專利名稱：一種硝基芳香胺類化合物的酶催化合成方法
技術領域：
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 物有機合成領域。
背景技術：
硝基類化合物作為一種重要的化工原料，廣泛應用于有機化工、 農藥、染料、含能材料等領域。
目前，硝基芳香胺類化合物通過以下三個步驟(1)氨基保護。 因為在酸性條件下芳香胺不能夠進行硝化，所以首先將氨基乙酰化保 護；(2)硝化反應，在硝硫混酸中進行硝化；(3)得到硝基化產物后， 水解除去乙酰基保護基團，得到硝基芳香胺。反應方程是如下
(1) 氨基保護
(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) 脫保護基
脫乙?；?br> N02-Ar-NH—C-CH3 - N02-Ar-NH2
此類的問題是(1)反應在強酸性條件下加熱完成，條件苛刻； (2)反應完成后的廢酸帶來嚴重的環(huán)境污染，且易造成環(huán)境污染；(3) 整個反應分三步完成，步驟繁瑣，且每一步反應時間長，通常整個過 程需要三天時間。
本發(fā)明的目的是找到一種反應條件溫和，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，該方法反應條件溫和，常溫反應， 沒有廢酸，污染少，而且反應時間短，操作簡單安全，反應速度快。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了提供一種反應條件溫和，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， 通入氮氣除去氧氣；再向其中加入將亞硝酸鹽和芳香胺，攪拌下緩慢 滴加質量百分比為0.01%-3.0%的過氧化氫溶液，滴加完成后，持續(xù) 攪拌反應5分鐘-12小時；
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。
步驟二反應結束后，用乙酸乙酯萃取反應液中的產物，將萃取 液干燥，過濾除鹽，液經常溫減壓蒸發(fā)溶劑，得到硝化產物。
有益效果
1本反應為常溫常壓反應，反應條件溫和，操作簡便安全。
2不使用強酸硝化，沒有廢酸污染。 3反應步驟少，且反應快速。
具體實施方法
下面通過實例詳述本發(fā)明，然而本發(fā)明包括但不限于下述的實施例。
實施例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，通入氮氣以達到無氧環(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體系中，待過氧化氫滴加完畢， 室溫無氧攪拌30分鐘。
步驟二反應結束后，用50ml的乙酸乙酯萃取反應液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小時后， 過濾除鹽。濾液經常溫減壓蒸發(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，通入氮氣以達到無氧環(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 溫攪拌，然后用恒壓滴液漏斗緩慢滴加5ml 0.3%的過氧化氫溶液于反 應體系中，待過氧化氫滴加完畢，室溫無氧攪拌30分鐘。
步驟二室溫下反應結束后，用50ml的乙酸乙酯萃取反應液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，通入氮氣以達到無氧環(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，室溫攪拌，然后緩慢滴加5ml 0.3%的過氧化氫溶液于反應體系中， 滴加完畢，室溫無氧攪拌30分鐘。
步驟二反應結束后，用50ml的乙酸乙酯萃取反應液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，通入氮氣以達到無氧環(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，室溫攪拌，然后緩慢滴加5ml 0.3%的過氧化氫溶液于反應體系中， 滴加完畢，室溫無氧攪拌30分鐘。
步驟二反應結束后，用50ml的乙酸乙酯萃取反應液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，通入氮氣以達到無氧環(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，室溫攪拌，然后緩慢滴加5ml 0.3%的過氧化氫溶液于反應體系中， 滴加完畢，室溫無氧攪拌30分鐘。
步驟二反應結束后，用50ml的乙酸乙酯萃取反應液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，通入氮氣以達到無氧環(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，室溫攪 拌，然后緩慢滴加5ml 0.3%的過氧化氫溶液于反應體系中，滴加完畢， 室溫無氧攪拌30分鐘。
步驟二反應結束后，用50ml的乙酸乙酯萃取反應液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，通入氮氣除去氧氣；再向其中加入將亞硝酸鹽和芳香胺，攪拌下緩慢滴加質量百分比為0.01％-3.0％的過氧化氫溶液，滴加完成后，持續(xù)攪拌反應5分鐘-12小時；步驟二反應結束后，用乙酸乙酯萃取反應液中的產物，將萃取液干燥，過濾除鹽，液經常溫減壓蒸發(fā)溶劑，得到硝化產物。
2. 根據權利要求書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. 根據權利要求書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. 根據權利要求書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。
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，屬于生物有機合成領域。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。本反應為常溫常壓反應，反應條件溫和，操作簡便安全，不使用強酸硝化，沒有廢酸污染。反應步驟少，且反應快速。
文檔編號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