利用生物质资源制备环境友好型能源及化学品材料可以减少我们对不可再生的石油资源的依赖，同时也可以减少温室气体的排放，从而促进人类社会的可持续发展。纤维素是我们地球上产量最丰富的可再生天然高分子，而对纤维素的高值化利用以及设计和合成新的纤维素衍生物是近年研究的热点。自由基广泛存在于环境和生物体内，过多的自由基会造成氧压过高从而导致细胞损伤，DNA 和蛋白质损坏等。抗氧化剂可以降低氧压，天然的抗氧化剂主要有维生素和植物提取的聚多酚类。因此利用生物质和低毒化合物合成新型抗氧化剂是一个新的研究策略。

纤维素分子内和分子间的强氢键网络作用使纤维素的加工和利用成为难点。谢海波教授课题组，基于超强有机碱催化条件下 CO₂ 与羟基化合物的可逆反应原理，发展了 CO₂ 基溶剂体系的纤维素新型溶解技术。基于超强有机碱既能作为纤维素溶解的有效组成部分，又可原位作为有机功能催化剂催化纤维素的后续衍生化，高效、可控合成了多种纤维素再生、衍生材料（Green Chem., 2014, 16, 2422-2427；2014, 16 (6), 3018-3023；2015, 17 (5), 2758 – 2763；2020, 22, 707 – 717；Chemical Engineering Journal, 2019，372, 516-525）。二氢香豆素（DHC）是一种六元环内酯，无毒绿色经济，在有机碱/DMSO/CO₂ 体系溶解活化纤维后使 DHC 开环与纤维素羟基反应，生成纤维素 3-(2-羟苯基)丙酸酯（CHP）。该反应过程高效可控，不需要额外的催化剂和引发剂，最高取代度可达 2.35。自由基清除研究表明，浓度为 40mM 的 CHP 对 DPPH 自由基的清除率在 30min 时即可达到 100%。同时 CHP 在 UVB 和 UVA 区域有较强的吸光度，最大吸收波长在 283-297nm。生物相容性研究表明，当 CHP 的浓度高达 200μM，细胞存活率仍然高达 95%，说明了 CHP 具有良好的生物相容性。本文充分利用了 CO₂ 基溶剂体系中纤维素溶液特点，发展了一种绿色、高效的纤维素 3-(2-羟苯基)丙酸酯的方法，且制得的纤维素酯结构可控，具有良好的抗氧化性能，紫外吸收性能和生物相容性。

以有机碱/DMSO/CO₂ 为溶剂体系，实现了纤维素的高效溶解，在未加外部催化剂的条件下，实现了纤维素与二氢香豆素的反应，成功制备了一种具有自由基清除功能性纤维素 3-(2-羟苯基)丙酸酯材料。通过调节原料的摩尔比，反应温度及反应时间，即可实现纤维素 3-(2-羟苯基)丙酸酯的取代度调控。该材料对 DPPH 自由基的清除作用，符合伪一阶动力学方程。其良好的紫外吸收性能及低细胞毒性，且整个制备过程的所有原料均可回收再利用，使得该纤维素酯在包装材料领域、组织工程和生物医药领域具有重大的应用价值。

• Synthesis of a fully biobased cellulose-3-(2-hydroxyphenyl) propionate ester with antioxidant activity and UV-resistant properties by the DBU/CO₂/DMSO solvent system
  Yuanlong Guo,Long Li,Gu Guo, Min Pei,Lihua Zhang, Haibo Xie*（谢海波，贵州大学）, Hui Sun and Qiang Zheng*（郑强，浙江大学）
  Green Chem., 2021, 23, 2352-2361
  http://doi.org/10.1039/D0GC03478A

  

  
  

谢海波 教授，博士生导师

贵州省百层次创新型人才,贵州省生物基高分子新材料科技创新人才团队负责人,中国化学会纤维素专业委员会委员。在 Green Chem., Biomacromolecules 等杂志共发表 SCI 论文 80 余篇，累计他引 3100 余次。获教育部高校“双带头人”教师党支部书记工作室、2021 年贵州省五一劳动奖章、中国林学会“梁希”青年论文三等奖；中国化工学会“离子液体与绿色过程”青年创新奖；辽宁省自然科学二等奖，大连市技术发明一等奖；爱尔兰都柏林城市大学职业启动奖。合作主编英文学术专著 1 部，参与撰写中英文专著 7 部；近 5 年申请中国专利 30 余项，其中授权专利 10 项。在重要国际、国内学术会议上做口头报告30余次，2009 年第 30 届美国环境毒理与化学年会“绿色生物炼制”分会，2015 泛太平洋地区化学会议（Pacifichem2015）木质素转化分会共同主席；中国化学会第一届全国纤维素学术研讨会纤维素绿色转化分会主席。

郭元龙 博士

贵州大学

本文第一作者，贵州大学材料与冶金学院博士生在读，研究方向为天然高分子衍生材料等领域。

贵州大学生物基高分子新材料课题组，由谢海波教授于 2015 年创立，2019 年获批贵州省生物基高分子新材料科技创新人才团队。现有教授，博士研究生导师 1 人，副教授 5 人，硕博士研究生 25 人。近五年获批国家自然科学基金委项目 7 项，贵州省自然科学基金重点项目 3 项。团队以天然高分子新型溶解技术为突破口，围绕农林、工业固（气）体废弃物高效利用为高性能、功能性、生物可降解高分子材料及其复合材料，开展基础性、前瞻性和系统性的科学研究和技术集成工作，为实现资源高效利用和高分子材料工业的可持续发展提供新材料及技术方案。

团队网页：http://www.polymer.cn/ss/HaiboXie/index.html