国家重点基础研究发展规划973计划项目.doc

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体燃料的基础研究
（项目编号：2０12CＢ２１5３００)
简 报
2012年第 2 期
(总第　２ 期）
项目管理办公室20１2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ＮAＣ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　,NST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。
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—－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。
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***化锌均相催化转化糖类衍生物转化为５—HMF。利用高浓度***化锌水溶液中存在配位不完全的锌离子与葡萄糖的羟基络合来达到催化葡萄糖异构化（见图１）和系统存在的氢离子等的催化脱水作用，实现了纤维素、淀粉、蔗糖等糖类脱水生成5－HMＦ,产率可达30 moｌ%以上。研究还发现葡萄糖降解、5—HMF的生成以及５-HＭF的降解反应都符合一级反应动力学；加入盐酸明显影
响各步反应的速率常数， Communatiｏns（Chemｉｃａl　Commｕnａｔiｏns