生物催化技術(shù)促精細化學(xué)品產(chǎn)業(yè)升級

我國是世界精細化學(xué)品第三大國。精細化工產(chǎn)業(yè)與人民生活息息相關(guān)，特別是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)與質(zhì)量要求的有機功能化合物，以及一些事關(guān)民生健康的“重磅炸彈”級藥物大品種等精細化學(xué)品。

精細化工包括醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、材料等40多個行業(yè)，是當今世界各國化學(xué)工業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略重點。商務(wù)部已將精細化工列入重點發(fā)展產(chǎn)業(yè)之一。

有機合成遇挑戰(zhàn)

以醫(yī)藥、農(nóng)藥及其他功能性化合物為代表的精細化學(xué)品等具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的有機化合物，其高效工業(yè)生產(chǎn)代表了現(xiàn)代工業(yè)有機化學(xué)的重要方向，而有機合成反應(yīng)與技術(shù)則是獲得這些化合物的最直接手段。

精細化工產(chǎn)業(yè)與有機合成技術(shù)相輔相成，工業(yè)有機合成的崇高方向與目標就是在有限的時間，采用有限的手段、資源，以最簡單、經(jīng)濟、環(huán)保的手段生產(chǎn)質(zhì)優(yōu)價廉的精細化學(xué)品。

精細化學(xué)品產(chǎn)業(yè)化不僅是一個技術(shù)問題，如何設(shè)計與利用這些技術(shù)更是一個藝術(shù)與經(jīng)濟的問題，細節(jié)與系統(tǒng)以及要素集成是產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵，經(jīng)濟性與“始終如一”的質(zhì)量保障則是全民普惠的基本要求。

有機合成技術(shù)具有反應(yīng)可靠、分子可以靈活“剪裁”等優(yōu)點，但由于大多數(shù)有機化學(xué)反應(yīng)的不完全性，分離純化以及相應(yīng)的能耗、廢棄物等貫穿了整個產(chǎn)業(yè)的全過程，因此，分離純化與設(shè)備等構(gòu)成了現(xiàn)代有機工業(yè)的核心。一般而言，工業(yè)上70%以上的設(shè)備、50%以上的物能耗、30%以上的分離純化成本及廢棄物都是在分離純化過程中產(chǎn)生的，這就導(dǎo)致了高能耗、環(huán)保等問題。

有機合成技術(shù)面臨的另一重大挑戰(zhàn)是選擇性化學(xué)、立體與手性與復(fù)雜性問題，選擇性與復(fù)雜性意味著多樣性、不穩(wěn)定性及風險性。挑戰(zhàn)與解決這些難題具有創(chuàng)新與革命性意義，而有機合成技術(shù)由于反應(yīng)性與選擇性的先天缺陷，不能根本解決這些問題。

生物催化成新寵

以合成生物學(xué)等為代表的現(xiàn)代生物催化技術(shù)具有高效、高選擇性、轉(zhuǎn)化條件溫和、環(huán)境友好等優(yōu)點，可完成一些用傳統(tǒng)的化學(xué)方法很難實現(xiàn)的反應(yīng)，因而成為可持續(xù)發(fā)展過程中替代和拓展傳統(tǒng)化學(xué)技術(shù)的主要方法，并廣泛用于制備各種精細化學(xué)品。

工業(yè)生物催化技術(shù)被看作是繼農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥生物技術(shù)之后，生物技術(shù)發(fā)展的第三次浪潮，是實現(xiàn)原子經(jīng)濟反應(yīng)和生產(chǎn)過程綠色化的重要技術(shù)。因此生物催化技術(shù)替代傳統(tǒng)有機合成技術(shù)，必將在精細有機合成中發(fā)現(xiàn)并找到行業(yè)的沃土。

兩種技術(shù)優(yōu)勢互補

通過生物催化與有機合成的交叉集成與優(yōu)勢互補，可以解決藥物合成面臨的選擇性、環(huán)保、能耗等問題。生物技術(shù)是解決化學(xué)合成中的選擇性與復(fù)雜性的理想手段，生物技術(shù)與有機合成的交叉集成也將成為綠色制藥發(fā)展的主要方向之一。

生物催化技術(shù)的專一性導(dǎo)致了其應(yīng)用的局限性，通過有機合成與生物催化技術(shù)的交叉結(jié)合與集成，解決精細化工的產(chǎn)業(yè)問題，代表了我國精細化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向之一。有機合成技術(shù)為生物催化技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用指明并提供了更多技術(shù)、產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)機會。

生物催化與有機合成的交叉集成主要可以從兩個方向開展：以有行業(yè)影響力的產(chǎn)品為目標，開發(fā)合適的生物催化技術(shù);對現(xiàn)有實驗室研究比較成熟的酶進行工業(yè)化及固定化，加快推進生物催化技術(shù)在精細化學(xué)品合成中的應(yīng)用。

未來發(fā)展建議

我國生物催化技術(shù)的發(fā)展首先應(yīng)當以有影響的行業(yè)如生物醫(yī)藥、材料、精細化學(xué)品及產(chǎn)業(yè)為導(dǎo)向，明確具體的市場及產(chǎn)品;以有顯示度的大品種如農(nóng)藥、基礎(chǔ)化學(xué)品、材料等為具體目標，盡快建立與理順具有中國特色的產(chǎn)、學(xué)、研、官、資以及轉(zhuǎn)化、孵化、產(chǎn)業(yè)化的關(guān)系與機制，推動生物催化技術(shù)由只有長遠的研究與規(guī)劃，向以市場、目標及過程為導(dǎo)向的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向聚焦;以企業(yè)為主體，通過要素集成，提升行業(yè)影響力，提高產(chǎn)品顯示度，推動我國綠色精細化學(xué)品產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展及產(chǎn)業(yè)升級。

生物技術(shù)要以具有明確市場及行業(yè)影響力與顯示度的大品種為目標，通過生物催化與過程技術(shù)從資源、環(huán)保、節(jié)能減排、減碳等多方面來改造傳統(tǒng)精細化工及相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

我國在醫(yī)藥、農(nóng)藥、食品、食品添加劑、工業(yè)表面活性劑、基礎(chǔ)有機化學(xué)原料、生物及生物醫(yī)用材料等精細與特種化學(xué)品方面具有舉足輕重的地位，任何一個大品種及相關(guān)產(chǎn)業(yè)都迫切需要通過生物技術(shù)來改造傳統(tǒng)產(chǎn)品與產(chǎn)業(yè)，這為生物催化技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化提供了重大的機會。

建議從合作機制及產(chǎn)業(yè)分工著手，建立專業(yè)的針對特種酶的工業(yè)應(yīng)用設(shè)計、過程化、產(chǎn)業(yè)化研究團隊與企業(yè)群;在生物學(xué)科及化學(xué)學(xué)科設(shè)立專門的交叉研究方向，以產(chǎn)品導(dǎo)向、產(chǎn)業(yè)發(fā)展及企業(yè)參與及學(xué)科交叉為特色，整合系統(tǒng)資源，組建生物催化技術(shù)在生物產(chǎn)業(yè)中的快速反應(yīng)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化特種部隊。

預(yù)計在未來幾年，生物催化與有機合成集成技術(shù)研究將成為我國技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的熱點領(lǐng)域。手性氨基酸、手性醇類、胺類化合物是構(gòu)建手性醫(yī)藥、農(nóng)藥，材料等的官能團主體，水解酶、酯酶、氧化還原酶等是構(gòu)建這類化合物最有效的方法之一。

同時，對實驗室研究比較成熟已經(jīng)可以工程化的脂肪酶如Nov435、氧化還原酶、腈基水解酶、轉(zhuǎn)氨酶等的工業(yè)應(yīng)用，特別是在有行業(yè)影響力的醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，以及有產(chǎn)品顯示度的生物農(nóng)藥、材料及基礎(chǔ)化學(xué)化工行業(yè)應(yīng)當予以重點關(guān)注，加快我國生物催化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的進程。

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