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Enregistrement W4408835365 · doi:10.26434/chemrxiv-2025-tz4k6

The formation of covalent linkages via the oxocarbenium intermediate in lignocellulosic biomass

2025· preprint· en· W4408835365 sur OpenAlexaff
Eduardo Romero‐Montalvo, Samir H. Mushrif

Notice bibliographique

RevueChemRxiv · 2025
Typepreprint
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueBiofuel production and bioconversion
Établissements canadiensUniversity of Alberta
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésOxocarbeniumLignocellulosic biomassBiomass (ecology)ChemistryPulp and paper industryAgronomyCatalysisOrganic chemistryLigninBiologyEngineering

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Elucidating molecular origins of plant recalcitrance is critical for developing novel and atom-efficient strategies for lignocellulosic biomass (LCB) valorization. In particular, understanding the formation of covalent, lignin-carbohydrate complex (LCC) linkages is crucial because these interactions are known to significantly contribute to plant recalcitrance. In this work, a new mechanism for the formation of LCC linkages in LCB is explored. Our proposal is based on the formation of the oxocarbenium intermediate in sugar moieties in hemicellulose and the subsequent formation of glycosidic bonds between polysaccharides and lignin. We applied density functional theory calculations to monosaccharides and monolignol molecules serving as model precursors for LCB. Namely, mannopyranose, xylopyranose, arabinofuranose, and glucopyranuronic acid were used as hemicellulose models; p-coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, and sinapyl alcohol were employed as lignin models. Computations without the presence of explicit water molecules predict the stable formation of the proposed glycosidic bonds between all lignin and all sugar models, with some exceptions for mannopyranose and arabinofuranose. Whereas including explicit water molecules showed that, for all systems, the formation of LCC bonds is more thermodynamically favourable than in the absence of water or when using implicit solvent models. In addition, the explicit solvent models indicate that hydrogen bonding between water and organic molecules promotes the formation of more stable LCC bonds. Finally, transition states and intermediates associated with the formation of oxocarbenium ions were computationally found for mannopyranose and xylopyranose, allowing us to evaluate the kinetics of LCC linkage formation for major components of hemicellulose in the secondary cell walls of plants. These results, in combination with recent experimental evidence on hemicellulose-lignin interactions in native biomass, suggest that glycosylation reactions via the oxocarbenium intermediate can occur in the secondary cell walls of plants. Specifically, the hydrated nature of the hemicellulose matrix and the proximity of lignin to hemicellulose in native LCB provides the necessary conditions for the formation of the LCC linkages proposed herein. Overall, this study provides further evidence for the formation of covalent LCC linkages in LCB.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,012
Tête enseignante GPT0,217
Écart entre enseignants0,205 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
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