废木也可“雕琢”快乐？南林大团队提出多巴胺合成新路径

今年春夏，色彩斑斓的“多巴胺穿搭”火爆全网，但你知道多巴胺有哪些获取路径吗？日前，南京林业大学化学工程学院陈祖鹏教授科研团队在《自然·通讯》上发表研究论文，创新提出一种从木质素到多巴胺的四步催化转化策略。通过这种方法，木头屑等农林废弃物可变废为宝，变成让人快乐的多巴胺。

相似化学结构，引发“多巴胺”设想

众所周知，多巴胺是一种神经传导物质，可以让人“感到快乐”。除了我们大脑会分泌多巴胺，还有一种人工制作的多巴胺，常作为一种药物，可用来治疗帕金森病、精神分裂症等多种疾病。

这类多巴胺从何而来？论文第一作者、团队青年教师董琳介绍，工业上，多巴胺主要从化石原料里提取加工，用锌或汞作为催化剂。“这种方式不仅贵，还不环保。”此外，还可通过生物酶作催化剂进行加工，但这种方法反应时间长，成本较高。一般市场上一克多巴胺需要1000元，比黄金还要贵。

在南京林业大学，陈祖鹏教授科研团队主要专注于高效多相催化剂设计开发，以及在生物质/木质素催化转化、能源催化等领域应用研究，团队成员常年和废弃木头、秸秆等生物质打交道。而这类生物质中含有大量的木质纤维素，在木质纤维素中，木质素是三大成分之一。三年前，董琳比较木质素和多巴胺的化学结构后，发现二者极为相似。

于是，他开始设想：“能否把木质素‘变’成多巴胺？”在团队负责人陈祖鹏教授的支持下，董琳开始了长达3年的探索。

四步催化转化，废木变“快乐源泉”

陈祖鹏告诉新江苏记者，就化学结构而言，木质素是一种复杂的酚类聚合物，由各种碳氧键和碳碳键将许多单体链接而成，当聚合物完全解聚后，就成了苯酚类化合物。“这和多巴胺的关键结构非常相似，因为多巴胺中也有相似的苯酚结构。”

相似并不相同，想要木质素变为多巴胺，还需对分子结构进行调控。“解聚后的木质素单体和多巴胺结构有很多的相似性之处，他们都是碳、氢、氧元素组成，都含有酚类结构，”董琳介绍，多巴胺与木质素最大的不同在于多了胺基官能团。除了调控木质素中原有的化学结构中，还需要引入胺基官能团。

如何把胺基加进去？对木质素进行解聚、脱保护之后，借助催化剂进行胺化即可。陈祖鹏说，胺化是决定木质素质变的关键步骤，也是整个研究中最难的阶段。

“我们想要转化率和选择率都较高的催化剂，这样成本会比较低，最好还要绿色无污染。”董琳说，除了对不同催化剂进行对比，还需在多轮实验中通过控制用量、反应时间、温度和溶剂等变量摸索最佳反应条件。经过上百轮尝试后，他们选定了镍基催化剂。

在没有相似研究可参考的背景下，团队用时3年，通过解聚、脱保护、胺化和水解四步催化转化，最终成功将木头屑“变”成了多巴胺。

成本降低一半，极具应用前景

作为化工领域学者，陈祖鹏和董琳早已习惯在费时的实验中等待结果。“现在回过头来看，这3年总算没有白费。”董琳感慨，在反复的实验和论证中，除了明晰多巴胺的合成新路径外，他们还获得了令人惊喜的发现。

“多巴胺产物可以在溶液里自动沉降，不需要再用其他的装置去分离，经过简单的离心和过滤，就能获得纯度高于98%的盐酸多巴胺。”董琳解释，这意味着在进行量产时，不需要复杂的分离步骤。他们测算，整个流程花费的成本是目前大多数多巴胺合成方式的一半。

在陈祖鹏看来，使用团队探索出的路径来合成多巴胺，不论原料还是流程，都较其他方式更绿色、经济。该研究成果在《自然·通讯》上发表后，已有企业前来咨询。“一些公司很感兴趣，我们也希望这条路线能用于工业生产，因为那不仅大大节约成本，还十分环保，能把废弃的木头屑再利用。”

目前，在陈祖鹏鼓励下，董琳仍在聚焦这一方向开展研究。他表示，希望能进一步优化四步催化转化路径，对合成流程改进升级。陈祖鹏认为，这样做十分有必要:“我们想把每一步都做得完美，最好不需要这么多步骤。因为，我们在科研前端减少的1-2步，对后面工业生产而言就是一大笔成本。”

新江苏·中国江苏网 记者 苑青青/文

编辑: 苑青青

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