专利名称：一种3,13-二甲基十五烷酸(s)-2'-甲基-3'-戊醇酯的合成方法
技术领域：
本发明属于化学合成技术领域，涉及大袋蛾性信息激素主要成分的合成方法，具体涉及一种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。
背景技术：
大袋蛾，又名蓑蛾、避债蛾，俗称布袋虫，属鳞翅目，蓑蛾科。分布于热带和亚热带地区，在日本、印度、马来西亚和斯里兰卡等国均有分布，在我国的华北、华东、华中、西南、 西北地区也均有广泛分布。大袋蛾食性杂，寄主植物有600多种，以蔷薇科、豆科、杨柳科、 胡桃科及悬铃木科植物受害最重，是果树和林木的常见害虫之一，同时对农作物也危害极大。通常每年发生I代。成虫在护囊内越冬。翌年5月份化蛹，5月下旬交配产卵，约经3 周孵化，11月上旬开始越冬。幼虫期310 340d。雄蛾在护囊内交配，雌虫产卵后即落地死亡。产卵量1000 5000粒。幼虫吐丝，靠风力蔓延，有趋光性，在7 9月份为害严重。 大袋蛾多在树冠的下层，靠携虫苗木远距离运输进行远距离传播。目前对大袋蛾的防治方法主要有如下几种人工摘袋囊法、保护天敌法、化学防治法和生物防治等手段来控制和预防大袋蛾的虫害。人工摘袋囊法存在费时费力且效果不佳等缺点，不能彻底消灭；大袋蛾的天敌是灰喜鹊、白脸山雀等，采用保护大袋蛾天敌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；生物防治是龙大袋蛾杆状病毒、白僵菌和寄生在寄蝇幼虫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学防治法，就是在7月上旬左右喷施90%敌百虫水溶液、或80%敌敌畏乳油 1000-1500倍、或2. 5%溴氰菊酯乳油5000-10000倍液防治大袋蛾低龄幼虫。然而，化学农药的使用一方面会严重破坏生态平衡和环境污染，同时也会杀灭大袋蛾天敌，更进一步引起次要性害虫的危害。另外，大袋蛾除了在短短的交配季节，大部分时间都生活在厚厚的袋囊中，通过化学药物很难奏效。现代生物防治技术中，将昆虫信息素用于病虫害防治是国内外研究的重点领域之一，具有重要的理论和实用价值。由于昆虫信息素具有微量、高校、无污染、与农药兼容等特点而成为当前世界各国昆虫学家研究的热点问题。如利用昆虫性信息素可监测和预测昆虫种群，可干扰成虫交配从而使下一代虫口密度急剧下降，可用于大量诱捕昆虫，可与农药或生物农药结合使用，提高农药的利用效率等。因此，研究大袋蛾性信息素，并应用于病害防治，将具有重要的意义。我国对大袋蛾的研究起于上世纪70年代，研究发现大袋蛾是通过胸部腺体分泌性信息素，详细研究了腺体的超微结构、类型、释放性信息素的生理机理等。但对大袋蛾性信息素的结构研究则直到2006年才有所突破。加拿大科学家Gries和赵博光等采用高效液相色谱等现代分析技术发现大袋蛾性信息素有两个化合物，其中的一个主要成分经分析鉴定表明是3,13-二甲基十五烧酸(S)_2'-甲基-3' _戍醇酯。通过对其异构体的田间试验发现3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯中的(S)-2'-甲基-3'-戊醇的立体结构对酯的生物活性具有决定性的影响，而酸部分的异构体结构对酯的活性没有影响。关于3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯的合成，目前甚少报道， 最初是 Gries 等(J. Chem. Ecol.，2006，32，1673-1685)以 2-溴丁烷、11-溴 _2_ ^^一碳烯等为原料，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-2-十一碳烯难以获取，成本高，具体反应式如下所示
权利要求
1.一种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， 包括以下步骤(1)以1，9_二溴壬烷的无水THF溶液和格式试剂仲丁基溴化镁为原料，以四氯酮酸锂-四氢呋喃溶液和N-甲基吡咯烷酮为催化剂，反应制得3-甲基-12-溴-十二烷；(2)以步骤⑴制备的3-甲基-12-溴-十二烷和三苯基膦为原料，无水THF为溶剂， 加热回流反应制得10-甲基-十二烷基三苯基溴化膦；(3)以10-甲基-十二烧基二苯基溴化勝为原料制备Wittig试剂,在4-节氧基-2-丁酮的THF溶液中，滴加Wittig试剂，反应制得3，13- 二甲基-4-十五烯基苄基醚；(4)以3，13-二甲基-4-十五烯基苄基醚为原料，在Pd-C催化下，通入H2反应制得3， 13- 二甲基-1-十五烧醇；以3,13- 二甲基-1-十五烧醇为原料，加入Jones试剂反应,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，反应制得酰氯中间体；在正己烷、 (S)-2-甲基-3-戊醇和吡啶的混合液中，滴加酰氯中间体，反应得到3，13-二甲基十五烷酸 (S)-2'-甲基-3'-戊醇酯。
2.根据权利要求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，其特征在于步骤(I)中，1，9_二溴壬烷由以下方法制备所得在反应容器中，加入 1,9-壬二醇和部分氢溴酸，搅拌充分溶解，升温至40°C，滴加浓硫酸至结束，加入剩余氢溴酸，缓慢升温至回流反应，气相色谱跟踪检测反应进程至结束，用正己烷萃取，有机相分别用饱和NaHCO3溶液、饱和食盐水洗涤至中性，用无水Na2SO4干燥，过滤并旋转蒸发浓缩后得到浅黄色液体1，9_ 二溴壬烷。
3.根据权利要求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，其特征在于步骤(I)中，格式试剂仲丁基溴化镁由以下方法制备所得在反应容器中，加入经5%稀盐酸和乙醇处理过的镁屑和部分无水四氢呋喃，搅拌并先加入部分2-溴丁烷，加热引发反应，在缓慢滴入剩余的2-溴丁烷和四氢呋喃混合液，加毕，回流反应至反应完全，得到仲丁基溴化镁的四氢呋喃溶液。
4.根据权利要求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，其特征在于步骤(I)中，氮气保护下，在反应器中加入O. lmol/L的四氯酮酸锂-四氢呋喃溶液5. 3mL和6. 8mL N-甲基吡咯烷酮，室温下滴加17. 5mmol 1,9- 二溴壬烷的无水THF溶液，滴加完毕，于室温下继续搅拌反应Ih ;然后缓慢加入格式试剂仲丁基溴化镁 45mL，加毕，室温下继续反应3h，以气相色谱跟踪检测反应进程；反应结束后，用溶剂萃取， 萃取液分别用饱和NH4C1溶液、饱和食盐水洗涤至中性，经无水Na2S04干燥后，旋转蒸发回收溶剂，粗产物经柱层析进一步纯化，得到3-甲基-12-溴-十二烷。
5.根据权利要求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，其特征在于步骤⑵中，在反应器中，加入无水THF、三苯基膦和3-甲基-12-溴-十二烷，加热回流12h，蒸出THF，再用无水乙醚洗涤，直至无三苯基膦残留，得到浅黄色膏状10-甲基-十二烷基三苯基溴化膦。
6.根据权利要求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，其特征在于步骤(3)中，4-苄氧基-2-丁酮由以下方法制备在反应器中，加入4-羟基-2-丁酮、乙二醇、柠檬酸和甲苯，加热回流反应至结束；反应结束后旋转蒸发回收带水剂和未反应的乙二醇，减压蒸馏，收集106-108°C馏分得到4-羟基-2-丁酮缩乙二醇；在氮气保护下，用石油醚洗涤NaH，减压抽干，加入无水四氢呋喃，滴加4-羟基-2- 丁酮缩乙二醇，滴加完毕，搅拌反应Ih ;滴加溴化苄的四氢呋喃溶液，加热回流反应，以气相色谱跟踪检测反应进程；反应结束后，用正己烷萃取，有机相分别用饱和NH4Cl溶液、饱和食盐水洗涤至中性，用无水Na2SO4干燥，旋转蒸发回收溶剂，得到4-苄氧基-2-丁酮乙二醇缩酮；在反应容器中，加入甲醇、冰醋酸和蒸馏水，滴加4-苄氧基-2- 丁酮乙二醇缩酮，慢慢加热体系开始回流反应，反应结束后，加入水，用环己烧萃取，萃取液分别用饱和NaHCO3溶液和饱和食盐水洗涤至中性，用无水Na2SO4干燥，过滤后旋转蒸发回收溶剂，得到浅黄色油状液体，经柱层析进一步纯化得到4-苄氧基-2- 丁酮。
7.根据权利要求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，其特征在于步骤⑶中，在反应容器中，加入无水THF和正丁基锂，冷却至-70°C后， 加入I O-甲基-十二烷基三苯基溴化膦，搅拌反应2h，制得Wi 11 i g试剂；将4-苄氧基-2- 丁酮溶于THF中，并滴入Wittig试剂中，在室温下反应3h，再在50°C下反应2h ;将反应液倒入冰水中，调节pH至1-2，用正己烷萃取3次，合并有机相，用饱和食盐水洗涤至中性，无水 Na2SO4干燥，浓缩，经硅胶柱层析，得到3，13- 二甲基-4-十五烯基苄基醚。
8.根据权利要求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，其特征在于步骤(4)中，将3，13-二甲基-4-十五烯基苄基醚溶于甲醇中，加入Pd-C 催化剂，通入H2，在30°C下反应12h ;反应液经过滤除去催化剂后，蒸去溶剂，经柱层析得到 3，13- 二甲基-I-十五烷醇；将丙酮和3，13- 二甲基-I-十五烷醇加入反应容器，冰水浴冷却，使体系温度降至(TC后，加入Jones试剂，慢慢升至室温并反应5h，然后加异丙醇终止反应，反应液浓缩后，加入蒸馏水，用正己烷萃取，依次用蒸馏水和饱和盐水洗涤有机相至中性，无水Na2SO4干燥，浓缩后浓缩后，残余物经硅胶柱分离，以正己烷/乙酸乙酯(50 1， ν/ν)为洗脱剂，得到3，13-二甲基十五烷酸。
9.根据权利要求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，其特征在于步骤(5)中，在反应容器中，加入甲苯、3，13-二甲基十五烷酸和 SOCl2，油浴加热，在80°C下反应3h，常压蒸馏得到酰氯中间体；在反应容器中加入正己烷、 (S)-2-甲基-3-戊醇，并滴加吡啶后，冰浴冷却至0-5°C，滴加酰氯中间体，反应Ih ;反应液用正己烷稀释后，用饱和盐水洗涤至中性，有机相用无水Na2SO4干燥，然后经硅胶柱分离得到3，13-二甲基十五烷酸(S)-2'-甲基-3'-戊醇酯。
全文摘要
本发明公开了一种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-羟基-2-丁酮和1，9-壬二醇等廉价易得的有机原料，采用切实可行的合成路线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，是一种新的合成方法，克服了现有合成技术中原料难获得的缺陷，产物纯度高，得率高，对大袋蛾的生物防治具有重要的意义。
文档编号C07C69/24GK102603526SQ201210037260
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月20日 优先权日2012年2月20日
发明者巨云为, 徐徐, 曹福亮, 杨益琴, 王石发, 赵博光 申请人:南京林业大学