研究背景
丙肝是一种由丙型肝炎病毒(HCV)感染引起的病毒性肝炎，根据据世界卫生组织发布相关数据，目前全球大约有上亿人感染慢性乙肝病毒或丙肝病毒。相较于乙肝疫苗的普及与应用，丙肝尚无疫苗可预防，其发病率呈现急剧上升趋势。3-溴邻苯二酚是治疗丙肝药物盐酸可洛派韦的关键中间体，盐酸可洛派韦作为全基因型NS5A复制复合子抑制剂，可与索磷布韦联合治疗成人慢性丙肝。因此针对3-溴邻苯二酚展开研究开发具有重要意义[1]。
理化性质
3-溴邻苯二酚又名1-溴-2,3-二羟基苯，部分物化数据如下：
密度：1.844g/cm3
熔点: 40-41℃
沸点：242.6°C at 760 mmHg
闪点：100.5°C
蒸汽压：0.0216mmHg at 25°C
制备方法
在之前的相关报道中，3-溴邻苯二酚的合成可以愈创木酚为原料，通过溴素取代、三溴化硼脱保护实现。该路线存在工艺路线长、原子利用率低、总收率低等缺点。另外，反应中用到价格昂贵的三溴化硼试剂，生产成本较高[1]。为了实现3-溴邻苯二酚的高质高效制备，研究人员优化合成工艺如下：
以便宜的邻苯二酚(儿茶酚)为原料，经一步取代反应即可制得到3-溴邻苯二酚。该发明合成路线简单，无需再进行脱保护的反应，缩短了反应路线；其次生产成本低，是一种适宜工业化大生产的3-溴邻苯二酚的合成工艺[1]。
应用与研究
卤代硝基苯是一类具有广泛应用的重要化工生产中间体，同时它也是一种有毒物质，工业生产中的大量使用，造成含卤代硝基苯的工业污水排放日益增加，并在环境中积累,对生态和人类健康构成了严重威胁。目前已有较多关于氯代硝基苯生物降解研究报道，但溴代硝基苯的生物降解却尚未涉及。科研人员发现2-氯硝基苯(2-chloronitrobenzene,2CNB)降解菌株Pseudomonas stutzeri ZWLR2-1，能利用2-溴硝基苯(2-bromonitrobenzene,2BNB)为唯一碳源，氮源和能源生长，并对其代谢途径中的两个关键酶进行了研究：采用生物转化法验证了2BNB代谢过程中的第一个关键酶硝基芳烃双加氧酶(CnbAaAbAcAd)的功能，其能催化2BNB生成3-溴邻苯二酚，并释放出亚硝酸根；通过酶活测定证明了邻苯二酚1,2-双加氧酶是2BNB降解过程中的第二个关键酶，该酶由cnbC基因编码，可以将3-溴邻苯二酚开环转变为2-溴粘糠酸。
后续试验发现该酶对3-溴邻苯二酚，3-氯邻苯二酚，邻苯二酚以及3-甲基邻苯二酚都有较高的活性，表明其具有广泛的底物适应性。粘糠酸是一种重要的化工中间原料，而卤族元素的加入会影响其理化性质，因此卤代粘糠酸具有潜在的工业应用前景。科研人员利用邻苯二酚1,2-双加氧酶催化3-溴邻苯二酚生成2-溴粘糠酸，利用高效液相色谱从酶促反应液中分离纯化2-溴粘糠酸，并通过液相色谱-质谱联用与核磁共振验证了其正确性。该研究首次报道了2-溴粘糠酸的制备纯化过程，为以后工业利用生物酶制备2-溴粘糠酸提供一种可行的理论依据。P.stutzeri ZWLR2-1菌株中的硝基芳烃双加氧酶可以催化2BNB和2CNB生成相应的邻苯二酚，但是对3,4-二氯硝基苯(3,4-dichloronitrobenzene,34DCNB)却没有催化活性。研究表明硝基芳烃双加氧酶系的α亚基在氨基酸序列上具有很高的相似性，少数氨基酸序列的改变可能会影响其底物谱和催化活性。研究通过对P.stutzeri ZWLR2-1菌株中的硝基芳烃双加氧酶α亚基中的4个氨基酸进行改变(204位的异亮氨酸变为亮氨酸；251位甲硫氨酸变为丝氨酸；258位天冬氨酸变为缬氨酸；350位缬氨酸变为苏氨酸)以期待改变此酶的催化活性，使其具备催化34DCNB的能力。结果发现突变后的双加氧酶对硝基芳烃化合物的催化活性会减弱，有的甚至丧失活性，但依然没有催化34DCNB的能力。上述研究首次阐述了2BNB的生物降解途径，P.stutzeri ZWLR2-1菌株在代谢2CNB的同时还能降解2BNB，为溴代硝基苯的生物降解研究提供新思路[2]。
参考文献
[1]王建,叶刚,陈波,等.医药中间体3-溴邻苯二酚的制备新方法:CN202010702404.0[P].CN111807933A.
[2]汪磊.Pseudomonas stutzeri ZWLR2-1菌株中2-溴硝基苯的代谢机理与相关应用研究[D].上海交通大学,2019.