專(zhuān)利名稱(chēng)：一種棉鈴蟲(chóng)性信息激素的合成方法
一種棉鈴蟲(chóng)性信息激素的合成方法屬于昆蟲(chóng)性信息激素合成技術(shù)領(lǐng)域。
棉鈴蟲(chóng)是我國(guó)棉區(qū)棉花的主要害蟲(chóng)，大約經(jīng)三、四十代的繁殖以后，它對(duì)現(xiàn)有的農(nóng)藥都會(huì)產(chǎn)生完全的抗性，目前最為可靠的防治措施是利用雌棉鈴蟲(chóng)蛾所分泌的性信息激素即性引誘劑來(lái)除滅雄棉鈴蟲(chóng)蛾或產(chǎn)生交配阻斷而實(shí)現(xiàn)防治。雌棉鈴蟲(chóng)蛾分泌的性信息激素是由(Z)-十六-11-烯醛和(Z)-十六-9烯醛的混合物所組成的，其結(jié)構(gòu)如下
(Z)-十六-11-烯醛
(Z)-十六-9-烯醛現(xiàn)在國(guó)際上已有的合成方法，或者原料較難得到，或者工藝上不易操作且不安全。
本發(fā)明的目的在于提供一種以蓖麻油為起始原料、操作條件溫和且各步收率較高的棉鈴蟲(chóng)性信息激素的合成方法。
本發(fā)明的特征在于它以蓖麻油為原料，分別用已知技術(shù)經(jīng)或經(jīng)蓖酸甲酯分別熱裂解和堿催化裂解制得十一-10-烯酸和10-羥基癸酸，再以十一-10-烯酸為原料合成(Z)-十六-11-烯醛，以10-羥基癸酸為原料合成(Z)-十六-9-烯醛，然后再把它們混合而成，以下把-十六-11-烯醛和-十六-9-烯醛的合成步驟分述如下(1)(Z)-十六-11-烯醛的合成步驟①十一-10-烯酸在光照或過(guò)氧化物作用下與溴化氫反應(yīng)，生成11-溴代十一酸②11-溴代十一酸與甲醇酯化生成11-溴代十一酸甲酯；③11-溴代十一酸甲酯與三苯膦生成季磷鹽后，與戊醛發(fā)生Wittig反應(yīng)后，生成十六-11-烯酸甲酯，它是以(Z)-十六-11-烯酸為主但含有少量(E)-十六-11-烯酸的混合物
④十六-11-烯酸甲酯用四氫化鋁鋰還原后，得到十六-11-烯醇，其(Z)-十六-11-烯醇和(E)-十六-11-烯醇的比率與十六-11-烯酸甲酯同；再以氧化鉻-吡啶試劑對(duì)十六-11-烯醇氧化，即得十六-11-烯醛或者⑤十六-11-烯酸甲酯用硼烷硫醚絡(luò)合物選擇性還原便可直接生成十六-11-烯醛，由于所有反應(yīng)都沒(méi)有異構(gòu)體轉(zhuǎn)化，其(Z)/(E)式間的比率不變(2)(Z)-十六-9-烯醛的合成步驟①10-羥基癸酸與醋酸酐反應(yīng)，得到10-乙酰氧基癸酸②10-乙酰氧基癸酸經(jīng)Hunsdiecker-Kochi-Barton反應(yīng)即與氧化銀或氧化汞成鹽后，在光照下與溴作用得到1-溴-9-乙酰氧基壬烷③1-溴-9-乙酰氧基壬烷與三苯膦生成季磷鹽后，與庚醛發(fā)生Witting反應(yīng)，生成1-乙酰氧基-十六-9-烯醇，這也是一種以(Z)-1-乙酰氧基-十六-9-烯醇為主的、含有少量(E)-1-乙酰氧基-十六-9-烯醇的混合物，用LiAlH4還原得到異構(gòu)體組成不變的十六-9-烯醇④1-乙酰氧基-十六-9-烯醇用四氯化鋁還原去乙氧基后，得到十六-9-烯醇，其中(Z)-式和(E)-式間的比率與1-乙酰氧基-十六-9-烯醇中的相同；⑤再以氧化鉻-吡啶試劑使十六-9-烯醇氧化，得到另一個(gè)目標(biāo)產(chǎn)物十六-9-烯醛，其(Z)-式和(E)-式間的比率與1-乙酰氧基-十六-9-烯醇中的相同其中所述的十六-11-烯醇、十六-11-烯醛以及1-乙酰氧基-十六-9-烯醇、十六-9-烯醇、十六-9-烯醛中各自(Z)-異構(gòu)體的純化和(E)-異構(gòu)體的去除，都是借助于用銅鹽成銀鹽處理過(guò)的硅膠或活性鋁作填料的柱色譜分離，使(E)-式首先洗脫，得到完全純粹的(Z)-式和少量含有(Z)-式的不純(E)-式體，再在敏化劑苯乙酮存在的條件下，以紫外光照射不純(E)-式體，使其轉(zhuǎn)化成含有少量(E)-式體的(Z)-式體，然后，再把不純的(Z)-式產(chǎn)物投入上述分離過(guò)程的工藝循環(huán)。
實(shí)驗(yàn)證明用本發(fā)明提出的以蓖麻油為起始原料制得的(Z)-十六-11-烯醛和(Z)-十六-9-烯醛混合而成的棉鈴蟲(chóng)性信息激素與雌棉鈴蟲(chóng)蛾所分泌的兩種天然有效成份結(jié)構(gòu)完全相同。
實(shí)施例1.利用公知技術(shù)略加改進(jìn)從蓖麻油中制備十一-10-烯酸和10-羥基癸酸100克蓖麻油，加入20克甲醇和0.5克磷酸，加熱回流4小時(shí)，用水洗去甘油和過(guò)量的甲醇，得到粗的蓖酸甲酯102克，作為進(jìn)一步制備之用。
50克蓖麻油或者50克粗蓖酸甲酯加熱至400℃熱裂，首先在153℃蒸出得到庚醛，前者得到庚醛1.1克，后者得到庚醛5.1克。反應(yīng)釜稍加冷卻，減壓至15毫米汞柱，于165℃蒸出十一-10-烯酸，前者得到1.8克，后者得到8.3克。精制后的庚醛為b.p.152.8℃的無(wú)色液體，D4150.8216，nD201.4257。精制后的十一-10-烯酸m.p.24.5℃，b.p.137℃(2毫米汞柱)，D2440.9072，n25D1.4486。
20毫升40％的苛性鈉濃溶液，加入20毫升2-辛醇，于攪拌下，加熱至150℃，滴入50克蓖麻油或50克蓖酸甲酯和20毫升2-辛醇的混合溶液。攪拌回流10小時(shí)，冷卻，加水，鹽酸酸化，固體用水洗滌后，加入石油醚，析出10-羥基癸酸，以苯重結(jié)晶，前者得到3克，后者得到12克。純的10-羥基癸酸m.p.75.5～76.5℃。此外，前者2-辛醇若回收，可增加達(dá)2克，后者則增加8克。2.十六-11-烯醛的合成可以直接還原也可以氧化合成，現(xiàn)分述如下(1)直接還原合成①由十一-10-烯酸制備11-溴代十一酸26.72克十一-10-烯酸和1.75克過(guò)氧化苯甲酰，共溶于正己烷中，通入HBr氣體，反應(yīng)半小時(shí)(或不用過(guò)氧化物而光照4小時(shí))，蒸除溶劑后，固體以丙酮重結(jié)晶，得30克白色晶體，熔點(diǎn)52～52.5℃，收率78％。IR(cm-1，凈)3200(OH)，3010(C＝C-H)，1680(C＝O)，690(C＝C)，元素分析理論值C 49.64％，H7.90％；實(shí)驗(yàn)值C 49.78％，H 7.77％。②由11-溴代十一酸制備11-溴代十一酸甲酯在26.6克十一-溴代十一酸中，加入甲醇50毫升，硫酸0.5毫升和氯仿10毫升，在水分離器下回流反應(yīng)，反應(yīng)完成后，中和，水洗，減壓蒸餾。沸點(diǎn)158～159℃/6毫米汞柱。收集的無(wú)色液體為26.5克，收率95％。元素分析理論值C 51.45％，H 8.22％；實(shí)驗(yàn)值C 51.50％，H 8.31％。IR(cm-1，凈)1730(C＝O)，1230，1045。③由11-溴代十一酸甲酯制備十六-11-烯酸甲酯
2.8克11-溴代十一酸甲酯與2.62克三苯膦在甲苯中回流過(guò)夜，蒸除甲苯后的固體溶于20毫升DMF中，于0.1克二環(huán)己基-[18]-冠醚和1克K2CO3存在下，滴入0.9克戊醛，反應(yīng)3小時(shí)過(guò)濾，蒸除溶劑，通過(guò)硅膠柱處理，得到油狀液體2.30克。其(2)/(E)為93∶7。收率為86％。元素分析理論值C 76.12％，H 11.94％；實(shí)驗(yàn)值C 76.27％，H 12.01％。④由11-溴代十一酸甲酯直接還原合成十六-11-烯醛2.7克11-溴代十一酸甲酯溶于10毫升THF中，于室溫?cái)嚢柘?，再加?0毫升2，3-二甲-2-丁基氯化硼烷二硫醚(試劑胺Brown等方法自行制備，見(jiàn)Fieser&Fieser，12卷485頁(yè))于THF溶液中，反應(yīng)半小時(shí)。加水，酸化，乙醚萃取，萃取液干燥、蒸發(fā)。柱色譜上分離純化。油狀產(chǎn)物為2.15克，收率90％。元素分析理論值C 48.42％，H8.40％；實(shí)驗(yàn)值C 48.29％，H 8.31％。IR(cm-1，凈)3010(＝C-H)，2710(HC＝O)，1730(HC＝O)，730(C＝C)；′H-NMR(δppm)0.9(3H，t，CH3)，0.3(18H，br.-(CH2)n-)，2.0(4H，m，CH2C＝CCH2)，2.3(2H，m，-CH2CHO)，5.35(2H，t，CH＝CH)，8.9(1H，br.CHO)；MS(M/Z，O/O)238(2.21)，220(4.8)，55(71.57)，41(100)；(2)氧化合成①由十一-10-烯酸制備十六-11-烯酸甲酯，步驟同上；②由十六-11-烯酸甲酯制備十六-11-烯醇2.7克十六-11-烯酸甲酯溶于20毫升無(wú)水乙醚中，在攪拌下逐步滴加0.7克LiAlH4溶于100毫升乙醚中的溶液，微沸回流4小時(shí)，冰水分解，用50％硫酸溶解沉淀的氧化鋁，醚層水洗，MgSO4干燥，得到淡黃色液體，柱色譜精制，得到2.1克產(chǎn)物，產(chǎn)率88％。元素分析理論值C 80.00％，H 13.33％；實(shí)驗(yàn)值C 79.91％，H 13.16％；③由十六-11-烯醇制得十六-11-烯醛7.8克吡啶，溶于100毫升CH2Cl2中，加入4.8克CrO3，在冰水下攪拌15分鐘，在其中滴加含有1.2克十六-11-烯醇的CH2Cl2的溶液，攪拌反應(yīng)半小時(shí)，傾瀉出上層液，以CH2Cl2洗滌棕黑色固體，有機(jī)層以稀鹽酸、NaHCO3液和水洗，MgSO4干燥，蒸除溶劑，柱色譜精制，得到1.17克產(chǎn)物，產(chǎn)率90％。元素分析理論值C 80.67％，H 12.61％；實(shí)驗(yàn)值C 80.75％，H 12.55％。其IR、NMR和MS與直接還原合成實(shí)施例中所得到者一致。3.十六-9-烯醛的合成(1)由10-羥基癸酸制備10-乙酰氧基癸酸1.9克10-羥基癸酸，吡啶1.6克，加入1.5克醋酸酐，在10毫升乙醚中反應(yīng)，蒸除乙醚，加水分解，以鹽酸、碳酸氫鈉溶液洗，酒精重結(jié)晶，得到產(chǎn)物2.03克，收率95％。m.p.34～35℃，b.p.175～176℃/3毫米汞柱。IR(cm-1，凈)1740，1710(C＝O)，1240，1075(CH3COO)；′H-NMR(δppm)0.89(16H，Br，-(CH2)8-)，2.04(3H，s，COCH3)，2.34(2H，t，-CH2COO)，4.05(2H，-OCH2-)，11.6(1H，s，-COOH)；(2)由10-乙酰氧基癸酸制備9-溴壬醇的乙酸酯2.14克10-乙酰氧基癸酸溶于40毫升CH2Cl2中，加入1.4克無(wú)水硫酸鎂，3.02克氧化汞，攪拌回流，光照下，滴加0.7毫升溴在20毫升CH2Cl2中的溶液，回流2小時(shí)至無(wú)色，冷卻過(guò)濾，有機(jī)層用NaHCO3液和水洗，MgSO4干燥，蒸除溶劑，柱色譜精制后的油狀產(chǎn)物為2.18克，產(chǎn)率82％。IR(cm-1，凈)1740(CO)，1240，1035(CH3COO)；′H-NMR(δppm)1.32(14H，Br，-(CH2)7-)，2.04(3H，s，COCH3)，3.33(2H，-CH2-Br)，4.05(2H，t，-CH2O-)，MS(M/Z％)264(0.5)；(3)由9-溴壬醇的乙酸酯制備十六-9-烯醇的乙酸酯
2.66克9-溴壬醇的乙酸酯即乙酸-9-壬醇酯，2.62克三苯膦和1.0克庚醛，按上述由11-溴代十一酸甲酯制備十六-11-烯酸甲酸的手續(xù)操作，硅膠精制得到2.45克油狀液體，收率87％。其(Z)/(E)-式體為91∶9。元素分析理論值C 76.60％，H 12.06％；實(shí)驗(yàn)值C 76.48％，H 11.99％。(4)由十六-9-壬醇酯制備十六-9-烯醇2克十六-9-烯醇的乙酸酯的50毫升乙醚溶液，滴入含有0.5克四氫化鋁鋰的50毫升的冰冷卻下的乙醚溶液中微沸回流4小時(shí)，冷水分解后，以稀硫酸溶解氧化鋁，醚層水洗干燥后，蒸除醚得油狀物1.5克，收率88％。元素分析理論值C 80.00％，H 13.33％；實(shí)驗(yàn)值C 80.15％，H 13.16％；IR(cm-1，凈)3320(OH)，3000(C＝CH)710(C＝C)；′H-NMR(δppm)5.16～5.35(2H，m，-CH＝CH)，3.35～3.66(2H，m，OCH2-)，2.85(1H，s，OH)，1.7～2.15(4H，m，CH2c＝CCH2)，1.2～1.3(24H，m，-(CH2)n-)，0.9(3H，t，-CH3)；(5)由十六-9-烯醇制得十六-9-烯醛1.56克吡啶，9.6克氧化鉻和2.4克十六-9-烯醇，與由十六-11-烯醇制得十六-11-烯醛時(shí)一樣操作，柱色譜精制后得到2.15克產(chǎn)物，收率90％。其中，IR(cm-1，凈)3000(C＝CH)，2700，(H-CO)，1680(C＝O)；′H-NMR(δppm)9.55(1H，s，CHO)，5.2～5.3(2H，m，CH＝CH)，1.6～2.5(6H，m，CH2C＝CCH2，-CH2CO)，1.2～1.3(24H，m，-(CH2)n-)，0.9(3H，t，-CH3)。4.把上述十六-11-烯醛和十六-9-烯醛相混合即可得棉鈴蟲(chóng)性信息激素。
另外，在(Z)-異構(gòu)體的純化和(E)-異構(gòu)體的去除時(shí)，由于反應(yīng)中沒(méi)有異構(gòu)化的發(fā)生，這個(gè)純化和去除過(guò)程，在制備十六-11-烯酸甲酯、十六-11-烯醇、十六-11-烯醛或十六-9-烯醇、十六-9-烯醛時(shí)進(jìn)行，我們都可得到純粹的(Z)-式目標(biāo)產(chǎn)物。柱色譜的填料是用銅鹽或銀鹽處理過(guò)的硅膠或活性鋁，以氯仿/石油醚洗脫，(E)-式體首先從柱中分離，(Z)-式以完全純凈的物質(zhì)制得，而(E)-式體含有少量的(Z)-式。不純的(E)-式體則投入下一個(gè)循環(huán)轉(zhuǎn)化過(guò)程中。
(Z)-十六-9-烯醇的純化100克80～100目的硅膠，以200毫升2％的CuSO4溶液處理，抽濾。在110℃干燥活化。以如上固定相填充的1米柱中，將1克十六-9-烯醇溶于石油醚中進(jìn)樣(Z/E≈91/9)，以氯仿/石油醚(1∶3)洗脫，以氣相色譜檢測(cè)。(E)-式體首先洗脫，最后得到0.8克(Z)-十六-9-烯醇。不純的(E)-式體回收0.10克，其中，含80％的(E)-式體和20％的(Z)-式體。其它(Z)-式體的純化類(lèi)似。
(E)-異構(gòu)體向(Z)-異構(gòu)體轉(zhuǎn)化時(shí)，上述不純的(E)-異構(gòu)體可在紫外光和敏化劑，如苯乙酮存在下，以80～100％的轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的(Z)-式體，再投入以上分離的循環(huán)。
(E)-十六-9-烯醇的異構(gòu)化0.1克不純的(E)-十六-9-烯醇(其中含(Z)-式體20％)，溶于5毫升石油醚中，加入0.01克苯乙酮，以紫外光照射半小時(shí)后，蒸去溶劑，得到0.1克(Z)-十六-9-烯醇(氣相色譜分析，其中(E)-式體為0～5％)。若有必要，可投入以上分離的循環(huán)。
其它(E)-式體的轉(zhuǎn)化類(lèi)似。
以上測(cè)試證明用本發(fā)明提出的方法制成的棉鈴蟲(chóng)性信息激素顯示了強(qiáng)力的對(duì)棉鈴蟲(chóng)雄蛾的性引誘作用。
權(quán)利要求
1.一種棉鈴蟲(chóng)性信息激素的合成方法，它是由(Z)-十六-11-烯醛和(Z)-十六-9-烯醛混合構(gòu)成，本發(fā)明的特征在于它以蓖麻油為起始原料，經(jīng)或經(jīng)蓖酸甲酯分別熱裂解和堿催化裂解制得十一-10-烯酸和10-羥基癸酸，再以十一-10-烯酸為原料合成(Z)-十六-11-稀醛，以10-羥基癸酸為原料合成(Z)-十六-9-烯醛，然后再把它們混合而成，以下把-十六-11-烯醛和-十六-9-烯醛的合成步驟分述如下(1)(Z)-十六-11-烯醛的合成步驟①十一-10-烯酸在光照或過(guò)氧化物作用下與溴化氫反應(yīng)，生成11-溴代十一酸②11-溴代十一酸與甲醇酯化生成11-溴代十一酸甲酯；③11-溴代十一酸甲酯與三苯膦生成季磷鹽后，與戊醛發(fā)生Wittig反應(yīng)后，生成十六-11-烯酸甲酯，它是以(Z)-十六-11-烯酸為主但含有少量(E)-十六-11-烯酸的混合物
④十六-11-烯酸甲酯用四氫化鋁鋰還原后，得到十六-11-烯醇，其(Z)-十六-11-烯醇和(E)-十六-11-烯醇的比率與十六-11-烯酸甲酯同；再以氧化鉻-吡啶試劑對(duì)十六-11-烯醇氧化，即得十六-11-烯醛或者⑤十六-11-烯酸甲酯用硼烷硫醚絡(luò)合物選擇性還原便可直接生成十六-11-烯醛，由于所有反應(yīng)都沒(méi)有異構(gòu)體轉(zhuǎn)化，其(Z)/(E)式間的比率不變(2)(Z)-十六-9-烯醛的合成步驟①10-羥基癸酸與醋酸酐反應(yīng)，得到10-乙酰氧基癸酸②10-乙酰氧基癸酸經(jīng)Hunsdiecker-Kochi-Barton反應(yīng)即與氧化銀或氧化汞成鹽后，在光照下與溴作用得到1-溴-9-乙酰氧基壬烷③1-溴-9-乙酰氧基壬烷與三苯膦生成季磷鹽后，與庚醛發(fā)生Wittig反應(yīng)，生成1-乙酰氧基-十六-9-烯醇，這也是一種以(Z)-1-乙酰氧基-十六-9-烯醇為主的、含有少量(E)-1-乙酰氧基-十六-9-烯醇的混合物，用LiAlH4還原得到異構(gòu)體組成不變的十六-9-烯醇④1-乙酰氧基-十六-9-烯醇用四氯化鋁還原去乙氧基后，得到十六-9-烯醇，其中(Z)-式和(E)-式間的比率與1-乙酰氧基-十六-9-烯醇中的相同；⑤再以氧化鉻-吡啶試劑使十六-9-烯醇氧化，得到另一個(gè)目標(biāo)產(chǎn)物十六-9-烯醛，其(Z)-式和(E)-式間的比率與1-乙酰氧基-十六-9-烯醇中的相同
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種棉鈴蟲(chóng)性信息激素的合成方法，其特征在于其中所述的十六-11-烯醇、十六-11-烯醛以及1-乙酰氧基-十六-9-烯醇、十六-9-烯醇、十六-9-烯醛中各自(Z)-異構(gòu)體的純化和(E)-異構(gòu)體的去除，都是借助于用銅鹽成銀鹽處理過(guò)的硅膠或活性鋁作填料的柱色譜分離，使(E)-式首先洗脫，得到完全純粹的(2)-式和少量含有(Z)-式的不純(E)-式體，再在敏化劑苯乙酮存在的條件下，以紫外光照射不純(E)-式體，使其轉(zhuǎn)化成含有少量(F)-式體的(Z)-式體，然后，再把不純的(Z)-式產(chǎn)物投入上述分離過(guò)程的工藝循環(huán)。
全文摘要
一種棉鈴蟲(chóng)性信息激素的合成方法。屬于昆蟲(chóng)性引誘劑的制造技術(shù),其特征是:它以蓖麻油為起始原料,或者經(jīng)使蓖酸甲酯分別經(jīng)熱裂解和堿催化裂解制得十一－10－烯酸和10－羥基癸酸,再以前者為原料用直接還原或氧化的方法合成(Z)－十六－11－烯醛,以后者為原料經(jīng)五個(gè)步驟合成(Z)－十六－9－烯醛,把所得的兩個(gè)產(chǎn)物混合即可得到棉鈴蟲(chóng)性信息激素,它具有原料易得、操作條件溫和以及工藝安全等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C07C45/27GK1169416SQ96106728
公開(kāi)日1998年1月7日 申請(qǐng)日期1996年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月1日
發(fā)明者戴乾圜, 閻紅, 張慶榮, 李冬梅 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)