宁波大学黄少华教授团队近期在 Magnetic Resonance Letters 发表了题为《NMR insights into the role of urea in cellulose dissolution: A stoichiometric study of cellobiose in NaOH/urea aqueous solution》的研究成果。该研究围绕长期存在争议的“尿素在 NaOH/尿素体系中促进纤维素溶解的真实机制”展开，通过高分辨率溶液态 NMR 对体系中的关键分子间作用进行了系统解析，首次以明确的光谱证据揭示了尿素在碱性环境中与纤维素模型分子之间的真实相互作用方式及其化学计量关系。
研究团队选用具有代表性的纤维素双糖单元 cellobiose 作为模型，通过 1H、13C DEPTq 以及 HSQC 等多维 NMR 技术，精确追踪 NaOH 与尿素加入后各原子位点的化学位移变化。结果显示，尿素在中性水溶液中并不与 cellobiose 发生直接氢键作用，而在碱性条件下，尿素能够与 cellobiose 和 NaOH 共同形成具有明确计量比的稳定三元复合物，其比例为 1:2:1。尿素的加入显著削弱了 NaOH 对还原端半缩醛结构的强烈扰动，并通过改变溶剂化壳层的组成，使 cellobiose 的糖环免受强离子环境的直接影响，从而提升纤维素在该体系中的溶解能力与溶液稳定性。
这一发现为长期争论的“尿素是否直接与纤维素作用”提供了清晰的光谱证据，表明尿素的关键作用并非直接与纤维素链形成氢键，而是通过与 NaOH-纤维素中间体形成结构化的溶剂化壳层，从分子层面稳定纤维素的溶解状态。研究不仅支持了“包络式复合物”模型，也为绿色纤维素溶剂体系的设计提供了可量化的结构参数。该工作展示了溶液态 NMR 在解析复杂溶剂体系分子机制中的独特优势，为理解纤维素在 NaOH/尿素体系中的溶解行为提供了新的视角，对纤维素材料加工、绿色溶剂开发以及生物质深度利用具有重要意义。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.mrl.2026.200269
