文 献 综 述

1、琥珀酸的性质及应用

丁二酸( 1,4-butanedioic acid )，1550年首次在琥珀中蒸馏而制得，又名琥珀酸( succinic acid )，是一种常见的天然有机酸，存在与多种食物和植物中。纯丁二酸为无色晶体，味酸，低毒，可燃。熔点188℃，沸点235 ℃。可溶于水、丙酮、乙醇等，不溶于二氧化碳、氯仿。分子式为C4H6O4，分子量为118.09，结构式为：

丁二酸是二元羧酸，在134.8 ℃时两个羧基可脱去一个水分子，生成琥珀酸酐（succinic anhydride，C4H4O3）。丁二酸在25 ℃的水中解离为质子和丁二酸根阴离子，解离常数分别是K1=6.52~6.65#215;10-5，K2=2.2~2.7#215;10-8，0.1 mol/L水溶液的pH值为2.7。丁二酸不仅具有二元酸大多数的典型反应，还因其含有两个活泼的亚甲基，所以其又具有许多其他重要的反应特性，如氧化、还原、酯化、卤代、脱水、磺化等。

2、琥珀酸的性质及应用

丁二酸目前被用作表面活性剂，离子螯合剂，并作为制药和食品工业中的添加剂。然而，这种特种化学品市场相对较小，全球需求量为15,000吨/年【1】。研究和开发生物基琥珀酸生产的一个更大的目标是化学品市场，即27万吨/年【2】。 Zeikus等人描述的丁二酸作为原料生产的化学品具有$ 15亿美元的市场。而早在2007年，丁二酸市场需求就已经很大，从1999年至2007年，美国1,4-丁二醇的需求量由318000吨增加至408000吨【3】，而且1,4-丁二醇的价格也有相应的提高。约51%的1,4-丁二醇用于生产四氢呋喃（THF）；20％用于生产γ-丁内酯；另外20％是用来制造汽车和电子行业的高性能树脂：聚对苯二甲酸丁二醇酯。丁二醇可以由丁二酸二步反应生产【4】。

大多数的四氢呋喃是用于制造热塑性聚氨酯弹性体和聚氨酯纤维，但它也是一个重要的溶剂【5】。有报道称可以用丁二酸一步生成四氢呋喃、焦磷酸钾和γ-羟基丁酸内酯（GBL）【6】。全球每年生产的GBL超过36000吨。GBL也可以被转化为用作增塑剂和溶剂的2-吡咯烷，在美国的市场规模超过的25000吨【7】。琥珀酸可转化为GBL或含GBL的混合物【8】。

γ-丁内酯的主要衍生物其主要衍生物N-甲基-2-吡咯烷酮等溶剂，可替代二氯甲烷。每年需要约92,000吨的丁二酸盐用于除冰。丁二酸盐可以取代目前的盐类，通过提供改进的性能特征和更中性的反应环境【9】。

己二酸可以用来生产尼龙，美国己二酸的市场为900000吨【10】，而且在2005年全球的产量达到270万吨/年【11】。而苯作为生产己二酸的主要原料苯，其价格急剧增加【12-13】。有两种涉及丁二酸用于制造己二酸的方法。其一，用过氧化氢代替硝酸，来避免有毒气体一氧化碳的排放【14-15】。另一种方法是丁二酸加氢生成聚对苯二甲酸丁二醇酯，然后羰基化生成己二酸【16-18】。丁二酸，己二酸，1,4-丁二醇和乙二醇可以用来生产生物可降解塑料【19】。

因此具有四碳的二羧酸的丁二酸被认为是化工行业的商标【20】，广泛应用于医药、农业、食品及化工等领域，其市场需求量与日俱增。虽然目前全球每年的丁二酸产量为30000-50000吨，但是预计2015年的市场需求将达到1#215;106吨【21】。如图1-1，描述了多种可以用丁二酸来合成的化学制品【22】。