2,5-呋喃二甲酸的市场需求与合成工艺

2,5-呋喃二甲酸（FDCA）是一种极具发展潜力的生物基化学品，可用于制备多种聚合物，如聚酯、聚酰胺、聚氨酯等，被认为是12种最具潜力的生物基平台化合物之一 。在全球禁塑背景下，FDCA与乙二醇聚合生成的聚2,5-呋喃二甲酸乙二酯（PEF）作为性能更优的新型塑料材料，有望逐步替代由对苯二甲酸聚合生成的对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，进而带动FDCA需求释放。

用途与市场

由于传统石化资源面临短缺和环境问题日益严重，人们将目光瞄准了可用来合成化工原料的生物质材料。2,5-呋喃二甲酸(FDCA)作为一种重要的生物质来源的二元羧酸，可被催化开环制成已二酸，而已二酸又是尼龙66的一种必需的重要单体。2,5-呋喃二甲酸(FDCA)还可与乙二醇（MEG）等聚合，应用于聚酯、聚氨酯等，是有望成为替代现有石油来源的对苯二甲酸的新型生物基材料。

2,5-呋喃二甲酸(FDCA)与乙二醇（MEG）聚合生成的聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)，是一种适用于食品和饮料包装以及地毯和纺织品纤维的聚酯。对于包装行业而言，与传统塑料相比，PEF具有更好的特性，例如提高了对二氧化碳和氧气等气体的阻隔性，从而延长了包装产品的保质期。PEF是性质优越的新时代生物质材料，被誉为PTA下游产品PET或者聚酯的生物基替代方案，其阻气、阻水性已被证明优于聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。

FDCA合成的聚酯性能优异，据统计，2022年FDCA作为单体制备的聚酯市场潜力最大，占全球消费量的60%以上。第二大应用领域是聚酰胺，截止到2022年，该市场潜在应用规模为8万吨。FDCA的市场价格约20-25万/吨，潜在市场需求数万吨。

合成方法

当前2,5-呋喃二甲酸（FDCA）最常见的合成方式是由5-羟甲基糠醛（HMF）氧化制成，主要有计量氧化法、电催化法、化学催化法。

1．计量氧化法

采用KMnO4、N2O4、HNO3等作为氧化剂，对HMF进行氧化合成FDCA。该工艺产品选择性低，且这些氧化剂对设备腐蚀严重，排放废水时造成环境污染，不适合工业化生产。  

相比之下，采用催化氧化方法可以降低反应能垒，大幅降低反应温度和压力，同时提高FDCA的收率和分离效率。

2．电催化氧化法

近年来发展的HMF电催化氧化技术，以电子作为清洁的反应试剂，可以大幅提升HMF氧化效率。2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)为反应介质和催化剂，选择合适的光阳极和阴极，加入缓冲溶液作为电解液，构建光电反应体系。通过施加一定的偏压和电量，将HMF催化氧化为FDCA。但该工艺需要特殊的反应装置，反应设备成本较高。

3．化学催化氧化法

碱性水溶液环境，加入磁性催化剂和次氯酸钠溶液，50℃下反应2h，原料转化率为93%，产品收率约75%。反应结束后，该工艺所使用的催化剂可采用磁铁进行回收收集，但是2,5-呋喃二甲酸产品收率不高，且氧源为次氯酸钠，产生废水量较大。