Ab initio molecular dynamics investigation of xylan hydrolysis

ACS Symposium Series

Volumn 1052, Issue , 2010, Pages 1-15

  Dong, Haitao ^a   Qian, Xianghong ^a  

^a Engineering Research Center and Hydraulics Laboratory   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HYDROLYSIS; MOLECULAR DYNAMICS; PROTONS;

AB INITIO MOLECULAR DYNAMICS; ACID-CATALYZED HYDROLYSIS; BIOMASS PRE TREATMENTS; FREE ENERGY SURFACE; HYDROLYSIS REACTION; RATE-LIMITING STEPS; REACTION BARRIERS; XYLAN HYDROLYSIS;

REACTION KINETICS;

EID: 84905513449     PISSN: 00976156     EISSN: 19475918     Source Type: Book Series    
DOI: 10.1021/bk-2010-1052.ch001     Document Type: Conference Paper

References (83)

1. Sun, Y.; Cheng, J. Y. Bioresour. Technol. 2002, 83, 1-11.
2. Mosier, N.; Wyman, C.; Dale, B.; Elander, R.; Lee, Y. Y.; Holtzapple, M.; Ladisch, M. Bioresour. Technol. 2005, 96, 673-686.
3. Wooley, R.; Ruth, M.; Glassner, D.; Sheehan, J. Biotechnol. Prog. 1999, 15, 794-803.
4. Lynd, L. R.; Elander, R. T.; Wyman, C. E. Appl. Biochem. Biotechnol. 1996, 57-8, 741-761.
5. Knappert, D.; Grethlein, H.; Converse, A. Biotechnol. Bioeng. 1980, 22, 1449-1463.
6. Knappert, D. R. Ph.D. Thesis, Dartmouth College, Hannover, NH, 1981.
7. Hsu, T. A. In Handbook on Bioenthanol Production and Ultlization; Wyman, C., Ed.; Taylor & Francis: Washington, D.C., 1996.
8. Clarke, M. A.; Edye, L. A.; Eggleston, G. In Advances in Carbohydrate Chemistry and Biochemistry; 1997; Vol. 52.
9. Heitz, M.; Capekmenard, E.; Koeberle, P. G.; Gagne, J.; Chornet, E.; Overend, R. P.; Taylor, J. D.; Yu, E. Bioresour. Technol. 1991, 35, 23-32.
10. Saddler, J. N.; Ramos, L. P.; Breuil, C. In Bioconversion of Forest and Agricultural Plant Residues; Saddler, J. N., Ed.; CAB International: Oxford, 1993.
11. Dale, B. E.; Moreira, M. J. Biotechnol. Bioeng. 1982, 31-43.
12. Dale, B. E.; Leong, C. K.; Pham, T. K.; Esquivel, V. M.; Rios, I.; Latimer, V. M. Bioresour. Technol. 1996, 56, 111-116.
13. Chang, V. S.; Burr, B.; Holtzapple, M. T. Appl. Biochem. Biotechnol. 1997, 63-5, 3-19.
14. Chang, V. S.; Nagwani, M.; Holtzapple, M. T. Appl. Biochem. Biotechnol. 1998, 74, 135-159.
15. Wyman, C. E.; Dale, B. E.; Elander, R. T.; Holtzapple, M.; Ladisch, M. R.; Lee, Y. Y. Bioresour. Technol. 2005, 96, 1959-1966.
16. Himmel, M. E.; Ding, S. Y.; Johnson, D. K.; Adney, W. S.; Nimlos, M. R.; Brady, J. W.; Foust, T. D. Science 2007, 315, 804-807.
17. Esteghlalian, A. R.; Hashimoto, A. G.; Fenske, J. J.; Penner, M. H. Bioresour. Technol. 1997, 59, 129-136.
18. Shiang, M.; Linden, J. C.; Mohagheghi, A.; Grohmann, K.; Himmel, M. E. Biotechnol. Prog. 1991, 7, 315-322.
19. Kim, S. B.; Lee, Y. Y. Biotechnol. Bioeng. Symp. 1987, 17, 71.
20. Maloney, M. T.; Chapman, T. W.; Baker, A. J. Biotechnol. Bioeng. 1985, 27, 355-361.
21. Mayans, O.; Scott, M.; Connerton, I.; Gravesen, T.; Benen, J.; Visser, J.; Pickersgill, R.; Jenkins, J. Structure 1997, 5, 677-689.
22. Chen, R.; Lee, Y. Y.; Torget, R. Appl. Biochem. Biotechnol. 1996, 57/58, 133-146.
23. Liu, C. G.; Wyman, C. E. Ind. Eng. Chem. Res. 2004, 43, 2781-2788.
24. Keller, F. A.; Hamilton, J. E.; Nguyen, Q. A. Appl. Biochem. Biotechnol. 2003, 105-108, 27-41.
25. Torget, R.; Walter, P.; Himmel, M.; Grohmann, K. Appl. Biochem. Biotechnol. 1991, 28-29, 75-86.
26. Antal, M. J.; Leesomboon, T.; Mok, W. S.; Richards, G. N. Carbohydr. Res. 1991, 217, 71-85.
27. Qian, X. H.; Nimlos, M. R.; Johnson, D. K.; Himmel, M. E. Appl. Biochem. Biotechnol. 2005, 121, 989-997.
28. Qian, X. H.; Nimlos, M. R.; Davis, M.; Johnson, D. K.; Himmel, M. E. Carbohydr. Res. 2005, 340, 2319-2327.
29. Nimlos, M. R.; Qian, X. H.; Davis, M.; Himmel, M. E.; Johnson, D. K. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 11824-11838.
30. Antal, M. J.; Mok, W. S. L.; Richards, G. N. Carbohydr. Res. 1990, 199, 91-109.
31. Torget, R. W.; Kim, J. S.; Lee, Y. Y. Ind. Eng. Chem. Res. 2000, 39, 2817-2825.
32. Kuster, B. F. M. Starch 1990, 42, 341-21.
33. Chen, S. F.; Mowery, R. A.; Castleberry, V. A.; van Walsum, G. P.; Chambliss, C. K. J. Chromatogr., A 2006, 1104, 54-61.
34. Nimlos, M. R. Private Communication
35. CPMD 3.11.1; copyrighted jointly by IBM Corp and by Max-Planck Institute: Stuttgart
36. Kohn, W. Rev. Mod. Phys. 1999, 71, 1253-1266.
37. Kuo, I. F. W.; Mundy, C. J.; McGrath, M. J.; Siepmann, J. I.; VandeVondele, J.; Sprik, M.; Hutter, J.; Chen, B.; Klein, M. L.; Mohamed, F.; Krack, M.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 12990-12998.
38. VandeVondele, J.; Mohamed, F.; Krack, M.; Hutter, J.; Sprik, M.; Parrinello, M. Journal of Chemical Physics 2005, 122, 6.
39. Martonak, R.; Donadio, D.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 2005, 122, 10.
40. Stirling, A.; Iannuzzi, M.; Parrinello, M.; Molnar, F.; Bernhart, V.; Luinstra, G. A. Organometallics 2005, 24, 2533-2537.
41. Martonak, R.; Laio, A.; Bernasconi, M.; Ceriani, C.; Raiteri, P.; Zipoli, F.; Parrinello, M. Z. Kristallogr. 2005, 220, 489-498.
42. Raiteri, P.; Martonak, R.; Parrinello, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 3769-3773.
43. Oganov, A. R.; Martonak, R.; Laio, A.; Raiteri, P.; Parrinello, M. Nature 2005, 438, 1142-1144.
44. Barducci, A.; Chelli, R.; Procacci, P.; Schettino, V.; Gervasio, F. L.; Parrinello, M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2705-2710.
45. Rodriguez-Fortea, A.; Iannuzzi, M.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3477-3484.
46. Dyer, P. J.; Cummings, P. T. J. Chem. Phys. 2006, 125, 6.
47. Kuo, I. F. W.; Mundy, C. J.; McGrath, M. J.; Siepmann, J. I. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 1274-1281.
48. Williams, R. W.; Malhotra, D. Chem. Phys. 2006, 327, 54-62.
49. Izvekov, S.; Voth, G. A. J. Chem. Phys. 2005, 123, 9.
50. Chen, B.; Ivanov, I.; Park, J. M.; Parrinello, M.; Klein, M. L. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 12006-12016.
51. Mundy, C. J.; Colvin, M. E.; Quong, A. A. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 10063-10071.
52. Iannuzzi, M.; Laio, A.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 238302
53. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2001.
54. Laio, A.; Parrinello, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 12562-12566.
55. Car, R.; Parrinello, M. Phys. Rev. Lett. 1985, 55, 2471-2474.
56. Andersen, H. C. J. Chem. Phys. 1980, 72, 2384-2393.
57. Nose, S. Mol. Phys. 1984, 52, 255-268.
58. Andreoni, W.; Marx, D.; Sprik, M. ChemPhysChem 2005, 6, 1671-1676.
59. Tateyama, Y.; Blumberger, J.; Sprik, M.; Tavernelli, I. J. Chem. Phys. 2005, 122, 234505
60. Cucinotta, C. S.; Ruini, A.; Catellani, A.; Stirling, A. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 14013-14017.
61. Bulo, R. E.; Donadio, D.; Laio, A.; Molnar, F.; Rieger, J.; Parrinello, M. Macromolecules 2007, 40, 3437-3442.
62. Piana, S.; Laio, A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 4553-4559.
63. Amat, M. A.; Kevrekidis, I. G.; Maroudas, D. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 171910
64. Lelievre, T.; Rousset, M.; Stoltz, G. J. Chem. Phys. 2007, 126, 134111
65. Spiwok, V.; Lipovova, P.; Kralova, B. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 3073-3076.
66. Rodriguez-Fortea, A.; Iannuzzi, M.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2251-2258.
67. Bulo, R. E.; Siggel, L.; Molnar, F.; Weiss, H. Macromol. Biosci. 2007, 7, 234-240.
68. Michel, C.; Laio, A.; Mohamed, F.; Krack, M.; Parrinello, M.; Milet, A. Organometallics 2007, 26, 1241-1249.
69. Branduardi, D.; Gervasio, F. L.; Parrinello, M. J. Chem. Phys. 2007, 126, 054103.
70. Boero, M.; Ikeda, T.; Ito, E.; Terakura, K. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16798-16807.
71. Qian, X.; Nimlos, M. R. In Biomass Recalcitrance; Himmel, M., Ed.; Blackwell Publishing Ltd: Oxford, 2007.
72. Babin, V.; Roland, C. J. Chem. Phys. 2006, 125, 204909.
73. Ensing, B.; Laio, A.; Parrinello, M.; Klein, M. L. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6676-6687.
74. Laio, A.; Rodriguez-Fortea, A.; Gervasio, F. L.; Ceccarelli, M.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6714-6721.
75. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098.
76. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
77. Goedecker, S.; Teter, M.; Hutter, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 1703-1710.
78. Qian, X. H. Mol. Sim. 2008, 183-191.
79. Dong, H.; Nimlos, M. R.; Himmel, M. E.; Johnson, D. K.; Qian, X. J. Phys. Chem. 2009, 113, 8577-8585.
80. Nose, S. J. Chem. Phys. 1984, 81, 511.
81. Hockney, R. W. Methods Comput. Phys. 1970, 9, 136.
82. Capon, B. Chem. Rev. 1969, 69, 407-498.
83. Tewari, Y. B.; Goldberg, R. N. J. Biol. Chem. 1989, 264, 3966-3971.