生物基二元酸，宁波材料所最新突破！

生物基呋喃聚合物因其五元环结构比六元苯环结构更小，通常比石油基同类聚合物具有更好的气体阻隔性能和机械特性。然而，呋喃环的刚性平面共轭结构限制了下游衍生品的柔韧性和可加工性，从而限制了其应用场景。

以2,5-呋喃二酸（FDCA）为例，对其呋喃环进行加氢，生成四氢呋喃二甲酸（THFDCA），可以显著降低呋喃环的结构刚性，并产生两个手性碳原子。该二元酸的柔性环结构赋予下游聚合物优异的机械性能和柔韧性，可替代石油基1,4-环己烷二甲酸（CHDA）用作热塑性聚酯和弹性体的增塑剂，或用于合成具有高热稳定性和高吸水性的新型聚酰胺，在航空航天、汽车、电子、护具、服装等领域发挥重要作用。

然而，FDCA加氢合成THFDCA难度大（图1b， route 1），依赖贵金属催化剂，同时反应温度和压力要求高，亟需探索更加温和高效的合成方法。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所非金属催化与生物基单体智造团队张健研究员长期从事呋喃生物质转化的应用基础研究，五年前联合浙江糖能科技有限公司共同完成全球首例5-羟甲基糠醛（HMF）加氢制取四氢呋喃二甲醇（THFDM）的百吨级生产示范。在此基础上，实现了THFDCA的高效合成。

近期，该团队首次报道了采用电催化策略从THFDM高效合成THFDCA。通过控制热解类金属有机框架（MOF）前驱体在镍泡沫上构建了镍钴双金属氧化物微米片（NiCoMS/NF），在100 mM底物浓度下实现了95.2%的THFDCA产率，并采用原位拉曼光谱和旋转圆盘电极（RRDE）技术探讨了反应机理和析氧反应（OER）竞争机制。这种基于简单催化剂制备和高效氧化技术的THFDCA合成策略，有望成为电合成领域的新热点，并肇启在工业领域的应用探索。

图1 THFDCA的应用领域与合成路线