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从生物质衍生原料到2,5-呋喃二甲酸产品

的合成研究进展

摘要：2,5-呋喃二甲酸（2,5-FDCA）作为呋喃的衍生物，是一种具有良好稳定性

和高附加值的生物基平台化合物，在聚酯、聚酰胺、聚氨酯、热固性材料和塑化

剂等众多领域都得到了广泛应用，如何绿色高效地制备2,5-FDCA是近年来的研

究重点。本文综述了以5-羟甲基糠醛（HMF）、糠酸、己糖二酸等生物质衍生

原料合成2,5-FDCA的方法及特点。己糖二酸等其他路线产率较低，不利于工业

化的发展。HMF路线与之相比具有产率高和副产物少的优势，但由于原料来源

与食品行业相冲突且生产成本较高，所以利用不可食用的生物质衍生原料糠酸低

成本合成目标产物将成为未来可持续发展的重要研究方向。在此基础上，本文通

过对比糠酸各路线的优缺点后发现，CO促进的糠酸羧基化合成方法无需反

应溶剂，催化剂组分简单可再生，这些都有利于低成本合成产品。且由于工艺流

程简单，产物选择性和收率高，糠酸羧基化方法将成为绿色大规模生产2,5-

FDCA极具潜力的路线。

关键词：2,5-呋喃二甲酸；5-羟甲基糠醛；糠酸；平台化合物；羧基化

在经济高速发展的今天，随着环境污染的不断增加和化石燃料的逐渐枯竭，

寻找绿色可再生的生物基原料来代替传统化石原料的问题越来越为人们所关注。

[1]

2,5-呋喃二甲酸（2,5-FDCA）作为一种敏感性强、稳定性好的化工中间体，可用

于合成多种精细化学品和呋喃衍生聚合物。在碱性条件下2,5-FDCA可溶于水，

酸性条件下为白色粉末状固体，是制备耐腐蚀塑料的重要单体。而且由于具有与

石油基单体对苯二甲酸（PTA）相类似的芳环体系和合成聚酯所需的二酸结构，

[2]

2,5-FDCA成为一种适合与二醇和二胺进行缩聚反应的单体。

[3]

在2004年，美国能源部首次提出了12种具有高附加值的生物基化学物

质，其中就包含2,5-FDCA。该名单于2010年更新后，2,5-FDCA再次被列入

其中，由于具有巨大的市场潜力而被称为“沉睡的巨人”。2,5-FDCA作为一

[4]

种绿色生物基物质，可应用于合成聚酯、塑化剂、消防及医药领域。特别是在

[5]

聚酯行业，2,5-FDCA无论是合成聚酯还是共聚酯，其热力学性能都与传统的

PTA聚酯和共聚酯比较接近。近年来聚酯下游产品需求旺盛，PTA作为重要的

石油基化工单体，产能和产量得以迅猛发展。截止2019年，我国PTA产量占

全球比例约为57.4%，PTA表观消费量已经达到4514万吨/年。据公开资料显

示，预计2020—2022年，PTA将迎来新一轮产能投放周期，至2022年底，

PTA合计有2930万吨的产能投放计划。但由于化石能源的不可再生性，所以

寻找绿色节能的PTA替代物成为社会发展的需要，而2,5-FDCA作为最理想的

PTA替代物必将成为未来研究发展的重点。

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发展至今，2,5-FDCA的制备得到了广泛研究，故已有多篇文献从原料、