【解读】陈祖鹏团队Nat. Commun.：木质素合成多巴胺新路径-“令人快乐”的木头！

多巴胺是一种能让人产生快乐、愉悦感的神经递质，可用于治疗帕金森病、精神分裂症、注意力缺陷综合症等多种疾病。同时，聚多巴胺是一种非常强的离子和电子导体，广泛应用于多巴胺基氮掺杂碳的电极材料。从生物质资源木质素中高选择性合成多巴胺是一种绿色可持续的合成策略，但也极具挑战性。

近日，南京林业大学陈祖鹏课题组提出了一种木质素到多巴胺的四步催化转化策略，经过解聚、脱保护、胺化和水解，高选择性地得到多巴胺，单体产率高达74.5%。同时，多巴胺产物可自动沉降，经过简单的离心过滤即可得到纯度98%以上的多巴胺盐酸盐，显著降低了分离成本。经济核算结果表明，通过该策略得到的多巴胺盐酸盐成本价远低于现行市场价格。

在这项工作中。

本工作以含有大量愈创木结构的软木木质素为研究对象，采用木质素酸解聚策略，将木质素选择性解聚为苯乙烯单元结构。为了避免解聚产物发生聚合，加入 Diol 化合物作为保护剂。例如，以云杉木质素为底物时，目标产物化合物 1 的质量产率最高，约为 10.3 wt.%，木质素解聚效率为 95.4%，化合物 1 进一步脱保护后得到苯乙醇单元结构。研究人员同时加入水和 Ru/C 催化剂，在低压氢气氛围下，化合物 1 先水解，进一步加氢得到化合物 2，化合物 2 的产率高达 90.3%。

2—对2至3进行测试。

化合物2与氨发生还原胺化反应生成化合物3。研究人员比较了几种常见的镍基和钌基催化体系，包括10%Ni/TiO2、10%Ni/Al2O3、65Ni/Al2O3、雷尼镍、5%Ru/CeO2和5%Ru/C。在固定床反应器中，对几种催化剂的反应条件进行优化发现，10%Ni/TiO2催化剂表现出最好的还原胺化催化性能，在160℃的反应条件下，转化率为100%，化合物3的收率高达88.2%。综合考虑金属负载量和金属价格，研究人员选择了10%Ni/TiO2催化剂。此外，连续运行20小时后，催化剂仍保持良好的稳定性。

3 之 3 至 4 和。

化合物3在酸的作用下发生水解反应生成多巴胺。首先对比了氢溴酸、氢碘酸和盐酸，发现只有在氢溴酸体系中，有大量白色固体生成，该固体即为多巴胺氢溴酸盐，最高收率高达94.5%，经过简单的过滤干燥后即可得到高纯度的多巴胺氢溴酸盐。为了得到用途更广的多巴胺盐酸盐，科研人员将多巴胺氢溴酸盐溶解在热乙醇中，加入盐酸，充分搅拌，静置后即可得到固体多巴胺盐酸盐。再次经过简单的过滤干燥后便得到了纯度大于98%的多巴胺盐酸盐。通过核磁共振进一步证实了多巴胺盐酸盐的结构和纯度。

4 至。

以软木木质素为原料，经解聚、脱保护、胺化、水解得到多巴胺盐酸盐，多巴胺盐酸盐的质量产率约为木质素的6.4 wt.%，摩尔产率341 μmol/g，纯度高于98.0 ；同时直接以云杉木质素为原料，将反应工艺放大10倍，以上步产物为底物进行继续反应，多巴胺盐酸盐的质量产率为3.3 wt.%，基于该反应工艺，经技术经济测算，采用该策略生产多巴胺盐酸盐的成本远低于目前市场价格。

该项研究的最大意义在于，为可再生生物质资源转化为高附加值多巴胺提供了先例，在医疗、电极领域有重要应用，并显著提高生物质精炼工厂的经济效益。

参考：

Dong, L.; Wang, Y.; Dong, Y.; Zhang, Y.; Pan, M.; Liu, X.; Gu, X.; , M.; Chen, Z.，来自。Nat.。14, 4996 (2023)。

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