番茄红素催化天冬氨酸硫酰胺化反应的高效绿色合成新策略

本研究针对传统天冬氨酸硫酰胺（aspartic thioamide）合成工艺高能耗、高毒性等问题，开发了番茄红素（lycopene）介导的催化转移硫化（catalytic transfer sulfurization）新方法。在H2 S氛围中，100°C反应45分钟即可实现52.56%转化率，水相中选择性高达89.21%。该技术避免了贵金属催化剂和惰性气氛需求，为神经递质前体的绿色制备提供了新思路。

　　

在生命科学领域，氨基酸衍生物的合成一直是药物开发和神经科学研究的重要课题。天冬氨酸硫酰胺（aspartic thioamide）作为一类特殊的硫代氨基酸，不仅参与蛋白质构建，更被发现具有增强脑功能、改善记忆的独特价值。然而传统合成方法面临严峻挑战：火山岩反应器（volcanic operatus）等设备成本高昂，反应温度需超过130°C，且伴随甲烷（CH₄
）、氨（NH₃
）等有毒副产物。这些技术瓶颈严重制约了硫酰胺类化合物的临床应用研究。

针对这一难题，来自印度理工学院孟买分校和玛哈特玛甘地理工学院海得拉巴分校的研究团队另辟蹊径，从餐桌上常见的番茄中寻找解决方案。他们发现番茄红素（lycopene）——这种使番茄呈现红色的天然色素，因其分子结构中丰富的共轭双键体系，展现出惊人的催化潜力。发表于《Journal of the Indian Chemical Society》的研究成果揭示，在温和的硫化氢（H₂
S）氛围中，番茄红素能在100°C条件下高效催化天冬氨酸向硫酰胺的转化，突破性地实现了近90%的选择性。

研究团队采用深共熔溶剂辅助提取技术制备番茄红素纳米颗粒，通过拉曼光谱（Raman）在2462 cm^?1
和2662 cm^?1
处捕捉到特征性SH伸缩振动峰，证实硫酰胺的成功合成。场发射扫描电镜（FESEM）和透射电镜（TEM）显示产物具有均匀的纳米结构，而能量色散谱（EDS）则精确标定了硫元素的分布。值得注意的是，在极性溶剂筛选实验中，水相体系表现出最优的催化效率，这为工业化放大提供了环保溶剂选择。

在材料与方法部分，研究人员采用溶剂萃取法从新鲜番茄中获取高纯度番茄红素，通过热重分析验证其100°C下的热稳定性。催化反应在密闭系统中进行，使用气相色谱监测反应进程。表征阶段联合运用X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）进行晶体结构和官能团解析。

研究结果部分显示：

1. 在无外加催化剂时，单纯H₂
   S硫化的转化率不足40%；
2. 番茄红素-100体系展现出时间依赖性催化活性，45分钟达到反应平衡；
3. 溶剂效应研究表明，水介质中硫酰胺选择性显著高于甲醇、乙腈等有机溶剂。

结论部分强调，该工作首次建立了基于食品级催化剂的氨基酸硫化技术平台。相比传统方法，新工艺具有三大优势：反应温度降低30%以上、完全规避重金属催化剂、产物无需复杂纯化即可达到药用标准。Martha Ramesh等作者特别指出，番茄红素分子中的11个共轭双键可能是其卓越催化性能的结构基础，这种"以食为媒"的策略为神经退行性疾病药物的研发开辟了新路径。

讨论环节深入分析了反应机理，认为番茄红素可能通过π-π堆积作用活化天冬氨酸的羧基，同时其抗氧化特性有效抑制了硫化过程中的副反应。尽管目前对精确的分子作用机制尚未完全阐明，但该研究无疑为绿色化学与生物医学的交叉创新提供了典范。随着后续对反应动力学和催化剂回收利用的深入研究，这项源自厨房的发现或将引发制药工业的技术革新。