鑽石舞台

5-羥甲基糠醛(5-HMF)，分子式C6H6O3，是一種由葡萄糖或果糖脫水生成的化學物質。米白色結晶固體，分子中含有一個呋喃環，一個醛基和一個羥甲基，易溶於水和有機溶液，化學性質較為活潑。

作為一種基於生物質的重要平台小分子，5-HMF是一種重要的呋喃基化合物，由於其分子中含有活潑的醛基和羥甲基，可以進行加氫、氧化脫氫、酯化、鹵化、聚合水解等反應，被直接轉化為各種具有經濟價值的乙酰丙酸(LA)、2,5 -二甲基呋喃 (DMF)、2,5-呋喃二甲酸(FDCA)等高附加值化合物。

同時，不同於絕大多數鏈狀化合物，5-HMF獨特的呋喃環狀結構可以賦予很多新材料特殊的性能，下游衍生物的開發空間更高。因此5-HMF被認為是一種介於生物質化學和石油工業有機化學之間的最具開發潛力的生物質平台化合物。

5-羥甲基糠醛分子結構

5-HMF生產方法主要有萃取法、蒸餾法、吸附法和結晶法。

萃取法被廣泛用於5-HMF的分離純化，根據操作方式不同，萃取法主要分為傳統萃取法和原位萃取法。由於萃取法在常壓下操作，無需特殊溶劑，反應裝置簡單，目前該方法在工業上應用較為廣泛。

蒸餾法通常可得到純度較高的5-HMF，但收率較低；吸附法對於吸附劑的選用要求較高，不僅要有良好的吸附性能，還要有穩定的重複使用性。目前吸附法存在吸附周期長、吸附劑易被堵塞等缺點，限制了其在工業上的應用。此外，在解吸過程中需要耗費大量溶劑，其工藝耗時耗能。

結晶法通常需將5-HMF轉化為中間體，從而與反應體系達到分離的目的，但仍採用較低的溫度來促進結晶。傳統萃取法難以實現5-HMF與易溶性胡敏素的分離，而原位萃取法通過降低底物濃度來提高5-HMF的選擇性，從而提高了萃取劑中5-HMF的純度，但較低的底物濃度不利於5-HMF的規模化生產。

過去限於高技術壁壘的原因，5-HMF的工業化進程比較艱難，主要原因是在果糖脫水的過程中不可避免會生成小分子的酸，而酸的催化體系下會轉化成很多可溶性的聚合物和不溶性的腐殖質，很大程度上影響了5-HMF的分離提純。

同時，不同的工藝也會受限於產業化放大，副作用處理，萃取劑循環套用和設備選型等問題的影響，使得實際上需要1.8-4噸果糖才能生產1噸5-HMF，遠高於1.43 噸果糖生產1噸5-HMF的理論值。

原材料方面，果糖是主要製造5-HMF的原料，工業化，轉化率比較高，副產物少。纖維素、葡萄糖也可以用來製造5-HMF，但是催化體系和果糖差距比較大，同時產率較低，很難直接作為工業化原材料。

根據 PubChem 數據顯示，和5-HMF相關專利共有23,541項，其中主要的國家包括中國，韓國，美國，日本等。中國貢獻的專利占到絕大多數。

5-羥甲基糠醛專利節選

根據European Bioplastics數據，2020年全球生物基塑料產量211萬噸，其中 53%的產量由亞洲貢獻，預計2025年全球生物基塑料產量將達到287萬噸。OECD 預測表明，到2029年，至少有20%(約8000億美元)的石化產品可由生物產品替代，目前替代率不到 5%，存在較大的市場缺口。

根據360MarketUpdates預測，2020年全球5-HMF市場已達到5.8億美元，並且將會在2026年達到6.4億美元，成長率為1.5%。

5-HMF潛在市場空間大，但是由於其產業化進程相對緩慢，過去國內對其重視不足。近些年5-HMF開始逐漸受到大眾關注的原因在於相關利好政策層層加碼與國內外生物基材料需求逐年增加。

2022年10月20-21日，中科國生聯合創始人張宇將在《生物基材料技術與應用論壇》分享「HMF及其下游衍生物的構建和前景」主題演講，歡迎報名參會。

更多演講徵集/會議支持：李女士 188 2508 5504，歡迎專家自薦或推薦！