研究人员开发出更好的方法从树木中制造止痛药

威斯康星大学麦迪逊分校的科学家们开发出了一种经济有效且环境可持续的方法，可以用植物代替石油来制造流行的止痛药和其他有价值的产品。

这一发现以先前获得专利的生产扑热息痛(泰诺的活性成分)的方法为基础，为世界上使用最广泛的药物和其他化学品之一开辟了一条更绿色的道路。更重要的是，它可以提供新的收入来源，使纤维素生物燃料(源自非食用植物纤维)与化石燃料(气候变化的主要驱动因素)相比具有成本竞争力。

五大湖生物能源研究中心的科学家史蒂文·卡伦(StevenKarlen)说：“我们进行了研发，以扩大规模并使其得以实现。”他领导了最近在《ChemSusChem》杂志上发表的这项研究。

扑热息痛，也称为对乙酰氨基酚，是使用最广泛的药物之一，全球市场价值每年约1.3亿美元。自1900年代初推出以来，该药物传统上是由煤焦油或石油的衍生物制成的。

2019年，卡伦和威斯康星大学麦迪逊分校生物化学教授约翰·拉尔夫展示了如何利用众所周知的化学反应，用杨树中的化合物来制造它。

现在，Karlen的团队改进了扑热息痛以及其他药物、颜料、纺织品和可生物降解塑料的生产工艺，累计市场价值超过15亿美元，Karlen表示，这些产品组合可以支持数十家小型生物精炼厂，为更大的生物精炼厂提供支持。枢纽而不使市场饱和。

该过程可通过威斯康星州校友研究基金会获得商业许可，该基金会是一个非营利组织，将大学的发现商业化以支持正在进行的研究。

对乙酰氨基酚分子由六碳苯环和两个化学基团组成。杨树在木质素中产生一种类似的化合物，称为对羟基苯甲酸酯(pHB)，木质素是细胞壁的一部分，将植物糖结合在一起并提供结构。

木质素富含有价值的芳香族化合物，可以取代许多石化产品，并为生物炼制厂提供额外的收入来源，使植物燃料具有成本竞争力。挑战是将复杂且不规则的分子链分解成有用的成分。

事实证明，通过化学处理，pHB相对容易分解，但虽然最初的发现表明在化学上可以将其转化为扑热息痛，但卡伦表示，该过程没有将足够的原材料转化为最终产品。

研究科学家VitaliyTymokhin发现，用不同的(通常更便宜的)方法处理杨树生物质，可以将几乎所有pHB转化为另一种化学物质，然后可以在其他应用中转化为扑热息痛或价值较低的分子。

卡伦说：“你可以制造黑色墨水、可用于纺织品或材料应用的聚合物等染料，将其转化为粘合剂或类似的东西。”“它有巨大的市场和巨大的价值。”

通过将未反应的产物回收到连续反应器中，科学家们成功地将90%的原材料转化为扑热息痛，并使用比传统纯化技术更便宜的方法提取扑热息痛。卡伦表示，应该可以将收益率提高到99%。

该工艺主要以水为基础，依赖绿色溶剂，并且是连续反应而不是间歇反应，这使其成为工业应用的理想选择。

“当我砍倒这棵树时，它可以直接进入一个反应器，取出苯甲酰胺，”卡伦说。“所以你永远不会停下来。只要你的卡车能够尽快驶入并装满料斗，你就可以继续加工。”