生物基材料具有價(jià)廉、低毒、可生物降解、對環(huán)境友好等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使得它們在綠色化學(xué)和有機合成中受到越來(lái)越多的關(guān)注。
有機反應的綠色溶劑
以生物質(zhì)為原料（主要包括各種纖維素類(lèi)木本作物、農作物殘余物、油料作物種子、糖類(lèi)作物、草料作物以及谷類(lèi)等），利用物理、化學(xué)、生物等轉化技術(shù)生產(chǎn)的生物基產(chǎn)品，目前已廣泛應用于有機化工、造紙、紡織、能源、中草藥加工等多個(gè)行業(yè)。其中，生物制備法在實(shí)踐中的應用最為廣泛，生物法因其反應條件溫和、副產(chǎn)物少、環(huán)境友好等特點(diǎn)，比應用物理或化學(xué)法更具有優(yōu)勢。
從嚴格意義上來(lái)說(shuō)，生物基材料屬于一種高分子材料，主要是通過(guò)生物技術(shù)將再生原料轉化為生物高分子材料或單體等中間產(chǎn)物，然后通過(guò)中間產(chǎn)物進(jìn)一步聚合而形成的。
生物基材料原料來(lái)源簡(jiǎn)單多樣、生產(chǎn)條件溫和、產(chǎn)品具有多樣性，主要包括生物基聚合物、生物基單體、生物質(zhì)功能高分子材料、油脂基功能材料、蛋白質(zhì)材料等。
許多有機反應是酸堿催化反應，傳統的酸堿催化反應容易產(chǎn)生嚴重的環(huán)境污染，具有催化劑不易回收、反應條件苛刻、后處理繁雜、產(chǎn)率和選擇性低等缺點(diǎn)。
經(jīng)過(guò)研究發(fā)現，利用生物基材料作為催化劑可克服上述不足之處，這是因為由生物基材料催化的有機反應具有可回收重復利用、反應速度快、后處理簡(jiǎn)便以及條件溫和等特點(diǎn)。
與此同時(shí)，溶劑的選擇在有機合成中也是一個(gè)非常重要的因素。大多數有機溶劑能充分地溶解投加到其中的反應物，從而達到均勻分散反應物分子，使反應過(guò)程中的能量交換得以穩定地進(jìn)行，但另一方面，由于有機溶劑本身具有揮發(fā)性、毒性、難以回收等缺陷，對環(huán)境構成了很大的威脅。
最近有報道稱(chēng)，糖類(lèi)—尿素—無(wú)機鹽以及檸檬酸—尿素、酒石酸—尿素及葡萄糖酸溶液等生物基材料都可以作為對環(huán)境友好的有機反應的綠色溶劑。
生物基材料應用廣泛
葡萄糖酸、乳酸、檸檬酸和ｌ—賴(lài)氨酸等生物基材料作為催化劑或溶劑，在有機合成中應用廣泛。
葡萄糖酸是化工、醫藥及食品等產(chǎn)品的重要中間體，可被用來(lái)生產(chǎn)葡萄糖酸的衍生物，也可直接作為一種產(chǎn)品用在乳品工業(yè)中防止乳石沉淀，還可作為酸味劑用在食品配方中，也可用來(lái)制作清洗劑（替代多磷酸鹽）、紡織物加工和金屬加工的助劑、皮革礬鞣劑、去藻劑、金屬除銹劑、建筑工業(yè)中混凝土的塑化劑、生物降解的螯合劑及二次采油的防沉淀劑等。
制備葡萄糖酸的方法主要有生物發(fā)酵法、電解氧化法、均相化學(xué)氧化法和多相催化氧化法、紫外過(guò)氧化氫法等。葡萄糖酸是葡萄糖的醛基經(jīng)氧化生成的糖酸，可溶于水，微溶于乙醇，其商品通常具有弱酸性，是一種50%（質(zhì)量分數）的水溶液，可以作為一種弱酸性催化劑催化有機化學(xué)反應，并具有產(chǎn)率高、反應時(shí)間短等特點(diǎn)。
乳酸廣泛存在于許多食物和天然微生物的發(fā)酵產(chǎn)品中，如泡菜、酸奶、脫脂乳、酵母面包中。乳酸是含有羥基的羧酸，在水溶液中羧基釋放出1個(gè)質(zhì)子產(chǎn)生乳酸根離子。乳酸的工業(yè)化生產(chǎn)主要有化學(xué)合成法、酶法和微生物發(fā)酵法。乳酸與非極性溶劑如乙醚、庚烷等不互溶，這就使得其產(chǎn)品更容易分離。
檸檬酸是一種天然的化合物，廣泛存在于動(dòng)植物的新陳代謝產(chǎn)物中，具有弱酸性，在水和部分有機溶劑中溶解。利用檸檬酸作為催化劑，反應時(shí)間短、收率高，且催化劑價(jià)廉易得。
l-賴(lài)氨酸廣泛存在于酪蛋白、卵蛋白、纖維素蛋白、甜菜糖蜜、明膠、血蛋白等蛋白質(zhì)的水解物中，常常被用作食品強化劑和飼料添加劑。目前主要采用化學(xué)合成、微生物發(fā)酵、酶法以及提取等方法來(lái)生產(chǎn)賴(lài)氨酸，而其中的發(fā)酵法在實(shí)際生產(chǎn)中應用得最為廣泛。l-賴(lài)氨酸是一種易溶于水、價(jià)廉、無(wú)污染的生物試劑，在水中表現出很好的催化活性，是縮合反應常用的催化劑。
值得探索的領(lǐng)域
生物基材料具有低毒、易降解、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，然而應用到有機反應中的生物基材料卻十分有限，因此需要發(fā)展更多種類(lèi)的生物基材料并把它們應用到有機合成反應中。
筆者認為，以下領(lǐng)域仍然值得探索：所有用酸催化的有機反應可以用酸性生物基材料進(jìn)行嘗試，以便能發(fā)現更好的反應體系；將生物基材料與超聲波、微波等現代有機合成新技術(shù)相結合，探索該領(lǐng)域發(fā)展的新方向；將不同生物基材料按一定比例組合，可檢驗對某些反應是否有更好的促進(jìn)作用；對現有的生物基材料進(jìn)行結構改造，可衍生出更多的性能優(yōu)良的催化劑；生物基材料與甘油、氯化膽堿、尿素等混合可形成低共熔溶劑，研究這些化合物的物理性質(zhì)及在有機合成中的新應用；研究生物基材料催化的有機反應機理，為發(fā)展高效的有機合成方法提供有力的理論指導和技術(shù)支持。
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