Veel stoffen vinden hun oorsprong nog in fossiele bronnen. Omdat overheden en bedrijven zich steeds meer van fossiele bronnen willen distantiëren, zijn wetenschappers op zoek naar andere bronnen. Zo’n duurzame bron vind je bijvoorbeeld in de bosbouw of de citrussapindustrie. De reststromen uit deze industrieën bevatten namelijk onder andere limoneen en turpentine, een mix van monoterpenen als α-pineen, β-pineen en 3-careen. Deze stoffen kun je heel goed als bouwsteen gebruiken voor producten als medicijnen, geurstoffen, biobrandstoffen en polymeren. Joshua Tibbets, Steven Bull en collega’s van de University of Bath wilden het goede voorbeeld geven en ontwikkelden een schaalbare synthese van paracetamol en ibuprofen met β-pineen als startpunt.

Het plan was om eerst tot een molecuul te komen waarna de route zich splitst naar paracetamol en ibuprofen. Uit β-pineen maakten de onderzoekers via oxidatie, zuurgekatalyseerde ring-opening en dehydratie (H-atoom verwijderen) 4-isopropenylcyclohexanon (4-IPEC) op twintig gram-schaal. Vanuit 4-IPEC ben je dan respectievelijk met drie en vijf stappen bij paracetamol en ibuprofen. Kenmerkend voor beide syntheseroutes is dat een palladium-gekatalyseerde hydrogenatie een belangrijke rol speelt om de ring aromatisch te maken. Op deze manier hebben ze laten zien dat β-pineen uitstekend als grondstof kan dienen.

Tijdens de route naar paracetamol kwamen de onderzoekers op het intermediair 4-hydroxyacetofenon (4-HAP). Dit intermediair kun je, zo beredeneerden ze, ook als bouwsteen gebruiken voor andere duurzame aromatische producten. Niet alleen leidt 4-HAP naar paracetamol, maar ook de stoffen dyclonine (oraal verdovingsmiddel), metropolol (bètablokker), salbutamol (bronchodilatator) en het microbicide BHAP zijn vanaf 4-HAP bereikbaar.

Bull en collega’s hebben de syntheseroutes naar deze laatste stoffen niet onderzocht, maar noemden ze met name om andere onderzoekers te inspireren en te laten zien wat er allemaal mogelijk is vanuit een bioraffinaderij die terpenen behandelt. Ze hopen dat ‘the success of this study will inspire others to design their own sustainable routes from biorenewable feedstocks to industrially important benzenoid products that are currently sourced from non-sustainable petrochemical feedstocks’.

Tibbetts, J.D. et al. (2023) ChemSusChem e202300670, DOI: 10.1002/cssc.202300670