油菜甾醇内酯项目可行性研究报告样本.doc

江西省科技计划项目可行性研究汇报计划类别：科技攻关计划项目名称：农业高技术研究和产业化开发项目类别：农业科技攻关计划重大、关键项目课题名称：年产100千克高效植物生长调整剂油菜甾醇内酯申请单位： 上海威敌生化（南昌） （盖章）项目（课题）责任人：张小兵起止年限： -通讯地址、邮编： 江西省进贤县工业开发区威化路(331700)联络电话、传真：，8326534 (Email: )汇报编制单位： 上海威敌生化（南昌）江西省科技厅制二二年六月一、总论（一）项目标关键内容及技术原理简述本项目标关键内容包含到一类高效植物生长调整剂合成技术开发及改善。本项目标技术原理是综合利用现代有机化学合成技术对已经有生产技术进行改善，提升产品得率，降低污染，降低生产成本。植物生长调整剂（plant growth regulator），早期叫做植物激素（plant hormone或photohormone）,正式命名为植物生长调整物质（plant growth substance）,含有以下两个特点：（1）它们不是能够提供能量营养物质；（2）它们在很低浓度下即可促进或抑制或改变植物发育进程。在生长物质中，有五大类因普遍存在于植物中而被公认为植物激素，包含生长素（auxin）、赤霉素（gibberellin）、乙烯(ethylene)、脱落酸(abscisic acid)和细胞分裂素（cytokinin）（Scheme 1）。除内生生长物质以外，部分人工合成化合物含有上述条件也可广义地称作植物生长调整物质。伴随科学不停发展，新植物生长调整物继续被科学家们发觉，如油菜素内酯(brassinolide)、多胺(polyamine)、膨压素(turgorin)、茉莉酸(jasmonicacid) 、寡糖素(oligosacharin) 、水杨酸(salicyclic acid) 、系统素(systemin) 和玉米赤霉烯酮(zealenone) 等等，原有种类数量也在增加，生长素有四种，赤霉素有一百零八种之多，细胞分裂素也有二十多个。因为成本等原因，现在利用较多只有吲哚乙酸系列、细胞分裂素、乙烯、赤霉素和油菜素内酯等等。市场上很多标注为“植物生长调整剂”产品大多是以这些有效成份复配或混配产品，一部分是植物生长抑制物质如三碘苯甲酸、抑芽丹、多效唑、烯效唑、矮壮素、助壮素、丁酰肼（商品名“比久）、调整酸和抗逆倒酯等等。即使现在大家已经合成了很多含有类似作用植物生长调整物质，不过合成物质环境相容性不管怎样是比不上天然产物，即使是天然产物假如大剂量使用在自然环境中残留也会污染环境，正缘于此使用剂量很低（10-710-9）油菜素内酯格外引人注意，油菜素内酯也所以被誉为第六代植物生长调整物质。 有机化学（organic chemistry）是研究有机化合物起源、制备、结构、性能、应用和相关理论和方法学科学，是化学学科一个分支，它研究对象是有机化合物。有机合成化学在高选择性研究中取得很大进展，出色地开创了一个又一个新反应，合成了一批又一批含有高生理活性，结构新奇复杂分子。金属有机化学和元素有机化学，为有机合成化学提供了高选择性反应试剂和催化剂，和多种特殊材料及其加工方法。有机化学以它特有分离、结构测定、合成等手段，已经成为人类认识自然改造自然含有非凡能动性和发明力武器，多年来，计算机技术引入，使有机化学在结构测定，分子设计和合成设计上如虎添翼，发展更为快速。在中国，有机化学研究已取得一批关键结果，得到国际同行重视在经济和国防建设中起了关键作用。如：甾体化学研究及甾体药品工业建立；莲心碱，芜花酯等多个有效成份判定；结晶牛胰岛素全合成，丙氨酸酵母转移核糖核酸人工合成；天花粉蛋白研究及其在计划生育中应用；青蒿素结构测定、全合成及其抗疟应用；美登素及三尖杉酯碱（抗癌成份）全合成研究；氟有机材料研究制备；有机氟化学研究和脱卤亚磺化反应发觉及应用；砷叶立德用于合成有机化学研究，有机磷化学，有机磷萃取剂结构和性能研究；自由基化学及微环境效应等工作全部是其中比较突出例子。（二）项目标目标和意义本项目标目标是利用现代有机合成技术合成一系列油菜甾醇内酯，并利用于农业生产，促进增产增收，含有良好社会和经济效益。油菜甾醇内酯，又称芸薹素内酯。这是一类以甾醇为骨架植物内源甾体类生理活性物质。20世纪70年代初，美国农业部Beltsuille中心Mitchell等在尝试从植物花粉中筛选和分离含有高生理活性物质时，试验了60多个花粉，其中以油菜花粉促进大豆苗生长作用最为突出，但这种活性物质在花粉中浓度仅百万分之一左右。该中心Mandava等于1979年从40千克蜂蜜中搜集到4毫克纯高活性物质，经波谱分析和单晶X衍射确定其结构为（Scheme 1）： (22R,23R,24S)-2,3,22,23-tetrahydroxy-24-methyl-B-homo-7-oxa-5-cholestan -6-one，其化学结构属于甾醇内酯，故命名为油菜甾醇内酯（brassinolide，简称BR）。油菜素内酯对植物生长发育含有多个生理功效：促进生长、增加植物抗逆性、延缓衰老和促进细胞再分化等等，但最突出生理作用就是促进植物生长。油菜素内酯能够显著促进绿豆和大豆上胚轴及油菜幼苗下胚轴伸长，提升水稻、小麦、大豆和棉花等产量。在园艺作物方面，24-表油菜素内酯能够提升黄瓜、葡萄、西瓜和番茄结果率，促进芹菜、菠菜和平菇生长。尽管油菜素内酯和生长素促进生长作用有协同作用，但油菜素内酯促进生长信号传导路径和生长素是不一样。在生长素缺乏条件下油菜素内酯单独也能够促进大豆上胚轴生长。油菜素内酯促进伸长开启较生长素缓慢，但在后期生长促进中比生长素有效。另外，油菜素内酯在生长素缺乏条件下不能诱导生长素诱导基因SAUR、JCW和GH转录。大豆中SAUR对外源生长素反应很快速，2,4-D处理下胚轴以后，2-5分钟内就能够观察到转录增加，但油菜素内酯诱导不敏感突变体dgt伸长，却不诱导SAUR表示，说明油菜素内酯发挥作用不依靠于生长素而进行。Sesse证实抗生长素化学物质并不影响油菜素内酯诱导伸长。以上说明油菜素内酯诱导伸长机制和生长素是独立。Rumi还发觉在油菜素内酯促进伸长过程中其作用对象是内部组织，它能够改变内部组织细胞壁物理特征，这是油菜素内酯所特有作用，生长素诱导伸长靶位组织为表皮，可能正是这种差异造成了油菜素内酯促进生长迟效性和后效性。油菜素内酯促进生长机制也不一样于赤霉素，即使全部能够使节间伸长，但油菜素内酯处理节间较粗，而且油菜素内酯有效浓度要低得多。赤霉素只是引发细胞变大，而油菜素内酯有双重效应（伸长和分裂），引发伸长、弯曲和开裂。用赤霉素抑制剂ancymidol能够抑制赤霉素引发绿豆上胚轴伸长，但对油菜素内酯促进生长久有效应无抑制作用。在植物体内, 油菜素内酯活性水平在油菜素内酯生物合成代谢及去活化等层次上受到精细调控，油菜素内酯生物合成呈代谢网格状(metabolic grid), 其生物合成酶受到终产物和信号转导部分中间组分反馈抑制。从油菜素内酯信号产生, 包含油菜素内酯合成活性和水平调整及运输, 到和膜受体结合引发信号感知和传输, 并最终引发油菜素内酯诱导基因表示和特定生理反应, 是一个连续且相互影响过程, 而且每一个步骤全部受到多个内外因子在多个层次上调整。油菜素内酯作为相关键生理功效信号分子, 其信号转导路径第一步就是被其受体接收。油菜素内酯受体研究进展得益于对油菜素内酯非敏感型突变体研究。现在, 相关油菜素内酯分子和BRI1结合方法还不完全清楚, 因为BRI1中含有LRR结构域通常和部分蛋白或多肽结合, 而不是和甾醇这么小分子直接结合, 而在拟南芥基因组中已判定到2个以上甾醇结合蛋白(steroid-binding protein, SBP), 大家推测油菜素内酯很可能先和一个SBP形成复合体, 再和BRI1结合. 相关突变体brs1 研究则使大家对BR信号感知认识深入深入, BRS1基因编码一个可分泌丝氨酸羧肽酶(serine carboxypeptidase), 并在BRI1信号转导路径早期发挥关键作用, 但BRS1作用似乎不是直接加工BRI1受体, 而很可能是加工SBP以使其产生有活性油菜素内酯结合蛋白, 油菜素内酯分子和这种活性形式油菜素内酯结合蛋白形成复合体后, 再和BRI1胞外结构域连接, 进而完成油菜素内酯信号感知。油菜甾醇内酯生理活性极高，极微量就能促进植物生长。油菜甾醇内酯对菜豆幼苗有促进细胞分裂和伸长双重作用，可促进整株生长，包含株高、株重和荚重等，在豆苗第二节间伸长生物活性测定试验中，用油菜甾醇内酯处理过豆苗在第二节间生长速度是对照株200倍。日本藤条文雄发觉油菜甾醇内酯对水稻、黄瓜、菜豆、葱、土豆、萝卜、番茄、白菜和甘蓝等作物全部有显著促进生长效果，它还能够使葡萄无核，对柑橘等果树生长也有一定促进作用。在田间试验中它能够使莴苣、蚕豆、萝卜和土豆等增产。油菜甾醇内酯对桦、榆等树苗不仅促进茎生长，还能使叶和侧芽数增加。另外它还能够增强农作物抗寒、抗病、抗盐和抗杂草能力，增加农作物产量，在低温下降低水稻细胞内离子外渗，表明其对细胞膜有保护作用，能提升作物耐冷性。20多年研究表明，油菜甾醇内酯还存在于其它植物中，如未成熟白菜种子、绿茶叶和栗树虫瘿等等，同时在这些植物中还分离到其类似物，通常说来油菜甾体在花粉和未成熟种子中含量最高。自油菜甾醇内酯发觉以来已经有很多类似物从植物中分离和判定，而且还有相当多类似物被有机化学家们合成出来，它们全部有相同（或更高或较低）生理活性，这一类含有甾体骨架物质统称为油菜甾体（brassinosteroids）。到现在为止，大家从植物中最少已分离到40余种天然油菜甾醇内酯类化合物，对这些结构及其活性研究表明活性和四个原因有相关性：（）2,3及22R,23R两对羟基；（2）B环6酮或7内酯；（3）24号位为S构型；（4）A/B环为反式稠环。现在已经发觉有利用价值而且轻易人工合成关键有28-高油菜甾醇内酯（活性和油菜甾醇内酯几乎相当）和24-表油菜甾醇内酯（活性相当于天然油菜甾醇内酯十分之一，但因为合成相对简单它仍然是现在使用最为广泛品种之一）（Scheme 2）。同时对人工合成类似物研究后还发觉延长边链可能增强活性，比如25-甲基油菜甾醇内酯（Scheme 2）含有比油菜甾醇内酯更高活性。现在在本研究领域中还有很多天然油菜甾醇内酯类或非油菜甾醇内酯类但有相同（相近）效果化合物被分离、判定和合成，人工合成同类化合物也有很多被应用于农业生产。（三）相关技术领域中国外发展现实状况、趋势现在大家得到油菜甾醇内酯或其类似物有两种方法：从天然产物中提取或人工合成。1提取法（1）从蜂蜡中提取油菜甾醇内酯方法因为蜜蜂常常在花粉中采集蜂蜜，所以在蜂蜡中有微量油菜甾醇内酯，具体资料能够参见专利CN85102899。（2）以油料加工废料为关键原料提取天然油菜甾醇内酯浙江皇嘉生化利用西南师范大学黄志桂和赵明婕教授发明提取天然油菜甾醇内酯高效萃取法新工艺,并利用油料加工废料,以天然油菜甾醇内酯为关键原料,再辅以其它有效成份,于1996年建立了天然油菜甾醇内酯合剂工业化生产基地。人工合成油菜甾醇内酯是用有机化合物作材料，经过720步复杂有机化学反应制成如表油菜甾醇内酯或表高油菜甾醇内酯，市面上全部称油菜甾醇内酯，但纯天然和人工合成物是不一样。（3）芸苔素内酯481成全部新朝阳生物化学宣称“中国科学家利用特殊方法提炼天然芸苔素成功，并由成全部新朝阳生物化学首家实现工业化生产，一举达成国际领先水平”，但未说明提取方法。因为产品中关键成份是三十烷醇，天然少许油菜素内酯含量很低，而三十烷醇一样是很好植物生长促进剂，所以相关产品中天然油菜素内酯到底有多大作用不得而知。2化学合成法因为油菜甾醇内酯类化合物在天然植物中含量甚微（10-6以下），现在甚至在较长时间内还极难有很好生物发酵法出现，化学合成无疑成为研究关键和热点。自油菜甾醇内酯结构确定以后，已经有美国、日本、中国、意大利、白俄罗斯、捷克、德国、印度、法国、加拿大和西班牙等国科学家相继进行油菜甾醇内酯及其类似物合成和活性研究。最早完成油菜甾醇内酯全合成是美国Zoecon企业J.B.Siddall(1982)和日本东京工业大学N.Ikekawa(1982)。东京大学K.Mori和美国加州大学T.C.Mcmorris也于1984年分别完成了油菜甾醇内酯全合成工作，同时中国外还有几十个研究小组致力于油菜甾醇内酯类似物合成研究工作。在中国，中科院上海有机化学研究所周维善小组从1982年开始以中国丰产猪去氧胆酸为原料，采取多个不一样合成方法，对油菜甾醇内酯及其类似物合成进行了系统研究，合成了50多个化合物，其中有30多个是新化合物，它们绝大多数含有促进植物生长调整活性，其中结构最为简单胆甾内酯含有很好效果，并申请了专利CN97106789.9。中国从事油菜甾醇内酯合成研究还有中科院上海药品研究所、大连化物所和云南大学（云大科技股份）等单位，中科院上海植物生理所在生物活性和构效关系方面做了很多有意义工作。在产业化工作方面，云大科技股份走在最前面。云南大学3位年轻人，从1984年开始研究人工合成这种激素。她们当初目标就是产业化，这跟国外关键是从理论到理论，一味追求高精尖做法不一样。她们研究达成一定水准后，立即考虑进入商业化。1991年底，这几位老师办了一个校办工厂，高新区帮她们申请到200万元火炬项目贷款。她们按现代企业制度改造校办工厂，和另外两家横向联合，成立了昆明云大科技产业有限责任企业。1998年，云大科技在上海证券交易市场上市。她们尽可能使发明人能得到合理收益，在国家还没有相关政策时，使关键研究者能得到最高40权益（期权和股票）。在植物激素产业化方面，她们也走在了世界最前面，十二个月能生产250千克油菜甾醇内酯，而在这之前产业化能力最好日本年产只有100千克（1千克可用在100万亩农田上）。广东江门市翔盛化工材料和山东京蓬生物药业股份建立了较为成熟生产线，浙江医药股份控股子企业浙江来益生物技术为增强市场竞争力，决定建立年产30千克高油菜甾醇内酯等植物生长调整剂原药生产线。现在还有部分地方准备上这个项目，假如不进行技术改善降低成本未来就会形成恶性竞争局面（去年表油菜素甾醇内酯曾报价1300元/克，现在已经降到500元/克），所以我们在降低成本方面作了很多工作，现在我们成本已经降到180元/克，我们目标是把成本能降到100元以下，而且进入规模化生产，真正让广大用户受益，降低生产成本，提升产量，实现增收节支。 下面总结以下合成油菜甾醇内酯及多个关键类似物关键方法：（1）从麦角甾醇出发合成24-表油菜甾醇内酯这是现在利用较为广泛方法（Scheme 3）。从麦角甾醇出发，经三元环中间体、氧化羟基、还原双键、开环、双羟化和Baeyer-Villiger氧化即得到24-表油菜甾醇内酯。文件报道总收率在26%左右（试验室小试，1-2克规模），但实际生产时（100-500克规模）只能达成8-10%，假如放大到千克级可能还有问题。同时这条合成路线Li/NH3还原成本较高，危险性很大，且需要-700C低温，几乎不可能进行规模化生产，云大科技（产品“云大120”）和广东江门农药厂（产品“天丰素”）采取这种方法。（2）从豆甾醇出发合成28-高油菜甾醇内酯即使高纯度豆甾醇（99%）价格较高，但95%含量豆甾醇价格只有2500/千克，而且因为豆甾醇在B环上只有一个双键，反应中不需Li/NH3还原步骤，而且28-高油菜甾醇内酯活性和天然油菜甾醇内酯几乎相等，所以这也是现在利用最多合成路线之一，浙江医药就采取这种方法。不过和麦角甾醇一样，后面几步反应全部需要柱层析纯化，这也是造成成本上升而且无法大规模工业化原因，部分企业只能靠试验室规模人海战术生产，人力资源成本也增大。另外还有一个技术上问题需要处理，在双羟化反应中，假如参考麦角甾醇方法（吗啡啉N-氧化物）最终得到以低效22S,23S-体为主产物，而只有用奎尼定对氯苯甲酸酯催化不对称双羟化技术才能得到以高效22R,23R体为主产物，但催化剂价格昂贵，需要良好回收技术才能降低生产成本。 （3）从猪去氧胆酸合成油菜甾醇内酯上海有机化学研究所周维善小组从1982年开始以中国丰产猪去氧胆酸为原料，采取多个不一样合成方法，对油菜甾醇内酯及其类似物合成进行了系统研究，合成了50多个化合物，其中有30多个是新化合物，它们绝大多数含有促进植物生长调整活性，该结果取得了国家科技进步二等奖。即使猪去氧胆酸价格廉价，而且在合成内酯时能够得到高区域选择性，不过因为牵涉到改造侧链，整条合成路线成本很高，所以现在还未见到工业化实例。（四）项目申请单位、关键合作申请单位及项目关键责任人基础情况项目申请单位上海威敌生化（南昌）创建于1993年7月，在南昌市进贤县工业开发区威化路，是原化工部定点农药生产企业，中国农药协会会员单位，国家林业局森防总站病虫害防治协作单位，法人代表吴中兴。企业拥有中国一流全自动生产流水线、工程技术中心和质检中心，年农药制剂加工能力逾3000吨，是江西省农药制剂行业骨干企业。工程技术中心配置了较为优异有机合成仪器和设备，包含无水无氧化学反应系统、柱层析分离设备、农药制剂配方研究CAD系统和农药生物测试工作站，工程技术中心还和中国外著名科研院所高校建立了广泛合作关系。工程技术中心和质检中心全部配置了中国一流分析测试设备，包含毛细管气相色谱分析仪、液相色谱和水分分析仪等等。在分析测试方面，企业还和江西师范大学、南昌大学、江西省分析测试中心和商检中心建立了合作关系。企业自创建以来，一直坚持“以市场为导向，以科技为后盾，以质量求生存，向管理要效益”宗旨，开发了一系列新型高效低毒农药产品，有五大剂型六十多个品种，其中“强敌-312wp”和“久威EC”为1995年江西省第一批关键新产品，“强敌-312wp”于1999年取得南昌市人民政府科学技术进步二等奖，“强敌-315wp”在今年经中国绿色食品发展中心认定为“绿色生产资料”。经过十余年不懈努力，企业进入了连续稳定发展新阶段，前后被授予“江西省优异儒商企业”、“省级质量免检企业”、“AAA级信用企业”和市县级“优异企业”等等荣誉称号。企业“威化”商标在前后被认定为“南昌市著名商标”和“江西省著名商标”。本项目关键责任人张小兵，毕业于中国科学院上海有机化学研究所，取得理学博士学位。1991-1992年师从华东师范大学陈良教授从事拟除虫菊酯研究工作，1992-1994年师从华东师范大学杨利萍教授从事医药全合成研究工作，1994-1996年师从中国科学院上海有机化学研究所施国强研究员从事金属有机化学研究工作，1996-师从中国科学院上海有机化学研究所姜标研究员从事金属有机化学应用于合成低氟替换有机化合物合成研究工作。进入中科院有机合成工程研究中心负责农药和农药中间体开发技术工作，兼上海爱默金山药业总经理。5月晋升上海有机化学研究所副研究员。8月在宁波市科技局挂职，任局长助理，分管宁波市对外科技合作工作。10月任上海威敌生化（南昌）副总经理兼工程技术中心主任。（五）相关本项目标现有工作基础和支撑条件本项目标现有工作基础：从到，我们对从豆甾醇合成28-高油菜甾醇内酯进行了研究，我们合成出了28-表高油菜甾醇内酯，同时我们从麦角甾醇合成24-混表油菜甾醇内酯进行了研究，现在已经完成了小试研究，正准备深入改善反应为规模化生产作准备；我们现在在深入研究24-表油菜甾醇内酯和28-高油菜甾醇内酯和相关产品，结合生测和大田试验，对我们系列产品进行细化深入。本项目标现有支撑条件：本工程中心现有研究技术人员20名（合成研究10人，制剂研究和生测10人），其中含有高级职称人员5名，90%含有大专或以上学历。本中心现有毛细柱气相色谱两台、液相色谱两台和水分分析仪一台。江西师范大学有400MHz核磁共振仪、元素分析仪和质谱可供检测分析使用。本中心还有成套玻璃仪器和多种类型搅拌器等供研究使用。二、项目实施方案（一）项目达成目标及考评关键技术经济指标（含知识产权、技术标准）项目达成目标：（1）24-表油菜甾醇内酯和28-高油菜甾醇内酯进入产业化生产阶段，两年之内达成年产100千克规模，保持3-5年技术和市场优势；（2）完成25-甲基油菜甾醇内酯全合成小试研究工作。项目考评关键技术经济指标（含知识产权、技术标准）（1）我们以达产后年产100千克产品为目标：其中90千克用于出口，平均价格200元/克，能够发明1800万元销售，毛利（含税）900万元，10千克用于中国制剂销售，能够发明700万元销售，毛利（含税）100万元；（2）本项目结束后能够在中国外期刊发表研究论文2-3篇，申请发明专利1项，实用新型专利2-3项。（二）项目标关键研究（开发）内容一个好产业化项目最少需要含有以下多个特点：*低成本（包含低能耗）*少乃至无环境污染*安全性*操作性强（可能话实现自动化连续化生产）鉴于现在合成油菜甾醇内酯及其类似物成本较高，我们拟订了两方面攻关计划：1改善24-表油菜甾醇内酯和28-高油菜甾醇内酯合成路线和方法，使得这两个产品能够进入工业化生产规模；2利用豆甾醇合成油菜甾醇内酯高活性类似物25-甲基油菜甾醇内酯。（三）试验（开发）规模及地点合成研究试验室部分租用江西省轻工业研究所试验室，中试生产放在进贤开发区主厂区内，部分反应工段租用上虞市金腾医药化工中试车间，月产油菜甾醇内酯10-30千克规模。（四）关键技术关键及创新点技术关键：1对24-表油菜甾醇内酯合成路线重新优化，降低反应步骤，不再使用有污染三氧化铬，和危险金属锂；2研究对氯苯甲酸奎尼定（CLB-DHQD）回收利用技术；3将豆甾醇侧链氧化得到甾醛用于合成活性最好25-甲基油菜甾醇内酯；4全部最终甾醇内酯用过渡金属配合物方法分离纯化，避免柱层析，能够实现规模化生产；5双羟化反应中R体和S体百分比控制技术研究和综合使用成本效益核实；6不一样结构油菜甾醇内酯对于不一样农作物应用效果试验和综合使用成本效益核实。（五）实施方案（含技术路线、工艺步骤及技术关键处理方案）1.24-表油菜甾醇内酯改善生产工艺技术关键处理方案(1)第一步磺酰化和第二步水解制备异麦角甾醇能够合并简化。我们选择两步能够共同使用溶剂四氢呋喃，在第一步反应结束后直接在反应体系中加入三当量碳酸氢钾，反应后处理即能够得到异麦角甾醇；（2）参考US 4891168提供方法，我们用异丙醇铝催化Oppenauer氧化反应，氧化剂使用丙酮或环己酮外，我们对无专利保护溴酸钠氧化做了研究并取得了良好效果，这么避免使用高毒性和环境污染严重金属铬类氧化剂；（3）对于,-不饱和酮还原反应，原工艺需要在-78oC进行，需要用液氨作溶剂，高危险性金属锂作为还原剂才能得到较高收率，我们参考文件（Tetrahedron，1999，55，1793）方法进行改善，使用廉价、安全且无严重环境污染保险粉作还原剂，在80oC即可得到较高收率产品，不过因为原文件使用催化剂用量太大，而且价格昂贵，我们发明了价格低廉且用量极少就能够达成相同效果组合催化剂；（4）双羟化所使用催化剂CLB-DHQD价格较为昂贵，我们采取优异萃取技术能够将催化剂回收率提升到98%，而且操作简单，回收成本较低。2.28-高油菜甾醇内酯改善生产工艺技术关键处理方案本产品比上一个产品少一个需要还原共轭双键，所以假如24-表油菜甾醇内酯技术关键得以处理话，本产品没有太大问题，实际上我们发觉好几步反应收率比上面反应还要高。3.25-甲基油菜甾醇内酯合成技术技术关键处理方案（1）中间体甾醛能够用臭氧化很方便得到，真正关键是中间体（2S）-1-溴-2,3,3-三甲基丁烷合成；（2）对于上述三个产品还有一个最关键问题需要处理，那就是中间体和产品纯化工艺，根据已经有生产工艺现在大部分中间体和产物全部需要经柱层析分离纯化，我们已经经过重结晶技术处理了部分中间体较为简便纯化工艺。（六）技术风险分析有机合成这门科学即使发展历史不短，但在很大程度上还含有经验科学特点。一样反应，替换基稍微作点改变就会得到较大差异结果，比如对,-不饱和酮还原反应方法很多，用过渡金属催化氢化能够，用三烷基硅氢能够，用保险粉还原也能够，不过底物不一样，多种方法得到从0到96%收率；即使比较简单反应假如用理论计算加上近似处理也需要相当长时间，至于每进行一个反应之前全部去进行理论计算话是不现实，所以我们在进行技术改善时会碰到很多意想不到困难。幸运是，我们已经处理了合成工艺研究中关键困难，现在工作就是还需要细致深入反应稳定性，操作工艺稳定性和简便性，所以我们能够说对24-表油菜甾醇内酯和28-高油菜甾醇内酯研究已经没有不可预见风险原因。25-甲基油菜甾醇内酯是一个活性比油菜甾醇内酯还要高化合物，现在市场上尚无大量商品化产品出售，但假如合适降低成本还是很有前途，能研制出能够商业化产品是锦上添花，即使失败对整个项目标经济效益影响不大，没有风险。（七）分年度工作内容、目标-，完成24-表油菜甾醇内酯和28-高油菜甾醇内酯全合成技术小试改善工作；，完成24-表油菜甾醇内酯和28-高油菜甾醇内酯产业化设计和中试工作，达成年生产量30千克规模，同时研究25-甲基油菜甾醇内酯全合成小试技术；，完善生产技术，争取达成年产100千克水平。（八）申请单位、合作申请单位及关键人员分工关键人员分工安排：课题责任人及关键研究人员分工安排序号姓名年纪学历（学位）现专业技术职务投入本课题工作时间（月）在本课题中负担关键工作1张小兵35硕士（博士）副研究员25课题全方面负责2赵加恩61本科高级工程师25工程技术设计3江民丰55本科高级工程师25分析测试研究4刘春鹃25本科（学士）助理研究员18合成技术研究5王锟22本科（学士）助理研究员20合成技术研究6周丽莉22本科（学士）助理研究员18.5合成技术研究7彭终英40大专工程师25分析测试和质量管理8刘长乐22大学专科试验员18合成技术研究9杜耀武55本科高级工程师18农药剂型研究10戈祖强34大专工程师20生测和田间试验（九）组织及管理运行机制本工程研究中心采取主任领导下课题负责制，主任直接向总经理汇报工作，下分两个课题组，江民丰课题组负责产品小试技术开发，赵加恩课题组负责中试和产业化工程设计和技术指导。（十）相关依靠工程（含技术）落实情况工程技术中心租用了江西省轻工业研究所500M2试验室，配置了较为优异有机合成仪器和设备，包含无水无氧化学反应系统、柱层析分离设备、农药制剂配方研究CAD系统和农药生物测试工作站，工程技术中心还和中国外著名科研院所高校建立了广泛合作关系。工程技术中心和质检中心全部配置了中国一流分析测试设备，包含毛细管气相色谱分析仪、液相色谱和水分分析仪等等。在分析测试方面，企业还和江西师范大学、南昌大学、江西省分析测试中心和商检中心建立了合作关系。进贤开发区厂区内建有设备设施齐全中试生产车间，车间有25-500立升反应（不锈钢和搪瓷）釜10个，两吨锅炉一套，五万大卡冷冻设备一套。（十一）相关本项目标中国外知识产权情况分析24-表油菜甾醇内酯和28-高油菜甾醇内酯是天然产物，所以这两个化合物没有化合物专利保护，但在合成技术方面现有专利保护技术也有公开发表文件资料，因为专利保护在合成技术方面保护方面相对较窄，只要有显著改善方法全部能够视为新方法。下面把我们技术和专利技术作个对比：Thompson在1979年发表了从麦角甾醇出发合成路线，文件见J.Org.Chem. 1979,44,5002，然后在1980年申请了专利US 4346226，1990年Sei-ichi Hayashi申请了专利US 4891168，不仅包含麦角甾醇还包含豆甾醇前四步改善方法。当然同类专利还有几篇，但全部只是这两个专利范围内小修小改。1993年McMorris对以上方法进行了较大改善，发表了公开文件J.Org.Chem. 1993,58, 2338，将总收率提升了近一倍（26%），不过没有申请专利，不过遗憾是我们反复结果只有15%。中国专利有云大科技CN98105021.2算是新近结果，但在前面文件基础上改善不大，对照我们改善工艺（Scheme 3为前述文件方法，Scheme 5为我们改善方法），我们创新内容以下：（1）我们把第一和第二步反应合并为“One-pot-reaction”，总收率略有提升而且节省了溶剂和简化了操作，我们使用四氢呋喃做溶剂还未见于公开文件；（2）对于羟基氧化反应，我们不在使用极具环境污染性三氧化铬，改用溴酸钠氧化方法，反应收率从80%提升到了90%，而且没有显著污染物产生，反应条件温和，后处理极为方便（用三氧化铬时会产生大量沥青状废物，大量吡啶在车间使用会产生恶心气味）；（3）对于,-不饱和酮还原反应，原工艺需要在-78oC进行，需要用液氨作溶剂，高危险性金属锂作为还原剂才能得到较高收率，我们参考文件（Tetrahedron，1999，55，1793）方法进行改善，使用廉价、安全且无严重环境污染保险粉作还原剂，在80oC反应即可得到80%收率产品，不过因为原文件使用催化剂用量太大，而且价格昂贵，我们发明了价格低廉且用量极少就能够达成相同效果组合催化剂；（4）双羟化所使用催化剂CLB-DHQD价格较为昂贵，我们采取优异萃取技术能够将催化剂回收率提升到98%，而且操作简单，回收成本较低。（5）因为以上工艺改善，收率提升，杂质降低，只需要重结晶纯化（原技术中大部分反应粗产物需要柱层析分离纯化）就能够直接往下反应，大大降低了成本，整个合成路线总收率大于30%。以上这多个改善是以往文件所没有由我们创新方法，另外双羟化和内酯化反应到现在为止还没有愈加好处理措施。双羟化反应需要时间太长（15天）且催化剂昂贵，内酯化反应（Baeyer-Villiger氧化）还存在区域选择性问题（周维善等用烯醇硅醚环氧化开环，再内酯化方法成本高，拖沓，不适合工业化生产，参见文件：化学学报,1989,47,182和J.Chem.Soc.Chem.Commun.1988,791）和三氟醋酐用量太大问题，这些问题全部在我们研究计划中。三、市场分析（一）市场估计（含同类项目标中国外市场情况）油菜甾醇内酯，又名油菜素内酯或芸苔素内酯，是一个优良植物生长调整剂，它含有促根壮苗，保花保果，解除药害，降低农药残留，提升植物抗病、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱能力，大幅增产并改善品质等功效。同时，它又是防治病毒病特效良药。被中国微生物学会作为唯一向全国推荐既能防又能治病毒病植物生长调整剂。现在在中国登记有云南省云大科技股份（LS1837）、成全部新朝阳生物化学（LS1878）、广西安泰化工（LS2061）、广东江门市大光明农化（原广东江门农药厂）（LS1964）、四川省兰月科技开发（LS1906）和日本卫材食品化学株式会社（LS1595，LS1698）等逾十家企业，我们曾在登记过，但因为当初正值市场恶性竞争初露端倪时候，我们没有贸然进入市场，而是潜心在技术上寻求突破。现在全世界每十二个月农药市场总额在320亿美元左右，关键包含除草剂、杀虫剂、杀菌剂和植物生长调整剂四大类，不过植物生长调整剂所占市场份额不足5%，尤其是象油菜素内酯这么高价位品种更少。究其原因关键是油菜素内酯价格昂贵（通常农药原药在中国价格集中在2-30万元/吨，而油菜素内酯价格最少在50万元/千克以上，相差逾千倍），纵然油菜素内酯在使用时需要大量稀释“云大-120”每袋浓度0.004%，重量10克，单价一元人民币，使用前再稀释1000倍（浸种）或-3000倍（喷施）；“天丰素”每袋5克，含量0.01%，单价一元五角，使用方法一样， 不过相对价格仍然不菲。就在11月25日于武汉举行全国植保会上从经销商了解到情况，“云大-120”和“朝阳-481”基础上已经被市场否定。因为云大科技是上市企业，我们很轻易从它网站: . com上看到，企业上六个月全部农化产品销售不到6000万元，同比去年同期下降65.8%，而汇报中农化产品又缴下降41.85%，鼎盛期农化六个月销售超出1.6亿元，其中“云大-120”超出9000万元，假如算上原料出口和新产品销售，那就意味着芸苔素内酯项目在中国市场几近灭顶之灾。我们曾作过大田试验，把含量0.004%重量10克一包“云大-120”稀释分别100、300、500、1000和3000倍，结果发觉500倍效果最好，而不是她们说-3000倍，无疑是生产商之间恶性竞争砸了自己牌子。现在全球原料药生产量估量在一吨左右，关键生产国为中国（日本卫材食品化学株式会社生物提取法产量在一百千克左右），国际上很多出售油菜素内酯企业（如Agriseek）其原料药大多来自中国，这是因为生产过程中要用到含铬氧化剂等环境污染试剂，而且精细化学品大多采取间歇反应釜，熟练操作工人需求量大，劳动力成本高，发达国家全部把这种产品生产转到发展中国家生产。云大科技有一条年产两百五十千克生产线，中国关键生产厂家还有浙江皇嘉生化、成全部新朝阳生物化学、广东江门市翔盛化工材料、山东京蓬生物药业股份、华通（常州）生化和浙江医药股份控股子企业浙江来益生物技术等等。其中浙江皇嘉生化和成全部新朝阳生物化学全部自称为天然提取物，其它大多为化学合成品，且合成技术大同小异，成本差异不大。假如我们能够利用高效催化和定向合成技术发展部分低污染（乃至无污染）、低能耗且易简便操作反应来降低成本到现在价格1/5，这类产品含有很好市场前景。依据全球粮食产量估计，油菜素内酯市场份额能够达成一亿美元，年需求量能够达成八吨，中国市场最少需要其中一吨。（二）本项目标市场竞争优势、风险及市场策略本项目标市场竞争优势：利用我们含有自主知识产权优异合成技术生产低成本产品无疑含有很大市场竞争优势本项目标风险（及规避）和市场策略：1 经营风险及规避（1）要原材料供给风险：关键生产原料豆甾醇和麦角甾醇需从国外进口,含有一定供给风险,同时还存在汇率风险，所幸是我们已经掌握了豆甾醇分离技术，能够在中国自己提取豆甾醇，而麦角甾醇在中国也已经有批量产品生产。(2)对关键用户依靠：因为本产品在中国制剂销售关键经过农业部全国农技推广服务中心和其各地相关机构营销,对其有一定依靠性,但本企业已经建立了遍布全国成熟销售网络。另外经过上海总企业我们也建立了比较广泛国际关系，能够顺利出口。(3)产品价格限制：本企业产品关键利用于农作物,因为农产品价格偏低,受制于农产品价格和农民收入制约,本企业产品销售价格会受到一定影响。我们低成本应该能够使我们产品含有较强市场抗风险能力。(4)产品技术及替换产品风险：本产品是一个植物生长调整剂,其工艺在中国外处于领先地位,但生物科技发展很快速,促进植物生长机理也有很多个,其它企业一但获取同类技术,生产同类或替换产品将会对本企业造成市场冲击。本企业不停加强和中国高等院校和科研院所合作，了解相关领域前沿发展