專利名稱：一種3,13-二甲基十五烷酸(s)-2'-甲基-3'-戊醇酯的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域，涉及大袋蛾性信息激素主要成分的合成方法，具體涉及一種大袋蛾性信息激素主要成分3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯的新合成方法。
背景技術(shù)：
大袋蛾，又名蓑蛾、避債蛾，俗稱布袋蟲，屬鱗翅目，蓑蛾科。分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)，在日本、印度、馬來(lái)西亞和斯里蘭卡等國(guó)均有分布，在我國(guó)的華北、華東、華中、西南、 西北地區(qū)也均有廣泛分布。大袋蛾食性雜，寄主植物有600多種，以薔薇科、豆科、楊柳科、 胡桃科及懸鈴木科植物受害最重，是果樹和林木的常見害蟲之一，同時(shí)對(duì)農(nóng)作物也危害極大。通常每年發(fā)生I代。成蟲在護(hù)囊內(nèi)越冬。翌年5月份化蛹，5月下旬交配產(chǎn)卵，約經(jīng)3 周孵化，11月上旬開始越冬。幼蟲期310 340d。雄蛾在護(hù)囊內(nèi)交配，雌蟲產(chǎn)卵后即落地死亡。產(chǎn)卵量1000 5000粒。幼蟲吐絲，靠風(fēng)力蔓延，有趨光性，在7 9月份為害嚴(yán)重。 大袋蛾多在樹冠的下層，靠攜蟲苗木遠(yuǎn)距離運(yùn)輸進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播。目前對(duì)大袋蛾的防治方法主要有如下幾種人工摘袋囊法、保護(hù)天敵法、化學(xué)防治法和生物防治等手段來(lái)控制和預(yù)防大袋蛾的蟲害。人工摘袋囊法存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力且效果不佳等缺點(diǎn)，不能徹底消滅；大袋蛾的天敵是灰喜鵲、白臉山雀等，采用保護(hù)大袋蛾天敵也只能在一定程度上控制大袋蛾的危害，起不到完全控制的效果；生物防治是龍大袋蛾桿狀病毒、白僵菌和寄生在寄蠅幼蟲和蛹中的黑青小蜂等防治，效果仍然不佳。目前采用的主要方法仍是化學(xué)防治法，就是在7月上旬左右噴施90%敵百蟲水溶液、或80%敵敵畏乳油 1000-1500倍、或2. 5%溴氰菊酯乳油5000-10000倍液防治大袋蛾低齡幼蟲。然而，化學(xué)農(nóng)藥的使用一方面會(huì)嚴(yán)重破壞生態(tài)平衡和環(huán)境污染，同時(shí)也會(huì)殺滅大袋蛾天敵，更進(jìn)一步引起次要性害蟲的危害。另外，大袋蛾除了在短短的交配季節(jié)，大部分時(shí)間都生活在厚厚的袋囊中，通過(guò)化學(xué)藥物很難奏效。現(xiàn)代生物防治技術(shù)中，將昆蟲信息素用于病蟲害防治是國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，具有重要的理論和實(shí)用價(jià)值。由于昆蟲信息素具有微量、高校、無(wú)污染、與農(nóng)藥兼容等特點(diǎn)而成為當(dāng)前世界各國(guó)昆蟲學(xué)家研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。如利用昆蟲性信息素可監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)昆蟲種群，可干擾成蟲交配從而使下一代蟲口密度急劇下降，可用于大量誘捕昆蟲，可與農(nóng)藥或生物農(nóng)藥結(jié)合使用，提高農(nóng)藥的利用效率等。因此，研究大袋蛾性信息素，并應(yīng)用于病害防治，將具有重要的意義。我國(guó)對(duì)大袋蛾的研究起于上世紀(jì)70年代，研究發(fā)現(xiàn)大袋蛾是通過(guò)胸部腺體分泌性信息素，詳細(xì)研究了腺體的超微結(jié)構(gòu)、類型、釋放性信息素的生理機(jī)理等。但對(duì)大袋蛾性信息素的結(jié)構(gòu)研究則直到2006年才有所突破。加拿大科學(xué)家Gries和趙博光等采用高效液相色譜等現(xiàn)代分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)大袋蛾性信息素有兩個(gè)化合物，其中的一個(gè)主要成分經(jīng)分析鑒定表明是3,13-二甲基十五燒酸(S)_2'-甲基-3' _戍醇酯。通過(guò)對(duì)其異構(gòu)體的田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯中的(S)-2'-甲基-3'-戊醇的立體結(jié)構(gòu)對(duì)酯的生物活性具有決定性的影響，而酸部分的異構(gòu)體結(jié)構(gòu)對(duì)酯的活性沒(méi)有影響。關(guān)于3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯的合成，目前甚少報(bào)道， 最初是 Gries 等(J. Chem. Ecol.，2006，32，1673-1685)以 2-溴丁烷、11-溴 _2_ ^^一碳烯等為原料，成功合成得到3，13-二甲基十五烷酸(S)-2,-甲基-3'-戊醇酯，但收率偏低， 而且原料之一的11-溴-2-十一碳烯難以獲取，成本高，具體反應(yīng)式如下所示
權(quán)利要求
1.一種3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯的合成方法，其特征在于， 包括以下步驟(1)以1，9_二溴壬烷的無(wú)水THF溶液和格式試劑仲丁基溴化鎂為原料，以四氯酮酸鋰-四氫呋喃溶液和N-甲基吡咯烷酮為催化劑，反應(yīng)制得3-甲基-12-溴-十二烷；(2)以步驟⑴制備的3-甲基-12-溴-十二烷和三苯基膦為原料，無(wú)水THF為溶劑， 加熱回流反應(yīng)制得10-甲基-十二烷基三苯基溴化膦；(3)以10-甲基-十二燒基二苯基溴化勝為原料制備Wittig試劑,在4-節(jié)氧基-2-丁酮的THF溶液中，滴加Wittig試劑，反應(yīng)制得3，13- 二甲基-4-十五烯基芐基醚；(4)以3，13-二甲基-4-十五烯基芐基醚為原料，在Pd-C催化下，通入H2反應(yīng)制得3， 13- 二甲基-1-十五燒醇；以3,13- 二甲基-1-十五燒醇為原料，加入Jones試劑反應(yīng),制得3，13-二甲基十五烷酸；(5)以3，13-二甲基十五烷酸和SOCl2S原料，反應(yīng)制得酰氯中間體；在正己烷、 (S)-2-甲基-3-戊醇和吡啶的混合液中，滴加酰氯中間體，反應(yīng)得到3，13-二甲基十五烷酸 (S)-2'-甲基-3'-戊醇酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯的合成方法，其特征在于步驟(I)中，1，9_二溴壬烷由以下方法制備所得在反應(yīng)容器中，加入 1,9-壬二醇和部分氫溴酸，攪拌充分溶解，升溫至40°C，滴加濃硫酸至結(jié)束，加入剩余氫溴酸，緩慢升溫至回流反應(yīng)，氣相色譜跟蹤檢測(cè)反應(yīng)進(jìn)程至結(jié)束，用正己烷萃取，有機(jī)相分別用飽和NaHCO3溶液、飽和食鹽水洗滌至中性，用無(wú)水Na2SO4干燥，過(guò)濾并旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮后得到淺黃色液體1，9_ 二溴壬烷。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯的合成方法，其特征在于步驟(I)中，格式試劑仲丁基溴化鎂由以下方法制備所得在反應(yīng)容器中，加入經(jīng)5%稀鹽酸和乙醇處理過(guò)的鎂屑和部分無(wú)水四氫呋喃，攪拌并先加入部分2-溴丁烷，加熱引發(fā)反應(yīng)，在緩慢滴入剩余的2-溴丁烷和四氫呋喃混合液，加畢，回流反應(yīng)至反應(yīng)完全，得到仲丁基溴化鎂的四氫呋喃溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯的合成方法，其特征在于步驟(I)中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在反應(yīng)器中加入O. lmol/L的四氯酮酸鋰-四氫呋喃溶液5. 3mL和6. 8mL N-甲基吡咯烷酮，室溫下滴加17. 5mmol 1,9- 二溴壬烷的無(wú)水THF溶液，滴加完畢，于室溫下繼續(xù)攪拌反應(yīng)Ih ;然后緩慢加入格式試劑仲丁基溴化鎂 45mL，加畢，室溫下繼續(xù)反應(yīng)3h，以氣相色譜跟蹤檢測(cè)反應(yīng)進(jìn)程；反應(yīng)結(jié)束后，用溶劑萃取， 萃取液分別用飽和NH4C1溶液、飽和食鹽水洗滌至中性，經(jīng)無(wú)水Na2S04干燥后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收溶劑，粗產(chǎn)物經(jīng)柱層析進(jìn)一步純化，得到3-甲基-12-溴-十二烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯的合成方法，其特征在于步驟⑵中，在反應(yīng)器中，加入無(wú)水THF、三苯基膦和3-甲基-12-溴-十二烷，加熱回流12h，蒸出THF，再用無(wú)水乙醚洗滌，直至無(wú)三苯基膦殘留，得到淺黃色膏狀10-甲基-十二烷基三苯基溴化膦。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯的合成方法，其特征在于步驟(3)中，4-芐氧基-2-丁酮由以下方法制備在反應(yīng)器中，加入4-羥基-2-丁酮、乙二醇、檸檬酸和甲苯，加熱回流反應(yīng)至結(jié)束；反應(yīng)結(jié)束后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收帶水劑和未反應(yīng)的乙二醇，減壓蒸餾，收集106-108°C餾分得到4-羥基-2-丁酮縮乙二醇；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，用石油醚洗滌NaH，減壓抽干，加入無(wú)水四氫呋喃，滴加4-羥基-2- 丁酮縮乙二醇，滴加完畢，攪拌反應(yīng)Ih ;滴加溴化芐的四氫呋喃溶液，加熱回流反應(yīng)，以氣相色譜跟蹤檢測(cè)反應(yīng)進(jìn)程；反應(yīng)結(jié)束后，用正己烷萃取，有機(jī)相分別用飽和NH4Cl溶液、飽和食鹽水洗滌至中性，用無(wú)水Na2SO4干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收溶劑，得到4-芐氧基-2-丁酮乙二醇縮酮；在反應(yīng)容器中，加入甲醇、冰醋酸和蒸餾水，滴加4-芐氧基-2- 丁酮乙二醇縮酮，慢慢加熱體系開始回流反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，加入水，用環(huán)己燒萃取，萃取液分別用飽和NaHCO3溶液和飽和食鹽水洗滌至中性，用無(wú)水Na2SO4干燥，過(guò)濾后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收溶劑，得到淺黃色油狀液體，經(jīng)柱層析進(jìn)一步純化得到4-芐氧基-2- 丁酮。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯的合成方法，其特征在于步驟⑶中，在反應(yīng)容器中，加入無(wú)水THF和正丁基鋰，冷卻至-70°C后， 加入I O-甲基-十二烷基三苯基溴化膦，攪拌反應(yīng)2h，制得Wi 11 i g試劑；將4-芐氧基-2- 丁酮溶于THF中，并滴入Wittig試劑中，在室溫下反應(yīng)3h，再在50°C下反應(yīng)2h ;將反應(yīng)液倒入冰水中，調(diào)節(jié)pH至1-2，用正己烷萃取3次，合并有機(jī)相，用飽和食鹽水洗滌至中性，無(wú)水 Na2SO4干燥，濃縮，經(jīng)硅膠柱層析，得到3，13- 二甲基-4-十五烯基芐基醚。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯的合成方法，其特征在于步驟(4)中，將3，13-二甲基-4-十五烯基芐基醚溶于甲醇中，加入Pd-C 催化劑，通入H2，在30°C下反應(yīng)12h ;反應(yīng)液經(jīng)過(guò)濾除去催化劑后，蒸去溶劑，經(jīng)柱層析得到 3，13- 二甲基-I-十五烷醇；將丙酮和3，13- 二甲基-I-十五烷醇加入反應(yīng)容器，冰水浴冷卻，使體系溫度降至(TC后，加入Jones試劑，慢慢升至室溫并反應(yīng)5h，然后加異丙醇終止反應(yīng)，反應(yīng)液濃縮后，加入蒸餾水，用正己烷萃取，依次用蒸餾水和飽和鹽水洗滌有機(jī)相至中性，無(wú)水Na2SO4干燥，濃縮后濃縮后，殘余物經(jīng)硅膠柱分離，以正己烷/乙酸乙酯(50 1， ν/ν)為洗脫劑，得到3，13-二甲基十五烷酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的3，13_二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯的合成方法，其特征在于步驟(5)中，在反應(yīng)容器中，加入甲苯、3，13-二甲基十五烷酸和 SOCl2，油浴加熱，在80°C下反應(yīng)3h，常壓蒸餾得到酰氯中間體；在反應(yīng)容器中加入正己烷、 (S)-2-甲基-3-戊醇，并滴加吡啶后，冰浴冷卻至0-5°C，滴加酰氯中間體，反應(yīng)Ih ;反應(yīng)液用正己烷稀釋后，用飽和鹽水洗滌至中性，有機(jī)相用無(wú)水Na2SO4干燥，然后經(jīng)硅膠柱分離得到3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種3，13-二甲基十五烷酸(S)-2’-甲基-3’-戊醇酯的合成方法，采用2-溴丁烷、4-羥基-2-丁酮和1，9-壬二醇等廉價(jià)易得的有機(jī)原料，采用切實(shí)可行的合成路線合成大袋蛾性信息激素的主要成分3，13-二甲基十五烷酸(S)-2’-甲基-3’-戊醇酯，是一種新的合成方法，克服了現(xiàn)有合成技術(shù)中原料難獲得的缺陷，產(chǎn)物純度高，得率高，對(duì)大袋蛾的生物防治具有重要的意義。
文檔編號(hào)C07C69/24GK102603526SQ201210037260
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月20日
發(fā)明者巨云為, 徐徐, 曹福亮, 楊益琴, 王石發(fā), 趙博光 申請(qǐng)人:南京林業(yè)大學(xué)