ウィスコンシン大学マディソン校のJohn Ralph教授（左）と研究科学者のSteve Karlenが率いるチームは、植物由来の天然化合物からTylenolの有効成分アセタミノフェンを合成する方法の特許を取得しました。 Photo by Chelsea Mamott
化石燃料ではなく、植物から人気のある鎮痛剤を合成する新しい方法によって、Great Lakes Bioenergy Research Centerの研究者は、一度に二つの頭痛を緩和する方法を発見したのです。
ウィスコンシン大学マディソン校のジョン・ラルフ教授（生化学）が率いるチームは、タイレノールの有効成分であるアセトアミノフェンを植物由来の天然化合物から合成する方法について特許を取得しました。 この方法は、コールタール由来の化学物質を使用する現在の製造工程に代わる、再生可能な方法です。
写真は、ウィスコンシン・エネルギー研究所のラボにあるリグニンのサンプルです。 Photo by Chelsea Mamott
「リグニンは、非常に複雑で厄介なポリマーです。 植物の中に、まったく同じ分子は2つとありません」と、ラルフは言います。 「ポプラなどのバイオエネルギー作物に含まれるリグニンは、その難解な傾向により、バイオエネルギー研究者にとって頭痛の種となり得ると、Ralph 氏は述べています。
ウィスコンシン大学同窓会研究財団が申請した特許は、リグニンに含まれる分子をアセトアミノフェンに変換する方法について述べています。 これは5月に、ラルフ、UWマディソンのスティーブ・カーレン、および元GLBRC博士研究員で現在はケンタッキー大学にいるジャスティン・モブリーに授与されました。
2019年6月27日木曜日、ウイスコンシン・エネルギー研究所の建物のジョン・ラルフの研究室でサンプルを準備するUWマディソンの研究員、スティーブ・カーレン（Steve Karlen）は、WISのマジソンにあります。 Photo by Chelsea Mamott
構造的には、アセトアミノフェンは比較的単純な化合物で、6炭素のベンゼン環に2つの小さな化学基が結合しています。 ポプラの木は、リグニンに付着したp-ヒドロキシ安息香酸塩と呼ばれる、非常によく似た構造を自然に作っています。 この方法は安価で、GLBRCで以前に開発されたバイオマス前処理プロセスをベースにしています。
再生可能で持続可能なソース材料からアセトアミノフェンを合成する方法を示すことに加えて、新しく特許を取得したプロセスは、バイオリファイニング（植物から燃料やその他の工業材料を生産すること）の全体の収益を改善するものです。 「多くの場合、これらの製品は燃料よりもさらに価値があります」
植物材料はまた、望ましい構造の一部をすでに持っている分子から始めるという化学的な利点を提供します。 より複雑な石油化学製品は、目的の化合物に作り直す前に、まず基本的な分子骨格に分解されなければなりません」
「産業が化石燃料ベースの経済から移行する準備をしているとき、バイオマスベースの経路を準備しておくことは、そのプロセスにおいて必須の部分となるでしょう」と、ラルフは言います。 化石燃料からではなく、植物から需要の高い「グリーン」な医薬品を作るチャンスがここにあります」
アセトアミノフェンおよび関連分子は、他の医薬品、プラスチック、燃料などの製品を作るために使われる産業構成ブロックである汎用化学品としても有用です。
研究者らは現在、植物由来のアセトアミノフェンの収率と純度を向上させるために、プロセスの改良に取り組んでいます。
この研究は、エネルギー省からの助成金（DE-SC0018409）の支援を受けています。