TW202336316A

TW202336316A - 纖維素材料之染色方法

Info

Publication number: TW202336316A
Application number: TW111148843A
Authority: TW
Inventors: 艾維達瑪考; 古伊爾勞麥波伊索納特; 大衛古伊西; 席夢瑪葛里雷默德
Original assignee: 法商Ｐｉｌｉ公司; 法國圖盧茲應用科學學院; 法國國家農業食品與環境研究院; 法國國家科學研究中心
Priority date: 2021-12-21
Filing date: 2022-12-20
Publication date: 2023-09-16
Also published as: WO2023118207A1

Abstract

本發明係關於染色方法之領域。更明確而言，其係關於一種纖維素材料之染色方法，該方法包含纖維素材料之酶促氧化，隨後在胺化染料存在下進行還原胺化。

Description

纖維素材料之染色方法

本發明係關於染色方法之領域。更明確而言，係關於一種纖維素材料之染色方法，該方法包含纖維素材料之酶促氧化，隨後在胺化染料存在下進行還原胺化。

反應性染料具有較廣顏色範圍且常用於纖維素纖維，諸如棉及亞麻的染色。在反應性染料方法中，染料分子擴散至纖維中且經由連接至染料發色團之反應性官能基(諸如氯三嗪、乙烯碸或溴丙烯酸酯)與纖維建立化學鍵。由於與纖維形成此永久性鍵，因此反應性染料無法藉由在中性條件下用沸水反覆處理而輕易移除。因此，染料變為纖維之一部分，且從而具有出色的耐洗色牢度。

然而，基於反應性染料之方法具有若干缺點。特定言之，反應性染料之製備並不簡單，因為必須根據發色團之性質及與其連接之反應性官能基來研發特定合成方法。此外，必須使用苛刻的染色條件，諸如高達14之高鹼性pH，及高達80℃之高溫，以便在染料與纖維素纖維之間產生鍵結。使用此類鹼性pH亦不理想，因為其在染色過程期間誘導反應性染料之高速率水解，且因此可在廢水中發現大量反應性染料。

為克服上述缺點，已在過去幾年中進行替代性染料及染色方法的研發。特定言之，已經研究在染色方法中蟲漆酶將酚及芳族化合物轉化為有色物質之用途。例如，Hadzhiyska等人(Biotechnology Letters 2006, 28, 755)研發出一種染色方法，其中使棉與兒茶酚及2,5-二胺基苯磺酸在蟲漆酶存在下、在30℃至70℃之溫度下及在5之pH下接觸。然而，棉與染料之間的弱鍵結不允許獲得高耐洗色牢度。此外，Diaz Blanco等人(Enzyme and Microbial Technology 2009, 44, 380)已研發一種染色方法，其包含對棉材料進行甲苯磺醯化；將芳族胺接枝於甲苯磺醯化之棉上，且隨後使經接枝棉與蟲漆酶氧化之兒茶酚共聚合。然而，此類方法包含很多步驟，其使得難以實施，尤其難以在工業規模下實施。此外，該方法使用化學計量之甲苯磺醯化劑及吡啶，其為腐蝕性、有毒且極其昂貴的。

因此，仍需要提供一種藉由可在溫和及環境友好條件下實施的具有成本效益的方法獲得之染色纖維素材料。

在此情形下，本發明人已研發出一種纖維素材料之兩步染色法。此方法包含使纖維素材料與氧化還原酶及氧化還原介質接觸，且隨後使所得纖維素材料與包含至少一個NH ₂基團之染料在還原劑存在下接觸。此兩步法為具有成本效益且環境友好的。特定言之，該方法使用便宜且無毒之試劑，其有利地以催化量使用。此外，該方法可在溫和條件下實施，特定言之在低溫下及在中等酸性至中等鹼性pH條件下實施。此方法允許在胺基染料與纖維素材料之間建立強共價連接，從而獲得高色牢度。

因此，本發明係關於一種纖維素材料之染色方法，其包含以下步驟： (a)使纖維素材料與氧化還原酶及氧化還原介質接觸，以獲得氧化纖維素材料； (b)在還原劑存在下，使步驟(a)之氧化纖維素材料與包含至少一個NH ₂基團之染料接觸，以獲得染色纖維素材料；及 (c)回收染色纖維素材料。

在一特定實施例中，步驟(b)中之該染料為式(I)化合物： [H ₂N-(X-Y) _n] _m-Z (I)，其中： - n為0或1， - m為1至4之整數， - X為伸芳基或伸雜芳基，該基團視情況經選自由以下組成之群的至少一個取代基取代：(C ₁-C ₁₂)烷基、(C ₂-C ₁₂)烯基、(C ₂-C ₁₂)炔基、(C ₃-C ₁₂)環烷基、(C ₂-C ₁₂)雜環烷基、芳基、雜芳基、鹵素、-CN、-NO ₂、-C(O)R ₁、-C(O)OR ₂、-C(O)NR ₃R ₄、-S(O) ₂R ₅、-S(O) ₂OR ₆、-NHS(O) ₂R ₇、-NHS(O) ₂OR ₈、-OR ₉、-SR ₁₀、及-NR ₁₁R ₁₂， R ₁、R ₂、R ₃、R ₄、R ₅、R ₆、R ₇、R ₈、R ₉、R ₁₀、R ₁₁及R ₁₂各自獨立地選自氫、(C ₁-C ₁₂)烷基、(C ₂-C ₁₂)烯基、(C ₂-C ₁₂)炔基、(C ₃-C ₁₂)環烷基、(C ₂-C ₁₂)雜環烷基、芳基及雜芳基， - Y為選自以下基團之間隔基：(C ₁-C ₁₂)伸烷基、(C ₂-C ₁₂)伸烯基、(C ₂-C ₁₂)伸炔基、(C ₃-C ₁₂)伸環烷基、(C ₂-C ₁₂)伸雜環烷基、伸芳基及伸雜芳基，該基團視情況間雜有選自以下之至少一個基團：-O-、-S-、-NH-、-C(O)-及-S(O) ₂，及 - Z為發色團部分，或其鹽。

在一更特定實施例中，該式(I)化合物使得n為0。

在另一更特定實施例中，該式(I)化合物使得m為1或2，較佳m為1。

在一特定實施例中，該式(I)化合物使得Z為選自由以下組成之群的發色團部分：苯基、若丹明(rhodamine)、蒽醌、三芳基甲烷、酞菁、單偶氮染料、雙偶氮染料、三偶氮染料、聚偶氮染料、雙亞吲哚基二酮、茚二酮、喹啉茚二酮、吖啶、噻𠯤、噻唑、㗁𠯤、啡㗁𠯤、𠮿、氯、二酮吡咯并吡咯、喹吖啶酮、花青素、類黃酮及其衍生物。

在另一特定實施例中，該染料由下式中之任一者表示：。

較佳地，該染料由下式中之任一者表示：。

更佳地，該染料由下式中之任一者表示：。

在另一特定實施例中，該氧化還原介質為TEMPO。

在另一特定實施例中，該氧化還原酶為蟲漆酶。更明確而言，該蟲漆酶可為來自以下之蟲漆酶：貝萊斯芽孢桿菌( Bacillus velezensis)、平流層芽孢桿菌 (Bacillus stratosphericus)、無氧芽孢桿菌( Anoxybacillus)、曲黴菌屬( Aspergillus)或變色栓菌( Trametes versicolor)，較佳為變色栓菌。較佳地，蟲漆酶包含選自由SEQ ID NO: 1、SEQ ID NO: 2、SEQ ID NO: 3、SEQ ID NO: 4、SEQ ID NO: 5及其變異體組成之群的胺基酸序列，其中該等變異體表現出蟲漆酶活性且具有至少60%之胺基酸序列一致性。

在另一特定實施例中，步驟(a)在包含於10℃與60℃之間、較佳20℃與50℃之間、且更佳25℃與35℃之間的溫度下進行。

在另一特定實施例中，步驟(a)在包含於2.5與12之間、較佳在4與10之間、更佳在4與8之間、甚至更佳在5與8之間的pH下進行。

在另一特定實施例中，步驟(b)在包含於10℃與60℃之間、較佳在30℃與50℃之間、更佳在35℃與45℃之間的溫度下進行。

在另一特定實施例中，步驟(b)在酸(諸如乙酸)存在下進行。

在另一特定實施例中，步驟(a)在水中進行。

在另一特定實施例中，步驟(b)在水中進行。

在另一特定實施例中，該還原劑為硼烷化合物，該硼烷化合物較佳選自由以下組成之群：硼氫化鈉或硼氫化鉀、硼氫化鋅、氰基硼氫化鈉、硼烷(BH ₃)、二硼烷(B ₂H ₆)、吡啶硼烷、甲基吡啶硼烷、5-乙基-2-甲基吡啶硼烷、𠰌啉硼烷、4-甲基𠰌啉硼烷、三乙胺硼烷、9-硼雙環[3.3.1]壬烷(9-BBN)、單異松蒎硼烷、二環己基硼烷、二基硼烷、二異戊基硼烷(disiamylborane)、兒茶酚硼烷、頻哪醇硼烷、三仲丁基硼氫化鋰(L-selectride)及其混合物，更佳為甲基吡啶硼烷。

在一特定實施例中，該纖維素材料係選自棉、亞麻、大麻、黃麻、人絲(viscose)、萊賽爾(lyocell)、螺縈(rayon)及莫代爾(modal)，較佳為棉。

在一較佳實施例中，本發明方法包含以下連續步驟： (a)使纖維素材料與蟲漆酶及TEMPO或其衍生物接觸，以獲得氧化纖維素材料； (b)在硼烷化合物存在下，使步驟(a)之氧化纖維素材料與如本文所定義之式(I)染料接觸，以獲得染色纖維素材料；及 (c)回收染色纖維素材料。

本發明之另一目標為一種藉由如本文中所定義之方法獲得的染色纖維素材料。

定義根據本發明，以下術語具有以下含義：本文所提及之帶有字首，諸如C ₁-C ₆之術語亦可與較低碳原子數，諸如C ₁-C ₂一起使用。若例如使用術語C ₁-C ₁₂，則其意謂對應烴鏈可包含1至12個碳原子，尤其1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12個碳原子。例如，若使用術語C ₁-C ₆，則其意謂對應烴鏈可包含1至6個碳原子，尤其1、2、3、4、5或6個碳原子。

術語「烷基」係指飽和直鏈或分支鏈脂族基團。術語「(C ₁-C ₁₂)烷基」包括例如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、戊基、異戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基或十二烷基。

術語「烯基」係指具有至少一個碳-碳雙鍵之不飽和直鏈或分支鏈脂族基團。術語「(C ₂-C ₁₂)烯基」包括例如乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一烯基、十二烯基。

術語「炔基」係指具有至少一個碳-碳參鍵之不飽和直鏈或分支鏈脂族基團。術語「(C ₂-C ₁₂)炔基」包括例如乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、庚烯基、辛炔基、壬炔基、癸炔基、十一炔基、十二炔基。

術語「環烷基」對應於飽和或不飽和單環、雙環或三環烷基。其亦包括稠合、橋接或螺接之環烷基。術語「(C ₃-C ₁₂)環烷基」包括例如環丙基、環丁基、環戊基及環己基。

術語「雜環烷基」對應於如上文所定義之飽和或不飽和環烷基，其進一步包含至少一個雜原子，諸如氮、氧或硫原子。其亦包括稠合、橋接或螺接之雜環烷基。術語「(C ₂-C ₁₂)雜環烷基」包括例如二氧戊環基、苯并[1,3]間二氧雜環戊烯基、氮雜環丁烷基、氧雜環丁烷基、吡唑啉基、哌喃基、硫代𠰌啉基、吡唑啶基、哌啶基、哌𠯤基、1,4-二氧雜環己烷基、咪唑啉基、吡咯啉基、吡咯啶基、哌啶基、咪唑啶基、𠰌啉基、1,4-二噻唑基、吡咯啶基、㗁唑啉基、㗁唑啶基、異㗁唑啉基、異㗁唑啶基、噻唑啉基、噻唑啶基、異噻唑啉基、異噻唑啶基、二氫哌喃基、四氫哌喃基、四氫呋喃基及四氫噻吩基。

「環烷基」及「雜環烷基」亦包括環烯基及雜環烯基，其分別對應於具有至少一個碳-碳雙鍵之環烷基及具有至少一個碳-碳雙鍵之雜環烷基，諸如環己烯基及二氫哌喃基。

術語「芳基」對應於具有6至12個碳原子之單環或雙環芳族烴。例如，術語「芳基」包括苯基、萘基或蒽基。在一較佳實施例中，芳基為苯基或萘基，更佳苯基。

如本文所使用之術語「雜芳基」對應於包含5個與14個之間的原子且包含至少一個雜原子(諸如氮、氧或硫原子)之芳族單環或多環基團。如本文所使用，術語「雜芳基」進一步包括「稠合芳基雜環烷基」及「稠合雜芳基環烷基」。術語「稠合芳基雜環烷基」及「稠合雜芳基環烷基」對應於雙環基團，其中如上所定義之芳基或雜芳基分別與如上所定義之雜環烷基或環烷基藉由至少兩個碳形成邊界。換言之，芳基或雜芳基與雜環烷基或環烷基共用碳鍵。此類單環及多環雜芳基、稠合芳基雜環烷基及稠合芳基環烷基之實例可為：吡啶基、苯硫基、呋喃基、吡咯基、吡唑基、咪唑基、㗁唑基、異㗁唑基、噻唑基、異噻唑基、三唑基、四唑基、㗁二唑基、呋呫基、噻二唑基、四唑基、苯并呋喃基、噻萘基、吲哚基、吲哚啉基、二氫茚基、喹啉基、異喹啉基、苯并咪唑基、四氫喹啉基、四氫異喹啉基、三𠯤基、噻嗯基、苯并呋喃基、二氫苯并呋喃基、異苯并呋喃基、苯并噻吩基、異苯并噻吩基、𠳭烯基、𠮿基、苯氧蒽基、吡𠯤基、嗒𠯤基、吲哚𠯤基、異吲哚基、吲唑基、嘌呤基、喹𠯤基、酞𠯤基、㖠啶基、喹喏啉基、喹唑啉基、㖕啉基、喋啶基、咔唑基、β-咔啉基、啡啶基、吖啶基、嘧啶基、啡啉基、啡𠯤基、啡噻𠯤基、呋呫基、啡㗁𠯤基、異𠳭烷基、𠳭烷基、咪唑啶基、咪唑啉基、吡唑啶基、吡唑啉基、吲哚啉基、異吲哚啉基、㗁唑啶基、苯并三唑基、苯并異㗁唑基、羥吲哚基、苯并㗁唑基、苯并㗁唑啉基、苯并㗁𠯤基、苯并噻吩基、苯并噻唑基、苯并二氮雜卓基、苯并氮呯基、苯并㗁氮呯基、靛藍、二氫苯并二氧呯基、二氫吡啶基、嘧啶基、s-三𠯤基、㗁唑基或硫代呋喃基。稠合芳基雜環烷基為例如吲哚啉基(與吡咯啶基稠合之苯基)及二氫苯并呋喃基(與二氫呋喃基稠合之苯基)。

術語「鹵素」對應於氟、氯、溴或碘原子，較佳氟或氯。

術語「伸烷基」係指二價烷基，其中「烷基」如本文所定義。術語「(C ₁-C ₁₂)伸烷基」尤其係指式-(CH ₂) _q-之基團，其中q為1至12之整數。「(C ₁-C ₁₂)伸烷基」包括例如亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸異丁基、伸戊基、伸異戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸壬基、伸癸基、伸十一烷基或伸十二烷基。

術語「伸烯基」係指二價烯基，其中「烯基」如本文所定義。「(C ₂-C ₁₂)伸烯基」包括例如伸乙烯基(-CH=CH-)、伸丙烯基、伸丁烯基、伸戊烯基、伸己烯基、伸庚烯基、伸辛烯基、伸壬烯基、伸癸烯基、伸十一烷烯基或伸十二烷烯基。

術語「伸炔基」係指二價炔基，其中「炔基」如本文所定義。「(C ₂-C ₁₂)伸炔基」包括例如伸乙炔基(-C≡C-)、伸丙炔基、伸丁炔基、伸戊炔基、伸己炔基、伸庚炔基、伸辛炔基、伸壬炔基、伸癸炔基、伸十一炔基或伸十二炔基。

術語「伸環烷基」係指二價環烷基，其中「環烷基」如本文所定義。例如，(C ₃-C ₁₂)伸環烷基包括伸環丙基、伸環戊基或伸環己基。

術語「伸雜環烷基」係指二價雜環烷基，其中「雜環烷基」如本文中所定義。例如，(C ₃-C ₁₂)伸環烷基包括伸硫代𠰌啉基、伸吡唑啶基、伸哌啶基或伸哌𠯤基。

術語「伸芳基」係指二價芳基，其中「芳基」如本文所定義。例如，伸芳基包括伸苯基。

術語「伸雜芳基」係指二價雜芳基，其中「雜芳基」如本文所定義。例如，伸雜芳基包括伸吡啶基、伸噻吩基或伸呋喃基。

表述「經至少一個取代基取代」意謂經給定清單之「一個或若干個取代基取代」。表述「視情況經取代」意謂「未經取代或經取代」。

根據本發明，術語「包含(comprise(s))」或「包含(comprising)」(及其他類似術語，例如「含有(containing)」及「包括(including)」)為「開端式」且通常可解釋為包括特別提及的特徵及任何視情況存在、其他及未指定的特徵。根據特定實施例，其亦可解釋為片語「基本上由……組成」，其中包括指定的特徵及任何視情況存在、其他及未指定的特徵，該等特徵對所主張發明的基本及新穎特徵無實質影響，或片語「由……組成」，其中僅包括指定的特徵，除非另有說明。

「鹽」包括無機以及有機酸鹽。適合無機酸之代表性實例包括鹽酸、氫溴酸、氫碘酸、磷酸及其類似物。適合有機酸之代表性實例包括甲酸、乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸、丙酸、苯甲酸、肉桂酸、檸檬酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸、甲磺酸及其類似物。「鹽」亦包括無機以及有機鹼鹽。適合無機鹼之代表性實例包括鈉鹽或鉀鹽、鹼土金屬鹽(諸如鈣鹽或鎂鹽)或銨鹽。

如本文所使用，術語「序列一致性」或「一致性」係指在兩個多肽序列比對之位置中匹配(相同胺基酸殘基)的數目(%)。序列一致性係藉由在比對以使重疊及一致性達到最大，同時使序列間隙減至最小時比較該等序列來判定。特定言之，視兩個序列之長度而定，可使用多種數學全域或局域比對演算法中之任一者來判定序列一致性。類似長度之序列較佳使用最佳地在整個長度上比對序列之全局比對演算法(例如，Needleman及Wunsch演算法；Needleman and Wunsch, 1970)比對，而實質上不同長度之序列較佳使用局部比對演算法(例如，Smith及Waterman演算法(Smith and Waterman, 1981)或Altschul演算法(Altschul等人, 1997；Altschul等人, 2005))比對。用於判定胺基酸序列一致性百分比之目的之比對可以此項技術中之技能內的各種方式達成，例如使用可在諸如http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/或http://www.ebi.ac.uk/Tools/emboss/)之網際網路網站上獲得的公開可用的電腦軟體。熟習此項技術者可測定用於量測比對之適當參數，包括用於達成所比較序列之全長內之最大比對所需的任何演算法。較佳地，出於本文之目的，胺基酸序列一致性%係指使用局部比對演算法，較佳基於局部比對算法的搜尋工具(BLAST，Basic Local Alignment Search Tool)產生之值，其發現序列之間的局部相似性區域且計算匹配統計顯著性，其中所有搜尋參數設定為既定值，亦即blastp演算法，期望臨限值=0.05，字語大小=3，評分矩陣=BLOSUM62，間隙成本：存在=11、擴展=1，條件組合評分矩陣調節。

本發明提供一種簡單且環保的纖維素材料染色兩步法。本發明方法包含以下步驟： (a)使纖維素材料與氧化還原酶及氧化還原介質接觸，以獲得氧化纖維素材料； (b)在還原劑存在下，使步驟(a)之氧化纖維素材料與包含至少一個NH ₂基團之染料接觸，以獲得染色纖維素材料；及 (c)回收染色纖維素材料。

如本文所使用，「纖維素材料」係指包含纖維素或由纖維素組成的任何材料。纖維素材料可具有任何尺寸及任何形式，且可來自任何來源。例如，纖維素可來自天然或合成來源。在一特定實施例中，纖維素材料包含至少20重量%、30重量%或40重量%、較佳至少50重量%、60重量%或70重量%、更佳至少80重量%、90重量%、95重量%、98重量%、99重量%或100重量%之纖維素。

在另一特定實施例中，纖維素材料包含纖維或由纖維組成，該纖維包含纖維素或由纖維素組成。更明確而言，纖維素材料可為織物，例如非織物或編織物。

在一較佳實施例中，纖維素材料係選自棉、亞麻、大麻、黃麻、人絲、萊賽爾、螺縈及莫代爾。更佳地，纖維素材料為棉。

在本發明方法之步驟(a)中，使纖維素材料與氧化還原酶及氧化還原介質接觸，從而獲得氧化纖維素材料。

如本文所使用，「氧化還原酶」係指能夠觸發或催化氧化還原反應的酶。氧化還原酶可尤其能夠氧化氧化還原介質。氧化還原酶可來自任何來源，諸如細菌、真菌、苔癬、昆蟲或植物。氧化還原酶可尤其為任何已知氧化還原酶及其變異體。更明確而言，氧化還原酶可選自已知細菌、真菌、苔癬、昆蟲或植物氧化還原酶及其變異體。較佳地，該等變異體表現出氧化還原酶活性且與該氧化還原酶中之任一者具有至少60%、較佳至少70%或80%、更佳至少90%、95%、96%、97%、98%或99%胺基酸序列一致性。

鑒於本發明方法可在溫和溫度下進行，氧化還原酶可為熱穩定的或不為熱穩定的。

在一特定實施例中，氧化還原酶係選自由以下組成之群：蟲漆酶、對二酚：氧氧化還原酶、亞鐵氧化酶(諸如EC 1.10.3.2)、蟲漆酶樣多銅氧化酶(諸如EC 1.10.3.-)、纖維二糖脫氫酶(諸如EC 1.1.99.18)、葡萄糖1-氧化酶(諸如EC 1.1.3.4)、芳基醇氧化酶(諸如EC 1.1.3.7)、醇氧化酶(諸如EC 1.1.3.13)、哌喃醣氧化酶(諸如EC 1.1.3.10)、受體-氧氧化酶(諸如EC 1.1.3.-)、半乳糖氧化酶(諸如EC 1.1.3.9)、乙二醛氧化酶(諸如EC 1.2.3.15)、醇氧化酶(諸如EC 1.1.3.13)、棉子糖氧化酶(諸如EC 1.1.3.-)及裂解多醣單加氧酶(LPMO) (諸如EC 1.14.99.-)，及其組合。

如本文所使用，EC編號係指酶委員會(Enzyme Commission)編號，該編號係基於酶催化之化學反應的酶的數值分類方案。

在一個較佳實施例中，氧化還原酶係蟲漆酶。在此類實施例中，蟲漆酶可來自任何來源，諸如細菌、真菌、苔癬、昆蟲或植物。該蟲漆酶可為任何已知蟲漆酶，尤其可選自已知細菌、真菌、苔癬、昆蟲或植物蟲漆酶及其變異體。較佳地，該等變異體表現出蟲漆酶活性且與該蟲漆酶中之任一者具有至少60%、較佳至少70%或80%、更佳至少90%、95%、96%、97%、98%或99%胺基酸序列一致性。蟲漆酶活性可藉由使用酚類受質之光度測試且藉由監測氧化產物來確定。用於蟲漆酶分析之酚類受質之實例包括但不限於愈創木酚、2,6-二甲氧基苯酚、丁香醛連氮、2,2-次偶氮基-雙-(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸、苯二酚及3,4-二甲氧基苯甲醇。蟲漆酶活性之測定方法具體描述於以下文章中：Johannes及Maicherczyk, Journal of Biotechnology, 2000, 78, 193-199；Harkin及Obst, Ex-perientia 1973, 37, 381-387；Prillinger及Esser Molec. Gen. Genet. 1975, 156, 333-345。

在一特定實施例中，蟲漆酶為來自細菌或真菌之蟲漆酶。

產生氧化還原酶(諸如蟲漆酶)之細菌的實例包括但不限於： - 芽孢桿菌，諸如貝萊斯芽孢桿菌(例如，貝萊斯芽孢桿菌TCCC 111904)、平流層芽孢桿菌 (例如，平流層芽孢桿菌BCMC2)、枯草芽孢桿菌( Bacillus subtilis)、短小芽孢桿菌( Bacillus pumilus)、克勞氏芽孢桿菌( Bacillus clausii)、耐鹽芽孢桿菌( Bacillus halodurans) 或龍舌蘭芽孢桿菌( Bacillus tequilensis) (例如，龍舌蘭芽孢桿菌 SN4)， - 無氧芽孢桿菌，例如無氧芽孢桿菌屬UARK-01， - 假單胞菌，諸如極端假單胞菌， - 鏈黴菌，諸如綠色產色鏈黴菌、蕃薯鏈黴菌或深藍鏈黴菌， - 海單胞菌，諸如地中海海單胞菌， - 埃希氏菌，諸如大腸桿菌， - 克雷伯氏菌，諸如肺炎克雷伯氏桿菌，及- 耶氏桿菌，諸如小腸大腸炎耶氏桿菌。

來自短小芽孢桿菌之蟲漆酶之實例為短小芽孢桿菌CotA。來自枯草芽孢桿菌之蟲漆酶之實例為枯草芽孢桿菌CotA。來自克勞氏芽孢桿菌之蟲漆酶之實例為克勞氏芽孢桿菌CotA。來自大腸桿菌之氧化還原酶之實例為大腸桿菌CueO。

產生氧化還原酶(諸如蟲漆酶)之真菌的實例包括但不限於： - 栓菌屬，諸如變色栓菌(例如變色栓菌 52J或變色栓菌 ATCC 32745)、絨毛栓菌( Trametes pubescens)、長絨毛栓菌( Trametes villosa)、毛栓菌( Trametes hirsuta)或栓菌( Trametes trogii)， - 小薄孔菌屬( Antrodiella)，諸如山毛櫸小薄孔菌( Antrodiella faginea)， - 曲黴菌屬，諸如米曲黴菌( Aspergillus oryzae)或黑麴菌( Aspergillus niger) (例如黑麴菌 CBS 513.88)， - 齒毛菌屬( Cerrena)，諸如最大齒毛菌( Cerrena maxima)或齒毛菌屬 RSD1， - 密孔菌屬( Pycnoporus)，諸如朱紅密孔菌( Pycnoporus cinnabarinus)或血紅密孔菌( Pycnoporus sanguineus)， - 韌傘屬( Lentinus)，諸如虎皮韌傘( Lentinus tigrinus)或韌傘屬 WR2， - 革孔菌屬，諸如粗毛革孔菌( Coriolopsis gallica) (例如粗毛革孔菌 SAH-12)、灰革孔菌( Coriolopsis cinerea) (例如灰革孔菌 A3387)或硬毛革孔菌( Coriolopsis caperata)， - 革蓋菌屬，諸如環紋革蓋菌( Coriolus zonatus)， - 射脈菌屬( Phlebia)，諸如短孢射脈菌( Phlebia brevispora)， - 齒耳菌屬( Steccherinum)，諸如赭黃齒耳( Steccherinum ochraceum)或穆氏齒耳菌( Steccherinum murashkinski)， - 硬孔菌屬( Rigidoporus)諸如小孔硬孔菌( Rigidoporous microporus)， - 毀絲黴屬( Myceliophtora)諸如嗜熱毀絲黴( Myceliophtora thermophila)， - 黑果( Melanocarpus)諸如黑果白黴菌( Melanocarpus albomyces)， - 蠟蘑屬( Laccaria)諸如雙色蠟蘑( Laccaria bicolor)， - 擬鬼傘屬( Coprinopsis)，諸如灰擬鬼傘( Coprinopsis cinerea)， - 殘孔菌屬( Abortiporus)，諸如粉殘孔菌( Abortiporus biennis)， - 梭孢殼屬( Thielavia)，諸如沙生梭孢殼( Thielavia arenaria)， - 黃囊菇屬( Deconica)，諸如栗色黃囊菇( Deconica castanella)，及- 木黴菌屬( Trichoderma)，諸如棘孢木黴( Trichoderma asperellum) (例如棘孢木黴 BPLMBT1)。

在一特定實施例中，蟲漆酶為來自貝萊斯芽孢桿菌、平流層芽孢桿菌、無氧芽孢桿菌、曲黴菌屬(諸如黑麴菌)或變色栓菌之蟲漆酶，較佳來自變色栓菌。

在一特定實施例中，蟲漆酶包含選自由SEQ ID NO: 1至5組成之群的胺基酸序列、或由其組成，及其變異體，該等變異體表現出蟲漆酶活性且與SEQ ID NO: 1至5中之任一者具有至少60%、較佳至少61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%、75%、更佳至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%，且甚至更佳至少90%、95%、96%、97%、98%或99%胺基酸序列一致性。

在一更特定實施例中，蟲漆酶為來自貝萊斯芽孢桿菌，且更特定言之來自貝萊斯芽孢桿菌TCCC 111904之蟲漆酶。更明確而言，蟲漆酶較佳為包含以下胺基酸序列：SEQ ID NO: 1，或由其組成之蟲漆酶或其變異體，該變異體表現出蟲漆酶活性且與SEQ ID NO: 1具有至少60%、較佳至少75%、更佳至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%且甚至更佳至少90%、95%、96%、97%、98%或99%胺基酸序列一致性。具有胺基酸序列SEQ ID NO: 1之蟲漆酶描述於Li等人Sci. Total. Environ. 2020, 713, 136713中。

在另一更特定實施例中，蟲漆酶為來自無氧芽孢桿菌，且更特定言之來自無氧芽孢桿菌屬UARK-01之蟲漆酶。更明確而言，蟲漆酶較佳為包含以下胺基酸序列：SEQ ID NO: 2，或由其組成之蟲漆酶或其變異體，該變異體表現出蟲漆酶活性且與SEQ ID NO: 2具有至少60%、較佳至少75%、更佳至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%且甚至更佳至少90%、95%、96%、97%、98%或99%胺基酸序列一致性。具有胺基酸序列SEQ ID NO: 2之蟲漆酶描述於Al-Kahem Al-balawi等人Curr Microbiol. 2017,74, 762-771中。

在另一更特定實施例中，蟲漆酶為來自平流層芽孢桿菌，且更特定言之來自平流層芽孢桿菌BCMC2之蟲漆酶。更明確而言，蟲漆酶較佳為包含以下胺基酸序列：SEQ ID NO: 3，或由其組成之蟲漆酶或其變異體，該變異體表現出蟲漆酶活性且與SEQ ID NO: 3具有至少60%、較佳至少75%、更佳至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%且甚至更佳至少90%、95%、96%、97%、98%或99%胺基酸序列一致性。具有胺基酸序列SEQ ID NO: 3之蟲漆酶描述於Xiao等人Int J Biol Macromol. 2021, 179, 270-278中。

在一特定實施例中，蟲漆酶為來自曲黴菌屬諸如黑麴菌之蟲漆酶。更明確而言，蟲漆酶較佳為包含以下胺基酸序列：SEQ ID NO: 5，或由其組成之蟲漆酶或其變異體，該變異體表現出蟲漆酶活性且與SEQ ID NO: 5具有至少60%、較佳至少61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%或75%、更佳至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%且甚至更佳至少90%、95%、96%、97%、98%或99%胺基酸序列一致性。

在一較佳實施例中，蟲漆酶為來自變色栓菌之蟲漆酶。更明確而言，蟲漆酶較佳為包含以下胺基酸序列：SEQ ID NO: 4，或由其組成之蟲漆酶或其變異體，該變異體表現出蟲漆酶活性且與SEQ ID NO: 4具有至少60%、較佳至少61%、62%、63%、64%、65%、66%、67%、68%、69%或75%、更佳至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%且甚至更佳至少90%、95%、96%、97%、98%或99%胺基酸序列一致性。

如本文所使用，「氧化還原介質」係指能夠交換(特定言之，提供且隨後恢復)至少一個電子之化合物。特定言之，氧化還原介質可能能夠經氧化還原酶氧化以形成經氧化之氧化還原介質，且該經氧化之氧化還原介質可能能夠氧化纖維素。

在一特定實施例中，氧化還原介質為烷氧基，較佳為硝醯基。如本文所使用，「烷氧基」表示在氧原子上具有一個自由基(亦即一個單一不成對電子)之有機化合物。如本文所使用，「硝醯基」指示如本文所定義之氧基，其中具有一個自由基之該氧原子與氮原子結合。

在一更特定實施例中，氧化還原介質為選自由以下組成之群的硝醯基：2,2,6,6-四甲基哌啶-1-基)醯基(TEMPO)、2,2,5,5-四甲基-1-吡咯啶基醯基(PROXYL)、胺醯基、亞胺基硝醯基、硝基硝醯基、亞胺醯基、其衍生物及其混合物。

在一特定實施例中，胺醯基為式(II-a)化合物： (II-a)，其中R ₁₃及R ₁₄各自獨立地選自(C ₁-C ₁₂)烷基、(C ₂-C ₁₂)烯基、(C ₂-C ₁₂)炔基、(C ₃-C ₁₂)環烷基、(C ₂-C ₁₂)雜環烷基、芳基及雜芳基。

在另一特定實施例中，亞胺基硝醯基為式(II-b)化合物： (II-b)，其中R ₁₅、R ₁₆及R ₁₇各自獨立地選自(C ₁-C ₁₂)烷基、(C ₂-C ₁₂)烯基、(C ₂-C ₁₂)炔基、(C ₃-C ₁₂)環烷基、(C ₂-C ₁₂)雜環烷基、芳基及雜芳基，或R ₁₅及R ₁₆與其所連接之原子一起形成C ₅-C ₁₂含氮環。

在另一特定實施例中，硝基硝醯基為式(II-c)化合物： (II-c)，其中R ₁₈、R ₁₉及R ₂₀各自獨立地選自(C ₁-C ₁₂)烷基、(C ₂-C ₁₂)烯基、(C ₂-C ₁₂)炔基、(C ₃-C ₁₂)環烷基、(C ₂-C ₁₂)雜環烷基、芳基及雜芳基，或R ₁₈及R ₁₉與其所連接之原子一起形成C ₅-C ₁₂含氮環。

在一特定實施例中，亞胺醯基為式(II-d)化合物： (II-d)，其中R ₂₁及R ₂₂各自獨立地選自(C ₁-C ₁₂)烷基、(C ₂-C ₁₂)烯基、(C ₂-C ₁₂)炔基、(C ₃-C ₁₂)環烷基、(C ₂-C ₁₂)雜環烷基、芳基及雜芳基。

較佳地，氧化還原介質為TEMPO或其衍生物。TEMPO可表示如下：

如本文所使用，「TEMPO之衍生物」係指經至少一個(例如一個、兩個或三個，較佳一個)取代基取代之TEMPO分子。例如，TEMPO之衍生物可由下式(II-1)表示： (II-1)，其中R ₂₃選自由以下組成之群：OH、NH ₂、CN、C(O)OH、側氧基、(C ₁-C ₆)烷基、-O-(C ₁-C ₆)烷基。

更佳地，氧化還原介質為TEMPO。

在步驟(a)中，接觸可藉由在適合溶劑(較佳水)中混合纖維素材料、氧化還原酶及氧化還原介質來進行。更明確而言，此類接觸可藉由將纖維素材料浸漬至包含氧化還原酶及氧化還原介質之溶劑(較佳水)中來進行。

本發明方法之步驟(a)可在溫和條件，特定言之溫和溫度及pH下進行。

在一特定實施例中，步驟(a)在包含於10℃與60℃之間、較佳20℃與50℃之間、更佳25℃與35℃之間的溫度下進行。在另一特定實施例中，步驟(a)在包含於2.5與12之間、較佳在4與10之間、更佳在4與8之間、甚至更佳在5與8之間的pH下進行。步驟(a)可在水性介質中進行。步驟(a)之pH可尤其藉由使用pH統計系統及/或緩衝液來控制。緩衝液之實例包括但不限於磷酸鈉緩衝液、乙酸鹽緩衝液、檸檬酸鹽緩衝液或Tri-CuCl ₂緩衝液。

在另一特定實施例中，步驟(a)進行的持續時間包含於1小時與30小時之間，例如5小時與15小時之間。步驟(a)可在空氣下進行。

氧化還原酶及氧化還原介質可以催化量使用。步驟(a)中之氧化還原介質之濃度可例如包含於0.1 mM與100 mM之間。步驟(a)中氧化還原酶之濃度可例如包含於0.001 U/mL與100 U/mL之間。

本發明方法之步驟(a)允許獲得經氧化之纖維素材料。「經氧化之纖維素材料」可尤其係指纖維素材料，其中纖維素之醇官能基之全部或部分呈氧化形式，較佳呈醛且視情況呈酮及/或羧酸。在一特定實施例中，包含氧化還原酶及氧化還原介質之溶劑(較佳水)可在回收經氧化之纖維素材料後再使用。

本發明方法之步驟(b)包含在還原劑存在下使步驟(a)之經氧化之纖維素材料與包含至少一個NH ₂基團之染料接觸，以獲得染色纖維素材料。

如本文所使用，「包含至少一個NH ₂基團之染料」係指包含發色團部分及至少一個NH ₂基團的任何無機或有機化合物。如本文所使用，術語「發色團部分」指示包含共軛雙鍵(例如，芳族鍵)且賦予染料顏色之化學部分，通常藉由吸收可見光之一部分且藉由反射、透射或漫射該可見光之互補部分。發色團部分及至少一個NH ₂基團可直接或間接(亦即經由間隔基)，較佳直接彼此共價連接。

發色團部分可尤其選自通常用於染色過程中之發色團部分及其衍生物。此類發色團部分尤其描述於以下文章中：Klaus Hunger, Industrial dyes, chemistry, properties, applications, 2003, Wiley；Benkhaya等人Inorganic Chemistry Communications, 2020, 115, 107891。發色團部分之「衍生物」尤其包括經一或多個取代基(諸如-CF ₃、-CN、-NO ₂、-OH、C ₁-C ₆烷基、鹵素、-S(O) ₂ONa或-C(O)O(C ₁-C ₆烷基))取代之衍生物，且使其發色團保留活性。

發色團部分之實例包括但不限於：苯基、若丹明、蒽醌、三芳基甲烷、酞菁、單偶氮染料、雙偶氮染料、三偶氮染料、聚偶氮染料、雙亞吲哚基二酮、茚二酮、喹啉茚二酮、吖啶、噻𠯤、噻唑、㗁𠯤、啡㗁𠯤、𠮿、氯、二酮吡咯并吡咯、喹吖啶酮、花青素、類黃酮及其衍生物。

在一特定實施例中，該染料為包括至少一個pKa等於或小於11、較佳等於或小於9、更佳等於或小於7、甚至更佳等於或小於5之NH ₂基團的染料。例如，該pKa可包含於-5與11之間、-5與9之間、-5與7之間、0與7之間、3與7之間、-5與5之間、0與5之間或3與5之間。

如本文所使用，「該至少一個NH ₂基團之pKa」係指-log(Ka)，其中Ka為該至少一個NH ₂基團與對應酸性形式NH ₃ ⁺之間的酸解離常數。pKa可藉由熟習此項技術者已知之任何技術，例如藉由電位滴定或電導測定來測定。

在另一特定實施例中，該NH ₂基團為直接連接至芳族基(諸如伸芳基或伸雜芳基)之NH ₂基團。在此類實施例中，染料因此為芳族胺。

在一更特定實施例中，該染料為式(I)化合物： [H ₂N-(X-Y) _n] _m-Z (I)，其中： - n為0或1， - m為1至4之整數， - X為伸芳基或伸雜芳基，該基團視情況經選自由以下組成之群的至少一個取代基取代：(C ₁-C ₁₂)烷基、(C ₂-C ₁₂)烯基、(C ₂-C ₁₂)炔基、(C ₃-C ₁₂)環烷基、(C ₂-C ₁₂)雜環烷基、芳基、雜芳基、鹵素、-CN、-NO ₂、-C(O)R ₁、-C(O)OR ₂、-C(O)NR ₃R ₄、-S(O) ₂R ₅、-S(O) ₂OR ₆、-NHS(O) ₂R ₇、-NHS(O) ₂OR ₈、-OR ₉、-SR ₁₀、及-NR ₁₁R ₁₂， R ₁、R ₂、R ₃、R ₄、R ₅、R ₆、R ₇、R ₈、R ₉、R ₁₀、R ₁₁及R ₁₂各自獨立地選自氫、(C ₁-C ₁₂)烷基、(C ₂-C ₁₂)烯基、(C ₂-C ₁₂)炔基、(C ₃-C ₁₂)環烷基、(C ₂-C ₁₂)雜環烷基、芳基及雜芳基， - Y為選自以下基團之間隔基：(C ₁-C ₁₂)伸烷基、(C ₂-C ₁₂)伸烯基、(C ₂-C ₁₂)伸炔基、(C ₃-C ₁₂)伸環烷基、(C ₂-C ₁₂)伸雜環烷基、伸芳基及伸雜芳基，該基團視情況間雜有選自以下之至少一個基團：-O-、-S-、-NH-、-C(O)-及-S(O) ₂，及 - Z為發色團部分，或其鹽。

因此，根據本發明之式(I)化合物包含連接至m個H ₂N-(X-Y) _n-基團之發色團部分Z。

如本文所使用，m表示共價連接至發色團部分Z之[H ₂N-(X-Y) _n]-基團之數目。根據本發明，m為1至4之整數，較佳地m為1或2，更佳地m為1。

如本文所使用，n表示[H ₂N-(X-Y) _n]-基團中之(X-Y)基團之數目，其中(X-Y)基團共價連接至NH ₂及發色團部分。根據本發明，n為0或1。換言之，根據本發明，式(I)化合物之各NH ₂可直接(當n為0時)或經由(X-Y)基團(當n為1時)連接至發色團。

當m高於1，即2、3或4時，應理解各n獨立地為0或1。

在一特定實施例中，該式(I)化合物使得n為1。在此類實施例中，當m高於1時，應理解各n為1。

在一特定實施例中，X係伸芳基，較佳伸苯基，該基團視情況經選自由以下組成之群的至少一個取代基取代：(C ₁-C ₁₂)烷基、(C ₂-C ₁₂)烯基、(C ₂-C ₁₂)炔基、(C ₃-C ₁₂)環烷基、(C ₂-C ₁₂)雜環烷基、芳基、雜芳基、鹵素、-CN、-NO ₂、-C(O)R ₁、-C(O)OR ₂、-C(O)NR ₃R ₄、-S(O) ₂R ₅、-S(O) ₂OR ₆、-NHS(O) ₂R ₇、-NHS(O) ₂OR ₈、-OR ₉、-SR ₁₀、及-NR ₁₁R ₁₂， R ₁、R ₂、R ₃、R ₄、R ₅、R ₆、R ₇、R ₈、R ₉、R ₁₀、R ₁₁及R ₁₂各自獨立地選自氫、(C ₁-C ₁₂)烷基、(C ₂-C ₁₂)烯基、(C ₂-C ₁₂)炔基、(C ₃-C ₁₂)環烷基、(C ₂-C ₁₂)雜環烷基、芳基及雜芳基。

在另一特定實施例中，Y為選自以下基團之間隔基：(C ₁-C ₁₂)伸烷基及伸芳基，該基團視情況間雜有選自以下之至少一個基團：-O-、-S-、-NH-、-C(O)-及-S(O) ₂。

在一較佳實施例中，該式(I)化合物使得n為0。在此類實施例中，當m高於1時，應理解各n為0。其中n為0之式(I)化合物可由下式(I-0)表示： (H ₂N) _m-Z (I-0)，其中m及Z如本文所定義。

在一特定實施例中，該式(I)化合物(或(I-0))使得Z為選自由以下組成之群的發色團部分：苯基、若丹明(rhodamine)、蒽醌、三芳基甲烷、酞菁、單偶氮染料、雙偶氮染料、三偶氮染料、聚偶氮染料、雙亞吲哚基二酮、茚二酮、喹啉茚二酮、吖啶、噻𠯤、噻唑、㗁𠯤、啡㗁𠯤、𠮿、氯、二酮吡咯并吡咯、喹吖啶酮、花青素及類黃酮。

在一更特定實施例中，該染料(或式(I)化合物)由下式中之任一者表示：。

在另一特定實施例中，該染料(或式(I)化合物)由下式中之任一者表示：。

在一較佳實施例中，該染料(或式(I)化合物)由下式中之任一者表示：。

在另一較佳實施例中，該染料(或式(I)化合物)由下式中之任一者表示：。

在一更佳實施例中，該染料(或式(I)化合物)由下式中之任一者表示：。

在一甚至更佳實施例中，該染料(或式(I)化合物)由下式中之任一者表示：。

如上所示之式(I-a)化合物在本文中亦稱為「對-甲苯胺」。如上所示之式(I-b)化合物在本文中亦稱為「若丹明123」。如上所示之式(I-f)化合物在本文中亦稱為「酸性紅266」。如上所示之式(I-h)化合物在本文中亦稱為「酸性紅33」。如上所示之式(I-p)化合物在本文中亦稱為「酸性紫19」。如上所示之式(I-r)化合物在本文中亦稱為「酸性藍25」。如上所示之式(I-s)化合物在本文中亦稱為「酸性黑41」。

如本文所使用，「還原劑」係關於能夠將亞胺基還原為胺基之一或多種化合物。還原劑尤其可為還原胺化反應中通常使用之任何還原劑。更明確而言，該還原劑可為氫化物-型還原劑。如本文所使用，氫化物-型還原劑為具有一或多種氫化物(正式地：「H ^-」)的化合物，其可轉移至另一化合物，引起該另一化合物之還原。

在一特定實施例中，該還原劑為硼烷化合物。如本文所使用，「硼烷化合物」係指具有至少一個B-H鍵的任何有機化合物。在一更特定實施例中，還原劑為選自由以下組成之群的硼烷化合物：硼氫化鈉或硼氫化鉀、硼氫化鋅、氰基硼氫化鈉、硼烷(BH ₃)、二硼烷(B ₂H ₆)、吡啶硼烷、甲基吡啶硼烷、5-乙基-2-甲基吡啶硼烷、𠰌啉硼烷、4-甲基𠰌啉硼烷、三乙胺硼烷、9-硼雙環[3.3.1]壬烷(9-BBN)、單異松蒎硼烷、二環己基硼烷、二基硼烷、二異戊基硼烷、兒茶酚硼烷、頻哪醇硼烷、三仲丁基硼氫化鋰(L-selectride)及其混合物。

在一較佳實施例中，該還原劑為甲基吡啶硼烷。

在步驟(b)中，接觸可藉由在適合溶劑(較佳水)中混合步驟(a)中獲得之經氧化之纖維素材料(該染料包含至少一個NH ₂基團)與該還原劑進行。更明確而言，此類接觸可藉由將該經氧化之纖維素材料浸漬至包含染料及還原劑之溶劑(較佳水)中來進行。

本發明方法之步驟(b)可在溫和條件，特定言之溫和溫度下進行。在一特定實施例中，步驟(b)在包含於10℃與60℃之間、較佳在30℃與50℃之間、更佳在35℃與45℃之間的溫度下進行。在另一特定實施例中，步驟(b)進行的持續時間包含於30分鐘與30小時之間，例如2小時與5小時之間。步驟(b)可在空氣下進行。

在另一特定實施例中，步驟(b)在酸存在下進行。酸之實例包括但不限於鹽酸、硫酸、羧酸(諸如甲酸、乙酸、丙酸或苯甲酸)。較佳地，該酸為乙酸。步驟(b)中之該酸之濃度可有利地包含於2%與30% (v/v)之間。

就經氧化之纖維素材料而言，染料及還原劑可過量使用。步驟(b)中之染料(例如式(I)化合物)之濃度可例如包含於0.01 mM與10 M之間。步驟(b)中之還原劑之濃度可例如包含於0.1 mM與1 M之間。

在一特定實施例中，經氧化之纖維素材料之羰基與染料之莫耳比包含於1/20與1/1之間，較佳包含於1/10與1/1之間。在一特定實施例中，經氧化之纖維素材料之羰基與還原劑之莫耳比包含於1/2與1/1之間，較佳包含於1/1.5與1/1之間。經氧化之纖維素材料之羰基的莫耳量可尤其根據如下文在實例中所描述之方法藉由分光光度法測定。

在其中將經氧化之纖維素材料浸漬至包含染料及還原劑之溶劑(較佳水)中的一實施例中，可在回收經氧化之纖維素材料後再使用包含染料及還原劑之該溶劑。

本發明方法之步驟(b)允許獲得染色纖維素材料。在本發明方法之步驟(c)中，染色纖維素材料可藉由熟習此項技術者已知之任何適合技術回收，例如藉由自包含染料及還原劑之溶劑收集染色纖維素材料。

有利地，本發明方法之步驟(a)、(b)及(c)連續進行。

在一特定實施例中，該方法包含以下連續步驟： (a)使纖維素材料與蟲漆酶及TEMPO或其衍生物接觸，以獲得氧化纖維素材料； (b)使步驟(a)之氧化纖維素材料與如本文所定義之式(I)染料(較佳如上所示之式(I-a)、式(I-b)、式(I-c)、式(I-d)、式(I-e)、式(I-f)、式(I-g)、式(I-h)、式(I-i)、式(I-j)、式(I-k)、式(I-l)、式(I-m)、式(I-n)、式(I-o)、式(I-p)、式(I-q)、式(I-r)或式(I-s)，更佳式(I-a)、式(I-b)或式(I-h)之染料)在硼烷化合物存在下接觸，從而獲得染色纖維素材料；及 (c)回收染色纖維素材料。

在一特定實施例中，該方法包含以下連續步驟： (a)使纖維素材料與蟲漆酶及TEMPO或其衍生物接觸，以獲得氧化纖維素材料； (b)使步驟(a)之氧化纖維素材料與如本文所定義之式(I)染料(較佳如上所示之式(I-a)、式(I-b)、式(I-c)、式(I-d)、式(I-e)、式(I-f)、式(I-g)、式(I-h)、式(I-i)、式(I-j)、式(I-k)、式(I-l)、式(I-m)、式(I-n)、式(I-o)、式(I-p)、式(I-q)、式(I-r)或式(I-s)，更佳式(I-a)、式(I-b)或式(I-h)之染料)在硼烷化合物存在下接觸，從而獲得染色纖維素材料；及 (c)回收染色纖維素材料，其中步驟(a)在包含於10℃與60℃之間(較佳在20與50℃之間)的溫度下進行，且步驟(b)在包含於10℃與60℃之間(較佳在30與50℃之間)的溫度下進行。

在另一特定實施例中，該方法包含以下連續步驟： (a)使選自棉、亞麻、大麻、黃麻、人絲、萊賽爾、螺縈或莫代爾(較佳棉)之纖維素材料與來自貝萊斯芽孢桿菌、平流層芽孢桿菌、無氧芽孢桿菌、曲黴菌屬或變色栓菌之蟲漆酶、及TEMPO或其衍生物接觸，從而獲得氧化纖維素材料； (b)使步驟(a)之氧化纖維素材料與如本文所定義之式(I)染料(較佳如上所示之式(I-a)、式(I-b)、式(I-c)、式(I-d)、式(I-e)、式(I-f)、式(I-g)、式(I-h)、式(I-i)、式(I-j)、式(I-k)、式(I-l)、式(I-m)、式(I-n)、式(I-o)、式(I-p)、式(I-q)、式(I-r)或式(I-s)，更佳式(I-a)、式(I-b)或式(I-h)之染料)在甲基吡啶硼烷存在下接觸，從而獲得染色纖維素材料；及 (c)回收染色纖維素材料，其中步驟(a)在包含於10℃與60℃之間(較佳在20與50℃之間)的溫度下進行，且步驟(b)在包含於10℃與60℃之間(較佳在30與50℃之間)的溫度下進行。

本發明亦將在以下實例中進一步詳細描述，該等實例不意欲限制如由隨附申請專利範圍所定義之本發明之範疇。

實例 材料及方法來自變色栓菌之蟲漆酶係購自Sigma Aldrich。

自變色栓菌純化蟲漆酶。使用帶有Pellicon XL過濾器PXC030C50 (30 KDa) (Merck)再生纖維素膜(過濾面積1.14 m ²)的Labscale ^TM系統(Millipore，Merck)在2.1巴之固定跨膜壓力下在4℃下進行不連續透濾。進料室裝填有50 mL 30 g/L之TvL溶液且用500 mL水或pH 6.0之20 mM乙酸鹽緩衝液透濾兩次，且隨後濃縮至15 mL。在透濾前，膜預先用對應緩衝液平衡15分鐘。在各次試驗後，膜用蒸餾水沖洗且儲存於50 mM NaOH中。經透濾且濃縮的酶製劑藉由HPAEC-PAD分析來分析。

測定蟲漆酶活性。 使用比色檢定用50 μL 1 mM ABTS (2,2-次偶氮基-雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)、10 μL蟲漆酶溶液及440 μL乙酸鹽緩衝液(20 mM，pH 3.5)測定蟲漆酶活性。藉由使用UV-Vis分光光度計(Cary 100 Bio)量測在30℃下在420 nm下之吸光度增加(ε₄₂₀= 3.6 × 10⁴ M ^-1cm ^-1)來監測ABTS之氧化。蟲漆酶活性單位(U)定義為每分鐘氧化1 μmol ABTS之蟲漆酶的量。

氧化 Glc5 之 IC-HRMS 。Glc5氧化產物之質量係在與Thermo Scientific線性阱四極(LTQ，linear trap quadrupole)軌道阱質譜儀(Orbitrap Velos)混合傅里葉變換(FT，Fourier-transform)質譜儀(FTMS；Thermo Fisher Scientific, San Jose, CA, USA)耦聯的Dionex ICS-5000+無試劑HPIC (Thermo Fisher Scientific, Sunnyvale, CA, USA)系統上，使用液體陰離子交換層析測定。樣品在50分鐘內，在0.38 mL/min之流動速率下，使用應用於配備有AS11 Thermo Scientific ^TMDionex ^TMIonPac ^TM保護管柱(50×2 mm)之IC Dionex ^TMIonPac ^TMAS11-HC管柱(250×2 mm)的7 mM至100 mM KOH線性梯度溶離而分離。管柱及自動進樣器溫度分別為25℃及4℃。注入之樣品體積為5 µL。負模式下電噴霧電離(ESI)之條件如下：噴霧電壓為2.7 kV，毛細管及去溶劑化溫度分別為350及350℃，且最大注入時間為50 ms。氮氣用作鞘氣(壓力，50單位)及輔助氣體(壓力，5單位)。全掃描模式之自動增益控制(AGC)設定為1e6，質量解析度為60.000 (在400 m/z下)。對於全掃描MS分析，光譜在m/z 80.0至1000.0範圍內記錄。最後，使用Thermo Scientific Xcalibur軟體進行資料獲取。

對甲苯胺或若丹明接枝之 Glc5 的 LC-HRMS/UV 分析。分析係在與Thermo Sceintific Q Exactive ^TMPlus混合四極桿-Orbitrap ^TM質譜儀(Thermo Fisher)耦聯之vanquish ^TM系統上進行。樣品在95分鐘內，以0.7 mL/min之流動速率，用應用於配備有Shodex™ Asahipak NH2P-50 4A保護管柱(4.6 mm × 10 mm)之Shodex™ Asahipak NH2P-50 4E (4.6mm × 250 mm)的含有10% ACN/40% H2O/50% 20 mM乙酸銨之混合物等度溶離而分離。管柱及自動進樣器溫度分別為40℃及4℃。注入之樣品體積為10 µL。根據接枝化合物在不同波長下監測LC溶離液：對甲苯胺為286 nm且若丹明123為540 nm。負模式下電噴霧電離(ESI)之條件如下：噴霧電壓為2.75 kV，毛細管及去溶劑化溫度分別為400及400℃，且最大注入時間為100 ms。氮氣用作鞘氣(壓力，75單位)及輔助氣體(壓力，20單位)。全掃描模式之自動增益控制(AGC)設定為1e6，質量解析度為70.000 (在800 m/z下)。對於全掃描MS分析，光譜在m/z 80.0至1000.0範圍內記錄。最後，使用Thermo Scientific Xcalibur軟體進行資料獲取。

水解棉纖維之 HPLC-UV-MS 分析：分析係用配備有Dionex 340 UV/VIS偵測器且與簡單四極桿質譜儀(MSQ Plus，Thermo Scientific)耦聯之Ultimate 3000系列層析儀，且由維持在40℃之Phenomenex PFP C18管柱(Luna 5 μm，100 A，250 × 4.6 mm，USA)分離進行。根據染料之最大吸收波長，分別在286 nm、500 nm及532 nm下對接枝有對甲苯胺(「 pT」)、若丹明123 (「RHO123」)或酸性紅33 (「AR33」)之低聚醣進行UV偵測。使用A=H ₂O/甲酸0.05% (v/v)及B=ACN/甲酸0.05% (v/v)作為溶離劑溶離所注入之樣品(50 µL)。接枝有RHO123之樣品所用的梯度如下：對於接枝有RHO123之樣品，0-20分鐘自10% B至30% B，或對於接枝有AR33之樣品，0-50分鐘自10% B至30% B，隨後對於所有樣品，在10分鐘內30% B增加至40% B，隨後在5分鐘內40% B增加至100% B，且在100% B保持5分鐘，最後恢復至起始條件，且使管柱平衡5分鐘。在兩種情況下，使用0.5 mL/min之流動速率。質譜儀係在正模式下使用，其中電壓錐在75 V下，電噴霧電離(ESI)離子源之溫度為450℃且載氣為氮氣。噴霧電壓設定為3.5 kV。質譜儀自 m/z100至1500掃描。使用Chromeleon™ 7.2資料系統進行資料獲取及處理。

冷凍乾燥之氧化棉纖維之 FTIR-ATR 光譜係使用Nicolet IS10紅外分光光度計記錄，該分光光度計利用具有金剛石晶體的Golden Gate衰減全反射(ATR)附件(Thermo Nicolet，USA)。吸光度量測在400至3900 cm ^-1之波長範圍內以16 cm ^-1之解析度進行，且每一樣品記錄32次掃描。

對未處理及經處理之棉纖維進行 元素分析以測定其碳、氫、氮含量。使用PerkinElmer 2400系列II分析儀，Toulouse在Laboratoire de Chimie de Coordination du CNRS可用之設施中進行元素分析。氮之偵測範圍在0.001 mg與6.0 mg之間。

耐洗色牢度測試：織物有色樣品之色耐性測試由使用洗衣清潔劑之三個連續洗滌循環組成。各步驟在60℃下進行60分鐘。在最後一步後，將織物樣品在室溫下乾燥隔夜以評估顏色強度。

測定氧化棉線中之羰基棉線中羰基之含量使用由Szabolcs (1961)公佈且由Strlič及Pihlar (1997)最佳化之分光光度法測定。「TTC試劑」係藉由將20 mL 0.5 M之氯化三苯基四唑鎓(TTC)與20 mL 0.3 M之KOH混合來製備。將溶液充分混合且在使用前在室溫下靜置10分鐘。

將10 mg乾燥棉線插入裝有2 mL水及2 mL新鮮製備之TTC試劑的玻璃管中，且隨後在80℃下在水浴中保溫6分鐘。將懸浮液(4 mL)與MeOH (41 mL)混合以溶解所產生之甲䐶三苯基四唑鎓(TTF)之淡紅色晶體。在482 nm下量測溶液之吸光度。由用D-葡萄糖確定之校準曲線計算羰基之量。自至少三個個別分析計算平均值。使用無水D-葡萄糖作為標準物建立校準曲線。製備5.5 mM之D-葡萄糖溶液，在室溫下靜置30分鐘，且隨後溶解於水中以獲得吸光度，該吸光度使用UV-Vis Cary 3500分光光度計(Agilent Technologies, Santa Clara, CA, United States)用CaryWinUV掃描軟體(版本5.0.0.999)在482 nm下進行量測。

實例 1.纖維素材料之染色方法 1) Glc5 纖維五糖 (Glc5) 之酶促氧化。氧化反應在27 mM Glc5、6 mM TEMPO及5.4 U.mL ^-1來自變色栓菌之蟲漆酶存在下，在5 mL乙酸鹽緩衝液(20 mM，pH 6.0)中在30℃下進行。將反應物在開口燒瓶中以500 rpm攪拌8小時且藉由對反應混合物取樣250 μL進行監測以用於後續分析。

LC-HRMS分析顯示獲得醛及羧酸官能基： - t _r= 2.45 min, [M-H] ^-: m/z 827.27, [(M-H+Na)-H] : m/z 863.24， - t _r= 2.90 min, [M-H] ^-: m/z 843.26， - t _r= 4.30 min, [M-H] ^-: m/z 841.24。

與染料 ( 對甲苯胺 (I-a)) 反應。在Glc5酶促氧化(如上文所描述) 8小時後，在室溫下將500 μL反應介質與2.4 mM對甲苯胺、10 mM 2-甲基吡啶-硼烷及10%乙酸混合3小時。

LC-HRMS分析顯示對甲苯胺接枝於Glc5上： - t _r= 4.76 min, [M-H] ^-: m/z 916.33， - t _r= 4.89 min, [M-H] ^-: m/z 918.34， - t _r= 41.69 min, [M-H] ^-: m/z 932.32， - t _r= 44.19 min, [M-H] ^-: m/z 932.32。

與染料 ( 若丹明 123 (I-b)) 反應。使用若丹明123作為染料對Glc5應用類似程序。

LC-HRMS分析顯示若丹明123接枝於Glc5上： - t _r= 2.63 min, [M-H] ^-: m/z 1154.37。

2) 棉 棉之酶促氧化。將215 mg棉線(SAS Bruneel織物，Pérenchies，59，染色備用)用10 mL蒸餾水洗滌6次，且在空氣中乾燥隔夜。隨後將所得棉在含有10 mL含有以下之反應介質的開口燒瓶中浸漬8小時： -介質：變色栓菌蟲漆酶：5.4 U/mL (54U)，TEMPO：6 mM，磷酸鈉緩衝液(50 mM pH 6.0) -條件：500 rpm攪拌；開口燒瓶；30℃；8小時。 -分析。將所得棉用10 mL水洗滌6次，乾燥隔夜且藉由FTIR分析，其中相比於未處理之棉，在1605-1610 cm ^-1(諸如1608 cm ^-1)下出現新吸光帶，顯示新C=O鍵之出現(圖1)。固態NMR顯示，約2%之棉經氧化。

羰基之初始量(亦即在用蟲漆酶/TEMPO氧化前)為59±8 µmol/g棉。在反應7小時後，量為178±9 µmol羰基/g棉線，對應於6173微莫耳當量葡萄糖。

與染料對甲苯胺 (I-a) 反應。隨後將213 mg氧化棉置放於40℃之開口容器中，該容器中含有10 mL 10%乙酸水性溶液，其組分如下： - 介質：對甲苯胺：0.1 M；2-甲基吡啶硼烷(Pic-BH ₃)：48 mM (羰基、胺基及Pic-BH ₃之莫耳比為1:5:1.2)。 - 條件：T℃=40℃；時間=3小時；500 rpm

用8×10 mL 50:50 H ₂O:EtOH及2×10 mL H ₂O洗滌所得棉。在各次洗滌之間，將樣品攪拌30秒且最後在室溫下乾燥兩天。

光譜分析顯示氧化後之未接枝棉與接枝棉之間的醛鍵量減少10倍。接枝棉之酸水解(H ₂SO ₄72% (13.5 M)，體積約2 mL，T℃=30℃，時間=1小時)顯示出現在286 nm下吸光之兩個新峰(圖2)。此顯示對甲苯胺在C1及C6處之接枝。

使用來自里氏木黴( Trichoderma reesei)之纖維素酶混合物對染色棉進行酶促水解且藉由LC-MS/UV分析水解產物：在洗滌後，將50 mg染色棉與500 µL纖維素酶在乙酸鈉緩衝液(50 mM，pH 4.5)中在40℃下保溫24小時。未處理之棉纖維亦在相同條件下水解以充當對照物，且其比染色線更快降解。24小時後停止反應。離心後，反應上清液中回收之水解產物之HPLC-UV _286nm分析顯示存在對應於產物 P1(t _r=9.34 min)及 P2(t _r=9.62 min)之兩個主峰，兩者均在286 nm下吸光且不存在於對照實驗中。正模式LC-UV/MS分析進一步展現 P1(m/z 432 [M+H] ⁺)對應於在分子之C-6位置中之一者處接枝有對甲苯胺之纖維二糖分子， P2(m/z 270 [M+H] ⁺)係在C-6位置處接枝有對甲苯胺之葡萄糖分子，且 P3(t _r= 24.7 min) (在UV中未偵測到，m/z 521 [M+H] ⁺)係在其各C-6位置處接枝有兩個對甲苯胺分子之纖維二糖(圖3A及圖3B)。

與染料若丹明 123 (I-b) 反應。使用若丹明123 (0.1 M)作為染料對氧化棉應用類似程序。

用若丹明123染色之棉線之纖維素酶水解在如上文所描述之相同條件下進行。HPLC-UV _500nm/MS分析顯示存在產物 P4(t _r=22.29 min)，m/z 507 [M+H] ⁺，對應於在C-6位置處共價接枝有若丹明123之葡萄糖。另一實驗係用1 g線進行。使過量纖維素酶經72小時的氧化線水解產物離心，且藉由LC-MS/UV分析上清液。除已鑑別之產物 P4外，另一產物 P5(m/z 669 [M+H] ⁺)經鑑別，其對應於在兩個可能的C6位置中之一者上接枝有若丹明123的纖維二糖(圖4A及圖4B)。

與染料酸性紅 33 (I-f) 反應。使用酸性紅33 (0.1 M)作為染料對氧化棉應用類似程序。

用酸性紅33染色之棉線之纖維素酶水解在如上文所描述之相同條件下進行。

HPLC-UV _532nm/MS分析突出顯示兩種產物 P6(t _r=18.69 min)及 P ' 6(t _r=19.54 min)，其具有相同m/z 745 [M+H] ⁺值，對應於在兩個可能的C-6位置(在還原或非還原單元上)中之一者處接枝有酸性紅33的纖維二糖，且在不同滯留時間下溶離(圖4C及圖4D)。

比較測試 ：圖5A和圖5B顯示在反應及洗滌步驟後的根據本發明之分析(A1、B1)及對照組(A2、A3、B2、B3)的分別用若丹明123及酸性紅33染料染色之棉線(表1)。表1

	染料
	若丹明123	酸性紅33
本發明	樣品A1：+	樣品B1：+
未氧化之棉+染料+Pic-BH ₃	樣品A2：̶	樣品B2：̶
經氧化之棉+染料( 無 Pic-BH ₃ )	樣品A3：̶	樣品B3：̶

「+」意謂在染色及洗滌後獲得材料之強著色。「-」意謂在染色及洗滌後獲得材料之低著色。

值得注意地，相比於對照物，與若丹明123 (樣品A1)或酸性紅33 (樣品B1)及pic-BH ₃一起保溫之氧化棉線在洗滌後保持強著色，指示提高之濕牢度。在類似條件下處理之未氧化纖維(樣品A2及B2)及在洗滌前僅與胺化染料一起保溫的氧化棉(樣品A3及B3)獲得低得多的著色。此證實氧化及還原胺化步驟對獲得高著色及濕牢度而言均至關重要。更明確而言，在不存在還原劑之情況下獲得之結果顯示，藉由胺鍵(A1、B1)獲得之著色及濕牢度相對於藉由亞胺鍵(A3、B3)獲得者有所改良。

表2顯示各系列實驗(A系列及B系列)獲得之要素組成。經若丹明123及酸性紅33、以及pic-BH ₃處理之氧化線中發現之氮的量分別為0.30%及0.08%。在對照物中未偵測到氮的跡象，顯示在洗滌樣品A2/B2及A3/B3後保持之存留顏色係歸因於極低量之殘餘染料。表2：

系列 A	N (%)	C (%)	H (%)
未氧化之棉	0.00±0.00	42.29±0.01	6.79±0.05
使用TvL/TEMPO氧化之棉	0.00±0.00	41.49±0.06	6.55±0.01
經氧化之棉+若丹明123 + pic-BH ₃(A1)	0.30±0.00	42.82±0.12	6.32±0.01
未氧化之棉+若丹明123 + pic-BH ₃(A2)	0.00±0.00	42.10±0.06	6.48±0.04
經氧化之棉+若丹明123 (A3)	0.00±0.00	41.93±0.13	6.31±0.01
系列 B	N (%)	C (%)	H (%)
經氧化之棉+酸性紅33 +用pic-BH ₃(B1)	0.08±0.01	41.93±0.04	6.32±0.06
未氧化之棉+酸性紅33 + pic-BH ₃(B2)	0.00±0.00	42.47±0.08	6.49±0.10
經氧化之棉+酸性紅33 (B3)	0.00±0.00	42.04±0.13	6.31±0.04

兩個量測獲得的平均值

3) 棉織物a)將一塊5.8 cm×4 cm之棉織物浸沒於含有5.4 U/mL之蟲漆酶纖維及0.6 mM TEMPO之溶液中。將溶液在30℃下以140 rpm攪拌7小時。在氧化後，織物用125 mL水沖洗，且隨後用100 mL EtOH/H ₂O 70/30洗滌，最後用125 mL蒸餾水沖洗。經洗滌之織物在室溫下乾燥隔夜。

還原胺化在40℃下於含有10%乙酸之溶液中進行，使用1:1.5:1.2之羰基、胺基及pic-BH ₃莫耳比。由於pic-BH ₃具有低水溶性，其預先在80% MeOH (v/v)中製備。還原胺化後，染色棉材料用150 mL水沖洗三次，隨後用50 mL 50 mM NaOH溶液洗滌兩次，最後各用150 mL蒸餾水連續沖洗三次。經洗滌之纖維在室溫下乾燥隔夜。

圖6顯示根據本發明方法用AR33染色之棉織物在洗滌後相較於對照物(樣品2：無氧化，樣品3：無還原劑)保持強著色，表明提高之濕牢度。

b)在工業規模下：在30℃下將1 kg編織棉織物浸漬於50 kg含有54 mg變色栓菌蟲漆酶(270千單位(kUnit)，50單位/mg)、47 g TEMPO (6 mM，0.93 g/L)及6 kg磷酸鹽緩衝液(50 mM，120 g/L)之水浴中保持8小時。隨後將所得織物在40℃下在50 kg水中及在含有45 kg水、5 kg乙酸(10%)、0.1 mM染料、250 g甲基吡啶硼烷(48 mM，5 g/L)之另一槽中沖洗3小時。所得棉用水洗滌且在空氣中乾燥。

經 接枝棉織物之色牢度研究 ：用AR33染色之棉織物用於染料耐洗色牢度之研究。針對該目的，將一塊23.2 cm ²之AR33有色棉織物在60℃下用洗衣清潔劑進行三個洗滌循環(在洗衣機中)，各持續一小時。

在60℃下進行三個洗滌循環後，織物之染色保持接近起始材料之染色(圖7)。此結果表明染色材料之強度及良好耐洗色牢度。

圖 1.根據本發明方法之步驟(a)氧化之棉及未處理之棉的FTIR (傅立葉(Fourier)轉換紅外光譜)光譜。

圖 2.根據本發明方法染色之棉之水解產物及未處理之棉之水解產物的LCUV (液體層析-紫外線)層析圖。

圖 3.經用對甲苯胺染色之棉線之纖維素酶酶水解後上清液的LC-MS/UV分析(A：UV _286nm層析圖- B：對於各產物，偵測 P1、 P2及 P3之 m/z，且對應於正模式中之H ⁺加成物)。

圖 4.經用RHO123或AR33染色之棉線之纖維素酶酶水解後上清液的LC-MS/UV分析(圖4A、4C：自分別用RHO123或AR33接枝之棉線獲得的UV層析圖；圖4B、圖4D：偵測各產品之m/z且對應於正模式中之H ⁺加成物)。

圖 5.根據本發明方法用RHO123 (A1)或AR33 (B1)染色之棉線的圖像，及沒有氧化(A2、B2)或沒有還原劑(A3、B3)之棉線染料的比較樣品。

圖 6.根據本發明方法用AR33染色(樣品1)、沒有氧化(樣品2)及沒有還原劑(樣品3)之棉織物。

圖 7.根據本發明方法用AR33染色之棉織物在洗滌前及在三個洗滌循環後的圖像。

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Claims

一種纖維素材料之染色方法，該方法包含以下步驟： (a)使纖維素材料與氧化還原酶及氧化還原介質接觸，以獲得氧化纖維素材料； (b)在還原劑存在下，使步驟(a)之該氧化纖維素材料與包含至少一個NH ₂基團之染料接觸，以獲得染色纖維素材料；及 (c)回收染色纖維素材料。
如請求項1之方法，其中步驟(b)中之該染料為式(I)化合物： [H ₂N-(X-Y) _n] _m-Z (I)，其中： n為0或1， m為1至4之整數， X為伸芳基或伸雜芳基，該基團視情況經至少一個選自由以下組成之群的取代基取代：(C ₁-C ₁₂)烷基、(C ₂-C ₁₂)烯基、(C ₂-C ₁₂)炔基、(C ₃-C ₁₂)環烷基、(C ₂-C ₁₂)雜環烷基、芳基、雜芳基、鹵素、-CN、-NO ₂、-C(O)R ₁、-C(O)OR ₂、-C(O)NR ₃R ₄、-S(O) ₂R ₅、-S(O) ₂OR ₆、-NHS(O) ₂R ₇、-NHS(O) ₂OR ₈、-OR ₉、-SR ₁₀及-NR ₁₁R ₁₂， R ₁、R ₂、R ₃、R ₄、R ₅、R ₆、R ₇、R ₈、R ₉、R ₁₀、R ₁₁及R ₁₂各自獨立地選自氫、(C ₁-C ₁₂)烷基、(C ₂-C ₁₂)烯基、(C ₂-C ₁₂)炔基、(C ₃-C ₁₂)環烷基、(C ₂-C ₁₂)雜環烷基、芳基及雜芳基， Y為選自以下基團之間隔基：(C ₁-C ₁₂)伸烷基、(C ₂-C ₁₂)伸烯基、(C ₂-C ₁₂)伸炔基、(C ₃-C ₁₂)伸環烷基、(C ₂-C ₁₂)伸雜環烷基、伸芳基及伸雜芳基，該基團視情況間雜有至少一個選自以下之基團：-O-、-S-、-NH-、-C(O)-及-S(O) ₂，及 Z為發色團部分，或其鹽。
如請求項2之方法，其中n為0。
如請求項2或3之方法，其中m為1或2，較佳m為1。
如請求項2至4中任一項之方法，其中該式(I)化合物使得Z為選自由以下組成之群的發色團部分：苯基、若丹明(rhodamine)、蒽醌、三芳基甲烷、酞菁、單偶氮染料、雙偶氮染料、三偶氮染料、聚偶氮染料、雙亞吲哚基二酮、茚二酮、喹啉茚二酮、吖啶、噻𠯤、噻唑、㗁𠯤、啡㗁𠯤、𠮿、氯、二酮吡咯并吡咯、喹吖啶酮、花青素、類黃酮及其衍生物。
如請求項1至5中任一項之方法，其中該染料由下式中之任一者表示：。
如請求項1至6中任一項之方法，其中該染料由下式中之任一者表示：。
如請求項1至7中任一項之方法，其中該染料由下式中之任一者表示：。
如請求項1至8中任一項之方法，其中該氧化還原介質為TEMPO。
如請求項1至9中任一項之方法，其中該氧化還原酶為蟲漆酶(laccase)。
如請求項10之方法，其中該蟲漆酶為來自以下之蟲漆酶：貝萊斯芽孢桿菌( Bacillus velezensis)、平流層芽孢桿菌( Bacillus stratosphericus)、無氧芽孢桿菌( Anoxybacillus)、曲黴菌屬( Aspergillus)或變色栓菌( Trametes versicolor)，較佳為變色栓菌。
如請求項10或11之方法，其中該蟲漆酶包含選自由SEQ ID NO: 1、SEQ ID NO: 2、SEQ ID NO: 3、SEQ ID NO: 4、SEQ ID NO: 5及其變異體組成之群的胺基酸序列，其中該等變異體表現出蟲漆酶活性且具有至少60%之胺基酸序列一致性。
如請求項1至12中任一項之方法，其中步驟(a)在包含於10℃與60℃之間的溫度下進行，較佳20℃與50℃之間，且更佳25℃與35℃之間。
如請求項1至13中任一項之方法，其中步驟(a)在包含於2.5與12之間的pH下進行，較佳在4與10之間，更佳在4與8之間，甚至更佳在5與8之間。
如請求項1至14中任一項之方法，其中步驟(b)在包含於10℃與60℃之間的溫度下進行，較佳在30℃與50℃之間，更佳在35℃與45℃之間。
如請求項1至15中任一項之方法，其中步驟(b)在酸存在下進行，諸如乙酸。
如請求項1至16中任一項之方法，其中步驟(a)及(b)在水中進行。
如請求項1至17中任一項之方法，其中該還原劑為硼烷化合物。
如請求項1至18中任一項之方法，其中該還原劑為硼烷化合物，該硼烷化合物選自由以下組成之群：硼氫化鈉或硼氫化鉀、硼氫化鋅、氰基硼氫化鈉、硼烷(BH ₃)、二硼烷(B ₂H ₆)、吡啶硼烷、甲基吡啶硼烷、5-乙基-2-甲基吡啶硼烷、𠰌啉硼烷、4-甲基𠰌啉硼烷、三乙胺硼烷、9-硼雙環[3.3.1]壬烷(9-BBN)、單異松蒎硼烷、二環己基硼烷、二基硼烷、二異戊基硼烷(disiamylborane)、兒茶酚硼烷、頻哪醇硼烷、三仲丁基硼氫化鋰(L-selectride)及其混合物，較佳甲基吡啶硼烷。
如請求項1至19中任一項之方法，其中該纖維素材料係選自棉、亞麻、大麻、黃麻、人絲(viscose)、萊賽爾(lyocell)、螺縈(rayon)及莫代爾(modal)，較佳為棉。
如請求項1至20中任一項之方法，其包含以下連續步驟： (a)使纖維素材料與蟲漆酶及TEMPO或其衍生物接觸，以獲得氧化纖維素材料； (b)在硼烷化合物存在下，使步驟(a)之該氧化纖維素材料與如請求項2至6中任一項所定義之式(I)染料接觸，以獲得染色纖維素材料；及 (c)回收染色纖維素材料。
一種染色纖維素材料，其藉由如請求項1至21中任一項之方法獲得。