モノリグノールの脱水素重合とリグニンの化学構造に及ぼす疎水環境の影響

疏水环境对木质素单体脱氢聚合及木质素化学结构的影响

基本信息

批准号：
20K06169
负责人：
岸本崇生
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Toyama Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

樹木の細胞壁のリグニンは、主要構造であるβ-O-4構造が50-60%を占めている。しかし、西洋わさびペルオキシダーゼ（HRP)や市販のカワラタケ由来のラッカーゼなどを用いたモノリグノールの重合では、脱水素重合物（人工リグニン：DHP）中のβ-O-4構造量は、樹木の細胞壁中のリグニンと比べて著しく少ない。その原因として、重合中のリグニン自身のベンゼン環による疎水領域や、セルロースやヘミセルロースなどの多糖を構成する単糖中のCH結合による疎水領域のため、実際の細胞壁中でのリグニンの生合成環境は従来考えられている以上に疎水的であり、その疎水環境がリグニンの化学構造を規定する重要な因子であると考えた。これまでにモノリグノールの脱水素重合に及ぼす要因として、疎水環境の影響についてエタノールなどの有機溶媒を用いた検討を行ってきた。また、シリンギルリグニンの形成の初期段階の解明を行うため、フローマイクロリアクターなどを用いてシナピルアルコールの反応について検討してきた。今年度はケナフなどに存在する、アセチル基などでアシル化されたリグニンの化学構造とその形成機構を解明するため、HRP/過酸化水素を用いてシナピルγ－アセテートの反応生成物の解析を行った。その結果、テトラリンタイプのβ－β型2量体が生成することを確認した。これらの構造が実際にリグニン中に存在するか検討するため、栽培したケナフからリグニンを単離し、引き続き検討を行っている。

树木细胞壁木质素的主要结构是β-O-4结构，占50-60%。然而，在使用辣根过氧化物酶（HRP）或来自云芝的市售漆酶聚合木质素单体时，脱氢聚合物（人造木质素：DHP）中β-O-4结构的量低于树细胞中的量其含量明显低于木质素。其原因在于细胞壁中木质素的实际生物合成环境是木质素比以前想象的更疏水，而疏水环境是决定木质素化学结构的重要因素。到目前为止，我们已经研究了疏水环境作为一个因素对使用乙醇等有机溶剂进行木质素单体脱氢聚合的影响。此外，为了阐明紫丁香基木质素形成的早期阶段，我们使用流动微反应器研究了芥子醇的反应。今年，为了阐明红麻中存在的乙酰基等酰化木质素的化学结构和形成机制，我们将使用HRP/过氧化氢Ta来分析芥子酸γ-乙酸酯的反应产物。结果，确认生成了四氢化萘型β-β型二聚体。为了研究这些结构是否确实存在于木质素中，我们从栽培的红麻中分离出木质素，并正在继续研究它。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Initial stage of syringyl lignin formation

紫丁香基木质素形成的初始阶段

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ayu Yamaguchi; Takao Kishimoto; Daisuke Urabe
通讯作者：
Daisuke Urabe

シリンギルリグニンの形成機構の解析

紫丁香基木质素形成机制分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
山口愛由;岸本崇生;占部大介
通讯作者：
占部大介

Novel α-oxidized β-β structure in hardwood lignin

硬木木质素中新型α-氧化β-β结构

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takao Kishimoto; Ayumi Hiyama; Ayana Yamashita; Toshiyuki Takano; Yuki Tobimatsu; Daisuke Urabe
通讯作者：
Daisuke Urabe

Existence of Syringyl α-Carbonyl-Type Tetrahydrofuran β-β Structure in Hardwood Lignins

硬木木质素中紫丁香基α-羰基型四氢呋喃β-β结构的存在

DOI：
10.1021/acssuschemeng.2c03861
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
8.4
作者：
Kishimoto Takao;Hiyama Ayumi;Yamashita Ayana;Takano Toshiyuki;Tobimatsu Yuki;Urabe Daisuke
通讯作者：
Urabe Daisuke

成熟に伴うケナフリグニンの化学構造の変化

成熟后红木碱化学结构的变化