碳-13同位素示蹤法研究木素與LCC的化學(xué)結(jié)構(gòu)及形成機(jī)理.pdf

1、該論文采用<'13>C同位素示蹤技術(shù),結(jié)合高分辨率的CP/MAS <'13>C-NMR和高分辨率的液體<'13>C-NMR技術(shù)來(lái)分析研究木素及木素-碳水化合物復(fù)合體的生物合成機(jī)理和化學(xué)結(jié)構(gòu).該文首先合成木素的前驅(qū)物之一——松柏醇葡萄糖甙和松柏醇葡萄糖甙-[α-<'13>],通過(guò)紅外光譜、紫外分析及高分辨率<'13>C-NMR檢測(cè)驗(yàn)證了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu).模擬自然條件,用混合法和滴加法分別來(lái)合成木素的模型物——脫氫聚合物(Dehydrogenat

2、ion Polymer).通過(guò)紅外分析及核磁檢測(cè)結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn)無(wú)論滴加法還是混合法均可以得到脫氫聚合物,所得的DHP的化學(xué)結(jié)構(gòu)與天然木素很接近,采用滴加法時(shí)DHP的得率比混合法要高.為了探討植物中木素-碳水化合物的連接方式,該文在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬天然植物體中木素合成條件,分別在木聚糖、纖維素及綜纖維素存在下生物合成DHP.在木聚糖存在下,以松柏醇葡萄糖甙作為木素前驅(qū)物來(lái)生物合成脫氫聚合物(DHP)的過(guò)程中,松柏醇葡萄糖甙與木聚糖發(fā)生共聚

3、形成DHP-木聚糖的復(fù)合體(DHP-Xylan Complexes).對(duì)合成的DHPXC側(cè)鏈α碳-13示蹤同位素標(biāo)記,結(jié)合CP/MAS<'13>C-NMR分析,證實(shí)了DHP中的苯丙烷結(jié)構(gòu)單元之間主要通過(guò)β-0-4、β-β、β-5和β-1方式連接.為了進(jìn)一步探討植物中木素-碳水化合物復(fù)合體的結(jié)構(gòu),該文向天然植物稻桿中投入帶標(biāo)記的松柏醇葡萄糖甙,發(fā)現(xiàn)并不影響木素和碳水化合物的正常合成,用Bjorkman的方法將木素-碳水化合物復(fù)合體從稻桿粉

4、末中分離出來(lái),結(jié)合紅外和高分辨率的液態(tài)<'13>C-NMR核磁檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn):木素與碳水化合物之間以縮醛鍵和酯鍵連接,而以酯鍵連接為主.其中,生成的木素結(jié)構(gòu)主要以β-0-4、β-β、β-5、β-1為主,其中含有少量的松柏醇結(jié)構(gòu).為了全面了解稻桿中LCC的結(jié)構(gòu),將制備LCC中的不溶于50﹪乙酸的組分(即圖4-1中不溶物II),先用纖維素酶和半纖維素酶處理以除去物質(zhì)中大量的碳水化合物,以減少碳水化合物的強(qiáng)信號(hào)對(duì)與木素及LCC有關(guān)的信息的干擾.