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段湘生網名瀟湘之子,除了寓意名字和湖南情結外,談起這個網名還有一個故事。在2006年3月29日長沙首發的記錄湖湘青年科技精英成長軌跡的大型畫冊取名《瀟湘之子》,全書通過圖文并茂的形式,展示了114位中國青年科技獎或湖南省青年科技獎得主的成材歷程和感人風采,而其中正有段湘生的化學人生片段。
此時瀟湘之子已多年擔任海利化工股份的研究員,并且長期從事農藥科研和有機合成開發工作,作為課題主要負責人,先后取得科研成果20多項,其中,國家及省部級科技攻關、科技成果重點推廣、技改、中試項目10項。在農化領域的研究成果包括“年產30噸殘殺威中間試驗”、“高毒有機磷替代品種——甲基嘧啶磷的開發研究”、“新型殺蟲劑HNPC—A9908的研制與開發”、“高效、低毒殺蟲劑嘧啶磷的開發研究”、“年產500噸好安威原藥生產技改項目”、“高效殺蟲劑硫雙滅多威的開發研究”等;已產業化的項目近10項;所主持的“殘殺威原藥技術開發”、“年產30噸丁硫克百威中間試驗”,分別于2001年、1998年獲國家科技進步二等獎(排名第四)、湖南省科技進步二等獎(排名第一),此外,他還獲得化工部科技進步二等獎、“湖南省優秀工程咨詢一等獎”(排名第四)、國家發明專利(排名第二)各一項。他在《精細化工》、《農藥》、《湖南化工》等學術刊物及省級以上學術交流會議上先后發表科研論文近20篇。指導和培養初、中級專業技術人員數十名。
而從研究到做企業的改變則恰恰是4-二氨基吡啶(DMAP)這個萬能超強親核催化劑。
4-二甲氨基吡啶是一種廣泛應用于化學合成的新型高效催化劑,在有機合成、藥物合成、農藥、染料、香料等合成的酰化、烷基化、醚化等多種類型的反應中有較高的催化能力,對提高收率有極其明顯的效果。1、用量小,通常每摩爾反應物只需用到0.05-0.2毫摩爾即可;2、反應條件溫和,一般室溫下即可進行反應;3、溶劑選擇范圍廣,常規溶劑均可適用;4、反應時間大大縮短; 5、反應的收率高,如用吡啶幾乎不反應的空間位阻大的化合物,使用DMAP作催化劑,收率可達80-90%。
2001年段湘生,曾文平,聶萍在精細化工中間體發表4-二甲氨基吡啶的合成及應用
也正是看到DMAP的強大催化能力和廣泛的應用范圍,段湘生和他的團隊決定創立斯派克(chemspark)致力于DMAP的產業化。
經過多年的發展,斯派克已成為國內領先的4-二甲氨基吡啶的生產商,并且出口到歐美日韓印度的全球化學產業發達的國家和地區,并于2014年實現新三版成功掛牌。
附:4-二甲氨基吡啶的應用反應(摘自段湘生,曾文平,聶萍在精細化工中間體發表4-二甲氨基吡啶的合成及應用)
1、酯化反應:羧酸和醇的酯化反應需在較高的溫度下進行,但對于氨基酸的酯化,在高溫時易得到消旋化產物。而在DMAP存在下,可以在較低的溫度下快速酯化,避免了在反應過程中原料和產物的消旋化。
2、酰化反應:酰化反應是有機合成中應用最廣泛的單元反應。DMAP已普遍應用于高位阻、低活性的醇、酚的酰化反應,顯著地提高了反應收率,并且使反應條件變得溫和。
3、酰胺化反應:對于一些位阻大,反應活性差的胺類,酰化反應常用吡啶或三乙胺作催化劑,反應條件苛刻,反應收率低;用DMAP作催化劑時,可使反應在比較溫和的條件下順利進行。
4、異氰酸酯的反應:羧酸與異氰酸酯的反應,以DMAP替代吡啶作催化劑時,反應速度可大大提高。例如:苯乙酸與苯基異氰酸酯反應,用DMAP作催化劑,在24度下,反應5min,產率可達66%;而用吡啶作催化劑時,反應2h,產率僅為53%。該方法還可用在氨芐青霉素的半合成上。苯基異氰酸酯在DMAP催化下與亞磺酸反應,可得到高產率的亞磺酰胺。
5、醇和酚的醚化反應:DMAP首先是作為酰化催化劑使用,但隨著對DMAP催化機理的更深入研究,DMAP也可用來催化醇和酚的醚化反應。如醇與三苯甲基氯化物的醚化反應,以DMAP為催化劑時,收率可提高20%——30%。酚的甲基化反應,在DMAP催化下酚與碳酸二甲酯的反應很完全,副產物為CO2、甲醇,無三廢,同時還可避免使用高毒的硫酸二甲酯,酚與碳酸二甲酯的反應很完全,副產物為CO2、甲醇,無三廢,同時還可避免使用高毒的硫酸二甲酯。
6、大環化合物的合成:由于DMAP優越的催化性能,它的應用范圍愈來愈廣,特別是在某些天然大環化合物的合成上,可以明顯地改善反應條件,提高產率及產品純度。
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