不同己糖二酸脱水环合制备2,5-呋喃二甲酸的对比研究

吕喜蕾, 徐海峰, 郑丽萍, 陈旭杰, 蒋雨希, 徐 玲, 李彦辰, 吕秀阳

(1. 浙江大学生物质化工教育部重点实验室, 浙江大学 化学工程与生物工程学院，浙江 杭州 310027;2. 浙江恒逸石化有限公司研发中心, 浙江 杭州 311209)

1 前 言

聚对苯二甲酸乙二醇酯 (polyethylene terephthalate，PET) 是一种广泛应用于包装、建筑、电子电器和纺织等领域的聚酯[1]，其单体对苯二甲酸 (p-phthalic acid，PTA) 是产量最大的二元羧酸，主要是由石油基的对二甲苯氧化制得。石油是不可再生资源，地球上储量有限，而PET 的需求量却日益增长，因此需要寻找可再生的替代资源。

2,5-呋喃二甲酸 (2,5-furandicarboxylic acid，2,5-FDCA)是生物质基平台化合物之一，其结构与PTA相似，键角比PTA 小，刚性更大，其聚酯 (聚呋喃二甲酸乙二醇酯，polyethylene 2,5-furandicarboxylate，PEF) 比PET 的耐热性和气体阻隔性更好、生物安全性更高[2]。2,5-FDCA 具有部分替代PTA 的潜能，进而降低聚酯行业对石油资源的依赖。

目前，2,5-FDCA 主要是经过5-羟甲基糠醛 (5-hydroxymethyl furfural, 5-HMF)氧化制得[2-4]，但5-HMF很活泼、分离困难、制备成本高[5]，需要开发更适合大规模工业化生产的路线，其中之一是六元糖先氧化得到己糖二酸、再脱水环合制备2,5-FDCA 路线。由于己糖二酸稳定、分离简单，起始原料可以是葡萄糖的水溶液，价格低廉，因而受到了一定的关注[5-12]。

己糖二酸包括葡萄糖二酸、半乳糖二酸和甘露糖二酸，三者是同分异构体，差别在于空间结构。近期本课题组探究了半乳糖二酸在硫酸催化下脱水环合制备2,5-FDCA 的工艺及动力学[12]，但还未尝试其他己糖二酸原料。本文将从工艺和动力学二方面研究不同己糖二酸脱水环合制备2,5-FDCA 的影响因素，以期为己糖二酸工业化制备2,5-FDCA 路线提供基础数据。……