丁二酸的研究进展
生物质平台化合物丁二酸催化高效转化研究进展
生物质平台化合物丁二酸催化高效转化研究进展丁二酸是一种重要的有机化工原料及中间体，被美国能源部列为未来12种最有价值的生物质平台化合物之一。
丁二酸可以采用丁烷为原料制取，也可以生物发酵法合成。
其中生物发酵过程中可大量利用化工装置副产二氧化碳。
据报道每生产1吨丁二酸产品，可以吸收0.37吨二氧化碳。
丁二酸可用于合成1,4-丁二醇、四氢呋喃、γ-丁内酯以及生物可降解材料聚丁二酸丁二醇酯。
因此作为C4生物平台化合物的丁二酸进一步高效转化和增值吸引了学术界和工业界的广泛关注。
近年来，大连理工大学梁长海教授研究组针对有机酸平台化合物包括丁二酸催化加氢转化制四氢呋喃、γ-丁内酯以及1,4-丁二醇等新型催化剂和反应机理方面取得了系列创新性成果。
在前期研究工作的基础上，博士生邸鑫和青年教师李闯博士采用微波辅助热解法高效制备了Re-Pt和Re-Rh双金属催化剂，从动力学角度研究了双金属协同效应在丁二酸催化转化当中的作用。
研究发现双金属协同效应可以显著降低反应的活化能，促进双羧酸基团的加氢转化。
金属间的相互作用可以促进金属原子上中等强度的氢气吸附与活化，进而促使内酯加氢开环，选择性的增加1,4-丁二醇的形成。
同时，强相互作用更有助于抑制催化剂的氢解效应，减少反应产物进一步的裂解，避免副产物的产生。
该研究有助于深入认识Re基双金属催化剂的协同作用并为丁二酸等有机酸平台化合物的加氢反应机理提供更加深入的理解。
相关研究成果以“微波辅助热解制备的Re – M/C双金属催化剂中Re – M 相互作用对丁二酸水相加氢性能的影响”为题，由梁长海教授研究组和法国普瓦捷大学拉菲亚教授研究组合作发表在英国皇家化学学会《催化科学与技术》，并被遴选为封面文章以及英国皇家化学学会2017催化作用，科学与技术的热点文章。
该项研究得到了国家自然科学基金、大连市支持高层次人才创新创业项目、中法“蔡元培”交流合作项目以及学校的大力支持。
丁二酸生产技术新进展
生物可降解高分子材料
生物可降解高分子材料是指一定条件下能被生物降解的材料。
工业化的发展为人类提供了许多新材料，它们在不断改善人类物质生活的同时也带来了大量废物， 使人类的生存环境迅速恶化。
在众多的环境污染中，高分子废弃物对环境的污染举足轻重，为此开发可降解高分子材料，不失 为解决环境污染的重要途径。
实现丁二酸低成本的生物制造
1) 随着葡萄糖等原料成本的不断上涨，以廉价非粮生物质为原料的丁二酸制造工艺已成必然趋势。 2) 高浓度的丁二酸会显著影响菌体生长和产酸效率，而添加大量的 Na2CO3、NH3˙H2O 等碱中和 剂也会造成菌体环境的高渗透压，利用合成生物学技术，通过组学分析挖掘关键抗逆元器件并实现生产 菌株的适配组装，将极大改善菌株对高产物和高盐体系的抗逆能力； 3) 酵母菌能够在偏酸性环境中生长与代谢，即使当 pH 值小于 3 时，其生长与代谢能力依然良好。 开发利用丁二酸的低 pH 值酵母发酵技术，可大幅减少生产过程中的酸碱用量，有利于简化产品精制工 艺。
丁二酸
丁二酸（succinic acid，简称SA）俗名琥珀酸，是一种重要的精细化工产品和有机合成中间体，广泛应用 于塑料、橡胶、医药、食品等领域中。其中最具有发展前景的领域为合成塑料，它是生物可降解塑料聚丁二酸丁 二醇酯（PBS）的主要原料。
丁二酸的理化性质 丁二酸(butanedioic acid)，广泛存在于动植物和微生物体内，因最早从琥珀中分离得到而得名。 其分子式为 C4H6O4，分子量为 118.09，其结构式如下：
聚丁二酸丁二醇酯
聚丁二酸丁二醇酯，英文全称为 Poly(butylene succinate), 简称 PBS。 PBS的特点： （1）PBS是一种典型的脂肪族聚酯，脂肪族聚酯具有生物降解性的特性。 （2）PBS 还是一种典型的半晶质的热塑性塑料，比起低密度的聚乙烯，它拥有良好的加工性能、弹性和 强度。 （3）合成 PBS 的主要原料—1,4-丁二酸和 1,4-丁二醇，不仅可以由石油化工路线得到，也可以由煤化工 路线和生物发酵的途径得到，因此更具环保意义和经济价值。 （4）PBS 与其他生物可降解塑料相比，不仅力学性能十分优异，而且价格合理，市场需求量大。
双羰基化合成丁二酸(酯)的研究进展
赵 简等：双羰基化合成丁二酸（酯）的研究进展
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双羰基化合成丁二酸（酯）的研究进展
赵 简 1,2，孙 腾 1，李建国 1，杨先贵 1*，王公应 1
（1.中国科学院成都有机化学研究所，四川 成都 610041；2.中国科学院大学，北京 100049）
摘要：对近年来乙炔、环氧化物催化双羰基化合成丁二酸、丁烯二酸、丁二酸二丁酯和丁烯二酸二丁酯等系列羰基化产品
2 乙炔双羰基化合成丁二酸(酯)催化 剂的研究
20 世纪 70 年代，Chiyuki Fujii 等[18, 19]采用 Pd 活 性组分鄄氨基酸催化体系，以 C2H2 和 CO 为原料，以 醇类为溶剂， 在常温常压下进行 3h 双羰基化反应 直接合成了丁烯二酸和丁烯二酸酯，产物中顺丁烯 二酸二甲酯占 90%，反丁烯二酸二甲酯占 5%。 其反 应式为：
蒸馏回收最终得到 65g 丁二酸。 该反应伴随有副反
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天然气化工—C1 化学与化工
2019 年第 44 卷
应发生，反应中会产生多余的 CO2 和 H2。 他们还发 现 ：可 以 以 乙 炔 作 为 原 料 合 成 丁 二 酸 ，K2[NiⅠ(CN)3] 和 K2[NiⅡ(CN)4]能够同时催化乙炔合成丙烯酸（反应 式 （1）） 和 丙 烯 酸 合 成 丁 二 酸 （ 反 应 式 （2）） 两 步 羰 基 化反应， 且无需分离作为第一步反应产物的丙烯 酸。
文 献 标 志 码 ：A
文 章 编 号 ：1001鄄9219(2019)01鄄123鄄06
丁二酸又名琥珀酸，是一种重要的有机化工原 料及中间体。 丁二酸及其衍生物在合成塑料、橡胶、 染料、香料、涂料、医药、农药和食品等工业中应用 很广泛，如合成生物可降解塑料聚丁二酸丁二醇酯 （PBS）[1鄄3]。 PBS 材料具有优异的力学性能和耐热性 能，高度顺应世界和国家对环保可降解政策的引导 和发展，因此丁二酸具有较好的市场前景[4]。
丁二酸的催化剂研究与应用
丁二酸的催化剂研究与应用丁二酸，又称丁二酸二甲酯，是一种常用的有机催化剂。
在化工领域，它被广泛应用于聚酯、聚氨酯、聚醚等多种高分子化合物的合成中。
随着技术的不断进步和对环保性的要求日益提高，对丁二酸催化剂的研究和应用也越来越深入。
一、丁二酸催化剂的优势相对于传统的催化剂，丁二酸催化剂具有很多优势。
首先，它具有高效催化作用。
丁二酸催化剂在聚酯、聚氨酯、聚醚等高分子化合物的合成中起到重要的作用，可以促进反应速度，提高产率。
其次，它具有良好的适应性。
根据不同的反应体系和反应条件，可以通过改变丁二酸催化剂的种类及用量等因素，来达到最佳的反应效果。
此外，它还具有催化反应中产物容易分离、低毒性、低成本等优点。
二、丁二酸催化剂的研究进展近年来，丁二酸催化剂的研究也得到了越来越多的关注。
在分子结构设计方面，研究人员通过对催化剂结构、功能基团及电子结构等的优化，使其在催化反应中表现出更好的性能，提高产物的选择性和产率。
在催化机理研究方面，研究人员通过理论模拟与实验验证相结合的方法，探讨丁二酸催化剂与反应物分子之间的化学反应，以及在催化反应中扮演的角色，从而为优化催化剂设计提供了更为合理的指导。
此外，丁二酸催化剂的制备技术及质量控制等方面的研究也在逐步深入。
三、丁二酸催化剂在聚酯合成中的应用丁二酸催化剂是多种聚酯合成的重要催化剂之一。
以PET（聚酯-对苯二甲酸乙二酯）为例，PET是一种广泛应用于瓶、片、纤等领域的高分子材料。
PET的生产主要分为两步，首先是TPA（对苯二甲酸）与EG（乙二醇）反应形成MEG（甲基乙二醇）和DMT（二甲基-对苯二酸），然后再将MAG和DMT反应，生成PET。
在这个过程中，丁二酸催化剂被用来催化TPA和EG的酯化反应，促进反应达到最终产品的合成。
四、丁二酸催化剂在聚氨酯合成中的应用丁二酸催化剂也是聚氨酯合成过程中重要的催化剂。
聚氨酯是一种广泛应用于床垫、汽车座椅、泡沫塑料等领域的高分子材料。
玉米秸秆生物炼制丁二酸的研究
玉米秸秆生物炼制丁二酸的研究丁二酸（琥珀酸）是一种重要的C4平台化合物，它作为有机化工的基本原材料广泛应用于食品医药表面活性剂清洁剂绿色溶剂生物可降解塑料等领域生物基丁二酸做为一种化工原材料的替代品，在石油基大宗化学品市场中日益受到重视，被美国能源部评估为前12种应该优先考虑的化学品之一秸秆是一种重要的木质纤维素类可再生资源，在我国资源非常丰富，每年产量约达7亿多吨，除少量被草食动物间接消化利用外，大部分以焚烧或微生物无用分解方式进入自然生态循环系统开展秸秆生物炼制丁二酸的研究，有利于减少传统化学合成中对化石原料的依赖，缓解大气的温室效应，促进碳氢化合物经济向碳水化合物经济转型；有利于促进秸秆的高值化利用，有利于解决―三农‖问题，增加农民收入本文围绕秸秆生物炼制丁二酸中的微生物菌株改造酶转化发酵策略和纤维素酶回用三个方面的关键问题，进行以下研究：(1)对丁二酸产生菌琥珀酸放线杆菌A. succinogenes CGMCC1593的pH温度和产酸三个表型进行改进首先，建立了基于―先选相对优势组群再选优势菌株‖策略的96孔板高效筛选法，通过选择性平板生长96孔培养板发酵HPLC浓缩检测和摇瓶复筛，实现了从大样本中高效筛选目标菌株其次，采用基因组改组方法，选育得到耐酸菌株F3-20和高产菌F3-3-f；采用温度驯化的方法，得到耐温菌株2-b F3-20在培养基pH5.6的条件下生长，菌体OD值提高了6倍，摇瓶产酸提高了32%；F3-3-f补料分批发酵，产丁二酸可达到94g/L，产率84%，生产强度1.96g/L/h；菌株2-b在40℃下分批发酵，产丁二酸可达到40.2g/L，产率89%，糖利用率92%，生产强度1.11g/L/h A. succinogenes的耐酸表型与丁二酸产量表型具有一定的相容性，但其温度耐受表型与产量表型的相容性相对较差再次，测定葡萄糖代谢关键酶活性发现：改组菌F3-3-f的EMP途径和C4途径中的部分酶（PEP羧化激酶己糖激酶1,6-二磷酸果糖醛缩酶和延胡羧酸酶）的活性增加，而C3途径中的部分酶（乙酸激酶丙酮酸激酶）的活性减少扩增片段长度多态性分析表明改组菌与出发菌在基因组上存有明显差异(2)探讨A. succinogenes发酵木糖与秸秆水解糖的特性以木糖混合糖和秸秆水解糖为碳源，摇瓶和发酵罐实验结果表明：A. succinogenes对木糖利用率高，但副产物乙酸浓度高，丁二酸产率低；混合糖或秸秆水解糖发酵时，其中的木糖和葡萄糖同时被利用，乙酸浓度高的程度得到一定缓解；以秸秆水解糖为底物，5L发酵罐中补料分批发酵48h产丁二酸77.6g/L乙酸9.4g/L糖利用率96%丁二酸产率84%生产强度1.62g/L/h比较单纯木糖和单纯葡萄糖发酵20h 的菌体生长底物消耗和产物形成速率，认为木糖代谢过程乙酸浓度偏高可能与ATP需求有关，而丁二酸产率偏低可能与代谢过程还原力减少有关（3）系统研究A. succinogenes秸秆同步糖化（共）发酵（SSF）策略首先，考察β-葡萄糖苷酶（βG）和木聚糖酶对纤维素酶降解秸秆的协同作用，在纤维素酶中，按每克预处理秸秆（PCS）补充10CBU的βG或50-100U的木聚糖酶，秸秆水解率提高30%左右；摇瓶SSF产丁二酸浓度可提高2.5倍，得出：对于不同来源的工业纤维素酶可采用适当补充βG和木聚糖酶的方式进行秸秆水解或SSF其次，底物（PCS）浓度实验表明：合适的底物浓度为65-80g PCS/L，SSF最适底物浓度比秸秆水解的最适底物浓度略高再次，对SSF参数进行了系统表征SSF过程中，糖浓度维持在较低水平；纤维素酶活性与秸秆颗粒质量呈现相同的减少趋势，两者在发酵前期（12h内）快速衰减至一半左右，然后基本维持不变；而βG和木聚糖酶的活性基本维持不变；丁二酸与乙酸的质量比较低（4.5左右）进一步，通过采用预水解SSF工艺，有效提高了发酵过程菌体浓度，丁二酸浓度从45.4g/L提高到47.9g/L，产率从0.567g/g PCS提高到0.598g/g PCS，结合40℃发酵，丁二酸浓度达到52.4g/L，对秸秆产率为0.655g/g PCS，丁二酸/乙酸提高到5.6然后，比较分步水解发酵（SHF）和SSF的发酵参数及酶耗，得出两种发酵工艺路线各有利弊，总体差距不明显，采用自制T. reesei发酵液以及预水解同步糖化发酵工艺相对略好，但是酶的用量与价格是决定秸秆生物炼制丁二酸的主导因素（4）针对纤维素酶的回收利用，初步研究磁性固定化β-葡萄糖苷酶pH值敏感型可逆可溶性聚合物Eudragit L-100固定化纤维素酶的方法，以及固定化酶在水解秸秆中的应用首先，通过条件优化，制得磁性固定化βG，固定化酶活力和固定化酶收率分别达到6.67CBU/g与91.0%红外光谱和扫描电镜图证实壳聚糖Fe3O4和酶有机地结合在一起；Fe3O4除了提供磁性外，还促进了壳聚糖微球对酶的吸附与游离酶相比，固定化βG的最适pH向低pH偏移了0.3，表观米氏常数略有降低，说明固定化酶对底物的亲和性没有下降在协同纤维素酶秸秆水解体系中，固定化βG稳定性良好，反复使用8次（288h），平均秸秆水解率为76.9%其次，优化Eudragit L-100固定化纤维素酶条件，制得固定化酶的酶活力为5FPU/g，固定化酶收率16.2%；固定化酶的溶解pH范围比载体的溶解pH范围略向碱性偏移，酶反应最适pH也比游离酶的最适pH略向碱性偏移在秸秆水解体系中，其水解率仅比游离酶低3%，反复利用10次（400h），平均水解率为80.4%，没有明显下降的趋势当两种固定化酶同时用于秸秆水解体系时，水解时间略有延长，重复使用7次(420h），水解率仍有75%，展现了良好的操作稳定性和应用的前景。
合成生物学 丁二酸
合成生物学丁二酸摘要：一、合成生物学简介1.合成生物学的定义2.合成生物学的发展历程3.合成生物学的研究领域与应用二、丁二酸的合成生物学研究1.丁二酸的概述2.利用合成生物学合成丁二酸的原理3.合成丁二酸的优势与挑战三、合成生物学在丁二酸产业的应用前景1.提高丁二酸产量2.减少生产成本3.拓展丁二酸的应用领域四、我国在合成生物学领域的发展1.政策扶持与资金投入2.我国合成生物学研究的进展3.我国在合成生物学领域的发展策略与建议正文：合成生物学是一门跨学科的科学，通过设计和改造生物系统，实现人造生物功能，从而解决人类面临的问题。
近年来，随着合成生物学技术的不断发展，其在多个领域中的应用也日益广泛。
其中，丁二酸的合成生物学研究就是一个典型的例子。
丁二酸，又称琥珀酸，是一种重要的有机化工原料，广泛应用于化工、医药、食品等行业。
然而，传统的丁二酸生产方法存在能耗高、污染大等问题。
为了解决这些问题，科学家们开始尝试利用合成生物学技术，通过改造微生物的代谢途径，实现丁二酸的生物合成。
首先，合成生物学的原理是通过基因编辑技术，将目标基因嵌入到微生物的基因组中，使其具备合成丁二酸的能力。
在这个过程中，科学家们需要对微生物的代谢途径进行深入研究，找到合适的合成途径，并设计相应的基因表达调控策略，以提高丁二酸的产量。
利用合成生物学合成丁二酸具有许多优势，如低能耗、无污染、可再生等。
然而，这一技术也面临着一些挑战，如微生物的安全性、基因编辑技术的不稳定性等。
因此，在进行丁二酸的合成生物学研究时，需要权衡各种因素，确保项目的顺利进行。
随着合成生物学技术的不断成熟，其在丁二酸产业中的应用前景也日益明朗。
通过合成生物学技术，可以实现丁二酸的高效合成，从而提高产量，降低生产成本。
此外，合成生物学技术还可以拓宽丁二酸的应用领域，如用于生产生物降解塑料等。
在我国，政府对合成生物学领域给予了高度重视，通过制定相关政策，加大资金投入，支持国内合成生物学研究。
合成生物学 丁二酸
合成生物学丁二酸摘要：一、合成生物学简介二、丁二酸的合成生物学应用1.生物制造2.药物开发3.环境保护三、我国在合成生物学的研究进展四、丁二酸在合成生物学中的前景展望正文：合成生物学是一门新兴的交叉学科，旨在通过设计和构建新的生物系统，实现对生物体的精确控制。
它在医药、食品、能源等领域具有广泛的应用前景。
丁二酸作为一种重要的有机酸，其在合成生物学中的应用正逐渐受到关注。
丁二酸的合成生物学应用主要体现在以下三个方面：1.生物制造：丁二酸可用于生产聚合物、塑料等材料。
利用合成生物学技术，研究人员可以改造微生物，使其具备生产丁二酸的能力。
例如，我国科学家通过基因工程手段，成功实现了大肠杆菌生产丁二酸的目的。
这将有助于减少化学合成过程中的污染，推动绿色制造的发展。
2.药物开发：丁二酸及其衍生物具有一定的药用价值，可作为药物中间体。
合成生物学技术可用于研究丁二酸生物合成途径，进而发现新的药物候选分子。
此外，通过对丁二酸代谢途径的调控，还可以实现对疾病的发生和发展过程的控制。
3.环境保护：丁二酸可用于生物降解塑料的生产。
这种塑料可被生物降解，降低对环境的影响。
通过合成生物学技术，可以提高生物降解塑料的降解速度和降解程度，从而实现环境保护的目的。
我国在合成生物学领域取得了显著的研究成果。
在丁二酸的研究方面，科学家们通过基因编辑技术，成功改造了微生物，实现了丁二酸的高效生产。
此外，我国还在积极开展丁二酸衍生物的药物研究和生物降解塑料的开发。
总之，合成生物学在丁二酸的研究和应用方面具有巨大的潜力。
丁二酸的生物合成及生物转化研究
丁二酸的生物合成及生物转化研究丁二酸，又称为丁酸，是一种重要的化学原料，在化工、制药、食品等领域有广泛应用。
目前，丁二酸的生物合成及生物转化研究受到了广泛关注。
一、丁二酸的生物合成丁二酸的生物合成分为两个阶段，首先是异戊二烯酸的合成，然后是异戊二烯酸的氧化生成丁二酸。
异戊二烯酸的合成发生在脂肪酸合成途径中，由酰辅酶A羧化酶在酰辅酶A基础上加入丙酮酸而合成。
异戊二烯酸的氧化反应由二氧化碳酸化酶催化，将异戊二烯酸转化为丁二酸。
目前，研究者通过对该途径相关酶系统的研究，识别了新型的异戊二烯酸合成途径以及新的辅酶A转化酶，为丁二酸的生物合成研究提供了新的思路和方法。
二、丁二酸的生物转化在生物转化途径中，丁二酸可以转化为更复杂的化合物，如丁醇、乙酰丙酮、戊酸等。
其中，丁二酸转化为丁醇的途径最为研究广泛。
丁二酸转化为丁醇的反应由丁醇脱氢酶催化，将丁二酸还原生成丁醇。
研究表明，这个反应途径受到许多因素的影响，如温度、pH值、酶浓度和底物浓度等。
进一步研究表明，丁二酸与其他生物物质之间存在协同作用，可以显著提高丁醇脱氢酶的催化效率，为丁二酸的生物转化提供了新的可行性。
三、丁二酸的应用前景丁二酸作为一种广泛应用的化学原料，具有良好的市场前景。
随着丁二酸的生物合成及生物转化研究的深入，其生产成本也将进一步降低，应用领域也将得到进一步的拓展。
不仅如此，研究表明，丁二酸具有一定的抗病毒、抗菌作用，并且可以用于生产透明纤维素、人工牛淡、染料和香料等。
因此，在未来的发展中，丁二酸的应用前景将更加广泛。
丁二酸生产技术新进展
丁二酸生产技术新进展周冬京易娇曾文广李庆华（湖南长岭石化科技开发有限公司，湖南岳阳 414012）摘要对丁二酸现有生产技术——发酵法、电解法、间歇催化加氢法及湖南长岭石化科技开发有限公司的新技术——连续催化加氢法进行了介绍，并将连续催化加氢法与目前国内主要生产方法——电解法进行对比。
结果表明：连续催化加氢法具有非常明显的优势，其生产成本低，可大规模化生产，是一种低耗能绿色环保工艺。
关键词丁二酸连续催化加氢法电解法发酵法丁二酸（succinic acid，简称SA）俗名琥珀酸，是一种重要的精细化工产品和有机合成中间体，广泛应用于塑料、橡胶、医药、食品等领域中。
其中最具有发展前景的领域为合成塑料，它是生物可降解塑料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的主要原料。
目前以丁二酸为原料合成PBS 生物可降解塑料的技术在德国巴斯夫公司、日本三菱公司、中国清华大学、中科院理化研究所都已开发成功并投入批量生产。
PBS 与其他生物可降解塑料相比，不仅力学性能十分优异，而且价格合理，市场需求量大。
目前国内已有多家企业正在积极筹备上马PBS项目。
而安庆和兴公司则领先一步，率先与清华大学达成合作意向，已实现3000吨/年PBS的生产规模；随着生PBS制造厂不断建成，丁二酸的年需求量会翻番的大增，据估计，在未来几年内，丁二酸的年需求将达到100万吨以上。
因此，研究和开发丁二酸的新工艺具有重要的现实意义，并将极大的推动丁二酸生产技术的发展。
1 生产技术丁二酸的生产方法很多，但在工业上应用的方法只有发酵法、电解法及催化加氢法。
1.1 发酵法发酵法是以玉米、秸秆[1~3]、木材[4]等为基本原料，利用细菌或微生物发酵制备丁二酸。
由于发酵法生产丁二酸是利用可再生糖源和二氧化碳作为主要原料，它开辟了温室气体二氧化碳利用的新途径，且环境友好[5]，成为国内外研究的热点。
发酵法制备丁二酸的一个关键步骤是优良菌种的选择，它将会直接影响到产品的收率以及分离纯化的过程。
2024年生物基丁二酸市场发展现状
2024年生物基丁二酸市场发展现状概述生物基丁二酸是一种具有广泛应用前景的生物化工产品，具有良好的环境友好性和可再生性。
本文将从生物基丁二酸的市场规模、应用领域、发展趋势等方面对其市场发展现状进行探讨。
市场规模随着全球环境保护意识增强和可持续发展要求的提高，生物基丁二酸市场得到了快速发展。
根据市场研究机构的数据，预计到2025年，全球生物基丁二酸市场规模将超过XX亿美元。
其中，亚太地区将成为最大的市场，其次是北美和欧洲地区。
应用领域生物基丁二酸具有广泛的应用领域，以下是其中几个主要领域的简要介绍：生物塑料生物基丁二酸可以被用作生产生物可降解塑料的原料，例如生物基聚酯。
这种生物塑料具有与传统塑料相似的性能，但具有更好的环境友好性和可降解性。
随着塑料污染问题的日益严重，生物塑料市场前景广阔。
纤维生物基丁二酸可以用于生产聚酯纤维，如尼龙纤维。
这些纤维在服装、家居纺织品等领域有广泛应用，并且具有较好的性能和舒适度。
涂料和胶粘剂生物基丁二酸可以用于生产环保型涂料和胶粘剂，取代传统的有机溶剂。
这些产品不仅具有良好的性能，还能减少有害物质的释放，有利于室内空气质量的提升。
其他除了上述领域，生物基丁二酸还可以用于生产可持续发展的化妆品、塑料添加剂、润滑油等。
发展趋势生物基丁二酸市场的发展趋势主要包括以下几个方面：技术创新随着科技进步，生物基丁二酸的生产技术不断提高，成本逐渐降低，品质稳定性和产能得到提升。
未来，随着生产技术的进一步改进，生物基丁二酸市场将进一步扩大。
政策支持各国政府对生物基丁二酸及其应用领域给予了积极支持，通过出台相关政策鼓励生物基丁二酸的生产和应用，促进市场的健康发展。
环保意识提高全球范围内环境保护意识的提高将推动生物基丁二酸市场的发展。
人们对环境友好产品的需求日益增加，这将为生物基丁二酸的应用提供更多机会。
市场竞争加剧随着生物基丁二酸市场规模的扩大，竞争也逐渐加剧。
主要生产商将通过技术创新、产品质量和价格等因素争夺市场份额。
丁二酸的研究进展
丁二酸的研究进展丁二酸是一种重要的有机化合物，化学式为C4H6O4、它是一种二羧酸，含有两个羧基官能团，因此具有很多重要的化学和生物学应用。
今天，我将介绍一些丁二酸的研究进展。
首先，丁二酸是一种重要的化学品。
它可以用作溶剂、化学反应的催化剂以及聚酯和聚酰胺的原料。
近年来，研究人员对丁二酸的生产方法进行了大量的研究。
传统的工业生产方法包括丁烯-1,4-二醇氧化法和正丁烷氧化法。
然而，这些方法存在废水处理难、产物纯度低以及产能低等问题。
因此，研究人员致力于开发新的高效、环保的生产方法。
例如，一种研究发现使用化学催化剂氯化钌来催化甲醇的氧化反应，可以高效地制备丁二酸。
此外，还有一些研究使用生物催化剂，如酵母菌和细菌，通过发酵法来生产丁二酸。
这些新方法为丁二酸的生产提供了更好的选择。
其次，丁二酸在生物学领域也有重要应用。
丁二酸是三羧酸循环中的关键物质，参与细胞内氧化代谢过程。
研究人员发现，丁二酸的浓度与一些疾病的发生和发展有关。
例如，一些研究发现，乳酸酸中毒患者血液中丁二酸的浓度明显增加。
此外，丁二酸还被发现与心脏疾病、肝病、神经系统疾病等的发生有关。
这些发现为相关疾病的诊断和治疗提供了新的思路。
此外，丁二酸还具有广泛的材料应用价值。
研究人员发现，由丁二酸制备的聚酯具有良好的热稳定性和机械性能，可以用于制备高性能塑料。
此外，丁二酸还可以用来制备丁二酸聚酯纤维，具有良好的抗菌性能和吸湿性能，用于制备医疗和纺织材料。
近年来，研究人员还开发了一种使用丁二酸制备高效能电池电解质的方法。
这些新材料的开发为丁二酸的应用提供了更广阔的空间。
总之，丁二酸作为一种重要的有机化合物，在化学、生物学和材料领域都具有广泛的应用价值。
研究关于丁二酸的生产方法、生物学功能以及新材料的开发等方面的研究，不仅丰富了我们对丁二酸的认识，也为相关领域的发展提供了新的思路和技术支持。
非粮生物质制备生物基丁二酸的研究进展
非粮生物质制备生物基丁二酸的研究进展吴昊;马江锋;吴明科;张敏;陈可泉;姜岷【摘要】丁二酸(Succinic acid)是重要的碳四平台化合物,拥有巨大的潜在市场需求量.随着能源危机和粮食安全问题的日益严重,利用非粮生物质原料提高生物基丁二酸的竞争力成为研究的热点.文中从生产菌种的选育、非粮生物质原料的利用与产物提取3个方面对国内外相关研究进展进行综述,最后探讨该领域中所面临的问题与研究方向,并展望其发展前景.【期刊名称】《广西科学》【年(卷),期】2015(022)001【总页数】7页(P20-26)【关键词】丁二酸;非粮生物质;菌种选育;发酵;提取【作者】吴昊;马江锋;吴明科;张敏;陈可泉;姜岷【作者单位】南京工业大学生物与制药工程学院,江苏南京211816;南京工业大学生物与制药工程学院,江苏南京211816;南京工业大学生物与制药工程学院,江苏南京211816;南京工业大学生物与制药工程学院,江苏南京211816;南京工业大学生物与制药工程学院,江苏南京211816;南京工业大学生物与制药工程学院,江苏南京211816【正文语种】中文【中图分类】Q815丁二酸又名琥珀酸(Succinic acid)，是一种重要的四碳二元羧酸平台化合物，可用于制备表面活性剂、离子螯合剂、医药中间体和食品添加剂等多种产品，其中以丁二酸为前体合成的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，属于可完全生物降解塑料，且具有优良的力学性能和耐热性，市场需求巨大[1]，目前全球PBS装置的总产能已超过14万t[2]，按此估算丁二酸的年需求量也将达到数十万吨。
化石基丁二酸主要是顺丁烯二酸酐(马来酸酐)通过电解法生产，其过程伴随大量温室气体和污染物的排放，且原料来源自石油和煤炭。
然而，在自然界中有多种厌氧菌和兼性厌氧菌可利用各种糖类物质发酵合成丁二酸[3]，且生物合成过程可吸收温室气体CO2用于菌株的生长及代谢，因此生物法制备丁二酸已成为全球的研究热点[1,3]。
制备丁二酸相关方法
生物质发酵生产丁二酸项目调研一、项目可行性报告（一）立项的背景和意义丁二酸（Succinic Acid）又称琥珀酸，是一种重要的“C4平台化合物”，广泛存在于动植物和微生物体内，是TCA循环的中间产物之一，它作为有机合成原材料、中间产物或专用化学品可应用于食品、医药、农药、染料、香料、油漆、塑料和材料工业等众多领域。
其中医药领域，主要用于生产琥乙红霉素等药品；农业领域，主要用于生产植物生长调节剂、杀菌剂等；食品领域，主要用于液体调味品及炼制品的风味改良剂等；染料领域，主要用于生产高级有机颜料酞菁红等，2010年丁二酸在这四个领域总价值超过24亿美元。
除此之外，丁二酸的主要潜在应用领域是基础化工原料，它可以作为许多重要的中间产物和专业化学制品，还可以取代很多基于苯和石化中间产物的化学品，这可减少在超过300种苯基化学制品的生产和消费过程中所产生的污染，丁二酸的结构是饱和的二羧酸，可以转化为包括l,4-丁二醇(BDO)、四氢呋喃(THF)、γ-丁内酯(GBL)、己二酸和N-甲基吡咯烷酮等一系列重要的工业化学品。
据统计丁二酸全世界市场需求量可高达2700万t/a，美国能源部发布的报告中将丁二酸列为12 种最有潜力的大宗生物基化学品的第一位。
图1.1是以丁二酸及其衍生物为原料的化学制品路线图。
图1.1 丁二酸及其衍生物路线简图采用生物法制备丁二酸的技术将填补了国内生物法路线生产丁二酸的空缺。
丁二酸通过加氢还原反应可以制取1,4丁二醇，丁二酸分别与1,4-丁二醇和己二醇进行聚合即可得到生物可降解塑料PBS（聚丁二酸丁二醇酯）和PHS（聚丁二酸己二醇酯）。
假如过程中使用的氢气和热量也是使用生物质分解和发酵产生的话，那整个聚酯多元醇领域的原料和能量就应该可以算是与传统能源完全分离了，该项目将成为生物质循环利用的示范性工程。
另外，由于石油危机及环境污染的双重压力，生物质发酵法生产丁二酸以其具有节约大量的石油资源并且可以降低由石化方法产生的污染等优点而备受国内外专家学者的重点关注。
丁二酸的合成研究现状及发展
丁二酸的合成研究现状及发展摘要：本文综述了丁二酸的合成方法及其在工业上的应用。
首先介绍了丁二酸的化学结构和物理性质，然后对传统的丁二酸合成方法进行了概述，包括氧化、还原、酯化、羧化等反应。
接着介绍了近年来发展的新型丁二酸合成方法，如微生物法、光化学方法、催化还原法等，并对其优缺点进行了比较。
最后讨论了丁二酸在工业上的应用，以及未来丁二酸合成方法的发展趋势。
关键词：丁二酸；合成方法；微生物法；光化学方法；催化还原法；工业应用；发展趋势1引言随着丁二酸的广泛应用，国内对于丁二酸的需求量不断增加，但由于我国丁二酸工业起步较晚，目前国内生产丁二酸的工艺路线存在一些问题。
电化学合成法虽然是一种传统的生产工艺，但存在电极腐蚀、隔膜易破损等问题，无法实现大规模生产。
而釜式间歇反应虽然可行，但生产成本高，且存在催化剂寿命短、三废污染等问题。
因此，开发一种低成本、可大规模连续生产丁二酸的技术变得势在必行。
在这种背景下，湖南长岭石化科技开发公司开发的采用固定床连续加氢生产丁二酸的新工艺成为了一种备受关注的技术。
这种新工艺克服了釜式间歇反应生产成本高的缺点，催化剂寿命长，产品质量好，收率高，同时还可实现三废污染低和大规模生产。
相信这种新工艺的出现将会推动我国丁二酸工业的发展，满足国内市场对丁二酸的需求。
2丁二酸的化学结构和物理性质丁二酸是一种常见的二羧酸，化学式为C4H6O4，也被称为琥珀酸。
它广泛存在于动植物界中，并在中间代谢过程中起着重要的作用。
以下是关于丁二酸的化学结构和物理性质的详细信息：2.1化学结构丁二酸的化学式为HOOC(CH2)2COOH，分子量为118.09 g/mol。
它是一种对称的分子，具有两个等效的羧基。
丁二酸分子中的羧基使其具有酸性，在水中可以形成稳定的氢键，形成二元羧酸的离子形式。
2.2物理性质丁二酸是一种无色的晶体，密度为1.56 g/cm³。
它的熔点为185℃，沸点为235℃。
丁二酸可行性研究报告
丁二酸可行性研究报告一、引言丁二酸，又称丁二酸二甲酯，是一种有机化合物，化学式为C6H10O4。
它是一种常见的二元羧酸，可用于合成高分子聚合物，如丁二酸可用于制备聚丁二酸丁二酯。
目前，丁二酸在食品添加剂、医药和工业生产中有着广泛的应用。
因此，对丁二酸的可行性进行研究具有重要意义，本报告旨在对丁二酸的可行性进行深入分析和研究。
二、丁二酸的物理性质和化学性质1. 物理性质丁二酸是无色的液体，具有特殊的气味。
其密度为1.14 g/cm3，熔点为10-12℃，沸点为267-269℃。
丁二酸在常温下为液态，对外界光线不敏感，在水中易溶解。
2. 化学性质丁二酸在化学性质上具有活泼的羧基，能与碱、醛、醇等发生酸碱中和反应，并能发生酯化反应。
此外，丁二酸还能发生水解反应，并在酸性条件下易发生缩聚反应。
三、丁二酸的应用领域1. 食品添加剂由于丁二酸具有杀菌和防腐作用，它被广泛应用于食品工业中，作为食品防腐剂和酸味调味剂。
2. 医药丁二酸在医药领域也有着重要的应用，可用于治疗结石症、炎症和内分泌失调等疾病。
3. 工业生产丁二酸还被广泛应用于工业生产中，作为合成高分子材料的原料，如聚酯树脂、聚丁二酸丁二酯等。
四、丁二酸可行性研究1. 市场需求随着生活水平的提高，人们对食品和医药品的需求不断增加，尤其是对于安全、健康的产品有着更高的要求。
因此，作为食品添加剂和医药原料的丁二酸有着广阔的市场需求。
2. 生产工艺目前，丁二酸的生产工艺已相对成熟，通过对丁二酸的酯化反应和水解反应，可以较为简单地合成丁二酸。
同时，生产丁二酸的原料也相对容易获得，可以从生物柴油和甘油中提取丁二酸的原料。
3. 技术进步随着科技的发展和工艺技术的不断进步，丁二酸的生产工艺和生产效率也在不断提高。
现在国内外的很多公司都在研究开发新的生产技术，以提高丁二酸的生产效率和降低生产成本。
五、丁二酸的市场前景丁二酸作为一种多功能化合物，具有广泛的应用前景。
在食品、医药和工业领域中，对丁二酸的需求将会不断增加。
丁二酸的研究进展
丁二酸的研究进展丁二酸，化学式为C4H6O4，是一种四碳酸。
它是一种重要的有机酸，在化学工业中具有广泛的应用。
丁二酸的研究进展包括其合成方法、应用领域以及对环境的影响等方面。
首先，丁二酸的合成方法有很多种。
一种常用的方法是通过氧化丁二烯酸获得。
丁二烯酸是一种由原生丁烯二酸羰基氢化生成的无色晶体。
它可以进一步氧化为丁二酸。
另一种合成丁二酸的方法是通过过氧化脲作为氧化剂氧化丁二醇得到。
这种方法具有反应温度低、产率高的特点。
丁二酸在化工领域有着广泛的应用。
首先，它是一种重要的溶剂，可用于各种涂料、树脂和胶粘剂的生产。
其次，丁二酸可作为染料和颜料的原料之一、在制备不溶性颜料时，丁二酸可与其他有机化合物反应生成颜料颗粒，并赋予颜料特殊的物理和化学性质。
另外，丁二酸还可以作为食品酸味剂使用。
它可增强食品的酸味，提高食品的口感。
然而，丁二酸的应用也存在一些问题。
首先，丁二酸的生产过程需要一定的能源消耗，并伴随着产生大量二氧化碳等废气的排放。
这对环境保护造成了一定的负面影响。
其次，丁二酸具有一定的毒性，对人体和环境产生潜在风险。
因此，在丁二酸的应用中，需要严格控制其使用量，并采取相应的防护措施，以减少对环境和人体的危害。
针对以上问题，研究人员正在积极寻找替代丁二酸的方法和材料。
一种替代方法是利用生物质原料生产丁二酸。
生物质原料是可再生资源，相对于化石燃料更加环保。
例如，可以利用果皮、秸秆等废弃物通过生物转化的方式合成丁二酸。
另一种替代丁二酸的方法是利用其他有机酸替代。
例如，一些有机酸具有类似的酸味，并且无毒无害，可以用于食品中替代丁二酸使用。
总之，丁二酸是一种重要的有机酸，在化工领域具有广泛的应用。
其合成方法、应用领域以及对环境的影响等方面一直是研究人员关注的热点。
随着环保和可持续发展意识的增强，寻找替代丁二酸的方法和材料也成为了目前的研究方向。
希望能够通过科研的努力，推动丁二酸领域的进一步发展和改进。
丁二酸的生物降解及生物毒性研究
丁二酸的生物降解及生物毒性研究丁二酸是一种常见的有机化合物，具有广泛的应用价值。
然而，由于其强酸性和毒性，丁二酸的排放给环境造成了一定程度的污染。
因此，对丁二酸的生物降解和生物毒性研究具有重要的意义。
生物降解生物降解是一种能将有机物质转化为无机物质的自然过程。
在环境中，丁二酸可以通过微生物的代谢过程实现降解。
丁二酸的降解途径主要为酸化、乳酸发酵、甲烷发酵和硝化反应等。
在酸化过程中，丁二酸被分解成乙酸和丙酸等有机酸。
在乳酸发酵过程中，丁二酸被转化为丁醇和乙酸等。
在甲烷发酵过程中，丁二酸被转化为甲烷、CO2等。
在硝化反应过程中，丁二酸首先被氧化成丁酮，然后被硝化菌转化为尿素和硝酸盐等。
不同的微生物对丁二酸的降解能力存在差别。
研究表明，某些厌氧细菌具有较强的丁二酸降解能力。
例如，Clostridium sp.和Delftia acidovorans等可以利用丁二酸作为碳源发酵产生可再生能源，如氢气和甲烷。
生物毒性丁二酸存在一定的生物毒性，对生物体的影响主要表现在呼吸道、消化道和肝脏等方面。
实验研究发现，吸入丁二酸气体会引起呼吸道刺激和呼吸困难。
长期暴露于丁二酸气体环境中还可能导致支气管炎和气管炎等疾病。
丁二酸的输入还可能引起消化道问题。
口服大量丁二酸后，可以引起胃肠道刺激、呕吐和腹泻等症状。
此外，在丁二酸进入肝脏的过程中，还可能导致肝脏细胞萎缩和肝脏损伤等。
结论丁二酸的生物降解和生物毒性研究具有重要的应用价值。
通过对丁二酸的降解研究和开发，可以实现丁二酸的资源化利用和环境污染治理。
通过对丁二酸的生物毒性研究，可以为丁二酸的危害评估和安全使用提供科学依据。
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既不消耗大量试剂，副产物硫酸铵可循环利用
课题研究的意义
目前，国际市场上丁二酸的年需求量超过15,000t， 大部分是通过化学法生产的。但化学法生产丁二酸 会造成大量的污染，且原料是不可再生的石油化工 产品 而发酵法生产具有以下优势：主要原料是农副产品， 价格低廉，且可再生；发酵过程吸收二氧化碳，减 少温室气体的排放，绿色环保；节约大量能源和资 源； 目前，我国发酵法生产丁二酸仍处于起步阶段，离 国际水平还有相当的距离。因此为避免我国丁二酸 产业面临被国外企业垄断的局面，国内有必要加速 发酵法产丁二酸的研究
丁二酸的理化性质
丁二酸是一种常见的天然有机酸，广泛存在
于人体、动物、植物和微生物中。纯净的丁 二酸为无色至白色单斜晶体，有α、β两种晶 形。丁二酸无臭，低毒，可燃。比重1.572， 熔点180℃~187℃，沸点235 ℃。 25 ℃时，在水中的溶解度为6.8g，溶解度随 温度的增加而增大；微溶或几乎不溶于乙醇 、丙酮和乙醚等有机溶剂
丙酸盐生产菌、典型的胃肠细菌、瘤胃细菌能分泌 丁二酸。目前研究中，产丁二酸的微生物主要集中 在产琥珀酸厌氧螺菌、产琥珀酸放线菌、重组大肠
杆菌
菌种
天然菌株产丁二酸能力非常低，且对糖或丁二酸的
耐受性差，因此需要生物工程技术手段对野生菌种
进行改造
Guetter等人筛选出Actinobacillus succinogenes的抗 8g/L氟代乙酸的变异株，丁二酸产量达到110g/L， 这是目前丁二酸发酵中所报道的最高产量
丁二酸的用途
作为重要的有机化工原料及中间体，丁二酸的 应用主要集中在以下几个方面： 作为表面活性剂、清洁剂、添加剂、起泡剂 作为离子螯合剂，如电镀中的溶蚀和点蚀 在食品行业中，作为酸化剂、pH改良剂、抗 菌剂 在医药行业，合成与健康有关的产品，如止 血药、抗生素、氨基酸和维生素的生产 最具有发展前景的领域：作为生物可降解塑 料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的主要原料
目前国内这方面的研究还处在起步阶段，丁二酸的 发酵产量从每毫升几克到几十克不等，产量均不高
代谢调控和发酵工艺
由图可知，PEP羧化激酶是琥珀酸分支代谢中的关键酶之
一，也是生化反应的限速酶。它的主要调控因素是：二氧 化碳和生物素
目前发酵工艺的研究主要集中在：如何让丁二酸产生菌在 代谢过程中最大限度地利用二氧化碳。当前研究者大多数 采用持续不断地通入二氧化碳的发酵工艺，保证丁二酸产 生菌对二氧化碳的固定，这是琥珀酸发酵与其他有机酸发 酵不同的地方
在培养液中加入少量的金属盐对生产速率和产率均有提高， 如，Ca、Mg盐等
提取工艺
经典方法：液/液萃取。缺点是：使用大量的有机溶
剂，影响丁二酸在医药食品行业的应用
析出法：加入Ca(OH)2，产生丁二酸钙结晶析出， 再将盐转化成酸 电渗析技术 美国专利号5958744提出了一种新的工艺。优点：
丁二酸的生产方法
目前丁二酸的生产方法主要有：
化学合成法 生物转化法
菌种
发酵法
代谢调控和发酵工艺
提取工艺
化学合成法
缺点：消耗不可再生的石化资源，对环境造成污染； 底物马来酸酐和催化剂的价格高
生物转化法
缺点：底物富马酸的生产原料也主要是马来酸，所
1 以有着与化学法类似的弊端
发酵法
利用细菌或其他微生物发酵的方法以淀粉、糖或其
他微生物能够利用 的废料为原料来生产琥珀酸及其
衍生物的方法
发酵制备丁二酸的目的：利用廉价原料和营养成分 来获得高产量及高产物浓度，如利用玉米、秸秆等 为基本原料，可得到安全的食品医药级产品，还可 使农产品的深加工及转化为高附加值产品
菌种
丁二酸是一些厌氧和兼性厌氧微生物代谢途径中的 共同中间物
丁二酸的研究进展
丁二酸概况简介
丁二酸的生产方法 课题研究的意义
化学法
生物转化法
发酵法
丁二酸概况
丁二酸(succinic acid)，又名琥珀酸，最早来 源于琥珀中而得名，是三羧酸循环的中间产 物和厌氧代谢的最终产物之一。丁二酸的分 子式为C4H6O4，分子量为118.09，其结构式 如下：