文 献 综 述

1 概述

1.1丁二酸的性质

丁二酸，又称琥珀酸，分子式为C₄H₆O₄，分子量118.09，结构式为HOOC(CH₂)₂COOH。无色结晶体，味酸，可燃。熔点188℃，沸点235℃，相对密度1.572 g/cm³(25℃)，溶于水、微溶于醇、醚、酮类，几乎不溶于二硫化碳、苯、四氯化碳，不溶于氯仿、二氯化碳。^[1,2]丁二酸作为一种二元羧酸，加热到134.8℃时两个羧基可脱水生成丁二酸酐，分子式为C₄H₄O₃。25℃时水溶液中丁二酸可以解离为丁二酸根阴离子和质子，解离常数分别为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为2.7。

1.2 丁二酸的应用

丁二酸及其衍生物在食品、医药、农业、化工等领域中有重要用途，主要有以下四个市场：最大的市场是作为表面活性剂、清洁剂添加剂和起泡剂；第二是离子鳌合剂；第三个市场是食品行业中作为酸化剂、pH改良剂、风味物质和抗菌剂；第四个市场是和健康有关的产品，包括医药、抗生素、氨基酸和维生素的生产，市场总量每年超过四亿美元^[3]。但丁二酸真正的潜力是作为大规模工业原料的应用，替代苯和石油等大宗化工原料，其中以丁二酸为前体的C4大宗化学品1,4-丁二醇、四氢呋喃、g-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮等的市场需求超过200亿元/年。制备新型可完全生物降解塑料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）也将成为丁二酸的重要应用领域^{[4, 5]}。图1-1是以丁二酸为基础的化学制品。

最新的研究结果还表明丁二酸将在生物降解塑料的制备应用方面具有非常广阔的前景。将丁二酸与1, 4-丁二醇进行聚合反应可生成一类新型的生物降解塑料产品#8212;#8212;聚丁二酸丁二醇酯（PBS）^[6]。传统的脂肪族聚脂熔点较低因而不能单独用作塑料，PBS具有良好的热稳定性，并且其高分子量产品易得，又较同类的聚草酸酯具有优越的特性，因此在新一类生物降解塑料中备受青睐。丁二酸在生物降解塑料上的应用将成为今后其市场需求的一个新的激增点。

图1-1 以丁二酸为基础的化学制品路线图

Fig. 1-1 Map of routes to succinic acid-based chemical products