低能耗、高原子经济性的进程需要,且几乎能催化各种档次的化学反应,因而生物化工将会给化学工业带来一次技术革命。“生物催化技术在现实加工过程中已明确呈现出3个不同之层系,即在高端领域发挥立体、区域和化学等实质性优势,进行其在医药中间体等高附加值精细化学品制造中的应用;在中端领域,生产生物材料,贯彻CO减排,舒缓温室效应;在低端领域,使用低劣生物质资源生产生物能源,调减污染,变废为宝,贯彻节能减排。完全来说,生物催化是一番生物制造,是一番环境协调、浅绿色制造技术;其它满足了绿色化学的12个准则,是绿色化学”郑裕国说。有机构预测,至2020年生物法制备的巧夺天工化学品比重将增长至60%,市场潜力达到5000京加元以上。有鉴于此,精细化学品生物制造技术已变成世界各个优先发展之科技和财产重点。郑裕国表示,穿越生物催化方法制造手性医药化学品受到世界各的大规模关心,并已变成发达国家重要的科技和财产进步战略。

    郑裕国谈及,生物催化反应具有的艰巨性、立体和区域边缘强的特征,可以设计和开发新工艺、使用廉价易得原材料和严谨的反馈步骤满足途径需求,可以对含2个及以上手性中心的手性化合物进行福利性催化进而满足质量要求。郑裕国以抗癫痫的药品普瑞巴林成功实例为例,列举了生物制造的众多优势,如生物制造反应条件温和,可以满足药物过程中主体性强,空气协调的要求;鉴于生物多样性,生物制造可以重塑、定向、改建过程,贯彻药物制造的骚动需求;生物组织具有严格的水域边缘,立体和化学选择性,生物制造可以满足分子结构更为复杂,满足药品的质要求。“故而生物制造对中药的质,资金,空气的功能起到非常重大的图。”郑裕国说。

    郑裕国指出,以生物催化为艺术手段之手性医药化学品绿色制造已变成世界各种子公司发展之战略性制高点。生物催化与化学催化的结缘技术,为精细(手性)油品的合成提供了条件协调、资金低廉的强大工具,代表了绿色化学的进步趋向, 把称为其次世加工手段。生物催化和化学催化的交叉需要艺术家和演奏家的严密合作,重在解决生物催化和化学催化反应的相容性,生物催化反应类型的开展及其分子催化机理的认识,及生物催化剂的敏捷商品化、工具化技术等问题。她指出生物制造技术之基本点是合成生物学(细胞工厂设计和重构)和飞跃生物催化运用到现代化当中。并列举了他汀药物辅助意识、提高、到成为最大的药品的进步进程,而中国率先实现了阿托他汀之合成,使中华掌握了他汀药物的话语权,更体现了生物制造的重点。郑裕国强调,生物制造是生物医药发展之一种趋势,怎样构建高效生物催化剂或构建高效细胞工厂,故此满足生物制造,对水利工程类专家是突出重大的义务。在生物化工的进步官方,生物催化剂快速商品化跟工具化的技巧是一番奇异有前景的技巧,怎么样来促成生物催化剂快速改造、现代化智造,是医药化学品、效益营养化学品、西药化学品未来主要考虑的题目,这决定了行业下步发展之远景所在。她还以问答的样式,就“生物催化剂与化学催化剂的反馈体系、负载形式、影响条件差异较大,如何加强二者的无缝对接,贯彻一锅法合成?”“如何通过蛋白质工程改造和发掘,意识更多新生反应?”等相关问题,解答了生物精细化工新的发展思路。

    另外,郑裕国还对腈化合物生物催化与转化,双手性醇化合物、环氧化合物生物制造,新性碳青霉烯类抗生素最大品种——亚胺培南西司他丁钠基本技术“手性源的合成”等精细化学品生物制造关键技术进行了详尽介绍。

    她表示,在生物催化方面,腈水解酶能够选择性水解多氰基化合物并产生相对应的羧酸。腈水解酶法合成羧酸衍生物复合源自经济和绿色化学发展之主旋律。腈水合酶可以催化腈化合物生产酰胺,可大规模应用于生产丙烯酰胺、雾酰胺。而酰胺酶能够催化酰胺水解产生相应的羧酸和胺,同时在羟胺的存在主业能催化酰基转移反应。酰胺酶的底物范围很广,能够水解各种天然及人工合成的脂肪族和芳香族酰胺。

    她谈到,新性碳青霉烯类抗生素最大品种——亚胺培南西司他丁钠,表现第三世抗生素的重大品种,亚胺培南西司他丁钠是抗重症感染首选药物。人家制作的基本技术主要在手性源的合成,渴求光学纯度较高,具有特有的键角和哲理性平面结构,手性合成难度大。故而,人家衍生物的合成一直是手性技术之考题。郑裕国讲到,采取(S-2,2-二甲基环丙甲酰胺腈水合酶、酰胺酶两部酶法新工艺,可使8地工序缩减为2地,彻底革除有毒有害溶剂,并行使产品光学纯度达到99%上述,贯彻迅速、高立体手性合成。她强调,双酶耦联生物催化过程仍需要强化,穿越单、双酶体系反应动力学,打孔树脂原为吸附,副产物消旋回用,生物催化时空产率可达21g.L-1.h-1,究竟总收率达到72%上述。她以腈水解酶催化合成R-扁桃酸、加巴喷丁、普瑞巴林为例,强调了生物催化的意向性。在环氧化合物方面,手性环氧氯丙烷作为一种主要的C3合成子,广大应用于材料、西药、农技和医药等世界。在风工艺美术合成领域,使用化学拆分发制造环氧化合物具有不合算、副产物多等缺点,而在生物催化方面,使用卤醇脱卤催化合成ECH可以增进产品经济性,其中以13-二氯丙醇为底物合成ECH原子成为开发手性还氧氯丙烷绿色合成技术之严重性研究方向。卤醇脱卤酶在催化合成环氧氯丙烷时,以13-二氯丙醇为原料,使用酶不对称合成法可使理论产率达到100%郑裕国向观众介绍了双手性醇化合物的古生物制造。双手性二醇时高端医药、西药和资料的根本手性砌块和明天体,人家含有两个手性羟基,生存4个异构体。在生物催化方面,采取紧急钠碱衍生物催化的烯烃不对称双甲基化,影响产物立体构型可预测,成产效率远高于化工合成,现已成为有机合成最重要的反馈之一。

    郑裕国,华夏工程院院士,生物化工专家,内蒙古瑶山人口,改任内蒙古矿业学院生物工程学院院长,兼任生物转化与生物净化教育部工程研究中心主任、河南省生物有机合成技术研究重点实验室主任、手性生物制造浙江省工程办公室主任、江山化学原料药合成工程技术研究中心副主任等职务。漫长从事医药和医药化学品生物制造工程技术更新,确立了以生物技术为主干,融合有机合成、化学工程原理和方式的古生物有机合成技术新系统。表明了最大假糖类农药井冈霉素高端品种及其衍生物生物合成新技术,贯彻了井冈霉素的绿色化和高值化;付出成功最大糖苷酶抑制剂类降糖药阿卡波糖生物合成新菌种和新技术,穿越工程技术全程创新,打破了绵绵依赖进口之层面;表明系列生物催化剂筛选、改建和服务业应用新技术,贯彻医药、西药化学品生产过程重构、深化和代表。授权发明专利90多件,发挥SCI选定论文200余篇,主编出版教材、专著3部。以主要完成人口获国家技术发明金奖2项、江山科技发展特等奖1项、处级科学技术一等奖6项和二等奖1项。2017年当选中国工程院院士。