文档介绍：1 国家重点基础研究发展规划( 973 计划)项目草本能源植物培育及化学催化制备先进液草本能源植物培育及化学催化制备先进液体燃料的基础研究体燃料的基础研究( 项目编号: 2012CB215300 )简简报报 2012 年第 2期(总第 2 期) 项目管理办公室 201 2年12月18日一、发现了细胞壁生物合成途径及其调控机制密切有关的新基因,并实现了 NAC 和 MYB 基因共调控与次生细胞壁生物合成相关的 NA C 转录因子家族成员主要包括三类, SND , NST 和 VND 。在 19 种高等植物中开展的 SND , NST 和 VND 基因的比较基因组学分析显示该家族首次在卷柏( Selaginella moellendorffii )基因组中出现,而且只有 VND 基因出现在 S. moellendorffii 中,早于 SND 和 NST 。对 SND , NS T 和 VND 基因在拟南芥和水稻各个组织的表达模式进行了系统分析,并在水稻中对部分基因进行了验证,结果显示 SND 和 NST 在植物茎组织中明显高表达。进一步基因共表达调控网络分析发现(图 1),这些 NAC 基因和 MYB 基因具有共调控现象,在调节细胞壁合成中起协同调控作用。 2 图1 基因共表达调控网络分析二、利用超临界醇解中醇羟基对木质素 C-O-C 的配位活化作用,实现了其向单/ 低聚酚类化合物的高效转化通过超临界反应条件和醇种类的调控,木质素可高效解聚为单/ 低聚酚衍生物,收率高达 87% 。结合酚类化合物的分布规律及超临界条件下醇羟基配位活化作用,推测木质素解聚机理如图 1:亲核试剂甲醇或者乙醇中的氧原子进攻木质素大分子结构单元间的 C-O 醚键,从而使醚键发生断裂生成如 4- 乙基愈创木酚小分子量的芳香化合物。由于木质素结构单元中 C-O 醚键是最主要的连接方式, 由此可推测低碳烷醇甲醇或乙醇与醚键之间的亲核取代反应是木质素降解液化的主要途径。 HO OO O RH OO O RH OR+ Rdenotesmethylorethylgroup. lignin O31 图1 木质素超临界醇解机理三、设计合成了高效的均/ 多相催化剂体系,实现了糖类衍生物向 3 5-HMF 平台化合物的高效转化来源于葡萄糖(含葡萄糖生物质)的 5-HMF 是生物质基关键平台化合物之一,以 5-HMF 为起始物可获得众多的精细化学品和生物燃料,但是以含葡萄糖生物质为原料直接合成 5-HMF 经历的步骤较多,且 5-HMF 在水相中不稳定,容易继续降解为其它副产物,因此糖衍生物高产率转化为 5-HMF 一直较为困难。针对糖衍生物催化为 5-HMF 的反应途径与催化剂特点,我们设计合成了聚乙烯基苯磺酸功能化碳纳米管( CNT-PSSA )、聚乙烯基咪唑基丙磺酸功能化碳纳米管( CNT-PVImSA )和新型的固体酸催化剂 Sn-MCM-41 和磷酸钽等新型催化剂用于在离子液体体系中催化葡萄糖转化 5-HMF ,实现了在较低反应温度下葡萄糖到 5-HMF 的高效转化, 在温和的反应条件下可获得 50% 的 5-HMF 收率。该类催化剂具有高比表面积和吸附能力强等特点,且易回收,可循环使用。设计了高效的氯化锌均相催化转化糖类衍生物转化为 5-HMF 。利用高浓度氯化锌水溶液中存在配位不完全的