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TK生物基材料報道，FDCA具有與石油基單體對苯二甲酸( PTA) 相近的結構和物性，可用於合成高性能聚酯、聚酰胺和環氧樹脂，被美國能源部確定為12種最具潛力的生物基化合物之一，也被視為「沉睡中的巨人」。

按照製造方式的不同，FDCA呋喃二甲酸的製備方法可分為化學製備法和生物製備法。其中化學製備法報道較多，根據反應起始原料的不同，主要分為四大類：以 5-羥甲基糠醛( HMF) 為起始原料、以糠酸糠醛為起始原料、以己糖二酸（如葡萄糖二酸）為起始原料和以二甘醇酸為起始原料。據悉，目前前三種合成路線為FDCA最主要的合成工藝。

HMF 可以由己糖( 葡萄糖、果糖等) 脫水環化生成，糠酸糠醛可以由戊糖( 木糖等) 脫水生成，己糖二酸可以由己糖( 葡萄糖、半乳糖等) 氧化生成，二甘醇酸也可以由生物基乙醇脫水轉化成乙烯後氧化得到環氧乙烷，再水合轉化成二甘醇後氧化生成。因此，FDCA作為下一代生物基材料，具有重大發展潛力。

下面小編將介紹FDCA的幾條不同合成路線以及代表性的企業，排名不分先後，如有錯漏，歡迎後台留言補充！

1.HMF路線（果糖路線）

HMF 路線最受科研和產業界重視，已取得了顯著的進展，是有望率先實現工業化生產的方法。HMF以果糖為原料的合成路線，最早可追隨到1977 年，荷蘭科學家 KUSTER 等首次以果糖為原料，HCl 為催化劑，95℃下以 30%的產率合成出 HMF。2000—2002 年，SERI 等以鑭系氯化物為催化劑，比較研究了單糖在水中的脫水反應，發現果糖轉化 HMF 的產率明顯高於葡萄糖、甘露糖、半乳糖等其他單糖。因此，由葡萄糖等單糖合成的果糖成為HMF生產的主要原料來源。

但在果糖制HMF的過程中，果糖的脫水將不可避免的產生小分子酸甲酸、乙酸、乙酰丙酸。酸催化的體系下，會轉化生成可溶性聚合物和不溶性腐殖質等諸多副產物，影響HMF的分離提純。理論上：1.43噸果糖生產1噸HMF；實際上：1.8噸-4噸果糖生產1噸HMF（工業上）。

根據分離提純與否，HMF 路線通常分為一鍋法和兩鍋法（傳統釜式生產工藝），兩鍋法即首先從糖類脫水得到 HMF，將 HMF 分離、純化後，再用於氧化合成FDCA。一鍋法是通過糖類脫水得到 HMF，HMF不經分離直接被氧化得到目標產物 FDCA，整個反應在同一個反應器中進行。一鍋法要求通過糖類脫水得到 HMF，HMF不經分離直接被氧化得到目標產物 FDCA，需要通過設計合適的催化劑和溶劑體系，以分別適應兩步反應的各自特點。一鍋法相較兩鍋法，反應過程簡單，但存在目標產物產率偏低等缺陷。

來源：

國內公司如糖能科技、合肥利夫，國外AVA Biochem等多使用兩鍋法進行FDCA合成，而荷蘭Avantium則採用一鍋法合成FDCA。此外，國內中科國生的連續化生產工藝，由果糖生產HMF、FDCA的技術引起業界關注，區別於傳統釜式的間歇生產，FDCA純度達99.9%，大幅提升了FDCA的轉化率。

中科國生FDCA、HMF反應器示意圖

果糖-HMF，生產示意圖，中科國生

HMF相較於其他方法的優勢在於，HMF除了被用於生產FDCA，還可與二醇、二胺共聚，進一步製造聚酯、尼龍材料。此外，精細化工品也是HMF應用的主要市場，可用以製造生物基水性膠粘劑、生物基表面活性劑、生物基環保塗料、生物基消殺病毒產品、生物基增塑劑、生物基防腐材料。

2.糠酸糠醛路線

糠酸來源於糠醛，可以經過歧化反應得到呋喃和 FDCA。以糠醛為起始原料，首先氧化生成糠酸後，再通過歧化反應得到 FDCA。糠酸路線製造的FDCA產品中，糠酸含量的控制較難。代表企業為四川綿陽達高特科技有限公司，2016年6月，達高特發布一項專利，名為「一種2,5-呋喃二甲酸的合成方法」。

來源，達高特

3.以己糖二酸為起始原料製備 FDCA

以己糖( 葡萄糖和半乳糖) 通過氧化得到的己糖二酸( 葡萄糖二酸和半乳糖二酸) 為起始原料，在催化劑作用下脫水環化生成FDCA 。由葡萄糖氧化生成的中間產物葡萄糖二酸，其本身也是 12 種生物基平台化合物之一，可以取得一舉兩得的妙用，但葡萄糖二酸的規模化生產在國內外仍然沒有形成，導致這一己糖途徑製備 FDCA 的研究報道較少，產率也較低，並且尚鮮見探索環化和脫水機理的報道，因而此方法還有待深入探究。

代表企業為江蘇賽瑞克新材料科技公司，其葡萄糖氧化到葡萄糖二酸產率已達75%，葡萄糖二酸脫水到FDCA產率已達95%。具有重大發展前景。

國家

公司

路線

荷蘭

Avantium

糖類催化，一步法

瑞士

AVABiochem

HMF催化

美國

Dupont杜邦

糖類催化，一步法

荷蘭

CorbinPurac‍

生物合成

美國

Eastman

HMF催化

美國

Origin Materials

HMF催化

Avantium

Avantium是一家創新驅動型公司，成立於 2000 年 2 月，屬於殼牌的衍生公司，是目前FDCA領域最為活躍的企業。其於2016年與巴斯夫成立合資公司 SYNVINA 共同推進YXY技術（FDCA生產技術）商業化。2017年 3月，Avantium成功完成Avantium的IPO，股票在阿姆斯特丹泛歐交易所和布魯塞爾泛歐交易所上市。後來因在FDCA投產時間上的分歧，巴斯夫退出合資公司，Avantium收購其股份，並啟動計劃：在2023年建設年產5000噸的FDCA工廠，如成功投產，該工廠將是國際上首個成功商業化的FDCA案例。

PEF的生產，來源：Avantium

AVABiochem

自 2014 年以來，總部位於瑞士的 AVA Biochem 一直在生產用於研究目的和特種化學品市場的高純度 5-HMF，以及用於大宗化學應用的技術級 5-HMF，已突破的性水熱加工技術 (HTP) 獲得了專利並進行開始試點，可將 C-6 糖轉化為可再生平台化學品 5-羥甲基糠醛 (5-HMF) 水溶液和各種純度的晶體。此前AVA Biochem 計劃在 2020 年之前啟動第一個 5-HMF 和 FDCA 的商業生產工廠。一期計劃為30,000噸/年，滿負荷時將增加到120,000噸/年。而在去年2021年，AVA與著名工程建設公司蘇爾壽，就擴建展開合作。

其公司產品包括：5-羥甲基糠醛 (5-HMF)、呋喃二甲酸甲酯(FDME)、二甲酰呋喃 (DFF) 、聚呋喃乙烯酯 (PEF)

Dupont杜邦

國際化工巨頭美國杜邦公司，在FDCA被美國能源部列入12大平台化合物前就開始涉足FDCA的生產。其生產工藝也是從果糖脫水開始生產，採用一鍋法，將混合物氧化以製造 FDME。在幾年前，DuPont與ADM公司開始合作，據杜邦表示，他們開發的工藝使用化學催化將果糖和甲醇轉化為 FDME，該裝置的成本低於製造 FDCA 的現有工藝。將FDME 與 1,3-丙二醇反應，可製得聚合物聚呋喃二甲酸三亞甲基酯 (PTF)與 PEF 一樣，PTF 具有比 PET 更好的阻氣性能。

兩家公司曾計劃在伊利諾伊州迪凱特的 ADM 綜合大樓建造一個年產 60 公噸的示範設施。

Corbion

作為當前聚乳酸領域的龍頭企業，Corbion 擁有豐富的乳酸發酵經驗。Corbion選擇通過微生物發酵，將中間體羥甲基糠醛 (HMF)轉化為 FDCA。

根據 Corbion 的說法，使用的微生物是高效且高度選擇性的 HMF 轉化者，從而產生高純度的 FDCA。然而，與大多數微生物反應一樣，必須從發酵液中提取產物。但受制於各方面原因，以及聚乳酸的良好發展事態，Corbion 於2020年宣布退出FDCA領域，繼續擴建聚乳酸產能。

Eastman

化工巨頭伊士曼成立於 1920 年，是一家全球特種材料公司。其在聚合物級 FDCA 和聚合物級呋喃-2,5-二甲酸二甲酯 (DMF) 方面掌握了關鍵技術，催化劑體系為Co/Mn/Br，生產製造HMF、FDCA。伊士曼在FDCA方面布局廣泛，已獲得或正在申請「數十項」美國和外國專利，授權了Avantium、Origin materials FDCA的生產專利。

Origin materials

Origin Materials 總部位於西薩克拉門托，是全球領先的碳負極材料公司。Origin 的使命是讓世界向可持續材料過渡。在過去的 10 年中，Origin 開發了一個平台，用於將廉價、豐富的非食品生物質（如可持續木材殘渣）中的碳轉化為有用的材料，同時在此過程中捕獲碳。

2017年伊士曼化學已同意根據非排他性安排將其專有的 2,5-呋喃二甲酸 (FDCA)和衍生物工藝許可給 Origin Materials（前身為 Micromidas）。伊士曼最近還向 Origin 出售了一座氧化工廠，後者將使用該設施實施 FDCA 技術。

2021年，Origin Materials 在納斯達克上市。

地區

公司

路線

浙江杭州中科國生果糖，HMF催化浙江杭州杭州凱方果糖，HMF催化浙江寧波糖能科技果糖，HMF催化四川綿陽達高特催化糠醛法江蘇泰興賽瑞克新材料葡萄糖二酸安徽合肥合肥利夫HMF催化

中科國生

中科國生成立於2021年7月，其生物質催化研究主要圍繞生物基化合物5-羥甲基糠醛HMF。據悉，中科國生將全面啟動人工智能技術和自動化高通量合成技術的融合，加速推進HMF及下游衍生物的開發。

中科國生：連續法HMF生產工藝

不久前，中科國生完成第二輪天使融資，截止目前已成功融資近億元。更多了解：碧桂園跟投！短短3月兩波天使輪融資，中科國生：新型可降解塑料2023年前進入市場

HMF作為中間體合成生物基塑料PEF等各類生物材料

杭州凱方

杭州凱方科技有限公司成立於2007年，是一家專業開發、生產、銷售醫藥中間體的高科技企業。公司擁有優秀的開發團隊和生產管理理念。公司擁有諸多工藝技術創新，大大的降低成本，為客戶提供質量穩定價格實惠的產品。

目前杭州凱方主要生產高哌嗪系列產品、咪唑甲醛系列、氨基保護的氨基醛系列、吡咯烷-3-甲酸衍生物以及一些飽和的雜五元六元環產品。其FDCA的生產使用系通過HMF催化合成。在催化劑的選用和FDCA合成方面，杭州凱方擁有先進技術。

糖能科技

浙江糖能科技有限公司成立於 2017 年 12 月，總部位於寧波，是中國科學院寧波材料技術與工程研究所參股創辦的國家級高新技術企業，專業從事綠色環保生物基呋喃新材料的設計開發、生產和應用推廣工作。目前糖能科技正在建設千噸級HMF產線。更多了解：直播回顧：不止於PEF！HMF的產業化之路為何艱難，如何降低生產成本？

達高特

綿陽高新區達高特科技有限公司於2003年由博士團隊領銜創建，位於四川省綿陽市國家級高新技術產業開發區，是國家高新技術技企業，得到國家科技部創新基金及綿陽高新區的大力支持。公司目前主要從事FDCA/FDME呋喃系列類、苯並環丁烯類及方酸類三大系列精細化工產品研發、生產和銷售，採用糠醛法生產FDCA。其呋喃（FDCA/FDME）系列產品主要用於金屬有機骨架材料、藥化合成、聚酯、聚酰胺、聚氨酯等數百種材料。

江蘇賽瑞克新材料

江蘇賽瑞克系美國西北大學博士郭能2020年回國創建的公司。賽瑞克葡萄糖氧化到葡萄糖二酸產率已達75%， 葡萄糖二酸脫水到FDCA產率已達95%。

合肥利夫

合肥利夫生物科技有限公司成立於2014年，中國科學技術大學傅堯教授為公司首席科學家。

合肥利夫生物科技採用自主創新秸稈水解技術，以秸稈為原料，從中提煉出新型生物可降解塑料呋喃聚酯(PEF)的前端單體。該技術實現了秸稈百分百利用，製取多類高附加值產品，生產過程實現基本無三廢排放，技術處於國際領先地位。

2016年12月，利夫科技在肥東循環經濟示範園完成了百噸級中試放大實驗。在2017年擬建一千噸PEF示範，即每年生產1千噸新型生物可降解塑料呋喃聚酯。2019年，利夫科技「生物基呋喃聚酯PEF」項目落戶蚌埠市淮上區。

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