專利名稱：一種硝基芳香胺類化合物的酶催化合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硝基芳香胺類化合物的酶催化合成方法，屬于生 物有機(jī)合成領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
硝基類化合物作為一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于有機(jī)化工、 農(nóng)藥、染料、含能材料等領(lǐng)域。
目前，硝基芳香胺類化合物通過以下三個(gè)步驟(1)氨基保護(hù)。 因?yàn)樵谒嵝詶l件下芳香胺不能夠進(jìn)行硝化，所以首先將氨基乙?；?護(hù)；(2)硝化反應(yīng)，在硝硫混酸中進(jìn)行硝化；(3)得到硝基化產(chǎn)物后， 水解除去乙酰基保護(hù)基團(tuán)，得到硝基芳香胺。反應(yīng)方程是如下
(1) 氨基保護(hù)
(ch3co)20 h
Ar-NH2 - Ar—N—C—CH3
(2) 硝化
H 9 硝化試劑 9 Ar—R-C-CH3- N02-Ar-NH—C-CH3
(3) 脫保護(hù)基
脫乙?；?br> N02-Ar-NH—C-CH3 - N02-Ar-NH2
此類的問題是(1)反應(yīng)在強(qiáng)酸性條件下加熱完成，條件苛刻； (2)反應(yīng)完成后的廢酸帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染，且易造成環(huán)境污染；(3) 整個(gè)反應(yīng)分三步完成，步驟繁瑣，且每一步反應(yīng)時(shí)間長，通常整個(gè)過 程需要三天時(shí)間。
本發(fā)明的目的是找到一種反應(yīng)條件溫和，無廢酸污染，步驟簡單 的芳香胺硝化方法。這種方法的是在過氧化物酶的催化作用下，將芳
香胺類化合物硝化成為硝基芳香胺，該方法反應(yīng)條件溫和，常溫反應(yīng)， 沒有廢酸，污染少，而且反應(yīng)時(shí)間短，操作簡單安全，反應(yīng)速度快。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種反應(yīng)條件溫和，無廢酸污染，步驟 簡單的硝基芳香胺類化合物的酶催化合成方法。該方法以過氧化物酶 為催化劑，在過氧化氫和亞硝酸鹽的存在下，將芳香胺硝化成為硝基 芳香胺，總反應(yīng)式如下
AMU 過氧化物酶Mn ArMU
Ar-NH2 - N02-Ar-NH2
H202/N02-
其中Ar為取代苯環(huán)或取代萘環(huán)。
具體制備步驟如下
步驟一在5-C-4(TC下將濃度為0.1pg/ml-10^ig/ml的過氧化物酶 加入到濃度為0.01-lmol/L， pH=1.0-14.0的磷酸鹽緩沖液中，抽真空， 通入氮?dú)獬パ鯕猓辉傧蚱渲屑尤雽喯跛猁}和芳香胺，攪拌下緩慢 滴加質(zhì)量百分比為0.01%-3.0%的過氧化氫溶液，滴加完成后，持續(xù) 攪拌反應(yīng)5分鐘-12小時(shí)；
其中，過氧化物酶為辣根過氧化物酶，大豆過氧化物酶，微過氧 化物酶中的任意一種；磷酸鹽緩沖液為所有一價(jià)陽離子磷酸鹽溶液；
亞硝酸鹽可以是亞硝酸鈉或亞硝酸鉀；芳香胺包括苯胺及苯胺的衍生 物，萘胺及萘胺的衍生物。亞硝酸鹽和芳香胺兩者摩爾比例 1:0.05 10;過氧化物酶和芳香胺兩者摩爾比例1:0.5 10;過氧化物酶 和過氧化氫溶液兩者摩爾比例1:0.5~10，過氧化氫溶液的滴加速度控 制在0.01ml/min-5.0ml/min以內(nèi)。
步驟二反應(yīng)結(jié)束后，用乙酸乙酯萃取反應(yīng)液中的產(chǎn)物，將萃取 液干燥，過濾除鹽，液經(jīng)常溫減壓蒸發(fā)溶劑，得到硝化產(chǎn)物。
有益效果
1本反應(yīng)為常溫常壓反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和，操作簡便安全。
2不使用強(qiáng)酸硝化，沒有廢酸污染。 3反應(yīng)步驟少，且反應(yīng)快速。
具體實(shí)施方法
下面通過實(shí)例詳述本發(fā)明，然而本發(fā)明包括但不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例1
步驟一室溫下將0.5mg辣根過氧化物酶(250U/mg)和39ml O.lmol/L磷酸鉀緩沖液(pH=7)加入到帶有恒壓滴液漏斗的三口燒 瓶中。抽真空，通入氮?dú)庖赃_(dá)到無氧環(huán)境。向三口燒瓶中加入3.45ml 1.45mol/L的亞硝酸鈉溶液和2.28ml 0.11mol/L的苯胺溶液，攪拌下緩 慢滴加5ml 0.3%過氧化氫溶液于反應(yīng)體系中，待過氧化氫滴加完畢， 室溫?zé)o氧攪拌30分鐘。
步驟二反應(yīng)結(jié)束后，用50ml的乙酸乙酯萃取反應(yīng)液3次，取 乙酸乙酯層。向乙酸乙酯層中加入0.1g無水硫酸鈉干燥12小時(shí)后， 過濾除鹽。濾液經(jīng)常溫減壓蒸發(fā)溶劑，得到鄰硝基苯胺，對硝基苯胺 的混合物，收率36%。
實(shí)施例2
步驟一室溫下將0.5mg辣根過氧化物酶(250U/mg)和39ml O.lmol/L磷酸鉀緩沖液(pH=7)加入到帶有恒壓滴液漏斗的三口燒 瓶中。抽真空，通入氮?dú)庖赃_(dá)到無氧環(huán)境。向三口燒瓶中加入3.45ml 1.45mol/L的亞硝酸鈉溶液和2.28ml 0.11mol/L的苯胺的甲醇溶液，室 溫?cái)嚢瑁缓笥煤銐旱我郝┒肪徛渭?ml 0.3%的過氧化氫溶液于反 應(yīng)體系中，待過氧化氫滴加完畢，室溫?zé)o氧攪拌30分鐘。
步驟二室溫下反應(yīng)結(jié)束后，用50ml的乙酸乙酯萃取反應(yīng)液3 次，取乙酸乙酯層。向乙酸乙酯層中加入0.1g無水硫酸鈉干燥12小 時(shí)后，過濾除鹽。濾液常溫減壓蒸發(fā)溶劑，得到鄰硝基苯胺，對硝基
苯胺的混合物。收率42.8%。 實(shí)施例3
步驟一室溫下將0.5mg辣根過氧化物酶(250U/mg)和38ml O.lmol/L磷酸鉀緩沖液(pH=7)加入到帶有恒壓滴液漏斗的三口燒 瓶中。抽真空，通入氮?dú)庖赃_(dá)到無氧環(huán)境。向三口燒瓶中加入3.45ml 1.45mol/L的亞硝酸鈉溶液和2.68ml 0.11mol/L的對甲苯胺的甲醇溶 液，室溫?cái)嚢?，然后緩慢滴?ml 0.3%的過氧化氫溶液于反應(yīng)體系中， 滴加完畢，室溫?zé)o氧攪拌30分鐘。
步驟二反應(yīng)結(jié)束后，用50ml的乙酸乙酯萃取反應(yīng)液3次，取 乙酸乙酯層。向乙酸乙酯層中加入0.1g無水硫酸鈉干燥12小時(shí)后， 過濾除鹽。濾液常溫減壓蒸發(fā)溶劑，得到4-甲基-2-硝基苯胺的混合 物。收率33.7%。
實(shí)施例4:
步驟一室溫下將0.5mg辣根過氧化物酶(250U/mg)和38ml O.lmol/L磷酸鉀緩沖液(pH=7)加入到帶有恒壓滴液漏斗的三口燒 瓶中。抽真空，通入氮?dú)庖赃_(dá)到無氧環(huán)境。向三口燒瓶中加入3.45ml 1.45mol/L的亞硝酸鈉溶液和2.68ml 0.11mol/L的鄰甲苯胺的甲醇溶 液，室溫?cái)嚢瑁缓缶徛渭?ml 0.3%的過氧化氫溶液于反應(yīng)體系中， 滴加完畢，室溫?zé)o氧攪拌30分鐘。
步驟二反應(yīng)結(jié)束后，用50ml的乙酸乙酯萃取反應(yīng)液3次，取 乙酸乙酯層。向乙酸乙酯層中加入0.1g無水硫酸鈉干燥12小時(shí)后， 過濾除鹽。濾液常溫減壓蒸發(fā)溶劑，得到2-甲基-4-硝基苯胺的混合 物。收率44.5%。
實(shí)施例5:
步驟一室溫下將0.5mg辣根過氧化物酶(250U/mg)和40ml O.lmol/L磷酸鉀緩沖液(pH=7)加入到帶有恒壓滴液漏斗的三口燒
瓶中。抽真空，通入氮?dú)庖赃_(dá)到無氧環(huán)境。向三口燒瓶中加入3.45ml 1.45mol/L的亞硝酸鈉溶液和1.71ml 0.07mol/L的2—萘胺的甲醇溶 液，室溫?cái)嚢?，然后緩慢滴?ml 0.3%的過氧化氫溶液于反應(yīng)體系中， 滴加完畢，室溫?zé)o氧攪拌30分鐘。
步驟二反應(yīng)結(jié)束后，用50ml的乙酸乙酯萃取反應(yīng)液3次，取 乙酸乙酯層。向乙酸乙酯層中加入0.1g無水硫酸鈉干燥12小時(shí)后， 過濾除鹽。濾液常溫減壓蒸發(fā)溶劑，得到l-硝基-2-萘胺及4-硝基-2-萘胺的混合物。收率21.4%。
實(shí)施例6
步驟一室溫下將0.5mg辣根過氧化物酶(250U/mg)和39ml O.lmol/L磷酸鉀緩沖液(pH=6)加入到帶有恒壓滴液漏斗的三口燒 瓶中。抽真空，通入氮?dú)庖赃_(dá)到無氧環(huán)境。向三口燒瓶中加入3.45ml 1.45mol/L的亞硝酸鈉溶液和2.28ml O.llmol/L的苯胺溶液，室溫?cái)?拌，然后緩慢滴加5ml 0.3%的過氧化氫溶液于反應(yīng)體系中，滴加完畢， 室溫?zé)o氧攪拌30分鐘。
步驟二反應(yīng)結(jié)束后，用50ml的乙酸乙酯萃取反應(yīng)液3次，取 乙酸乙酯層。向乙酸乙酯層中加入0.1g無水硫酸鈉干燥12小時(shí)后， 過濾除鹽。濾液常溫減壓蒸發(fā)溶劑，得到鄰硝基苯胺，對硝基苯胺的 混合物。收率25.3%。
權(quán)利要求
1.一種硝基芳香胺類化合物的酶催化合成方法，其特征在于，具體制備步驟如下步驟一在5℃-40℃下將濃度為0.1μg/ml-10μg/ml的過氧化物酶加入到濃度為0.01-1mol/L，pH＝1.0-14.0的磷酸鹽緩沖液中，抽真空，通入氮?dú)獬パ鯕?；再向其中加入將亞硝酸鹽和芳香胺，攪拌下緩慢滴加質(zhì)量百分比為0.01％-3.0％的過氧化氫溶液，滴加完成后，持續(xù)攪拌反應(yīng)5分鐘-12小時(shí)；步驟二反應(yīng)結(jié)束后，用乙酸乙酯萃取反應(yīng)液中的產(chǎn)物，將萃取液干燥，過濾除鹽，液經(jīng)常溫減壓蒸發(fā)溶劑，得到硝化產(chǎn)物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種硝基芳香胺類化合物的酶催化 合成方法，其特征在于其中過氧化物酶為辣根過氧化物酶，大豆過 氧化物酶，微過氧化物酶中的任意一種；磷酸鹽緩沖液為所有一價(jià)陽 離子磷酸鹽溶液；亞硝酸鹽是亞硝酸鈉或亞硝酸鉀；芳香胺包括苯胺 及苯胺的衍生物，萘胺及萘胺的衍生物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種硝基芳香胺類化合物的酶催化 合成方法，其特征在于亞硝酸鹽和芳香胺兩者摩爾比例1:0.05 10; 過氧化物酶和芳香胺兩者摩爾比例1:0.5 10;過氧化物酶和過氧化氫 溶液兩者摩爾比例1:0.5~10。
4. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種硝基芳香胺類化合物的酶催化 合成方法，其特征在于過氧化氫溶液的滴加速度控制在 0.01ml/min-5.0ml/min以內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硝基芳香胺類化合物的酶催化合成方法，屬于生物有機(jī)合成領(lǐng)域。該方法以過氧化物酶為催化劑，在過氧化氫和亞硝酸鹽的存在下，將芳香胺硝化成為硝基芳香胺。其中過氧化物酶為辣根過氧化物酶，大豆過氧化物酶，微過氧化物酶中的任意一種。本反應(yīng)為常溫常壓反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和，操作簡便安全，不使用強(qiáng)酸硝化，沒有廢酸污染。反應(yīng)步驟少，且反應(yīng)快速。
文檔編號(hào)C12P13/00GK101353677SQ20081022273
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者戴榮繼, 潔 林, 鄧玉林 申請人:北京理工大學(xué)