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中國科學院創新工程(四)——神奇的光化學(2002年12月12日)


  給地球帶來溫暖和光明的陽光算得上是大自然中最神奇的魔術師了。當陽光照射在這些植物葉子上的時候,細胞中的葉綠體就像一個化工廠一樣,把空氣中的二氧化碳轉化成植物所必需的糖和氨基酸,同時釋放出氧氣,這就是光合作用。

  中國科學院理化技術研究所曹怡研究員:“光合作用是自然界中最普遍的光化學反應,所謂的光化學就是研究物質吸收光子以後引起的化學和物理變化過程。”

  除了植物的光合作用,我們的身體上也在不斷發生著光化學反應.當陽光照到人體皮膚上的時候,光線中的能量可以使皮下的一部分叫做脫氫膽固醇的物質轉化成維生素D3,維生素D3有著促進人體內鈣、磷等元素的吸收和骨質鈣化的作用,這也就是小孩子經常曬太陽對身體有好處的原因,而維生素D3也就因此成為醫生治療佝僂病、軟骨病的有效藥物,同時也可以作為食品、飲料和飼料等領域的添加劑。

  在以前,科學家主要利用熱化學的方法來合成維生素D3,這種方法要經過20多個步驟,中間會産生很多的副産品,效率很低,根本無法投入生産。

  能不能利用光化學的方法來生産維生素D3呢?科學家們進行了大量的實驗,他們用人工産生的光線來照射從動物身體內提取出來的脫氫膽固醇,再通過特殊的技術處理,有一部分脫氫膽固醇轉化成了維生素D3。

  中國科學院理化技術研究所曹怡研究員:“因為光化學反應基本上在室溫或低於室溫下進行,所以能提供安全的工業生産環境,同時,有機化合物在進行光化學反應時,副産品會更少,所以光化學在天然産物、醫藥、香料等精細有機合成中佔有獨特地位。”

  原理雖然簡單,但是要真正形成工業化生産卻並不容易。長期以來,這種技術一直被少數國家所壟斷。我國的維生素D3由於生産工藝落後,産率低,成本高,從上個世紀90年代起,就處於停産狀態。

  中國科學院理化技術研究所的科學家們從上個世紀70年代就開始了光化學的研究,他們在實驗室中度過了一個個不眠的夜晚,歷經20多年,終於開發出了一條光化學合成維生素D3的創新技術路線。

  科學家們設計出了一種效率更高的反應裝置,同時選擇了合適的反應介質,使得反應的速度很容易控制,這樣,就大大提高了生産效率。

  現在,科學家的技術創新已經從實驗室走向了工廠。他們的成功不但使我國成為世界上生産維生素D3技術最先進的國家之一,還為我國光化學的工業化生産奠定了基礎,為促進相關行業的發展創造了有利條件。

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