一種以十三碳化合物為原料制備亞洲玉米螟性信息素的新方法
【專利摘要】一種以十三碳化合物作為起始原料制備亞洲玉米螟性信息素的新方法，屬于農(nóng)業(yè)植物保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明提供了一種以十三碳化合物作為起始原料的亞洲玉米螟性信息素制備新方法。特別是本發(fā)明首次提出了一種創(chuàng)新、獨特的“13C+1C”合成策略用于亞洲玉米螟性信息素的化學(xué)合成，具有原料成本低廉、合成路線短、合成條件簡單、總收率高等特點，可適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種以十三碳化合物為原料制備亞洲玉米螟性信息素的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)植物保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種以十三碳化合物作為起始原料的亞洲玉米螟性信息素制備新方法。
【背景技術(shù)】
[0002]亞洲玉米螟是我國玉米田的主要害蟲，在各種防治亞洲玉米螟的方法中，昆蟲性信息素生物防治方法以其靈敏度高、選擇性強(qiáng)、無毒、不污染環(huán)境、不殺傷天敵、不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點，符合IPM (有害生物綜合治理)策略，是目前國際公認(rèn)的綠色植保技術(shù)，對保護(hù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)安全和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，而得到廣泛推廣應(yīng)用。
[0003]由于雌蟲體內(nèi)產(chǎn)生的性信息素含量甚微，平均每頭雌蛾僅含有9.0±7.7ng(Z:E=47:53)，而昆蟲性信息素技術(shù)防治亞洲玉米螟需要使用相對大量的性信息素，僅采用天然提取物不能滿足實際需要，因此對亞洲玉米螟性信息素的制備一直是化學(xué)制備和植物保護(hù)學(xué)科的重點和熱點。人們希望能以簡單、經(jīng)濟(jì)的方法進(jìn)行高效制備，實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，從而更好地推廣這項技術(shù)。
[0004]亞洲玉米螟性信息素的制備方法，國內(nèi)外已有報道，概括起來主要有碳鏈增長和縮短2條制備策略，其中以“12C+2C”制備策略研究較多。主要以1，12-十二碳二醇作為起始原料設(shè)計制備路線，進(jìn)而構(gòu)建十四碳主鏈。
[0005]I碳鏈增長制備策略
[0006]Kang 等(Suk-ku Kang, Jung-Min Park, Kyung-Lan Hwang, Jeong-UhnLee,Hyun-Gwan Goh.Synthesis and Biological Test of the Pheromone of theAsian Corn Borer Moth(`Ostrinia furnacalis)[J].Bulletin of Korean ChemicalSociety.1985,6(1):15-19)嘗試以1，12-十二碳二醇為原料，與乙基三苯基溴化磷通過Wittig縮合反應(yīng)形成了十四碳主鏈和12位的雙鍵，通過控制縮合反應(yīng)的條件單獨制備出兩種構(gòu)型性信息素單體，需經(jīng)混配后用于田間應(yīng)用。
[0007]陳家威課題組(陳家威，黃錦霞，蔣濟(jì)隆.亞洲玉米螟性信息素的擴(kuò)大合成及生側(cè)效果[J].湖北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，1991，13(2):140-146.陳家威，黃錦霞，許晶.應(yīng)用不同交聯(lián)度的wittig試劑合成亞洲玉米螟性信息素[J].高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報，1993，14:653-655.)多年來從事應(yīng)用聚合物wittig試劑制備亞洲玉米螟性信息素的研究。他們同樣以1，12-十二碳二醇為原料，設(shè)計了獨具特色的wittig固相法和常規(guī)的液相法兩條路線制備了亞洲玉米螟性信息素。固相制備總產(chǎn)率達(dá)到60%左右，常規(guī)液相法總產(chǎn)率為32%。
[0008]陳海濱等(陳海濱，杜永均.亞洲玉米螟性信息素的簡易合成方法[J].農(nóng)藥學(xué)學(xué)報，2010，12(1):90 - 92.)從I, 12—十二碳二醇出發(fā)，經(jīng)單邊酯化和wittig反應(yīng)，以45%的總收率制備了亞洲玉米螟性信息素1，2，順反比為9:1。將所得化合物經(jīng)構(gòu)型轉(zhuǎn)化，得順反比為25:75的混合物。[0009]李久明等(李久明，雍建平，黃鳳蘭.亞洲玉米螟性信息素的簡便合成[J].現(xiàn)代農(nóng)藥，2011，10(4):35-37,40.)以1，12-十二碳二醇為起始原料，經(jīng)單邊溴代、乙?；?、氧化吡啶氧化和Wittig反應(yīng)對其進(jìn)行了制備，總收率為36.6%(Z:E=89:11)，接著將順反異構(gòu)體混合物在亞硝酸鈉和硝酸體系中進(jìn)行構(gòu)型轉(zhuǎn)化，使得順反比例變?yōu)?7:83。
[0010]除1，12-十二碳二醇，也有其他的脂肪族醇類物質(zhì)被用作起始原料制備亞洲玉米螟性信息素。
[0011]Klun 等(J.A.Klun, B.A.Bierl-Leonhardt, M.Schwarz, etc.Sex pheromone ofthe Asian Corn Borer [J].Life Sciences, 1980, 27 (17): 1603-1606.)在確定亞洲玉米螟性信息素組成后，首次對其實現(xiàn)了人工制備，其制備策略主要是“1+7+6”。李正明等(李正明，Meyer Schwarz.一種合成亞洲玉米螟性外激素的新方法[J].中國科學(xué)，1984，1:38-43.)采取了 “ 11+3”的制備策略，利用硼氫化反應(yīng)，用硼烷試劑經(jīng)過“一鍋反應(yīng)”制備烯烴，該制備方法最大的優(yōu)點在于“一鍋法”制備，大大縮短了路線、提高了效率，但是總產(chǎn)率較低，僅18%左右，不適于大規(guī)模生產(chǎn)。李久明等(李久明，黃國正，雍建平.亞洲玉米螟性信息素的合成新方法[J].農(nóng)藥，2007，46 (6) =388-389,400.)以10-羥基癸酸為起始原料，經(jīng)過四氫鋁鋰還原、單邊溴代、鄰苯二甲酸二環(huán)乙酯保護(hù)、格氏試劑偶聯(lián)、脫DHP及乙酰化、臭氧化反應(yīng)和Wittig反應(yīng)制備了目標(biāo)化合物，總收率為17.9%，制備策略仍然是“12+2”。
[0012]2.碳鏈縮短制備策略[0013]汪有初等(汪有初，劉復(fù)初.亞洲玉米螟性信息素的改良合成[J].昆明師專學(xué)報(自然科學(xué)版)，1994,9(1):90-94.)從天然易得的順_12_ 二十二碳烯酸(芥酸)出發(fā)，經(jīng)臭氧化、NaBH4 (KBH4)還原制備相應(yīng)的13-羥基-十三碳酸(“22-9”策略)，隨后經(jīng)乙?；?3-乙酰氧基十三碳酸，又經(jīng)溴代脫羧反應(yīng)得12-乙酰氧基溴代十三碳烷，最后與三苯基磷反應(yīng)，然后與乙醛進(jìn)行wittig反應(yīng)制備了目標(biāo)化合物，總收率為15%，此路線的關(guān)鍵制備步驟仍然是“12+2”。
[0014]劉復(fù)初等(劉復(fù)初，林軍.亞洲玉米螟性信息素的簡便合成[J].有機(jī)化學(xué)，1995，15:546-549.)報道了一種以云南豐產(chǎn)的天然植物油-蒜頭果油經(jīng)皂化獲得的不飽和脂肪酸Z-15-二十四碳烯酸為原料的制備路線，經(jīng)三步反應(yīng)制備了中間體13-十四碳烯-1-醇醋酸酯，以CoCl2-Ph3P-NaBH4為催化體系異構(gòu)化制備了亞洲玉米螟性信息素，總收率為17.5%。該路線最大的特點在于雙鍵移位、異構(gòu)化所得的產(chǎn)物順反比例為46:54，與亞洲玉米螟處女蛾腹部提取物順反比例接近，可以直接用于田間使用，省去了繁瑣的后期處理工作。
[0015]總結(jié)上述已有制備方法，我們發(fā)現(xiàn)存在以下突出問題:
[0016]1.部分路線或起始原料價格昂貴、或反應(yīng)條件苛刻、或制備路線過長、或順反比例不易控制，無法符合天然比等突出問題，限制該方法的應(yīng)用和規(guī)?；a(chǎn)，影響了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
[0017]2.個別方法順反兩組份單獨制備，需經(jīng)過后期混配才可用于田間應(yīng)用，增加使用難度。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0018]本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種以十三碳化合物作為起始原料的亞洲玉米螟性信息素的制備新方法。特別是本發(fā)明是首次提出了一種創(chuàng)新、獨特的“ 13C+1C”合成策略用于亞洲玉米螟性信息素的化學(xué)制備，具有原料成本低廉、合成路線短、合成條件簡單、總收率高等特點，可適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0019]本發(fā)明所述的亞洲玉米螟性信息素(Z，E)-12-十四碳烯-1-醇醋酸酯(1、2)結(jié)構(gòu)式如下式所示，二者組成比例近似為27:73 (相對百分比)。
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種以十三碳化合物作為起始原料的亞洲玉米螟性信息素制備新方法，其步驟如下: 1)I, 13-十三烷二酸還原為1，13-十三烷二醇 取1，13-十三烷二酸于反應(yīng)容器中，加入無水THF溶解，冰浴和氮氣保護(hù)下加入氫化鋁鋰，室溫反應(yīng)10~15小時，反應(yīng)結(jié)束后，冰浴下逐滴加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10~20%的HCl溶液至氣體不再逸出，抽濾，用15~25ml乙酸乙酯分3~5次洗漆濾餅,濾液用無水MgSO4干燥，旋蒸后得白色固體粗產(chǎn)物，即1，13-十三烷二醇粗產(chǎn)物； 2)I, 13-十三烷二醇單邊酯化生成13-羥基十三碳-1-醇乙酸酯 取1，13-十三烷二醇粗產(chǎn)物于反應(yīng)容器中，加入環(huán)己烷溶解，55~60°C攪拌溶解，在10~30分鐘內(nèi)向反應(yīng)容器中滴加含冰醋酸和濃硫酸的水溶液，其中冰醋酸濃度為0.7~0.9mol/L,濃硫酸濃度為0.002~0.003mol/L, 55~60°C反應(yīng)8~12小時，冷卻至室溫，分液，有機(jī)相先用15~25ml飽和NaHCO3溶液洗滌2~3次、后用15~25ml飽和食鹽水洗滌2~3次，旋蒸得粗產(chǎn)物，柱層析純化，得白色固體13-羥基十三碳-1-醇乙酸酯； 3)13-羥基十三碳-1-醇乙酸酯單邊氧化為13-醛基十三碳-1-醇乙酸酯 取氯鉻酸吡啶置于反應(yīng)容器中，室溫下加入二氯甲烷溶解，向反應(yīng)容器中加入13-羥基十三碳-1-醇乙酸酯，室溫攪拌，TLC監(jiān)測,3~5小時后反應(yīng)結(jié)束,抽濾,5~15ml無水乙醚洗滌濾餅2~3次，濾液旋蒸，粗產(chǎn)物經(jīng)柱層析純化，得無色油狀液體產(chǎn)物13-醛基十三碳-1-醇乙酸酯； 4)13-醛基十三碳-1-醇乙酸酯還原為13-十四碳烯-1-醇乙酸酯 取甲基三苯基溴化磷在反應(yīng)容器中溶于無水THF，氮氣保護(hù)下加入叔丁醇鉀，室溫攪拌20~45min，得黃色溶液；_20~_30°C下，將已溶于無水THF中的13-醛基十三碳-1-醇乙酸酯，逐滴加入到反應(yīng)瓶中，TLC監(jiān)測，8~12小時后反應(yīng)結(jié)束后，加入10~20ml飽和氯化銨溶液淬滅反應(yīng)，用10~15ml無水乙醚萃取兩次，合并有機(jī)相，濃縮得粗產(chǎn)物，柱層析純化，得無色油狀液體產(chǎn)物13-十四碳烯-1-醇乙酸酯； 5)13-十四碳烯-1-醇乙酸酯經(jīng)雙鍵移位生成(Z，E)-12-十四碳烯-1-醇乙酸酯 將無水氯化鈷在135~140°C下真空干燥8~12小時，冷卻至室溫后，在反應(yīng)容器中溶于無水THF，氮氣保護(hù)下加入三苯基膦，攪拌20~45min，-5~15°C下加入硼氫化鈉，攪拌20~40min，將已溶于THF中的13-十四碳烯-1-醇乙酸酯，逐滴緩慢加入反應(yīng)體系中，低溫攪拌，TLC監(jiān)測，3~6小時后反應(yīng)結(jié)束，，加入5~10mL、2mol/L HCl溶液淬滅反應(yīng)，用5~15ml無水乙醚萃取2次，合并有機(jī)相，濃縮得粗產(chǎn)物，5~7ml正己烷萃取粗產(chǎn)物2~3次，抽濾，濃縮濾液，經(jīng)柱層析純化，得無色油狀液體混合產(chǎn)物(Z/E)-12-十四碳烯-1-醇乙酸酯。
2.如權(quán)利要求1所述的一種以十三碳化合物作為起始原料的亞洲玉米螟性信息素制備新方法，其特征在于:步驟I)中，1，13-十三烷二酸與氫化鋁鋰的用量摩爾比為1:3~5 ;THF溶液中，1，13-十三烷二酸的濃度為20~30mg/mL。
3.如權(quán)利要求1所述的一種以十三碳化合物作為起始原料的亞洲玉米螟性信息素制備新方法，其特征在于:步驟2)環(huán)己烷溶液中，1，13-十三烷二醇的濃度為20~30mg/mL ；1，13-十三烷二醇與冰醋酸的用量摩爾比為1:80~90。
4.如權(quán)利要求1所述的一種以十三碳化合物作為起始原料的亞洲玉米螟性信息素制備新方法，其特征在于:步驟3) 二氯甲烷溶液中，13-羥基十三碳-1-醇乙酸酯的濃度為30~40mg/mL ;13_羥基十三碳-1-醇乙酸酯與氯鉻酸吡啶的用量摩爾比為1:1~3。
5.如權(quán)利要求1所述的一種以十三碳化合物作為起始原料的亞洲玉米螟性信息素制備新方法，其特征在于:步驟4) THF溶液中，13-醛基十三碳-1-醇乙酸酯的濃度為15~25mg/mL ; 13-醛基十三碳-1-醇乙酸酯與叔丁醇鉀的用量摩爾比為1: 1.5~2.5 ;叔丁醇鉀與甲基三苯基溴化磷的用量摩爾比為1:1~1.2。
6.如權(quán)利要求1所述的一種以十三碳化合物作為起始原料的亞洲玉米螟性信息素制備新方法，其特征在于:步驟5) THF溶液中，13-十四碳烯-1-醇乙酸酯的濃度為90~100mg/mL ;13_十四碳烯-1-醇乙酸酯與硼氫化鈉的用量摩爾比為1: 1.5~2 ;硼氫化鈉與三苯基膦的用量摩爾比為1:2.3~3 ;硼氫 化鈉與無水氯化鈷的用量摩爾比為1:1~1.3。
【文檔編號】C07C69/145GK103694117SQ201410006922
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】劉偉, 張大偉, 潘洪玉, 楊鵬, 蔣龍, 楊國慶 申請人:吉林大學(xué)