羟基嘧啶是生产大吨位杀虫剂地亚农的关键中间体。地亚农是由瑞士汽巴一嘉基公司于1956年合成，是一种广谱、高效、中低毒有机磷杀虫杀螨剂。广泛用于水稻、棉花、果树、蔬菜、甘蔗、玉米、烟草、马铃薯等作物，防治刺吸式口器害虫和食叶害虫，如磷翅目、双翅目幼虫、蚜虫、叶蝉、飞虱、蓟马、介壳虫、十二八星瓢虫等，对螨卵也有一定杀伤效果。小麦、玉米、高梁、花生等作拌种，可防治蝼蛄、蛴螬等土壤害虫。颗粒剂灌心叶，可防治玉米螟。地亚农还广泛应用于兽药领域和用于卫生用杀虫喷雾剂，应用前景十分广阔，具有显著的社会效益、经济效益。目前地亚农的总产量为2-3万吨/年（不包含中国市场），需要羟基嘧啶的总量为1.5-2万吨/年。国内地亚农的生产才刚刚起步，随着国内高毒农药的淘汰，地亚农的产量可能达到1-2万吨/年，则需要羟基嘧啶的总量为1万吨/年。/line南开大学元素所研制的羟基嘧啶小试工艺是以异丁腈为起始原料，经醚化、脒化、环化连续化制备中间体羟基嘧啶，三步总收率达到92%（以异丁腈计）以上，羟基嘧啶的含量达到98％。

项目简介： 羟基嘧啶是生产大吨位杀虫剂地亚农的关键中间体。地亚农是由 瑞士汽巴一嘉基公司于 1956 年合成，是一种广谱、高效、中低毒有 机磷杀虫杀螨剂。广泛用于水稻、棉花、果树、蔬菜、甘蔗、玉米、 烟草、马铃薯等作物，防治刺吸式口器害虫和食叶害虫，如磷翅目、 双翅目幼虫、蚜虫、叶蝉、飞虱、蓟马、介壳虫、十二八星瓢虫等， 对螨卵也有一定杀伤效果。小麦、玉米、高梁、花生等作拌种，可防 治蝼蛄、蛴螬等土壤害虫。颗粒剂灌心叶，可防治玉米螟。地亚农还 广泛应用于兽药领域和用于卫生用杀虫喷雾剂，应用前景十分广阔， 具有显著的社会效益、经济效益。目前地亚农的总产量为 2-3 万吨/年 （不包含中国市场），需要羟基嘧啶的总量为 1.5-2 万吨/年。国内地 亚农的生产才刚刚起步，随着国内高毒农药的淘汰，地亚农的产量可 能达到 1-2 万吨/年，则需要羟基嘧啶的总量为 1 万吨/年。 南开大学元素所研制的羟基嘧啶小试工艺是以异丁腈为起始原 料，经醚化、脒化、环化连续化制备中间体羟基嘧啶，三步总收率达 到 92%（以异丁腈计）以上，羟基嘧啶的含量达到 98％。这一技术达 到国际先进水平，该工艺的创新点在于：发现了高效催化剂（用量： 1/1500-1/3000），找到了一条高收率、高质量、低成本、连续化生产地亚农的主要中间体羟基嘧啶的生产方法；采用了先进的自动化控制设 备；基本实现了羟基嘧啶生产过程中的原子经济性及过程清洁化，即 投料比基本接近理论投料量，生产过程基本无废气排放，废水大部分 可循环使用。 

羟基嘧啶是生产大吨位杀虫剂地亚农的关键中间体。地亚农是由瑞士汽巴一嘉基公司于1956年合成，是一种广谱、高效、中低毒有机磷杀虫杀螨剂。广泛用于水稻、棉花、果树、蔬菜、甘蔗、玉米、烟草、马铃薯等作物，防治刺吸式口器害虫和食叶害虫，如磷翅目、双翅目幼虫、蚜虫、叶蝉、飞虱、蓟马、介壳虫、十二八星瓢虫等，对螨卵也有一定杀伤效果。小麦、玉米、高梁、花生等作拌种，可防治蝼蛄、蛴螬等土壤害虫。颗粒剂灌心叶，可防治玉米螟。地亚农还广泛应用于兽药领域和用于卫生用杀虫喷雾剂，应用前景十分广阔，具有显著的社会效益、经济

本项目设计开发了中国首款纳米羟基磷灰石（nano-Hydroxyapatite,简称nHAP）牙膏。本牙膏最大的特点是，其主成分羟基磷灰石也是人体骨骼和牙齿的主成分，是构成人体的三大物质之一，在人体骨骼中的含量达65%，牙本质中达70%，牙釉质中更是高达95%。 羟基磷灰石具有优良的生物相容性和生物活性，能与机体组织在界面上实现化学键性结合，在体内有一定的溶解度，能释放对机体无害的离子，能参与体内代谢，对骨质增生有刺激或诱导作用，能促进缺损组织的修复。 羟基磷灰石可作为骨骼或牙齿的诱导因子，在口腔保健领域中对牙齿具有较好的再矿化、脱敏以及美白作用。实验证明HAP粒子与牙釉质生物相容性好，亲和性高，其矿化液能够有效形成再矿化沉积，阻止钙离子流失，封闭牙本质小管，解决牙釉质脱矿和牙本质小管暴露过敏等问题，实现牙釉质的修复再生，从根本上预防龋齿病和牙齿过敏。同时HAP粒子对唾液蛋白、葡聚糖具有强吸附作用，能减少患者口腔的牙菌斑，促进牙龈炎愈合，对龋病、牙周病有较好的防治作用。

项目简介 本项目设计开发了中国首款纳米羟基磷灰石（nano-Hydroxyapatite,简称nHAP）牙膏。本牙膏最大的特点是，其主成分羟基磷灰石也是人体骨骼和牙齿的主成分，是构成人体的三大物质之一，在人体骨骼中的含量达65%，牙本质中达70%，牙釉质中更是高达95%。 羟基磷灰石具有优良的生物相容性和生物活性，能与机体组织在界面上实现化学键性结合，在体内有一定的溶解度，能释放对机体无害的离子，能参与体内代谢，对骨质增生有刺激或诱导作用，能促进缺损组织的修复。羟基磷灰石可作为骨骼或牙齿的诱导因子，在口腔保健领域中对牙齿具有较好的再矿化、脱敏以及美白作用。实验证明HAP粒子与牙釉质生物相容性好，亲和性高，其矿化液能够有效形成再矿化沉积，阻止钙离子流失，封闭牙本质小管，解决牙釉质脱矿和牙本质小管暴露过敏等问题，实现牙釉质的修复再生，从根本上预防龋齿病和牙齿过敏。同时HAP粒子对唾液蛋白、葡聚糖具有强吸附作用，能减少患者口腔的牙菌斑，促进牙龈炎愈合，对龋病、牙周病有较好的防治作用。应用范围 1、去除牙着色斑、牙垢、牙结石，实现无损美白 牙齿着色大都由具有色素的细菌、食物或其他化学物质引起。例如，茶叶、咖啡、饮料、烟草会引起茶斑、烟斑；黄色素和牙菌斑存在有关。牙面着色通常有三种方式：①色素直接黏附于牙面；②色素包含在牙垢或牙结石中；③色素结合于牙齿结构中，如牙本质影响釉质变色的四环素牙、氟斑牙等。羟基磷灰石牙膏能够有效去除前两种牙面着色方式引起的牙着色斑。 牙垢又称牙菌斑，是在牙齿表面逐渐沉积的生物薄膜。由食物残渣、脱落的口腔上皮细胞、唾液和细菌构成，积久可硬化为牙结石。牙垢中的细菌主要是通常口腔中存在的链球菌、厌氧菌等。牙垢堆积到一定厚度之后，其内部紧挨牙齿表面的细菌因为与空气隔绝开始转入无氧呼吸。无氧呼吸在此处产生的酸会腐蚀牙釉质，并进一步促进龋齿的形成。在牙根处堆积的牙垢也会刺激牙龈，导致牙周炎等牙周疾病。 纳米羟基磷灰石牙膏含有纳米及微米级羟基磷灰石颗粒。纳米羟基磷灰石粒径小，表面积大，与蛋白质（细菌都含有蛋白质）和色素有很强的结合能力；微米羟基磷灰石具有优异的摩擦特性。在刷牙过程中纳米羟基磷灰石能有效吸附在细菌、牙菌斑及色素上，微米级羟基磷灰石的摩擦特性能够和牙刷共同作用更有效地去除牙齿表面的牙垢，减轻牙渍、牙菌斑和牙结石。 羟基磷灰石牙膏不但能够通过纳米羟基磷灰石去除牙菌斑，还能够修复受损的牙釉质，恢复牙釉质的矿物质密度和表面光滑性，提高牙釉质对牙菌斑附着力和龋齿的抵抗能力，同时提高牙齿的光泽和洁白度，实现对牙齿无损伤的美白功效。 2、去除口臭 口腔中的细菌对口臭（口腔异味）负有主要责任。人体口腔中有大量的细菌，其中能产生臭味的主要是厌氧菌，如牙龈卟啉菌、螺旋体等。这些厌氧菌依靠食物残渣中的蛋白质和口腔中的脱落组织生存繁衍，同时释放出臭味，主要是硫化氢和甲基硫醇等。吃有气味的食物、饮酒吸烟等均会引起口臭。局部的口腔病理性因素也会引起口臭，如龋病、牙龈炎、牙周炎等，成人慢性牙周病也是口臭的主要原因。其他全身病理性因素也是引起口臭的根源，如糖尿病、呼吸道、消化道疾病等。 羟基磷灰石牙膏主要通过羟基磷灰石优异的吸附性能，在刷牙过程中能和口腔细菌、致口臭化学物质快速结合，再经漱口一并排出，清洁口腔。 羟基磷灰石牙膏通过清除造成口臭的细菌，抑制口腔中的有害菌，预防并缓解牙周疾病达到去除口臭的目的。同时，牙膏里添加的香料也可以有效改善口气。 3、防治牙周炎、牙龈出血、口腔溃疡、牙齿松动等口腔疾病 牙周病、口腔溃疡是由细菌感染所致，控制好牙龈边缘的牙菌斑、牙结石是预防牙周病的有效方法，控制口腔有害细菌，保持口腔卫生是预防口腔溃疡的重要措施。 羟基磷灰石本身就具有一定的消炎止血功效，加上其有效的去除牙菌斑、牙结石和抑制口腔有害菌的的功能，赋予羟基磷灰石牙膏优异的防治牙周炎、牙龈出血、口腔溃疡、牙齿松动等口腔疾病的明显功效。与其他添加抗生素药物成分牙膏不同，羟基磷灰石是人体骨骼牙齿的主要矿物成分，不会产生耐药性，无毒副作用。 4、防治过敏 牙本质过敏是指牙齿在受到外界的刺激，如冷热酸甜以及机械作用（咬硬物）等引起的酸、软、痛等症状。牙本质过敏是口腔多发病、常见病，成人发病率比较高，是临床上引起牙疼的主要原因。 纳米羟基磷灰石，与牙釉质、牙本质的矿物成分相同，组织相容性好，与牙釉质、牙本质的亲和性高，能够实现牙釉质、暴露在外的牙本质再矿化修复，阻止钙离子流失，解决牙釉质、牙本质脱矿问题，并能在暴露在外的牙本质表面形成一层羟基磷灰石覆盖层，封闭牙本质小管，从根本上缓解牙本质过敏。 5、防治龋齿  羟基磷灰石牙膏（不含氟）具有和含氟牙膏同样的防龋功能。纳米羟基磷灰石在实地试验中已被证明是一种有效的防龋成分，能使小学儿童新患龋齿的减少比率与氟化物作用相类似，达到了36%-56%。对美国健康成年人进行的一项实地试验发现，纳米羟基磷灰石牙膏不仅可以抑制龋齿的发育，而且与氟化物对早期龋损的再矿化能力没有明显的差别。 与含氟牙膏通过在牙表面形成氟化磷灰石防龋不同，羟基磷灰石牙膏通过纳米羟基磷灰石去除牙菌斑、修复受损的牙釉质，恢复牙釉质的矿物质密度和表面光滑性，提高牙釉质对牙菌斑附着力和龋齿的抵抗能力，同时提高牙齿的光泽和洁白度。 科学研究表明，氟化物有防龋的作用，但过量的氟化物会导致诸如氟牙症或氟骨症等问题，国外口腔护理产品氟化物使用量是受到严格控制的；纳米羟基磷灰石不仅可以抑制龋齿的发育，而且是安全可食用的。羟基磷灰石是易于消化的磷酸钙的丰富来源，并被用在饮食补充剂上，可以被儿童毫无顾虑地吞食。从儿童、孕妇到牙龈敏感者，都可以安心使用羟基磷灰石牙膏（不含氟）。 6、防治正畸、洁牙等专业治疗手段导致的并发症和后遗症 在正畸、洁牙（如洗牙、美白）等专业治疗过程中，不可避免的机械摩擦（如刮牙、去除正畸托槽粘结等）会导致牙釉质粗糙、脱矿或表面裂缝等损伤；牙齿在正畸托槽的外力作用下的移动，会导致牙周牙龈损伤。纳米羟基磷灰石牙膏能填充牙釉质裂缝，使粗糙部分恢复光滑，促进牙周牙龈受损组织愈合，恢复牙周牙龈健康，有效防治正畸洁牙等专业治疗的并发症和后遗症，大幅改善用户体验。项目阶段 本项目已建成技术全球领先、产能全球最大的纳米羟基磷灰石生产线，旗下产品（HAP羟基磷灰石牙膏）于2018年底隆重发布，目前已经入驻京东、淘宝、民生银行福利商城以及部分连锁药店等渠道上市销售，产品效果得到众多口腔科专家和广大消费者认可和好评。

江南大学自主开发了热催化法和光催化法两种不同工艺。热催化法，为了高选择性制备 DHA，通过添加助剂金属形成双金属催化体系，以提高 DHA 的收率，其选择性可以达到 40%以上。热催化剂可循环使用 5 次以上。光催化法利用 Bi 系化合物通过构筑特定的吸附位点，提高催化效率，进而实现了甘油光催化氧化反应催化剂的“量身定做”。甘油转化率有了很大程度的提高（达到85.4%），

二羟基丙酮或1,3-二羟基丙酮 (1,3-dihydroxyacetone) 是最简单的酮糖，具有广泛的用途。利 用微生物法生产二羟基丙酮与化学法相比，有反应条件温和、转化率高、无污染等优点。目 前，二羟基丙酮在国外已经采用发酵法工业化生产，并且已经得到了很广泛的应用。本项目采 用静息细胞转化法生产二羟基丙酮。 通过大量的研究筛选获得了一株菌株，可以特异性的氧化甘油的二位羟基生成二羟基丙 酮。经过对该菌株的一系列改造，并根据微生物的代谢特性，把高密度培养以及高催化活性菌 体的获得相结合，提高转化率，简化后处理工序，使生物催化真正做到清洁，绿色生产。该方 法和发酵法比较，具有转化反应简单，时间短，易控制，后处理容易，成本低等优势。

对羟基苯乙酸其结构中有苯羟基、羰基及酸羟基，有多种反应活性，是近年来开发的一种医药及精细化工中间体，是合成β-受体阻滞药“阿替洛尔”和“葛根黄豆甙元”的有效成分—4，7-二羟基异黄酮的重要中间体，是羟氨苄青霉素及头孢三嗪的主要原料。此外，对羟基苯乙酸在农药领域主要用于合成除虫菊酯类杀虫剂乙氰菊酸，在高分子领域中用于合成聚合物的光和热稳定剂。在光电子领域可用于合成液晶化合物。生化领域中可用于合成脂肪氧合酶阻滞剂等，还应用于抗静电合成等。因此对羟基苯乙酸的产业化具有广阔的前景。目前，对羟基苯乙酸及其衍生物合成路线较长，产量低、成本高，且多数合成路线使用大量的强酸强碱，产生大量废水，环境污染严重。本技术采用绿色合成工艺，投资少，产量高，能耗低，环境友好。年产50吨规模，设备投资63万元。

1.痛点问题 本技术聚焦于利用生物法合成化妆品领域里的一些功效活性成分。化妆品中的小分子功效活性分子如四氢嘧啶、小分子透明质酸、唾液酸等在化妆品行业具有重要的应用。 四氢嘧啶作为一种化妆品领域的一种新型功效分子具有平衡细胞的渗透压，在高温、干燥和辐射等逆境下，对酶、DNA、细胞膜和整个细胞提供保护作用，因此近年来在化妆品中被用于保湿、抗氧化、防止紫外线伤害。 透明质酸主要作为一种高效的保湿剂广泛应用于化妆品行业，尤其小分子量透明质酸具有更好的透皮性能，目前刚刚进入市场，作为一种潜在的新产品在化妆品和保健品领域具有一定的应用潜力。 唾液酸是人体中一种重要的生理活性物质，是大脑神经节苷脂和糖蛋白的主要组成部分，2021年刚刚被批准作为化妆品添加原料，主要作为活性氧清除剂，刺激皮肤细胞新陈代谢，减缓衰老，预防色斑等作用。 2.解决方案 本项技术是针对四氢嘧啶、唾液酸、透明质酸等三种目标分子通过合成生物学技术设计代谢途径和细胞工厂，所构建的菌株与现有工业化技术相比具有更好的生物安全性，产品的最终发酵浓度较上述企业工业使用菌株相比产量提高了15%以上。 合作需求 寻找应用场景： 透明质酸、四氢嘧啶、燕窝酸这几项产品，目前存在市场杂乱的情况，需要针对具体的应用场景设计产品的应用化开发。在后续的产业化过程中，本项目希望能够对接到在医药、化妆品、食品领域中的资源，针对具体需求，进行应用化开发。

成果描述：对苯二酚和邻苯二酚是重要的化工产品，在医药、染料、橡胶和有机合成等领域都有广泛的用途。近年来，随着经济的发展和人民物质生活水平的提高，苯二酚的应用领域得到扩展，市场需求巨大。合成苯二酚的方法由于操作过程复杂、生产过程能耗大和环境污染严重等原因基本濒临淘汰。苯酚直接羟基化法由于反应副产物主要是水、原子利用率高符合绿色化学的观点。在温和条件下由苯酚羟基化一步合成苯二酚对于实现化工产品的清洁化和节能化生产意义重大。已经工业化的Brichem法所用的TS-1催化剂制备过程复杂，使得催化剂成本很高，因此仍需寻找能够替代TS-1的催化剂。 本成果提供价廉易得、制备成本低、性能稳定的苯酚羟基化催化剂。碳分子筛进行改性处理后对苯酚一步氧化制取二酚具有很好的反应活性，重复使用6次活性基本不下降，具有很好的稳定活性。其中经氢氟酸和盐酸混合液处理碳分子筛后再用过氧化氢浸泡处理得到的催化剂，具有最好的反应活性，苯酚的转化率为29.6%，二酚的收率为23%，过氧化氢的利用率达到80%。 盐酸处理后的活性炭浸渍硝酸铁，烘干后在400℃焙烧后，用于苯酚的羟基化，在温和条件下（30℃，接近常温）反应2小时，可获得36%的二酚收率，二酚选择性85-90%，过氧化氢的利用率达到40%。市场前景分析：该项技术可应用于化工生产企业，使用该项技术，可以避免副产物，二酚单程收率高，原料可回收进一步使用，生产过程更容易达到环评要求。与同类成果相比的优势分析：催化剂活性评价： 30 °C、苯酚:H2O2为 1:1、载铁催化剂用量0.1g、反应时间1~2h，苯二酚收率 36 %。 30 °C、苯酚:H2O2为 3:1、碳分子筛用量0.1g、反应时间1~2h，苯二酚收率23%. 催化剂稳定性评价： 30 °C、苯:H2O2为 1:3、载铁催化剂用量0.5g、反应时间4~7 h，催化剂重复3次，活性保持基本不变。 国内先进。