維生素D?，又名麥角鈣化醇，化學名為9,10-開環麥角甾-5,7,10(19),22-四烯-3β-醇，分子式為C??H??O，結構式如圖一左所示，屬開環甾體衍生物，含共軛雙鍵系統(5Z,7E構型)及羥基;分子量396.66，CAS號：50-14-6，為無色針狀結晶或白色結晶性粉末，無臭無味，熔點為115–118℃(高溫下易分解)，密度約0.97 g/cm3(20℃)。維生素D?易溶于乙醇、乙醚、丙酮及氯仿等有機溶劑，微溶于植物油(如大豆油)，幾乎不溶于水;對光照和空氣極為敏感，遇紫外線易氧化失活，在中性或堿性條件下熱穩定性較好，但酸性環境會促分解，故需嚴格避光、充惰性氣體密封儲存。維生素D?，又名膽鈣化醇，化學名為(5Z,7E)-(3S)-9,10-開環膽甾-5,7,10(19)-三烯-3β-醇，分子式為C??H??O，結構式如圖一右所示，屬開環甾體衍生物，含共軛雙鍵系統，5Z,7E構型及羥基;分子量384.64，CAS號：67-97-0，為無色針狀結晶或白色結晶性粉末，無臭無味，熔點為83–86°C(高溫下易分解)，沸點496.4°C，密度約0.97 g/cm3(20℃)。維生素D?極易溶于氯仿、乙醇、乙醚、丙酮及環己烷等有機溶劑，微溶于植物油(如大豆油)，不溶于水;耐熱性較好，但在酸性條件下易分解，潮濕空氣中易氧化失活，需嚴格避光、充惰性氣體密封儲存。

圖一

合成維生素D?的主流工藝是傳統光化學合成法，該方法以麥角甾醇為原料，通過紫外線照射觸發開環反應生成維生素D?，具體流程如下：麥角甾醇溶于有機溶劑(乙醇、氯仿、環己烷或乙醚)，使用汞燈或鎂弧燈照射溶液，引發碳碳鍵斷裂，形成預維生素D?。反應需避氧，溫度維持在20-80℃，反應時間數小時至數十小時。反應液減壓濃縮去除溶劑，殘留物經冷凍或過濾得維生素D?粗油。對維生素D?粗油進行精制純化后，獲得高純度維生素D?晶體。該工藝面臨不少難點，比如副產物多(轉化率僅20%–22%)，需復雜純化步驟;長時間光照導致能耗高等。為提升效率與環保性，近年研究聚焦以下改進：優化光源、溶劑、濃度及反應時間，減少副產物生成;開發連續流反應器，縮短光照時間至分鐘級，收率提升至30%-33%(接近國際水平);分離未反應的麥角甾醇循環使用，降低原料成本(占生產成本80%);摒棄傳統柱層析，采用熱異構化直接結晶(避免有毒溶劑)等。另外合成維生素D?的工藝還有化學合成法，核心為Diels-Alder反應：以松節醇(維生素D?骨架前體)與環戊二烯酮為原料，通過環加成構建四環結構，再經官能團修飾合成維生素D?類似物。此法避免了紫外線依賴，適合規模化連續生產，但缺點是步驟復雜、收率暫未超越光化學法，目前主要用于類似物合成研究。

維生素D?的主流合成工藝是光化學合成法，是以7-脫氫膽固醇為原料，通過紫外線照射觸發開環反應生成預維生素D?，再經熱異構化轉化為目標產物。具體流程如下：原料7-脫氫膽固醇溶于有機溶劑(甲醇、乙醇、環己烷等)，保溫預處理，溶液通過紫外照射進行光化學反應。反應結束后減壓濃縮并冷凍結晶，過濾回收未反應原料。濾液二次減壓濃縮得轉化油，轉化油與乙酸乙酯混合，經層析柱洗脫。洗脫液濃縮后靜置結晶抽濾得濕品，濕品干燥后獲得高純度維生素D?晶體。該工藝的難點與挑戰在反應的低轉化率與副產物問題，光化學反應中易生成速甾醇和光甾醇等副產物，轉化率僅15-20%，需多步純化提升純度;高壓汞燈能耗高，且需長時間照射，設備投資大。為提升效率與可持續性，近年技術突破集中在以下領域：連續流反應器：將光照時間縮短至分鐘級，收率提升至30-33%，能耗降低40%;LED窄波段光源：替代汞燈，精準控制波長，減少副產物生成;采用熱異構化-結晶聯用，避免傳統柱層析。此外還有維生素D?的替代合成路徑：化學法與生物技術法，它們各有優缺點，但目前光化學法仍是主流(占產能70%)。

科芯微流長期致力于光催化反應器的研發以及光催化反應工藝的開發，截止目前已實現了光氯化和光溴化等多個光催化反應工藝的產業化落地。近日，科芯微流自主研發的光催化反應器在維生素D?和D?合成中實現重大突破：

一、轉化率提升至85%以上，較傳統工藝(15%-30%)提升2-3倍;

二、選擇性達70%以上，顯著抑制速甾醇等有毒副產物生成，雜質含量降低50%;

三、生產效率提升：連續流技術將反應時間從數小時縮短至分鐘級，產能大大提高。

圖二 光催化反應器

科芯微流對傳統工藝進行了積極創新，開發了光-光/熱協同技術破解行業痛點。傳統維生素D2/3合成長期受困于副產物多、純化復雜、能耗高等問題。科芯微流通過三重技術革新破局：

一、雙光源精準激發

采用深紫外LED窄波段光源，精準匹配7-脫氫膽固醇吸收光譜，避免無效波長引發副反應;石英微反應通道實現紫外線透射率>90%，光子利用率提升至傳統汞燈的3倍。

二、光-熱連續流協同

“光照開環+熱異構化”一體化：反應液在微通道中先接受紫外照射生成預維生素D3，隨即進入高溫區快速異構化為維生素D?，全程停留時間<2分鐘;高壓環境抑制溶劑沸騰，允許高溫操作，推動反應平衡向目標產物移動。

三、動態旋切微反應器

反應器內置旋轉翅片結構，強化物料湍流混合，解決傳統釜式反應器傳質不均問題;耐腐蝕碳化硅材質兼容高粘度體系，支持固體析出反應，適用性遠超板式微反應器。

科芯微流以光化學連續流為核心，打通“精準激發-高效轉化-綠色純化”全鏈條，不僅破解維生素D2/3合成世紀難題，更引領生物制造向高效、低碳、智能躍遷。隨著產線規模化落地，中國有望成為全球維生素D2/3核心供應極，為健康產業注入“陽光動能”。