楊凱
摘 要: 針對國內氟化工行業高端精細化學品發展不足的現狀,相關科研院所和企業必然繼續加大在含氟精細化學品領域的開發和研究。重點針對含氟中間體和含氟精細化學品的發展現狀和趨勢作簡單分析。
關鍵詞: 含氟中間體;醫藥;農藥;染料;表面活性劑
1含氟中間體
我國已開發出的含氟中間體數量雖然達百余種,也形成了一些骨干生產企業,主要集中在遼寧、浙江、江蘇和江西等地,山東、河南等地也有少量生產。但是大部分作為中間體產品出口國際市場,多數屬于國際過期專利的仿制,沒有自主知識產權,所以無法有效拉動國內市場。在全球制藥業正處于快速增長時期的推動下,含氟中間體的需求量也在膨脹,我國企業應積極搶灘未來市場份額,著眼于國內和國際兩個市場。
1.1芳香族含氟中間體
芳香族含氟中間體又可細分為苯系列和甲苯系列。
苯系列主要有氟苯、2,4-二氯氟苯、對氟苯酚、對氟苯甲酰氯、3-氯-4-氟苯胺、4-溴-2-氟苯胺、4-氯-4-氟苯甲酮等[3]。這些都是近幾年比較暢銷的中間體,市場前景較好,具有很強的市場競爭力。國內永太科技已成為氟精細化學品的龍頭企業,是行業內產品鏈最完善、產能最大的苯系列生產商之一,形成了多樣且相互關聯的多條苯系含氟中間體生產線,包括4大系列20多種產品。
甲苯系列主要有三氟甲苯、鄰氯三氟甲基苯、間氯三氟甲基苯、對氯三氟甲基苯、3,5-二硝基三氟甲苯、3,5-二氨基三氟甲苯、間溴三氟甲苯、2-氯-5-溴三氟甲基苯、間羥基三氟甲苯、對三氟甲基苯胺和三氟苯甲酸等。
從整體上看,我國苯系列中間體發展較早,產能普遍過剩。而三氟甲基、三氟甲氧基中間體發展較晚,近年來發展速度較快,潛力較大,是未來芳香族含氟中間體發展的重點方向。
1.2脂肪族含氟中間體
目前,脂肪族含氟中間體主要有三氟乙醇、三氟乙酸、三氟乙醛、三氟乙腈、全氟三乙胺、全氟三丙胺、全氟三丁胺、全氟三戊胺、四氟丙酸鈉、四氟丙醇、六氟異丙醇、六氟丙烯、六氟丁醇、六氟丙酮、全氟環氧丙烷、三氯三氟乙烷、二氟氯甲烷和三氟乙酰乙酸乙酯等。脂肪族含氟中間體由于下游用戶少,市場需求小,業內關注較少。
1.3雜環含氟中間體
目前,雜環含氟中間體主要有5-氟尿嘧啶、5-氟胞嘧啶、三聚氟氰、2-氯-5-三氟甲基吡啶、2-羥基-5-三氟甲基吡啶、2-羥基-3-氯-5-三氟甲基吡啶、2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶、2,3-二氟-5-氯吡啶、2,5-二氯-5-氟吡啶、6-三氟甲基-1-羥基吡啶、2-氯-3-氟吡啶、2-甲基-3-氟-6-乙酰胺基吡啶、2,6-二氯-3-氟-5-甲酸基吡啶和3,5-二氯-2,4,6-三氟吡啶等。
含氟中間體未來發展趨勢:高效溫和地引入氟、二氟亞甲基、三氟甲基、三氟甲硫基取代基的合成方法將是含氟中間體研究的熱點。未來預計含氟芳香族中間體因其整體處于成熟期,隨著技術水平的提高和下游應用的拓展,預期市場呈平穩增長趨勢;而脂肪族含氟中間體和雜環含氟中間體(特別是含氟吡啶類中間體)、功能制劑則會呈現快速增長的趨勢。
2含氟精細化學品
含氟精細化工產業已成為我國氟化工行業中增長最快、附加值最高的細分領域,新型含氟農藥、醫藥、表面活性劑行業需求增長較快。總體來說,我國初級含氟精細化學品的生產技術水平已接近國外先進公司,產品單耗、能耗得到有效降低。在脂肪族和雜環含氟精細化學品生產方面,我國已開發出了系列有競爭力的產品,整體處于上升期。
含氟精細化學品未來的發展方向:1)向高附加值產品發展,并做好新產品合成和應用專利的申請保護工作;2)研究定向氟化劑含氟基團引入技術,開發新型氟化試劑、含氟合成砌塊和含氟官能化試劑,實現低成本合成;3)研究高效分離除雜技術,滿足電子級、醫藥級領域對產品品質的要求;4)研究近終端系統性應用、副產物回收轉化再利用技術,打破上下游合作不緊密的現狀。
2.1含氟醫藥
含氟醫藥大多數為少氟化合物,由于具有優異的生物活性和生物體適應性,含氟藥物的療效比一般藥物均強好幾倍,作用持久、副作用降低。全球含氟醫藥目前有400億美元的市場,因此近年來其開發研究備受關注。據統計,每年上市的新藥中大約有15%~20%都是有機氟化合物,含氟品種在新藥開發中有著相當高的地位,特別是含氟雜環化合物,更是新藥開發的重點。
目前,含氟醫藥主要有氟喹諾酮類、氟西汀、拉索拉唑、氟康唑、5-氟尿嘧啶類、氟苯水楊酸和三氟哌多等。在含氟醫藥研發方面,含氟基團、新型含氟基團(如三氟甲基、二氟亞甲基、三氟甲硫基)的引入已成為新藥設計的重要手段,高選擇性、低成本的引入方式是未來重要的研究方向,尤其是雜環含氟化合物,是新藥研發的熱點。
2.2含氟農藥
歷史經驗表明,每次農藥限用禁用都是農藥工業發展再上一個臺階的契機,同時也給許多農藥品種帶來良好的市場機遇和需求空間。由于氟原子及基團特殊的理化性質及當前農藥是向保護環境和生態平衡的方向發展,而含氟農藥具有比較高的生物活性,可以降低農藥使用量,近些年已成為農藥領域開發的熱點,并得到廣泛的應用。據不完全統計,近10年來國際上新開發的化學農藥中,含氟化合物占比50%以上。目前全球開發并應用的含氟農藥大約有150種,含氟農藥已經成為高端品種和新農藥的創制主體,成為世界農藥發展的重點,具有良好應用前景和較高附加值。
2.3含氟染料
含氟染料主要為活性染料,含氟活性染料的性能相對比較優異,具有固色率高、用鹽量少、能耗低、處理時間短等特點,一般都用于高檔紡織品的生產,目前價格較高。我國每年都要使用大量的活性染料。但是由于目前我國活性染料的品種較少,一些性能優異的活性染料幾乎不能夠生產,每年的進口量較大。目前世界上僅有德司達、亨斯邁及科萊恩3家跨國公司能夠生產含氟活性染料。國內麗源科技的含氟活性染料生產線投產后,成為全球第4條含氟活性染料生產線,打破了國際企業對我國市場的壟斷,在一定程度上降低了我國對進口含氟活性染料的依賴程度,也促進了我國印染行業國際競爭力的提高,還可以減小我國印染行業的環境污染程度。因此,含氟活性染料成為了目前研究的熱點。主要的含氟活性染料目前有兩大類:含氟嘧啶型和含氟三嗪型。
2.4含氟表面活性劑
含氟表面活性劑是特種表面活性劑的一種,因具有高化學穩定性、高熱穩定性、憎水憎油及環境友好等優點,使其在化學、紡織、石油和消防等眾多行業有廣泛應用[9]。在石油工業中,它被廣泛用于鉆井、驅油、原油降黏降凝和煉油等各生產環節,已逐漸成為不可或缺的化學助劑。而國內多用作纖維整理劑,目前市面上常用的含氟表面活性劑為全氟辛基磺酸(PFOS)或全氟辛酸(PFOA)類。研究表明:此類含氟表面活性劑具有很高的生物蓄積性和多種毒性,具有持久性有機污染物特征,對人體的健康和生態環境存在潛在的危害。歐洲議會和美國環境保護署分別出臺了PFOS禁令和PFOA自主削減計劃。
綜上所述,未來含氟精細化學品的發展應重點做好產品結構調整,配套生產下游產品,注重自主知識產權保護,從而提高企業技術創新能力和核心競爭力。產品結構調整重點要開發技術含量高、附加值高和成長性好的含氟精細化工產品。
3結語
“十三五”是我國氟化工產業“轉型升級,創新發展”的重要時期,氟化工運行將出現分化,傳統產品維持弱勢運行格局,而含氟精細化學品的盈利會相對可觀。應加大新產品的研究開發力度,提升產品附加值,做好企業的轉型升級工作,解決國內企業對大部分含氟精細產品長期依賴進口的局面。在產品不斷優化的過程中,不斷增強技術創新能力,從而提高產品價值,實現效益最大化。同時,隨著我國有機氟化學的應用與開發研究的不斷深入,含氟精細化學品國內市場的優勢也越來越明顯,市場發展前景十分廣闊。
參考文獻
[1]王琴,張鵬云. 含氟精細化學品研發現狀及發展前景 [J]. 甘肅石油和化工,2013( 2) : 16 - 19.
[2]徐桂花,祝慶豐. 國內氟化工行業發展現狀與趨勢分析 [J]. 有機氟工業,2014( 3) : 6 - 10.
[3]楊沐成. 芳香族氟精細化學品的市場分析和研究[J]. 山東化工,2014,43( 2) : 160 - 161.