Sản xuất loại thuốc giảm đau phổ biến mà không cần than đá và dầu thô

Được tổng hợp lần đầu tiên vào những năm 1800, paracetamol được biết đến ở Mỹ và Nhật Bản với tên gọi acetaminophen, là một trong những loại thuốc không kê đơn sử dụng phổ biến nhất để giảm đau và hạ sốt trên thế giới. Được bán dưới dạng Tylenol và Panadol, nó thậm chí còn xuất hiện trong Danh sách mẫu thuốc thiết yếu của Tổ chức Y tế Thế giới.

Tuy nhiên, giống như hầu hết các loại dược phẩm, paracetamol có nguồn gốc từ hóa dầu không thể tái tạo. Trên thực tế, nó từng được biết đến như một loại thuốc giảm đau hắc ín than đá vì nguyên liệu ban đầu để sản xuất paracetamol thương mại là phenol, thu được từ quá trình chưng cất nhựa than đá, có đặc tính giảm đau. Ngày nay, phenol công nghiệp thường được tổng hợp từ dầu thô thay vì nhựa than đá, điều này vẫn gây ra các vấn đề về môi trường.

Do nguồn cung cấp nhiên liệu hóa thạch hạn chế của hành tinh và thách thức toàn cầu trong việc đạt được lượng khí thải ròng bằng 0, các nhà nghiên cứu từ Đại học Wisconsin–Madison đã nghĩ ra một cách sản xuất paracetamol xanh hơn.

Paracetamol hay còn gọi là acetaminophen được sản xuất theo cách xanh hơn.

Vào năm 2019, một nhóm do John Ralph, giáo sư hóa sinh tại UW–Madison và Steven Karlen, một nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Năng lượng Sinh học Great Lakes dẫn đầu đã được trao bằng sáng chế cho phương pháp tổng hợp paracetamol từ lignin - một loại chất polyme hữu cơ phức tạp hoạt động như một 'xương sống' cho một số loại thực vật. Kể từ đó, họ tiếp tục cải tiến quy trình.

Đầu tiên, phân tử paracetamol (N-acetoxy-p-aminophenol) bao gồm một vòng benzen sáu carbon có hai nhóm hóa học, một nhóm hydroxyl và một nhóm amide được gắn vào. Lignin được tìm thấy trong cây dương tạo ra hợp chất tương tự đó là p-hydroxybenzoate (pHB). Tuy nhiên, do cấu trúc phân tử phức tạp và không đều, lignin gặp khó khăn trong việc phân hủy thành các thành phần hữu ích.

Trước thách thức này, các nhà nghiên cứu đã phát triển phương pháp phân hủy pHB thành chất hóa học khác và sau đó chuyển nó thành acetaminophen (hoặc các sản phẩm có ứng dụng khác). Phương pháp này có ba giai đoạn xử lý, đầu tiên, pHB có nguồn gốc từ thực vật được phân hủy thành p-hydroxybenzamide (pHBA). Ở giai đoạn thứ hai, quá trình phản ứng liên tục chuyển đổi pHBA thành p-aminophenol và thu hồi pHBA không phản ứng (Trong phản ứng liên tục, tất cả hoạt động hóa học xảy ra cùng nhau và vật liệu xử lý không được chia thành các phần riêng biệt như trong phản ứng theo mẻ). Giai đoạn thứ ba liên quan đến quá trình acetyl hóa p-aminophenol thành acetaminophen.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng quá trình này tạo ra hiệu suất pHBA-to-paracetamol khoảng 90%, với độ tinh khiết của paracetamol lớn hơn 95%. So với các phương pháp truyền thống, phương pháp mới có một số lợi ích. Nó rẻ hơn, chủ yếu gốc nước, dựa vào dung môi xanh và phản ứng liên tục chứ không phải phản ứng theo mẻ, khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp.

Hà My