FDCA制备是以5-羟甲基糠醛（HMF）、糠酸糠醛、己糖二酸、二甘醇酸等原料，采用化学法或生物法制成，这些原料可以由葡萄糖、果糖、木糖、半乳糖等脱水或氧化制得。以FDCA为单体，加入乙二醇通过直接酯化法或酯交换法可合成PEF。由于FDCA与乙二醇都是以生物质原料制得，PEF属于生物基聚酯，其环保性更优，可回收再利用，废弃物即使焚烧，其产物也不会对生态环境造成危害。

FDCA制备技术正在不断进步，生产规模有望持续扩大，成本将不断下跌，有望替代对苯二甲酸成为主流聚酯合成单体。对苯二甲酸是石油基有机合成中间体，主要用来合成聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。PET是常见聚酯材料，在包装领域应用广泛，此外还可以应用在电子电气、汽车、医疗、建筑等领域。PET在特定条件下可降解，但在自然条件下难以降解，并且其降解产物是乙醛、二氧化碳等，对环境会产生危害。

以FDCA为单体制备的PEF，其在力学性能、耐高温性、阻气性等方面优于PET，且环保性更优，有望替代PET应用在食品包装领域，可生产婴幼儿用品，也可以应用在电子、家电、汽车以及服装纺织等领域。PEF是新一代聚酯，由于其环保安全性高，特别是在包装领域市场前景更为广阔。

在全球市场中，较多国家在研究FDCA及PEF，我国在此领域的研究也在不断深入，技术水平与国际巨头处在同一水平线。我国“十四五”国家重点研发计划“先进结构与复合材料”重点专项中提出，要发展低成本生物基工程塑料的制备与产业化，FDCA及PEF包含其中。FDCA及PEF行业发展，将推动我国聚酯行业转型升级，提高国际市场竞争力。

当前FDCA最为常见的合成方式是由5-羟甲基糠醛（5-HMF）氧化制成，其中5-HMF通常是由己糖脱水转化而成。5-HMF不稳定，在存储过程中常发生降解，因此未来使用稳定的中间产物，或者使用一锅法直接将果糖转化为FDCA将成为首选。

2,5-呋喃二甲酸可应用在多个领域。2,5-呋喃二甲酸单体可以用于制备多种聚合物，如聚酯、聚酰胺、聚氨酯等；2,5-呋喃二甲酸脂类化合物被认为可用于生产PVC的领苯二甲酸酯类增塑剂的替代品；2,5-呋喃二甲酸主要成分为聚羧酸，是泡沫灭火剂的重要成分之一，有助于在极短时间内达到灭火的目的；可作为乙酰丙酸和丁二酸的前驱体；在医药领域，2,5-呋喃二甲酸中的二乙基酯有类似可卡因的强力迷麻醉作用，同时研究还发现其具有较强的抗菌性能。

当前FDCA最为常见的合成方式是由5-羟甲基糠醛（5-HMF）氧化制成，其中5-HMF通常是由己糖脱水转化而成。5-HMF不稳定，在存储过程中常发生降解，因此未来使用稳定的中间产物，或者使用一锅法直接将果糖转化为FDCA将成为首选。

2,5-呋喃二甲酸可应用在多个领域。2,5-呋喃二甲酸单体可以用于制备多种聚合物，如聚酯、聚酰胺、聚氨酯等；2,5-呋喃二甲酸脂类化合物被认为可用于生产PVC的领苯二甲酸酯类增塑剂的替代品；2,5-呋喃二甲酸主要成分为聚羧酸，是泡沫灭火剂的重要成分之一，有助于在极短时间内达到灭火的目的；可作为乙酰丙酸和丁二酸的前驱体；在医药领域，2,5-呋喃二甲酸中的二乙基酯有类似可卡因的强力迷麻醉作用，同时研究还发现其具有较强的抗菌性能。

当前FDCA最为常见的合成方式是由5-羟甲基糠醛（5-HMF）氧化制成，其中5-HMF通常是由己糖脱水转化而成。5-HMF不稳定，在存储过程中常发生降解，因此未来使用稳定的中间产物，或者使用一锅法直接将果糖转化为FDCA将成为首选。

2,5-呋喃二甲酸可应用在多个领域。2,5-呋喃二甲酸单体可以用于制备多种聚合物，如聚酯、聚酰胺、聚氨酯等；2,5-呋喃二甲酸脂类化合物被认为可用于生产PVC的领苯二甲酸酯类增塑剂的替代品；2,5-呋喃二甲酸主要成分为聚羧酸，是泡沫灭火剂的重要成分之一，有助于在极短时间内达到灭火的目的；可作为乙酰丙酸和丁二酸的前驱体；在医药领域，2,5-呋喃二甲酸中的二乙基酯有类似可卡因的强力迷麻醉作用，同时研究还发现其具有较强的抗菌性能。

下面将介绍FDCA的几条不同合成路线以及代表性的企业，排名不分先后

1.HMF路线（果糖路线）

HMF 路线最受科研和产业界重视，已取得了显著的进展，是有望率先实现工业化生产的方法。HMF以果糖为原料的合成路线，最早可追随到1977 年，荷兰科学家 KUSTER 等首次以果糖为原料，HCl 为催化剂，95℃下以 30%的产率合成出 HMF。2000—2002 年，SERI 等以镧系氯化物为催化剂，比较研究了单糖在水中的脱水反应，发现果糖转化 HMF 的产率明显高于葡萄糖、甘露糖、半乳糖等其他单糖。因此，由葡萄糖等单糖合成的果糖成为HMF生产的主要原料来源。

但在果糖制HMF的过程中，果糖的脱水将不可避免的产生小分子酸甲酸、乙酸、乙酰丙酸。酸催化的体系下，会转化生成可溶性聚合物和不溶性腐殖质等诸多副产物，影响HMF的分离提纯。理论上：1.43吨果糖生产1吨HMF；实际上：1.8吨-4吨果糖生产1吨HMF（工业上）。

根据分离提纯与否，HMF 路线通常分为一锅法和两锅法（传统釜式生产工艺），两锅法即首先从糖类脱水得到 HMF，将 HMF 分离、纯化后，再用于氧化合成FDCA。一锅法是通过糖类脱水得到 HMF，HMF不经分离直接被氧化得到目标产物 FDCA，整个反应在同一个反应器中进行。一锅法要求通过糖类脱水得到 HMF，HMF不经分离直接被氧化得到目标产物 FDCA，需要通过设计合适的催化剂和溶剂体系，以分别适应两步反应的各自特点。一锅法相较两锅法，反应过程简单，但存在目标产物产率偏低等缺陷。

国内公司如糖能科技、合肥利夫，国外AVA Biochem等多使用两锅法进行FDCA合成，而荷兰Avantium则采用一锅法合成FDCA。此外，国内中科国生的连续化生产工艺，由果糖生产HMF、FDCA的技术引起业界关注，区别于传统釜式的间歇生产，FDCA纯度达99.9%，大幅提升了FDCA的转化率。

HMF相较于其他方法的优势在于，HMF除了被用于生产FDCA，还可与二醇、二胺共聚，进一步制造聚酯、尼龙材料。此外，精细化工品也是HMF应用的主要市场，可用以制造生物基水性胶粘剂、生物基表面活性剂、生物基环保涂料、生物基消杀病毒产品、生物基增塑剂、生物基防腐材料。

2.糠酸糠醛路线

糠酸来源于糠醛，可以经过歧化反应得到呋喃和 FDCA。以糠醛为起始原料，首先氧化生成糠酸后，再通过歧化反应得到 FDCA。糠酸路线制造的FDCA产品中，糠酸含量的控制较难。代表企业为四川绵阳达高特科技有限公司，2016年6月，达高特发布一项专利，名为“一种2,5-呋喃二甲酸的合成方法”。

3.以己糖二酸为起始原料制备 FDCA

以己糖( 葡萄糖和半乳糖) 通过氧化得到的己糖二酸( 葡萄糖二酸和半乳糖二酸) 为起始原料，在催化剂作用下脱水环化生成FDCA 。由葡萄糖氧化生成的中间产物葡萄糖二酸，其本身也是 12 种生物基平台化合物之一，可以取得一举两得的妙用，但葡萄糖二酸的规模化生产在国内外仍然没有形成，导致这一己糖途径制备 FDCA 的研究报道较少，产率也较低，并且尚鲜见探索环化和脱水机理的报道，因而此方法还有待深入探究。

代表企业为江苏赛瑞克新材料科技公司，其葡萄糖氧化到葡萄糖二酸产率已达75%，葡萄糖二酸脱水到FDCA产率已达95%。具有重大发展前景。

代表企业与技术介绍（国外）

Avantium

Avantium是一家创新驱动型公司，成立于 2000 年 2 月，属于壳牌的衍生公司，是目前FDCA领域最为活跃的企业。其于2016年与巴斯夫成立合资公司 SYNVINA 共同推进YXY技术（FDCA生产技术）商业化。2017年 3月，Avantium成功完成Avantium的IPO，股票在阿姆斯特丹泛欧交易所和布鲁塞尔泛欧交易所上市。后来因在FDCA投产时间上的分歧，巴斯夫退出合资公司，Avantium收购其股份，并启动计划：在2023年建设年产5000吨的FDCA工厂，如成功投产，该工厂将是国际上首个成功商业化的FDCA案例。

AVA Biochem

自 2014 年以来，总部位于瑞士的 AVA Biochem 一直在生产用于研究目的和特种化学品市场的高纯度 5-HMF，以及用于大宗化学应用的技术级 5-HMF，已突破的性水热加工技术 (HTP) 获得了专利并进行开始试点，可将 C-6 糖转化为可再生平台化学品 5-羟甲基糠醛 (5-HMF) 水溶液和各种纯度的晶体。此前AVA Biochem 计划在 2020 年之前启动第一个 5-HMF 和 FDCA 的商业生产工厂。一期计划为30,000吨/年，满负荷时将增加到120,000吨/年。而在去年2021年，AVA与著名工程建设公司苏尔寿，就扩建展开合作。

其公司产品包括：5-羟甲基糠醛 (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

国际化工巨头美国杜邦公司，在FDCA被美国能源部列入12大平台化合物前就开始涉足FDCA的生产。其生产工艺也是从果糖脱水开始生产，采用一锅法，将混合物氧化以制造 FDME。在几年前，DuPont与ADM公司开始合作，据杜邦表示，他们开发的工艺使用化学催化将果糖和甲醇转化为 FDME，该装置的成本低于制造 FDCA 的现有工艺。将FDME 与 1,3-丙二醇反应，可制得聚合物聚呋喃二甲酸三亚甲基酯 (PTF)与 PEF 一样，PTF 具有比 PET 更好的阻气性能。

两家公司曾计划在伊利诺伊州迪凯特的 ADM 综合大楼建造一个年产 60 公吨的示范设施。

Corbion

作为当前聚乳酸领域的龙头企业，Corbion 拥有丰富的乳酸发酵经验。Corbion选择通过微生物发酵，将中间体羟甲基糠醛 (HMF)转化为 FDCA。

根据 Corbion 的说法，使用的微生物是高效且高度选择性的 HMF 转化者，从而产生高纯度的 FDCA。然而，与大多数微生物反应一样，必须从发酵液中提取产物。但受制于各方面原因，以及聚乳酸的良好发展事态，Corbion 于2020年宣布退出FDCA领域，继续扩建聚乳酸产能。

Eastman

化工巨头伊士曼成立于 1920 年，是一家全球特种材料公司。其在聚合物级 FDCA 和聚合物级呋喃-2,5-二甲酸二甲酯 (DMF) 方面掌握了关键技术，催化剂体系为Co/Mn/Br，生产制造HMF、FDCA。伊士曼在FDCA方面布局广泛，已获得或正在申请“数十项”美国和外国专利，授权了Avantium、Origin materials FDCA的生产专利。

Origin materials

Origin Materials 总部位于西萨克拉门托，是全球领先的碳负极材料公司。Origin 的使命是让世界向可持续材料过渡。在过去的 10 年中，Origin 开发了一个平台，用于将廉价、丰富的非食品生物质（如可持续木材残渣）中的碳转化为有用的材料，同时在此过程中捕获碳。

2017年伊士曼化学已同意根据非排他性安排将其专有的 2,5-呋喃二甲酸 (FDCA)和衍生物工艺许可给 Origin Materials（前身为 Micromidas）。伊士曼最近还向 Origin 出售了一座氧化工厂，后者将使用该设施实施 FDCA 技术。

2021年，Origin Materials 在纳斯达克上市。

代表企业与技术介绍（国内）

中科国生

中科国生成立于2021年7月，其生物质催化研究主要围绕生物基化合物5-羟甲基糠醛HMF。据悉，中科国生将全面启动人工智能技术和自动化高通量合成技术的融合，加速推进HMF及下游衍生物的开发。

不久前，中科国生完成第二轮天使融资，截止目前已成功融资近亿元。更多了解：碧桂园跟投！短短3月两波天使轮融资，中科国生：新型可降解塑料2023年前进入市场

杭州凯方

杭州凯方科技有限公司成立于2007年，是一家专业开发、生产、销售医药中间体的高科技企业。公司拥有优秀的开发团队和生产管理理念。公司拥有诸多工艺技术创新，大大的降低成本，为客户提供质量稳定价格实惠的产品。

目前杭州凯方主要生产高哌嗪系列产品、咪唑甲醛系列、氨基保护的氨基醛系列、吡咯烷-3-甲酸衍生物以及一些饱和的杂五元六元环产品。其FDCA的生产使用系通过HMF催化合成。在催化剂的选用和FDCA合成方面，杭州凯方拥有先进技术。

糖能科技

浙江糖能科技有限公司成立于 2017 年 12 月，总部位于宁波，是中国科学院宁波材料技术与工程研究所参股创办的国家级高新技术企业，专业从事绿色环保生物基呋喃新材料的设计开发、生产和应用推广工作。目前糖能科技正在建设千吨级HMF产线。

达高特

绵阳高新区达高特科技有限公司于2003年由博士团队领衔创建，位于四川省绵阳市国家级高新技术产业开发区，是国家高新技术技企业，得到国家科技部创新基金及绵阳高新区的大力支持。公司目前主要从事FDCA/FDME呋喃系列类、苯并环丁烯类及方酸类三大系列精细化工产品研发、生产和销售，采用糠醛法生产FDCA。 其呋喃（FDCA/FDME）系列产品主要用于金属有机骨架材料、药化合成、聚酯、聚酰胺、聚氨酯等数百种材料。

江苏赛瑞克新材料

江苏赛瑞克系美国西北大学博士郭能2020年回国创建的公司。赛瑞克葡萄糖氧化到葡萄糖二酸产率已达75%， 葡萄糖二酸脱水到FDCA产率已达95%。

合肥利夫

合肥利夫生物科技有限公司成立于2014年，中国科学技术大学傅尧教授为公司首席科学家。

合肥利夫生物科技采用自主创新秸秆水解技术，以秸秆为原料，从中提炼出新型生物可降解塑料呋喃聚酯(PEF)的前端单体。该技术实现了秸秆百分百利用，制取多类高附加值产品，生产过程实现基本无三废排放，技术处于国际领先地位。

2016年12月，利夫科技在肥东循环经济示范园完成了百吨级中试放大实验。在2017年拟建一千吨PEF示范，即每年生产1千吨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”项目落户蚌埠市淮上区。

文章来源： 新思界网，TK生物基材料