文 献 综 述

1.1 丁二酸

1.1.1 丁二酸的简介

丁二酸又称琥珀酸^[1]。分子式HOOCCH₂CH₂COOH。丁二酸除存在于琥珀外，还广泛存在于多种植物及人和动物的丁二酸组织中，例如未成熟的葡萄、甜菜和大黄，人的血液和肌肉，牛的脑、脾、甲状腺等。丁二酸是碳水化合物在体内新陈代谢的中间体。丁二酸为无色结晶；相对密度1.572(25/4℃)，熔点188℃，在235℃时分解；在减压下蒸馏可升华；能溶于水，微溶于乙醇、乙醚和丙酮中。

丁二酸是一种常见的天然有机酸，其作为三羧酸循环的中间产物以及厌氧代谢的终端还原产物，广泛存在于人体、动物、植物和微生物中^[2]。丁二酸不仅可以用于化工、食品、医药等行业的添加剂，还可以作为C₄平台化合物用于合成1,4-丁二醇，四氢呋喃、γ-丁内酯等大宗化学品以及聚丁二酸丁二醇酯类生物可降解材料。生物法制备丁二酸由于利用可再生资源、固定温室气体CO₂等优点，近年来成为国内外研究的热点。

1.1.2 丁二酸的制备

丁二酸的制备方法： 工业制法较多，主要有以下几种：

1.氧化法，石蜡经深度氧化生成各种羧酸的混合物，再经过水蒸气蒸馏和结晶等分离步骤后可得丁二酸。

2.加氢法，顺丁烯二酸酐或反丁烯二酸在催化剂作用下加氢反应，生成丁二酸，然后经分离得到成品。催化剂为镍或贵金属，反应温度约为130-140℃。

3.丙烯酸羰基合成法，丙烯酸和一氧化碳在催化剂作用下，生成丁二酸。尚未工业化。

4.电解氧化法，苯酐与硫酸和水按1：0.5：4比例，在陶瓷电解槽中电解，可得丁二酸。电解法合成的原料为顺丁烯二酸或顺酐，阴、阳极液用稀硫酸，由阳离子膜隔开，阴、阳极一般均用铅板，通常用板框式电解槽合成。

5.乙炔法，乙炔与一氧化碳及水在[CO(CO)₄]催化剂存在下，于酸性介质中反应可得丁二酸，反应温度80-250℃，压力2.94-49.03MPa。

丁二酸的生产方法有化学合成法、生物转化法和微生物发酵法，目前国内外的研究热点是采用微生物发酵法来生产丁二酸，以减轻人们对石油等不可再生资源的依赖^[4]。随着生物工程技术的迅速发展和成熟,利用微生物发酵法大规模生产丁二酸已经引起各个国家的关注。但是得到一种经济上可行的丁二酸发酵生产方式是迫在眉睫的。而发酵制备丁二酸至关重要的是利用廉价的原料和营养成分来获得高产量以及高产物浓度。如利用微生物菌种 ,以农业产物玉米、木薯等为基本原料 ,不仅可以得到安全的食品医药级产品 ,同时还能为农产品的深加工及转化为高附加值产品提供一条可行的途径^[5]。