生物质糖催化转化过程中手性结构的保留和重建

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21673045
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0202.催化化学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Biomass resource containing rich carbohydrate is the only alternative carbon sources for the construction of chemicals and materials for human survival in the future. Biomass is characterized by natural chemical structure and chirality so that it may offer completely different pathway and features of catalytic conversion compared with fossil resource, which will provide a platform and opportunity for the design of new catalytic systems and materials. The project proposes to achieve retainment and regeneration of chiral structure during catalytic transformation of biomass-derived sugars, and develop new catalytic system and technological route of biomass-derived sugars converted towards new chiral platform molecules. To solve the poor stability of products tetroses/trioses, this project will design and screen the optimum catalyst of retro-adol condensation of sugars, structure stabilizer as well as reaction condition, and guarantee the well retainment of their chiral structure. This project also break the barrier between chemical and enzymatic catalysis, and develop compatible chemical-enzymatic catalytic system to carry out the one-pot regeneration of chiral structure during the sugar conversion. Meanwhile, a full understanding of key scientific issues between the new catalytic system and a series of competition reactions such as isomerization, C-C bond cracking and intramolecular hydrogen shift as well as the cooperation of chemical-enzymatic catalysis and their performances will be formed. These will help to improve values of biomass transformation and its competitiveness compared with fossil resource.
含有丰富碳水化合物的生物质资源是未来人类生存所依赖化学品和材料制备的唯一可再生碳源。碳水化合物特有的天然化学结构和单一手性特点,使其可能具有不同于化石资源的催化转化途径和特色,这为新催化体系的设计提供了平台和机遇。项目以碳水化合物催化转化过程中手性结构的保留和重建为目标,发展从生物质糖催化转化制备新的手性平台化合物的新催化体系和技术路线。项目针对低碳糖稳定性差的缺点,重点通过Lewis催化剂设计与合成、稳定剂协同与匹配、反应条件的控制与优化,确保糖催化转化过程中手性结构的保留,发展新的手性平台化合物;也将着重发展兼容的酶-化学催化体系,打通酶催化与上游生物质糖化学催化之间的壁垒,实现对高附加值生物质平台化合物的手性one-pot重建。最终形成对新催化体系与序列竞争(异构、C-C断裂、分子内氢转移)反应以及化学-酶催化活性匹配与性能关系的科学认识,提高生物质碳源与现有化石资源的竞争力。

结项摘要

碳水化合物特有的天然化学结构和单一手性特点,使其可能具有不同于化石资源的催化转化途径和特色,这为探索生物质资源区别于石化资源利用的催化体系设计提供了想象空间和难得的机遇。本项目以C6醛糖为底物,发展了三种制备D-(-)-赤藓糖的催化转化路线,成功打通了从生物质糖到C4手性合成子的反应路径;利用生物质自身的优缺点,发展了由生物质糖出发制备糖醇、羟基酸以及手性酯的系列新催化转化路线,拓展了生物质平台化合物产物链并最大可能提高了生物质化合物的原子利用率;随着对生物质催化转化过程的深入理解,本项目还以生物质平台化合物为底物,发展了氢转移反应、Aldol缩合、醚化等系列反应相结合的生物质高效升级转化路线。这些全新反应路线的开发无疑为生物质平台化合物到高附加值中间体化学品的转化提供了依据和新思路,也为手性化合物以及H2的制备提供了新视角。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Borate-Stabilized Transformation of C6 Aldose to C4 Aldose
硼酸盐稳定的 C6 醛糖向 C4 醛糖的转化
  • DOI:
    10.1021/acscatal.7b01159
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    ACS Catalysis
  • 影响因子:
    12.9
  • 作者:
    Yan Yueer;Feng Lei;Li Gang;Lin Shaoying;Sun Zhen;Zhang Yahong;Tang Yi
  • 通讯作者:
    Tang Yi
Oxidant-Free Transformation of Ethylene Glycol toward Glycolic Acid in Water
乙二醇在水中无氧化剂转化为乙醇酸
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.9b04617
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Sustainable Chemistry & Engineering
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Zhan Yulu;Hou Wenrong;Li Gang;Shen Yangbin;Zhang Yahong;Tang Yi
  • 通讯作者:
    Tang Yi
Catalysis and Stability Effect of Solvent Alcohol on the C6 Aldose Conversion toward Tetrose
溶剂醇对C6醛糖转化为四糖的催化和稳定性影响
  • DOI:
    10.1002/cctc.201900094
  • 发表时间:
    2019-08-21
  • 期刊:
    CHEMCATCHEM
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Hou, Wenrong;Yan, Yueer;Tang, Yi
  • 通讯作者:
    Tang, Yi
Direct conversion of C6 sugars to methyl glycerate and glycolate in methanol.
C6 糖在甲醇中直接转化为甘油酸甲酯和乙醇酸
  • DOI:
    10.1039/c8ra05612a
  • 发表时间:
    2018-08-24
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Feng, Lei;Li, Gang;Yan, Yueer;Hou, Wenrong;Zhang, Yahong;Tang, Yi
  • 通讯作者:
    Tang, Yi
Alkali-metal-ions promoted Zr-Al-Beta zeolite with high selectivity and resistance to coking in the conversion of furfural toward furfural alcohol
碱金属离子促进的Zr-Al-Beta沸石在糠醛向糠醛醇转化中具有高选择性和抗结焦性
  • DOI:
    10.1016/j.jcat.2020.07.002
  • 发表时间:
    2020-09-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF CATALYSIS
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Gao, Lou;Li, Gang;Zhang, Yahong
  • 通讯作者:
    Zhang, Yahong

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其他文献

根域加温对塑料大棚内葡萄芽萌发及生理特性的影响
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    安徽农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴娇娇;张亚红;杨凯博;胥喆;舒清态
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  • DOI:
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  • 期刊:
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  • DOI:
    10.16626/j.cnki.issn1000-8047.2016.02.014
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙利鑫;张亚红
  • 通讯作者:
    张亚红

其他文献

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张亚红的其他基金

双骨架/双功能复合沸石催化剂的异质晶化制备及其催化性能研究
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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