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近年来，随着人们对气候变化和石油资源枯竭等问题的关注，低碳、环保、可持续的经济发展模式逐渐为世界各国政府所重视。将可再生的原料转化为生物高分子材料或者单体，进而开发各种产品，获得环境友好的功能性材料，有效地降低碳排放，缓解石油危机，已经成为全球研究的热点领域。生物基材料是指利用可再生生物资源，包括生物来源的碳水化合物、脂肪酸、氨基酸等，通过物理、化学、生物等方法制造的一类新型材料，具有绿色、环境友好、可再生和生物可降解等特性。生物基材料应用市场前景广阔，在塑料、包装、制造、医药等领域有着大规模的需求。我国已经将生物产业列为战略性新兴产业，作为生物产业的重要组成部分，生物基材料将会对推动整个生物产业的发展起到重要作用。 目前，赖氨酸的全球总生产能力超过了200万吨/年，主要应用是作为饲料添加剂。赖氨酸作为一种大宗生物基化学品，也是一个非常具有前途的生物基原料，可以衍生转化为戊二胺、5-氨基戊酸、己内酰胺等大量具有高附加值的化工和聚合物原料。由于赖氨酸出现产能过剩，开发其下游产品对于延伸生物产业链具有重要意义。 本论文研究利用来源于生物发酵的赖氨酸为原料，通过结构修饰和改造，合成多种生物助剂和材料单体。赖氨酸分子结构中含有一个-COOH和两个-NH2基团，均可以进行结构修饰。本论文主要从这几个方面介绍来实现修饰和改造。赖氨酸的两个-NH2可以进攻环氧化合物开环，本研究通过赖氨酸与环氧化合物反应得到了新型多元醇，替代了石油基多元醇用于聚氨酯发泡。赖氨酸具有类似于ε-氨基己酸的主链结构，本研究合成了尼龙6类单体原料己内酰胺及其衍生物，开发出了一系列有前景的单体化合物。通过对赖氨酸结构中的-COOH进行改造，制备了二胺类固化剂。此外，通过对-COOH和-NH2的修饰再成盐制备了表面活性剂。 本论文针对赖氨酸的结构修饰，合成了多种新化合物，部分化合物已应用于生物基材料的制备，采用了NMR、LC-MS、IR、HPLC、X-射线衍射等分析手段对新化合物进行表征，通过SEM、DMTA、机械性能测试等分析方法对材料性能进行表征。赖氨酸作为一种大宗生物基原料，在生物基材料及助剂方面具有广泛应用前景。