亞洲玉米螟性信息素的合成研究

梁 霆，孫宇峰，周舒揚，陳靜宇

(黑龍江省科學院微生物研究所，哈爾濱150010)

亞洲玉米螟(Ostrinia fumacalis Guenee)是危害玉米、高粱等作物的主要害蟲，在我國境內分布甚廣。一般發生年份玉米可減產10%，嚴重發生年玉米減產甚至可超過30%。目前國際上最常見的防治技術包括自然天敵、微生物、化學農藥和基于昆蟲性信息素的性誘劑技術。其中，昆蟲性信息素技術具有專一選擇性、低風險和環境友好等優點，逐漸引起各國的重視和推廣應用。我國已把性誘劑防治玉米螟技術列為綠色防控技術。

亞洲玉米螟性信息素由53︰47的順12和反12—十四碳烯乙酸醋構成［1］。關于亞洲玉米螟性信息素中化合物(Z/E)—12—十四碳烯醇乙酸酷的合成方法，國內外均有報道:Ktun［2］、Ando［3］、杜家緯［4］等以長鏈炔醇為中間體，李正名［5］等使用有機硼試劑，完成了該性信息素的合成。以上方法存在原料昂貴、反應條件苛刻、步驟長等問題;陳家威［6］、劉復初［7］、李久明［8］、陳家威［9］等以 1，12—十二碳二醇和10—十一碳烯醇或Z—15—二十四碳烯酸或10—羥基癸酸為起始原料，通過多步反應得到該信息素，以上方法均存在反應選擇性不高、反應物為Z/E體混合物、反應條件苛刻、實驗步驟多等問題。

為了克服現有技術存在的缺點和不足，本研究采用廉價易得的原料，利用含有固定 Z/E構型的小分子烯醇酯，在構型保持的前提下，將其與含有羥基保護基的格式試劑偶聯，然后水解，反應過程不涉及雙鍵的立體結構變化，得到立體結構單一的異構體。為實現上述目的，本研究以順—4—己烯—1—醇和1，8—辛二醇為起始原料，經單邊溴化得到8—溴—1—辛醇，2，3—二氫吡喃保護得 8—溴代辛醇四氫吡喃，制成格氏試劑，順—4—己烯—1—醇經過對甲苯磺酸氯反應，得到對甲苯磺酸酯經與格式偶聯反應，脫保護、酯化得到的亞洲玉米螟性信息素中的(Z)—12—十四碳烯醇乙酸酯，總收率62.86%。利用巴豆醇和1，10—葵二醇為起始原料進行以上反應可以得到反—12—十四碳烯乙酸酯。反順比(E/Z)為 95︰5，總收率 64.3%。

1 試劑與儀器

1.1 儀器與試劑

Bruker AV—400(400 MHz)核磁共振儀 (德國Bruker公司)，Agilient HP 1100 LC/MS質譜儀 (美國 HP公司)，Nicolet Avatar—370 紅外光譜儀 (美國 Nicolet公司)，X—6顯微熔點測定儀 (北京泰克儀器有限公司)，1810—B石英自動雙重純水蒸餾器 (江蘇金壇公司)，超聲波清洗器 (上海金棋實業公司)，RE—2AA旋轉蒸發器(上海亞榮生化儀器廠)，YHG—40遠紅外快速恒溫干燥箱(上海躍進醫療器械廠)，84—1磁力加熱攪拌電熱套(杭州儀器電機廠)，SHZ—D循環水式真空泵 (河南鞏義英峪予華儀器廠)，玻璃儀器氣流烘干器(鞏義市英峪玉華儀器廠)。

圖1 Z—12—十四碳烯醇乙酸酯的合成路線Fig.1 Synthesis of Z—12—tetradecene—1—ol acetates，the sex pheromone of Ostrinia fumacalis

所用試劑均為市售分析純或化學純化學試劑，除特殊說明外均未作進一步處理。

1.2 無水溶劑處理方法

無水THF、苯和甲苯用二苯甲酮作指示劑，加入金屬鈉回流，保存在4A分子篩中。

2 合成路線和方法

2.1 合成路線

2.2 方法

2.2.1 化合物 8—溴代—1—葵醇(2)的制備［10，11］

向裝有滴液漏斗、分水器及冷凝管的三頸瓶內加入0.1 mol 1，10—癸二醇、300mL 甲苯和0.1mol氫溴酸，再加入0.001 mol碘，油浴加熱在110℃條件下攪拌回流30 h，停止加熱，依次用5%(質量百分比濃度)的氫氧化鈉水溶液、10%(質量百分比濃度)的稀鹽酸和飽和食鹽水洗滌，然后無水硫酸鎂干燥，過濾，蒸發濃縮，在SiO2柱層析純化得8—溴代—1—葵醇18.61 g，收率90%。

2.2.2 化合物8—溴代—1—辛醇四氫吡喃(3)的制備

在氮氣保護下，將0.09 mol 8—溴代—1—葵醇溶于200 mL THF中，然后冷卻至0℃，加入0.018 mol對甲苯磺酸，滴加0.109 mol 2，3—二氫吡喃，然后攪拌升至室溫，繼續攪拌10 h，用飽和碳酸氫鈉水溶液終止反應，乙醚萃取后水洗，再用飽和鹽水洗，硫酸鎂干燥，蒸發濃縮得到8—溴代—1—辛醇四氫吡喃25.60 g。收率97%，

2.2.3 化合物順—4—己烯—1—醇對苯磺酸酯(4)的制備:

將順—4—己烯—1—醇0.1 mol溶于 50mL 吡啶，然后冷卻至0℃，再加入0.12 mol對甲苯磺酰氯，攪拌1 h至室溫，繼續攪拌10 h，再加入5 mL水，攪拌20 min后加入50 mL水，用乙醚萃取3遍后依次用10%鹽酸、飽和碳酸氫鈉水溶液和飽和鹽水洗滌，然后硫酸鎂干燥后濃縮得到化合物順—4—己烯—1—醇對苯磺酸酯24.93 g，收率97%。

2.2.4 格氏試劑BrMg(CH2)8OTHP(5)的制備

將化合物3(0.1 mol)溶于100 mLTHF中。在氮氣保護下，將0.8 g(0.15mol)Mg粉、1粒碘及150 mL無水THF置于500 mL的三頸瓶中，電磁攪拌下，注入經稀釋的約15 mL化合物3的THF溶液，以反應瓶變熱、碘色逐漸退去且瓶內溶液變渾濁為反應引發標志，如果碘顏色不退，小心溫熱瓶壁促使反應引發。引發后在30min內，小心滴完剩余的化合物3的THF溶液。繼續室溫攪拌1 h，即得到格氏試劑BrMg(CH2)8OTHP的THF溶液，性狀為灰色液體。此中間體太活潑，故未純化。氮氣下保存，并盡快進行下一步反應。

2.2.5 化合物 Z—12—十四碳烯四氫吡喃(6)的制備［12，13］

氮氣保護下，－78℃，將順—4—己烯—1—對苯磺酸酯4(0.095 mol)溶于400 mL無水THF中，滴入前面制備好的格式試劑5，然后加入四氯化銅鋰(0.1 M in THF，0.003 mol)，攪拌1 h后升至室溫。攪拌過夜，反應混合物升溫到45℃繼續攪拌5 h。反應混合物加入100 mL飽和氯化銨水溶液終止反應。乙醚抽出，水洗，飽和鹽水洗。硫酸鎂干燥，濃縮，快速柱層析得到產物Z—12—十四碳烯四氫呋喃 22.68 g，收率 85.2%。

2.2.6 Z—12—十四碳烯乙酸酯(7)的制備:

將 PPTS(對甲苯磺酸)1.0 g，化合物 Z—12—十四碳烯四氫吡喃22.5 g(0.076 mol)溶于200 mL干燥的THF中，加入16.8 g乙酸酐。加熱到回流反應8 h。冷至室溫，小心加入飽和碳酸氫鈉水溶液至pH=7，二氯甲烷40mL×3抽取，有機層用硫酸鎂干燥。濃縮，SiO2柱分離，得到16.87 g Z—12—十四碳烯乙酸酯。收率 86.5%，總收率64.33%(以1.8—辛二醇計)。

3 結果與討論

利用含有固定Z/E構型的小分子烯醇酯，在構型保持的前提下，將其與含有羥基保護基的格式試劑偶聯，將小分子烯醇原料的官能團—碳碳雙鍵和形成格氏試劑的鹵代醇末端羥基成功組合，得到立體結構單一的異構體。格氏偶聯反應的保護基對反應的影響非常大，對于易揮發的烯醇乙酸酯，用對甲苯磺酰氯與相應烯醇反應，形成對甲苯磺酸酯(固體)，既易于分離，還可以解決烯醇乙酯揮發造成的產率低的問題，而催化劑的用量對反應的影響不大。反應條件加熱回流比室溫反應顯著提高反應收率。建立了用立體原料構型保持的合成直鏈不飽和醇類昆蟲性信息素類物質的通用方法，為直鏈烯醇類昆蟲性信息素的實驗室合成、小批量生產及后期推廣應用奠定了基礎。

以順—4—己烯—1—醇和1，8—辛二醇為起始原料，經單邊溴化得到8—溴—1—辛醇，2，3—二氫吡喃保護得8—溴代辛醇四氫吡喃，制成格氏試劑，順—4—己烯—1—醇經過對甲苯磺酸氯反應，得到對甲苯磺酸酯經與格式偶聯反應，脫保護、酯化得到的亞洲玉米螟性信息素中的(Z)—12—十四碳烯醇乙酸酯，總收率64.3%。利用巴豆醇和1，10—葵二醇為起始原料進行以上反應可以得到反—12—十四碳烯乙酸酯。反順比(E/Z)為95︰5，總收率63.0%。田間試驗表明合成的玉米螟信息素具有較高的引誘活性，可有效地防控亞州玉米螟［14］。

由于各個地區的亞洲玉米螟的性信息素中所含的(Z/E)12—十四碳烯醇乙酸醋順反比各不相同，因此可以將上述制得的(Z)—12—十四碳烯醇乙酸醋和反(E)—12—十四碳烯醇乙酸醋進行混合得到多種順反比的(Z/E)—12—十四碳烯醇乙酸醋，以適應各個地區的實際需要。

［1］Klun JA，Bierl-Leonhardt BA，Schwarz M.Sex pheromone of the Asian corn borer moth［J］.Life Science，1980，27(17):1603—1606.

［2］Ando T，Saito C，Arai K.(Z)－ and(E)—12—tetradecenyl acetates:sex pheromone of oriental corn borer(Lepidoptera:Pyratidae)［J］.Agnc Biol Chem，1980，44(11):2643—2649.

［3］朱育新，王梅珍，杜家緯.昆蟲學研究集刊:亞洲玉米螟性信息素的改良合成［M］.上海:上?？茖W技術出版社，1987:13—17.

［4］李正名，SCHW ARZ M.一種合成亞洲玉米螟性外激素的新方法［J］.中國科學，1984，14(1):38—43.

［5］陳家威，蔣濟隆，盧軍.亞洲玉米螟性信息素的改良合成［J］.有機化學，1989，(9):80—83.

［6］劉復初，林軍.亞洲玉米螟性信息素的簡便合成［J］.有機化學，1995，(15):546—549.

［7］李久明，黃國正，雍建平，等.亞洲玉米螟性信息素的合成新方法［J］.農藥，2007，46(6):388—389.

［8］陳海濱，杜永均.亞洲玉米螟性信息素的簡易合成法［J］.農藥學報，2012，12(1):90—92.

［9］唐大武，孫漢洲，趙芳.金錢松小卷蛾性信息素的合成及誘芯的制備［J］.中南林學院學報，2001，21(2):34—36.

［10］Camps F，Casamor JM，Coll J，et al.Preparation ofω-Bromoalkan-1-ols fromα，ω-alkanediols from the continuou sex traction method［J］.Organic preparations and procedures，1983，(15):63—67.

［11］張占輝，劉慶彬.分子碘催化的有機化學反應［J］.化學進展，2006，18(23):270 －280.

［12］Descoins C，Henrick CA.Stereoselective Synthesis of a Sex Attractant of the Codling moth［J］.Tetrahedron Letters，1972，13(30):2999—3002.

［13］Henrick CA.The synthesis of insect sex pheromones［J］.Tetrahedron，1977，(33):1845—1889.

［14］梁霆，周舒揚，孫宇峰，等.玉米螟信息素田間誘捕玉米螟的應用研究［J］.北京農業，2013，3(2):98—99.