Att syntetisera livräddande läkemedel från naturlig biomassa kan vara mer kostnadseffektivt än traditionella metoder och ger färre giftiga biprodukter.

Genom att tillämpa "grön kemi" -teknik, Ryska forskare säger att de kan använda växtbiomassa för att producera industriella mängder av en grundingrediens, eller 'plattformskemikalie', för användbara farmaceutiska föreningar.

Forskarna har använt plattformskemikalien för att tillverka modellprodukter som inkluderar, till exempel, en antacida i magen. Det finns potential för mycket mer. Kemikalien, 5-hydroximetylfurfural (5-HMF), forskas inom flera kemiområden och verkar vara en byggsten för en ny generation organiska syntesprocedurer.

Den nya processen är attraktiv eftersom den neutraliserar kol, som bidrar till den globala klimatförändringen. Källmaterialet, växtbiomassa, drar in kol genom naturlig fotosyntes. Den nya processen omvandlar sedan denna biomassa till 5-HMF. Därefter bearbetas startmolekylen för att göra andra kemikalier med användning inom organisk kemi, materialvetenskap, biodrivmedel och läkemedel.

Att använda miljömässigt hållbara processer för att syntetisera kommersiella molekyler kostar mindre och skapar mindre avfall än traditionella kemiska tillverkningsmetoder.

Genom att syntetisera ett kilo läkemedel med traditionella kemiska metoder skapas allt från 30 till 100 kilo avfallsprodukter, många av dem är giftiga. Att göra 5-HMF med grön kemi skapar bara vatten som en biprodukt.

Forskare vid Zelinsky Institute of Organic Chemistry säger att äldre, oljebaserade former av 5-HMF sönderdelas mycket snabbt, en avtalsbrytare för storskalig industriell användning. Många plattformskemikalier är oljor, men oljebaserad 5-HMF har ett ovanligt problem. Med så få som 1 till 3% föroreningar, det oxiderar och försämras dåligt på mindre än en månad. Det försämrade råmaterialet minskar raffineringseffektiviteten, ökar avfallet och minskar avkastningen av den önskade produkten drastiskt.

Att repurera det är inte kostnadseffektivt. Forskarna utvecklade en katalyserad process för att göra en kristallin fast form av 5-HMF som är renare än den oljebaserade versionen-cirka 99,9% ren-och inte bryts ned. De gjorde detta genom att kontinuerligt avdunsta vatten från ytan av biomassan under reaktionen. Detta fick den joniserade vätskan som fortfarande finns i systemet att bilda vad forskarna kallar nanostrukturerade vattenfack.

Dessa hjälpte till effektiv katalys och förhindrade föroreningar, vilket resulterar i en stabil form av kemikalien som ger mycket högre utbyten i modellreaktioner.

Forskarna arbetar nu med att utveckla ytterligare effektiva gröna processer för att producera läkemedel och läkemedelsmolekyler direkt från biomassa.