1805组Journal Club简报(2015-9-18)

时间:2015-09-21    点击数:

2015年8月21日下午,刘启顺老师和硕士生吴树丽同学在组会上做了文献报告,具体内容如下:

1.报告人:刘启顺 题目:Integrated, Cascading Enzyme-/Chemocatalytic Cellulose Conversion using Catalysts based on Mesoporous Silica Nanoparticles(ChemSusChem, 2014, 7: 3241 -3246)

报告内容: 以生物质转化燃料、大宗化学品和先进材料已经引起广泛的关注。纤维素作为世界上资源最大的生物质,需降解成单糖才能高效利用。5-羟甲基糠醛(HMF)一种平台化合物,目前主要采用葡萄糖和果糖作为反应底物。串联反应能减少单元操作、减小反应器体积、降低单位体积和时空的效率,缩短反应时间。酶的串联反应的主要问题在于稳定性和可重复利用性。

本文作者采用磁性介孔纳米硅上负载酶的策略,构建了两步固定化酶催化、一步固体酸催化的方法,实现了纤维素转化HMF的体系。

首先将纤维素酶负载在含有四氧化三铁的介孔纳米硅上,将纤维素水解成葡萄糖,然后催化剂用磁铁吸附分离;接着将葡萄糖异构酶负载在含有四氧化三铁的介孔纳米硅上,将葡萄糖异构成果糖,将催化剂用磁铁吸附分离;最后,在反应体系中加入DMSO,加入磺酸修饰的介孔纳米硅,催化果糖转化成HMF,整体收率达45,6%。

本文的反应体系第一次构建实现了酶法和化学转化的串联耦合,实现了纤维素到HMF的高效转化,并可以推广至其他反应体系。

2.报告人:吴树丽 题目:Enzyme cascade reactions: synthesis of furandicarboxylic acid (FDCA) and carboxylic acids using oxidases in tandem

报告内容:5-羟甲基糠醛(HMF)是重要的生物基平台化合物,将HMF氧化成呋喃类化合物是生物质转化的重要发展方向,在这些HMF氧化产物中,FDCA因与石油基大宗化学品对苯二甲酸结构相似,可以替代苯二甲酸用于制造聚酯,聚类等材料而备受关注。作者利用半乳糖氧化酶(GOaseM3-5)和醛氧化酶(PaoABC)从双酶协同一锅法和双酶串联两方面研究了HMF向FDCA的生物转化。

研究表明:GOaseM3-5和PaoABC协同一锅法氧化HMF,PH7.6的缓冲液为介质,空气氧为氧化剂,37℃反应1h,产物FDCA收率达到97%;第一次实现了双酶协同一锅法氧化HMF制备FDCA。另外,作者在相同条件下将两酶串联完全氧化HMF底物浓度达到100mM,是迄今报道过的最高底物浓度,较之前报道的酶HMFO(2-4mM)和AAO(3mM)高50-100倍,是一个绿色,可持续,可发展的化学催化方法。与AAO、UPO和HMFO相比,PaoABC对醛基本身有活性,而不是氧化水合醛,从而缩短了反应时间,8h内能将HMF(50mM)完全转化,FDCA收率大于99%。最后作者还分离纯化得到了FDCA纯品,收率达到74%。(文/图/ 刘启顺 吴树丽)

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