酶促聚合与低温后聚合联用：绿色合成聚(2,5-呋喃二甲酸丁二酯)的创新策略

为解决传统化学合成聚(2,5-呋喃二甲酸丁二酯)(PBF)需金属催化剂、高温及产物纯度不足的问题，研究人员采用Candida antarctica Lipase B(CALB)催化的无溶剂两阶段酶促聚合，结合125°C低温后聚合，获得分子量约5000 g·mol?1的高纯度PBF。该绿色工艺为食品包装等领域提供了可控分子量的生物基聚酯合成新范式。

　　

随着全球对可持续材料需求的激增，生物基聚酯的研发成为高分子科学的前沿领域。聚(2,5-呋喃二甲酸丁二酯)(PBF)因其源自可再生资源2,5-呋喃二甲酸(2,5-FDCA)且具有优异的气体阻隔性（CO₂渗透率仅0.018 Barrer），被视为替代石油基聚酯的理想候选。然而传统化学合成依赖钛系催化剂（如TBT）和150-250°C高温，导致产物着色、热稳定性差及重金属残留问题，严重制约其在食品包装等领域的应用。

针对这一挑战，国外研究团队在《European Polymer Journal》发表研究，提出"酶促聚合-低温后聚合"的绿色合成路线。通过CALB催化的无溶剂两阶段反应（75-95°C）先制备分子量1600-1700 g·mol^?1的PBF预聚体，再经125°C/16h低温后聚合使分子量提升至约5000 g·mol^?1，全程规避金属催化剂并显著降低能耗。

关键技术包括：1）CALB酶催化酯交换反应优化（温度/压力/时间梯度实验）；2）核磁共振(¹H NMR)监测聚合进程；3）低温熔融后聚合动力学调控；4）分子量测定（GPC）。

【材料与反应温度优化】
通过¹H NMR证实无酶对照组仅生成单体混合物，而75°C时酶促反应转化率达92%。温度升至95°C虽加速反应但导致CALB失活，确定85°C为最佳平衡点。

【压力与时间调控】
两阶段压力控制（初始常压→20 mbar真空）使反应时间缩短至24h，较文献报道的74h（Jiang et al.）大幅提升效率。

【低温后聚合】
在远低于传统熔融缩聚温度（125°C vs 180-250°C）条件下，分子量实现208%增长，且差示扫描量热法(DSC)显示产物熔点保持168°C，证明低温过程未损害结晶性能。

该研究突破性地将酶催化与温和后处理结合，其意义在于：1）首创无溶剂规模化PBF合成路径，解决高沸点溶剂（如二苯醚）难去除的行业痛点；2）通过精确控制分子量分布（?=1.3-1.5）满足包装材料机械性能需求；3）为欧盟(EU)2025/40法规要求的生物基塑料占比提升提供技术支撑。作者团队进一步指出，该策略可拓展至其他呋喃酸基聚酯（如PEF/PPF）的绿色合成，推动生物基高分子在医药等高端领域的应用。