梁 霆，孫宇峰，周舒揚(yáng)，陳靜宇

(黑龍江省科學(xué)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(nèi)分布甚廣。一般發(fā)生年份玉米可減產(chǎn)10%，嚴(yán)重發(fā)生年玉米減產(chǎn)甚至可超過30%。目前國際上最常見的防治技術(shù)包括自然天敵、微生物、化學(xué)農(nóng)藥和基于昆蟲性信息素的性誘劑技術(shù)。其中，昆蟲性信息素技術(shù)具有專一選擇性、低風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，逐漸引起各國的重視和推廣應(yīng)用。我國已把性誘劑防治玉米螟技術(shù)列為綠色防控技術(shù)。

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(gòu)成［1］。關(guān)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(nèi)外均有報(bào)道:Ktun［2］、Ando［3］、杜家緯［4］等以長(zhǎng)鏈炔醇為中間體，李正名［5］等使用有機(jī)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(yīng)條件苛刻、步驟長(zhǎng)等問題;陳家威［6］、劉復(fù)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(yīng)得到該信息素，以上方法均存在反應(yīng)選擇性不高、反應(yīng)物為Z/E體混合物、反應(yīng)條件苛刻、實(shí)驗(yàn)步驟多等問題。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，本研究采用廉價(jià)易得的原料，利用含有固定 Z/E構(gòu)型的小分子烯醇酯，在構(gòu)型保持的前提下，將其與含有羥基保護(hù)基的格式試劑偶聯(lián)，然后水解，反應(yīng)過程不涉及雙鍵的立體結(jié)構(gòu)變化，得到立體結(jié)構(gòu)單一的異構(gòu)體。為實(shí)現(xiàn)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(jīng)單邊溴化得到8—溴—1—辛醇，2，3—二氫吡喃保護(hù)得 8—溴代辛醇四氫吡喃，制成格氏試劑，順—4—己烯—1—醇經(jīng)過對(duì)甲苯磺酸氯反應(yīng)，得到對(duì)甲苯磺酸酯經(jīng)與格式偶聯(lián)反應(yīng)，脫保護(hù)、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(jìn)行以上反應(yīng)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(zhì)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(diǎn)測(cè)定儀 (北京泰克儀器有限公司)，1810—B石英自動(dòng)雙重純水蒸餾器 (江蘇金壇公司)，超聲波清洗器 (上海金棋實(shí)業(yè)公司)，RE—2AA旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海亞榮生化儀器廠)，YHG—40遠(yuǎn)紅外快速恒溫干燥箱(上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠)，84—1磁力加熱攪拌電熱套(杭州儀器電機(jī)廠)，SHZ—D循環(huán)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(xué)純化學(xué)試劑，除特殊說明外均未作進(jìn)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?jī)?nèi)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(zhì)量百分比濃度)的氫氧化鈉水溶液、10%(質(zhì)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(fā)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?dú)獗Ｗo(hù)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(duì)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(xù)攪拌10 h，用飽和碳酸氫鈉水溶液終止反應(yīng)，乙醚萃取后水洗，再用飽和鹽水洗，硫酸鎂干燥，蒸發(fā)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(duì)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(duì)甲苯磺酰氯，攪拌1 h至室溫，繼續(xù)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(duì)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?dú)獗Ｗo(hù)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(jīng)稀釋的約15 mL化合物3的THF溶液，以反應(yīng)瓶變熱、碘色逐漸退去且瓶?jī)?nèi)溶液變渾濁為反應(yīng)引發(fā)標(biāo)志，如果碘顏色不退，小心溫?zé)崞勘诖偈狗磻?yīng)引發(fā)。引發(fā)后在30min內(nèi)，小心滴完剩余的化合物3的THF溶液。繼續(xù)室溫?cái)嚢? 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?dú)庀卤４妫⒈M快進(jìn)行下一步反應(yīng)。

2.2.5 化合物 Z—12—十四碳烯四氫吡喃(6)的制備［12，13］

氮?dú)獗Ｗo(hù)下，－78℃，將順—4—己烯—1—對(duì)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(yīng)混合物升溫到45℃繼續(xù)攪拌5 h。反應(yīng)混合物加入100 mL飽和氯化銨水溶液終止反應(yīng)。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(chǎn)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(duì)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(yīng)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(jī)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(jì))。

3 結(jié)果與討論

利用含有固定Z/E構(gòu)型的小分子烯醇酯，在構(gòu)型保持的前提下，將其與含有羥基保護(hù)基的格式試劑偶聯(lián)，將小分子烯醇原料的官能團(tuán)—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(jié)構(gòu)單一的異構(gòu)體。格氏偶聯(lián)反應(yīng)的保護(hù)基對(duì)反應(yīng)的影響非常大，對(duì)于易揮發(fā)的烯醇乙酸酯，用對(duì)甲苯磺酰氯與相應(yīng)烯醇反應(yīng)，形成對(duì)甲苯磺酸酯(固體)，既易于分離，還可以解決烯醇乙酯揮發(fā)造成的產(chǎn)率低的問題，而催化劑的用量對(duì)反應(yīng)的影響不大。反應(yīng)條件加熱回流比室溫反應(yīng)顯著提高反應(yīng)收率。建立了用立體原料構(gòu)型保持的合成直鏈不飽和醇類昆蟲性信息素類物質(zhì)的通用方法，為直鏈烯醇類昆蟲性信息素的實(shí)驗(yàn)室合成、小批量生產(chǎn)及后期推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

以順—4—己烯—1—醇和1，8—辛二醇為起始原料，經(jīng)單邊溴化得到8—溴—1—辛醇，2，3—二氫吡喃保護(hù)得8—溴代辛醇四氫吡喃，制成格氏試劑，順—4—己烯—1—醇經(jīng)過對(duì)甲苯磺酸氯反應(yīng)，得到對(duì)甲苯磺酸酯經(jīng)與格式偶聯(lián)反應(yīng)，脫保護(hù)、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(jìn)行以上反應(yīng)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(yàn)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(gè)地區(qū)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(jìn)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(yīng)各個(gè)地區(qū)的實(shí)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(xué)研究集刊:亞洲玉米螟性信息素的改良合成［M］.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)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(xué)，1984，14(1):38—43.

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

［6］劉復(fù)初，林軍.亞洲玉米螟性信息素的簡(jiǎn)便合成［J］.有機(jī)化學(xué)，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(nóng)藥，2007，46(6):388—389.

［8］陳海濱，杜永均.亞洲玉米螟性信息素的簡(jiǎn)易合成法［J］.農(nóng)藥學(xué)報(bào)，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(xué)院學(xué)報(bào)，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(jī)化學(xué)反應(yīng)［J］.化學(xué)進(jìn)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(yáng)，孫宇峰，等.玉米螟信息素田間誘捕玉米螟的應(yīng)用研究［J］.北京農(nóng)業(yè)，2013，3(2):98—99.