一種棉鈴蟲性信息激素的合成方法
2023-05-29 16:02:06 1
專利名稱：一種棉鈴蟲性信息激素的合成方法
一種棉鈴蟲性信息激素的合成方法屬於昆蟲性信息激素合成技術領域。
棉鈴蟲是我國棉區棉花的主要害蟲，大約經三、四十代的繁殖以後，它對現有的農藥都會產生完全的抗性，目前最為可靠的防治措施是利用雌棉鈴蟲蛾所分泌的性信息激素即性引誘劑來除滅雄棉鈴蟲蛾或產生交配阻斷而實現防治。雌棉鈴蟲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，其結構如下
(Z)-十六-11-烯醛
(Z)-十六-9-烯醛現在國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。
本發明的目的在於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性信息激素的合成方法。
本發明的特徵在於它以蓖麻油為原料，分別用已知技術經或經蓖酸甲酯分別熱裂解和鹼催化裂解製得十一-10-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，然後再把它們混合而成，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-烯酸在光照或過氧化物作用下與溴化氫反應，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後，與戊醛發生Wittig反應後，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後，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合物選擇性還原便可直接生成十六-11-烯醛，由於所有反應都沒有異構體轉化，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，得到10-乙醯氧基癸酸②10-乙醯氧基癸酸經Hunsdiecker-Kochi-Barton反應即與氧化銀或氧化汞成鹽後，在光照下與溴作用得到1-溴-9-乙醯氧基壬烷③1-溴-9-乙醯氧基壬烷與三苯膦生成季磷鹽後，與庚醛發生Witting反應，生成1-乙醯氧基-十六-9-烯醇，這也是一種以(Z)-1-乙醯氧基-十六-9-烯醇為主的、含有少量(E)-1-乙醯氧基-十六-9-烯醇的混合物，用LiAlH4還原得到異構體組成不變的十六-9-烯醇④1-乙醯氧基-十六-9-烯醇用四氯化鋁還原去乙氧基後，得到十六-9-烯醇，其中(Z)-式和(E)-式間的比率與1-乙醯氧基-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，得到另一個目標產物十六-9-烯醛，其(Z)-式和(E)-式間的比率與1-乙醯氧基-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-乙醯氧基-十六-9-烯醇、十六-9-烯醇、十六-9-烯醛中各自(Z)-異構體的純化和(E)-異構體的去除，都是藉助於用銅鹽成銀鹽處理過的矽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，使其轉化成含有少量(E)-式體的(Z)-式體，然後，再把不純的(Z)-式產物投入上述分離過程的工藝循環。
實驗證明用本發明提出的以蓖麻油為起始原料製得的(Z)-十六-11-烯醛和(Z)-十六-9-烯醛混合而成的棉鈴蟲性信息激素與雌棉鈴蟲蛾所分泌的兩種天然有效成份結構完全相同。
實施例1.利用公知技術略加改進從蓖麻油中製備十一-10-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，用水洗去甘油和過量的甲醇，得到粗的蓖酸甲酯102克，作為進一步製備之用。
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，後者得到庚醛5.1克。反應釜稍加冷卻，減壓至15毫米汞柱，於165℃蒸出十一-10-烯酸，前者得到1.8克，後者得到8.3克。精製後的庚醛為b.p.152.8℃的無色液體，D4150.8216，nD201.4257。精製後的十一-10-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，於攪拌下，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，冷卻，加水，鹽酸酸化，固體用水洗滌後，加入石油醚，析出10-羥基癸酸，以苯重結晶，前者得到3克，後者得到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2克，後者則增加8克。2.十六-11-烯醛的合成可以直接還原也可以氧化合成，現分述如下(1)直接還原合成①由十一-10-烯酸製備11-溴代十一酸26.72克十一-10-烯酸和1.75克過氧化苯甲醯，共溶於正己烷中，通入HBr氣體，反應半小時(或不用過氧化物而光照4小時)，蒸除溶劑後，固體以丙酮重結晶，得30克白色晶體，熔點52～52.5℃，收率78％。IR(cm-1，淨)3200(OH)，3010(C＝C-H)，1680(C＝O)，690(C＝C)，元素分析理論值C 49.64％，H7.90％；實驗值C 49.78％，H 7.77％。②由11-溴代十一酸製備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，反應完成後，中和，水洗，減壓蒸餾。沸點158～159℃/6毫米汞柱。收集的無色液體為26.5克，收率95％。元素分析理論值C 51.45％，H 8.22％；實驗值C 51.50％，H 8.31％。IR(cm-1，淨)1730(C＝O)，1230，1045。③由11-溴代十一酸甲酯製備十六-11-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夜，蒸除甲苯後的固體溶於20毫升DMF中，於0.1克二環己基-[18]-冠醚和1克K2CO3存在下，滴入0.9克戊醛，反應3小時過濾，蒸除溶劑，通過矽膠柱處理，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％；實驗值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-溴代十一酸甲酯溶於10毫升THF中，於室溫攪拌下，再加入10毫升2，3-二甲-2-丁基氯化硼烷二硫醚(試劑胺Brown等方法自行製備，見FieserFieser，12卷485頁)於THF溶液中，反應半小時。加水，酸化，乙醚萃取，萃取液乾燥、蒸發。柱色譜上分離純化。油狀產物為2.15克，收率90％。元素分析理論值C 48.42％，H8.40％；實驗值C 48.29％，H 8.31％。IR(cm-1，淨)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-烯酸製備十六-11-烯酸甲酯，步驟同上；②由十六-11-烯酸甲酯製備十六-11-烯醇2.7克十六-11-烯酸甲酯溶於20毫升無水乙醚中，在攪拌下逐步滴加0.7克LiAlH4溶於100毫升乙醚中的溶液，微沸回流4小時，冰水分解，用50％硫酸溶解沉澱的氧化鋁，醚層水洗，MgSO4乾燥，得到淡黃色液體，柱色譜精製，得到2.1克產物，產率88％。元素分析理論值C 80.00％，H 13.33％；實驗值C 79.91％，H 13.16％；③由十六-11-烯醇製得十六-11-烯醛7.8克吡啶，溶於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，攪拌反應半小時，傾瀉出上層液，以CH2Cl2洗滌棕黑色固體，有機層以稀鹽酸、NaHCO3液和水洗，MgSO4乾燥，蒸除溶劑，柱色譜精製，得到1.17克產物，產率90％。元素分析理論值C 80.67％，H 12.61％；實驗值C 80.75％，H 12.55％。其IR、NMR和MS與直接還原合成實施例中所得到者一致。3.十六-9-烯醛的合成(1)由10-羥基癸酸製備10-乙醯氧基癸酸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，蒸除乙醚，加水分解，以鹽酸、碳酸氫鈉溶液洗，酒精重結晶，得到產物2.03克，收率95％。m.p.34～35℃，b.p.175～176℃/3毫米汞柱。IR(cm-1，淨)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-乙醯氧基癸酸製備9-溴壬醇的乙酸酯2.14克10-乙醯氧基癸酸溶於40毫升CH2Cl2中，加入1.4克無水硫酸鎂，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小時至無色，冷卻過濾，有機層用NaHCO3液和水洗，MgSO4乾燥，蒸除溶劑，柱色譜精製後的油狀產物為2.18克，產率82％。IR(cm-1，淨)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-溴壬醇的乙酸酯製備十六-9-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-溴代十一酸甲酯製備十六-11-烯酸甲酸的手續操作，矽膠精製得到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％；實驗值C 76.48％，H 11.99％。(4)由十六-9-壬醇酯製備十六-9-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，冷水分解後，以稀硫酸溶解氧化鋁，醚層水洗乾燥後，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％；實驗值C 80.15％，H 13.16％；IR(cm-1，淨)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-烯醇製得十六-9-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-烯醇製得十六-11-烯醛時一樣操作，柱色譜精製後得到2.15克產物，收率90％。其中，IR(cm-1，淨)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性信息激素。
另外，在(Z)-異構體的純化和(E)-異構體的去除時，由於反應中沒有異構化的發生，這個純化和去除過程，在製備十六-11-烯酸甲酯、十六-11-烯醇、十六-11-烯醛或十六-9-烯醇、十六-9-烯醛時進行，我們都可得到純粹的(Z)-式目標產物。柱色譜的填料是用銅鹽或銀鹽處理過的矽膠或活性鋁，以氯仿/石油醚洗脫，(E)-式體首先從柱中分離，(Z)-式以完全純淨的物質製得，而(E)-式體含有少量的(Z)-式。不純的(E)-式體則投入下一個循環轉化過程中。
(Z)-十六-9-烯醇的純化100克80～100目的矽膠，以200毫升2％的CuSO4溶液處理，抽濾。在110℃乾燥活化。以如上固定相填充的1米柱中，將1克十六-9-烯醇溶於石油醚中進樣(Z/E≈91/9)，以氯仿/石油醚(1∶3)洗脫，以氣相色譜檢測。(E)-式體首先洗脫，最後得到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)-式體的純化類似。
(E)-異構體向(Z)-異構體轉化時，上述不純的(E)-異構體可在紫外光和敏化劑，如苯乙酮存在下，以80～100％的轉化率，轉化成相應的(Z)-式體，再投入以上分離的循環。
(E)-十六-9-烯醇的異構化0.1克不純的(E)-十六-9-烯醇(其中含(Z)-式體20％)，溶於5毫升石油醚中，加入0.01克苯乙酮，以紫外光照射半小時後，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。
其它(E)-式體的轉化類似。
以上測試證明用本發明提出的方法製成的棉鈴蟲性信息激素顯示了強力的對棉鈴蟲雄蛾的性引誘作用。
權利要求
1.一種棉鈴蟲性信息激素的合成方法，它是由(Z)-十六-11-烯醛和(Z)-十六-9-烯醛混合構成，本發明的特徵在於它以蓖麻油為起始原料，經或經蓖酸甲酯分別熱裂解和鹼催化裂解製得十一-10-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，然後再把它們混合而成，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-烯酸在光照或過氧化物作用下與溴化氫反應，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後，與戊醛發生Wittig反應後，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後，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合物選擇性還原便可直接生成十六-11-烯醛，由於所有反應都沒有異構體轉化，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，得到10-乙醯氧基癸酸②10-乙醯氧基癸酸經Hunsdiecker-Kochi-Barton反應即與氧化銀或氧化汞成鹽後，在光照下與溴作用得到1-溴-9-乙醯氧基壬烷③1-溴-9-乙醯氧基壬烷與三苯膦生成季磷鹽後，與庚醛發生Wittig反應，生成1-乙醯氧基-十六-9-烯醇，這也是一種以(Z)-1-乙醯氧基-十六-9-烯醇為主的、含有少量(E)-1-乙醯氧基-十六-9-烯醇的混合物，用LiAlH4還原得到異構體組成不變的十六-9-烯醇④1-乙醯氧基-十六-9-烯醇用四氯化鋁還原去乙氧基後，得到十六-9-烯醇，其中(Z)-式和(E)-式間的比率與1-乙醯氧基-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，得到另一個目標產物十六-9-烯醛，其(Z)-式和(E)-式間的比率與1-乙醯氧基-十六-9-烯醇中的相同
2.根據權利要求1所述的一種棉鈴蟲性信息激素的合成方法，其特徵在於其中所述的十六-11-烯醇、十六-11-烯醛以及1-乙醯氧基-十六-9-烯醇、十六-9-烯醇、十六-9-烯醛中各自(Z)-異構體的純化和(E)-異構體的去除，都是藉助於用銅鹽成銀鹽處理過的矽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，使其轉化成含有少量(F)-式體的(Z)-式體，然後，再把不純的(Z)-式產物投入上述分離過程的工藝循環。
全文摘要
一種棉鈴蟲性信息激素的合成方法。屬於昆蟲性引誘劑的製造技術,其特徵是:它以蓖麻油為起始原料,或者經使蓖酸甲酯分別經熱裂解和鹼催化裂解製得十一－10－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,以後者為原料經五個步驟合成(Z)－十六－9－烯醛,把所得的兩個產物混合即可得到棉鈴蟲性信息激素,它具有原料易得、操作條件溫和以及工藝安全等優點。
文檔編號C07C45/27GK1169416SQ96106728
公開日1998年1月7日 申請日期1996年7月1日 優先權日1996年7月1日
發明者戴乾圜, 閻紅, 張慶榮, 李冬梅 申請人:北京工業大學