木质素由交联的酚类化合物组成,其作用是赋予木材以强度。在造纸过程中,为了防止制成的纸张泛黄,工人们会将木质素从木材中去除,这个过程会产生大量木质素废弃物,因此多年以来科学家们一直在研究如何重新利用这些木质素材料。虽然最近有几个研究小组提出了分解木质素的策略,但此类研究存在重大的方向性问题,也就是从木质素中可以得到哪些有用的产物?
2019年10月11日的ACS Central Science期刊报道,荷兰格罗宁根大学的研究者提出了木质素平台化合物利用的新思路——合成药物活性分子。研究者发现,木质素衍生物与许多复杂药物具有结构相似性,可能是合成潜在候选药物的理想原料。通过开发利用木质素资源,可以使这些药物生产过程摆脱对石油化工产品的依赖,同时减少污染性废物的生产。
该研究团队重点研究了苯扎西平类药物,其中包括抗焦虑药物安定(diazepam)。传统合成苯扎西平的过程需要使用可燃溶剂,合成步骤多,最终产生的废物几乎与苯并西平产物一样多。
研究者利用他们之前提出的LignoFlex降解法得到了高产率的木质素单体,所得到的木质素单体利用均相钌催化剂进行官能化合成了一系列含氮中间体。这一类含氮中间体在低共熔溶剂体系中与甲醛作用生成了多种苯并氮杂卓类化合物。
该研究的每一步合成,研究者都尽量选取绿色的溶剂并尽量减少有害副产物的产生,对将来药物分子的绿色合成提供很大的指导和借鉴意义。对于合成的一系列化合物,研究者进行了详细的细胞活性抑制作用测试,发现其中许多具有抗癌抗菌潜力的分子。