甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的制备方法与流程

本发明属于农业有机化学领域，特别涉及甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的制备方法。

背景技术：

甲氨基阿维菌素苯甲酸盐是一种高效、低毒、低残留的绿色环保型生物源杀虫剂，其分子式为C₄₉H₇₅NO₁₃·C₇H₆O₂(Bla)，C₄₈H₇₃NO₁₃·C₇H₆O₂(B1b)。原药为白色或淡黄色结晶粉末；熔点141～146℃，易溶于丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇等有机溶剂；pH值为7.0时，在水中溶解度为2.4×10^-2g·L^-1，pH值为5.0时，在水中溶解度为0.3×10^-2g·L^-1。

甲维盐是生物发酵产物阿维菌素的衍生物，与阿维菌素相比，其生物活性提高了约3个数量级。对鳞翅目昆虫的幼虫和其它许多害虫的活性极高，在非常低的剂量(0.084-2g/ha)下即具有很好的效果，而且在防治害虫的过程中对益虫没有伤害，有利于对害虫的综合防治，另外扩大了杀虫谱，降低了对人畜的毒性。目前，甲维盐已成为国内农药市场中的一线产品。

目前国内甲维盐的合成主要采用两步法合成工艺(CN201310368725.1)。该工艺虽然已经成熟，但是仍然存在不足之处：

(1)以氯甲酸烯丙酯保护5-位羟基，在脱保护时需要用到催化剂四(三苯基磷)钯，该催化剂价格昂贵，大大地增加了生产成本；

(2)氧化过程中以二甲基亚砜作为氧化剂，产生的杂质导致四(三苯基磷)钯的活性降低，大大地增加了四(三苯基磷)钯的用量；

(3)生产过程中需要使用到醋酸异丙酯作为反应溶剂，使用量很大，醋酸异丙酯价格昂贵，使甲维盐生产成本偏高；

(4)生产过程中，由于中间需要更换溶剂，产物需要做处理，增加了生产时间、溶剂的消耗、后处理所产生的废液及人工费，增加了甲维盐生产成本。

虽然传统工艺在操作中比较简单，生产条件容易达到，但该生产路线产品收率较低、纯度不高、成本高，很难满足市场对产品的需求。

由于上述缺点的存在，不利于甲维盐大规模工业化生产。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的制备方法，具体技术方案如下：

甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的制备方法，包括以下步骤：

(1)单保护：在有机碱和有机试剂的存在下，式F所示的阿维菌素和酰化试剂反应，然后将pH值调整为6-7，萃取，得到式B所示化合物；

式F

式B

(2)氧化：在有机试剂的存在下，式B所示化合物和复合氧化试剂反应，使C₅-羟基氧化成羰基，反应完成后，将pH值调整为6-7，萃取，得到式C所示化合物；

式C

(3)氨化：在有机溶剂的存在下，将式C所示化合物在加入催化剂Ⅱ的条件下与氨化试剂Ⅰ反应，将式C所示化合物中C₄上的羰基氨化为亚甲氨基，再加入试剂Ⅲ和氨化还原剂Ⅳ，使得C₄上亚甲氨基还原成甲氨基，反应完成后，将pH值调整为6-7，萃取，得到式D所示化合物；

式D

(4)脱保护：在有机溶剂中将式D所示化合物与锌粉、氯化铵反应，使得式D所示化合物中C₅上的2-硝基苯乙酰基脱除为羟基，得到式E所示化合物；

式E

(5)成盐：将步骤(4)脱保护后得到的物料进行过滤、水洗、分离，得到式E物质的有机相溶液，向该有机相溶液中加入苯甲酸，搅拌反应成盐后，去除有机溶剂，即得甲氨基阿维菌素苯甲酸盐。

其中，相对于1摩尔的式F所示的物质，步骤(1)中，2-硝基苯乙酰氯的用量可以为1-5摩尔，优选为1.05-3摩尔，所述有机碱的用量为1-10摩尔，优选为1.05-5摩尔，更优选为1.2-3摩尔；步骤(2)中，所述式F与复合氧化试剂的质量比15～30:13，优选质量比为20～25:13；步骤(3)中，所述氨化试剂Ⅰ的用量可以为1.5-50摩尔，优选为3-20摩尔，更优选为5-10摩尔，所述催化剂Ⅱ的用量可以为0.0001-0.5重量份，优选为0.001-0.3重量份，更优选为0.01-0.2重量份，特别优选为0.05-0.15重量份；所述试剂Ⅲ的用量为1-5重量份，优选为1.5-2.5重量份；所述氨化还原剂Ⅳ的用量，为0.0001-0.5重量份，优选为0.001-0.3重量份，更优选为0.01-0.1重量；步骤(4)所述锌粉的用量为1～5摩尔，优选为1.1～2.5摩尔；所述氯化铵的用量为0.8～3摩尔，优选为1～1.5摩尔；步骤(5)中，苯甲酸的用量可以为1-10摩尔，优选为1.02-5摩尔，更优选为1.05-3摩尔。

其中，步骤(1)中，所述酰化反应条件包括：温度可以为-50℃至-2℃，优选为-25℃至-15℃，时间可以为0.5-5小时，优选为0.8-2小时；步骤(2)中，所述氧化化反应条件包括：温度可以为-30℃至0℃，优选为-20℃至-10℃，时间可以为0.5-2小时，优选为0.6-1小时；步骤(3)中，所述氨化、还原反应条件包括：温度可以为0℃-40℃，优选为5℃-25℃，时间可以为1-20小时，优选为4-6小时；步骤(4)中，所述脱保护反应条件包括：温度可以为10℃-30℃，优选为15℃-25℃，时间可以为2-20小时，优选为4-10小时；步骤(5)中，所述成盐反应条件包括：温度可以为0℃-50℃，时间可以为0.1-5小时。

其中，步骤(2)中，所述的复合氧化试剂是由二甲基亚砜、四甲基乙二胺和磷酸苯酯二酰氯组成的，且二甲基亚砜与四甲基乙二胺的质量比为1.4：1.0；二甲基亚砜与磷酸苯酯二酰氯的质量比为1.3：1.0。步骤(3)中，所述的氨化试剂Ⅰ为七甲基二硅氮烷或甲胺-甲醇溶液；所述的催化剂Ⅱ为氯化锌、对甲苯磺酸锌或三氟乙酸锌；所述的试剂Ⅲ为乙醇或甲醇；所述的氨化还原剂Ⅳ为硼氢化钠。

其中，步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)中，所述有机溶剂选自乙醇、二氯甲烷、正己烷、苯、甲苯、三氯甲烷、四氯甲烷、石油醚、氯苯、二氧六环和四氢呋喃中的至少一种，优选二氯甲烷、三氯甲烷和四氢呋喃中的至少一种，最优选为二氯甲烷；所述有机溶剂的用量可以为1-100L，优选为2-10L，更优选为3-5L。

其中，步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)所述调整pH值为6-7所用的酸可以是常用的各种浓度的无机酸，例如磷酸、盐酸、硫酸和硝酸中的至少一种，优选浓度为5％-20％重量的硫酸、浓度为5％-20％重量的盐酸和浓度为5％-20％重量的磷酸中的至少一种，更优选浓度为8％-12％重量的盐酸。

其中，步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)、步骤(5)中，水洗所用水量和水洗次数没有特别的要求，水洗所用水量可以为还原反应后物料体积的1-5倍；水洗次数可以为1-5次。水洗后的物料可以进行常规的干燥，例如加入无水硫酸钠进行干燥。

其中，步骤(5)的目的是将式E的物质与苯甲酸形成苯甲酸盐。其中，在成盐反应条件下接触后的物料中含有甲维盐，可以通过常规的纯化方式如蒸馏，除去有机溶剂，得到甲维盐。

此外，式F所示的阿维菌素包括阿维菌素B1a和阿维菌素B1b，阿维菌素B1a中R代表乙基，阿维菌素B1b中R代表甲基。式F所示的阿维菌素中，阿维菌素B1a和阿维菌素B1b的重量比可以为任意比例，优选为1：(10-40)，更优选为1：(15-25)。

本发明有以下优点：(1)在单保护中使用2-硝基苯乙酰氯作为保护基，脱保护中避免了使用催化剂四(三苯基磷)钯，也避免了氧化试剂二甲基亚砜对催化剂四(三苯基磷)钯所产生的影响，从而减少了生产成本；(2)生产中在以阿维菌素为起始原料，经过单保护-氧化-氨化-脱保护-苯甲酸成盐五步反应的过程中，都使用相同的溶剂，不再更换溶剂，从而提高了产品生产效率，降低了生产成本；(3)生产可以使用一锅法，即单保护-氧化-氨化-脱保护四步反应的过程中均在同一体系里完成，中间不需对产物进行后处理，有效地缩短了生产时间，减少了溶剂的消耗、后处理所产生的废液及人工费；(4)本发明简化了生产工艺，操作条件简单，提高了产品的收率及纯度，降低了生产成本。

附图说明

图1是实施例1步骤(1)的萃余有机相物料中式B物质的质谱图。

图2是实施例1步骤(1)的萃余有机相物料中式B物质的碳谱图。

图3是实施例1步骤(2)的萃余有机相物料中式C物质的质谱图。

图4是实施例1步骤(2)的萃余有机相物料中式C物质的碳谱图。

图5是实施例1步骤(3)的萃余有机相物料中式D物质的质谱图。

图6是实施例1步骤(3)的萃余有机相物料中式D物质的氢谱图。

图7是实施例1步骤(4)的萃余有机相物料中式E物质的质谱图。

图8是实施例1步骤(5)得到的产品中的甲维盐的氢谱图。

图9是实施例1步骤(5)得到的产品中的甲维盐的碳谱图。

图10是实施例1步骤(5)得到的产品中的甲维盐的HPLC图。

具体实施方式

本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的气体和液体的体积数值为25℃、一个标准大气压下的数值；所用的试剂和装置均为市售品，所用试剂的纯度为分析纯。

实施例1

(1)向1000mL三口瓶中加入100g(0.115摩尔)的阿维菌素(购自湖北远成赛创科技有限公司，如式F所示的物质，阿维菌素B1a和阿维菌素B1b的重量比为1：20)和400mL无水二氯甲烷，溶解充分后，降温到-15℃，加入有机碱四甲基乙二胺24g(0.206摩尔)，降温到-20℃，缓慢滴加酰化试剂2-硝基苯乙酰氯26g(0.217摩尔)与无水二氯甲烷50ml的混合溶液，在-20℃下反应1小时，使得式F中的C4-羟基中的氢替换为2-硝基苯乙酰基，反应完成后，将反应后物料的pH值调整为6-7，用水萃取，除水后减压蒸馏，得到式B阿维菌素C₄-2-硝基苯乙酰基,C₅-羟基的单保护产物物料。

(2)将步骤(1)得到的式B所示物质溶于350mL无水二氯甲烷，溶解充分后，降温到-20℃，再加入复合氧化试剂65g(二甲基亚砜、四甲基乙二胺和磷酸苯酯二酰氯组成)。在-20℃下反应1小时，使得式B中的C₅-羟基氧化成羰基；反应完成后，将得到反应物料的pH值调整为6-7，用水萃取，除去水后减压蒸馏，得到式C阿维菌素C₄-2-硝基苯乙酰基,C₅-羰基的氧化产物。

(3)将步骤(2)得到的式C所示物质溶于250mL无水二氯甲烷，溶解充分后，降温到10℃，加入氨化试剂Ⅰ七甲基二硅氮烷102g(0.581摩尔)和催化剂Ⅱ氯化锌12g(0.12重量份)，在10℃下反应2小时，使得式C中的C₄上的羰基氨化为亚甲氨基。加入试剂Ⅲ甲醇150g(1.5重量份)和氨化还原剂Ⅳ硼氢化钠8g(0.08重量份)，在15℃下反应1小时，使得式C中的C₄上亚甲氨基还原成甲氨基，将反应后得到物料的pH值调整为6-7，用水萃取，除去水后得到萃取有机相物料，得到式D阿维菌素C₄-2-硝基苯乙酰基,C₅-甲氨基的氨化还原产物。

(4)将步骤(3)得到的式D所示物质溶于300mL无水二氯甲烷，溶解充分后，降温为15℃，加入锌粉8.5g(0.130摩尔)，分批次加入氯化铵18.5g(0.136摩尔)，控温为20℃反应5小时，使得式D中的C₅上的2-硝基苯乙酰基脱除为羟基，得到式E阿维菌素C₄-羟基,C₅-甲氨基产物。

(5)向步骤(4)反应后的物料中加入等体积的水，水洗两次，水洗后的物料用无水硫酸钠进行干燥，得到式E物质的二氯甲烷溶液。向上述得到的式E物质的二氯甲烷溶液中加入14.0g苯甲酸(0.115摩尔)，25℃下搅拌30min后，减压蒸馏去除二氯甲烷，即得甲胺基阿维菌素苯甲酸盐化合物，即甲维盐。

产品定性定量检测：

从步骤(1)中取出1mL物料(如式B所示物质)，萃取、减压蒸馏除去二氯甲烷后进行高分辨率质谱(HRMS)和核磁共振进行分析，质谱图如图1所示，核磁碳谱如图2所示。从质谱图中可以发现m/z为1067.5670处的信号峰为[M+NH4]+的特征峰，从碳谱图中可以发现δ40.482，74.905，125.276，127.760，128.616，129.618，135.134，148.681，173.334处为2-硝基苯乙酰基环上碳原子的信号峰，由此证明式B中的C4-羟基中的氢替换为-2-硝基苯乙酰基。

从步骤(2)中取出1mL物料(如式C所示物质)，萃取、减压蒸馏除去二氯甲烷后进行高分辨率质谱(HRMS)和核磁共振进行分析，质谱图如图3所示，核磁碳谱如图4所示。从质谱图中可以发现m/z为1065.5514处的信号峰为[M+NH4]+的特征峰，从碳谱图中可以发现δ40.459，74.888，125.251，127.724，128.601，129.589，135.047，148.656，173.310处为2-硝基苯乙酰基环上碳原子的信号峰，由此证明式C中的C4-羟基中的氢替换为-2-硝基苯乙酰基。从碳谱上可以发现δ205.869处为C5-羟基氧化成羰基上碳原子的信号峰，由此证明式C阿维菌素C5-羰基中的氢被氧化成羰基。

从步骤(3)中取出1mL物料(如式D所示物质)，萃取、减压蒸馏除去二氯甲烷后进行高分辨率质谱(HRMS)和核磁共振进行分析，质谱图如图5所示，核磁氢谱如图6所示。从质谱图中可以发现m/z为1063.5704处的信号峰为[M+H]+的特征峰，从氢谱图中可以发现δ2.6076处的3个H为甲氨基上的H。由此证明式D阿维菌素C5-羰基被氨化还原成甲氨基。

从步骤(4)中取出1mL物料(如式E所示物质)，萃取、减压蒸馏除去二氯甲烷后进行高分辨率质谱(HRMS)分析，质谱图如图7所示。从质谱图中可以发现m/z为886.5301处的信号峰为[M+H]+的特征峰，由此证明式E中的C4上的2-硝基苯乙酰基脱除为羟基。

将步骤(5)得到产品中的甲维盐用核磁共振检测氢谱和碳谱，氢谱图如图8所示，碳谱图如图9所示。通过与甲维盐标准品的图谱进行比对，证明步骤(5)得到的产品确实为甲维盐。

将步骤(5)得到的产品中的甲维盐用HPLC进行定量分析，HPLC图如图10所示。124.36g甲维盐产品中甲维盐的纯度为84.5wt％，相对于步骤1中100g(0.115摩尔)的阿维菌素的投料量，甲维盐的产量为105.08g(0.104摩尔)，由此计算收率为90.97％(相对于完全转化的理论产量)。

实施例2

(1)向1000mL三口瓶中加入100g(0.115摩尔)阿维菌素(购自湖北远成赛创科技有限公司，如式F所示的物质，阿维菌素B1a和阿维菌素B1b的重量比为1：20)和300mL无水二氯甲烷，溶解充分后，降温到-15℃，加入有机碱(四甲基乙二胺)，降温到-20℃，缓慢滴加酰化试剂2-硝基苯乙酰氯28g(0.235摩尔)与无水二氯甲烷50ml的混合溶液，在-25℃下反应2小时，使得式F中的C4-羟基中的氢替换为2-硝基苯乙酰基，反应完成后，将反应后物料的pH值调整为6-7，用水萃取，除水后减压蒸馏，得到式B阿维菌素C₄-2-硝基苯乙酰基,C₅-羟基的单保护产物物料。

(2)将步骤(1)得到的单保护产物物料降温到-20℃，加入复合氧化试剂(二甲基亚砜、四甲基乙二胺和磷酸苯酯二酰氯组成)70g。在-25℃下反应2小时，使得式B中的C₅-羟基氧化成羰基；将反应后得到物料的pH值调整为6-7，用水萃取，除去水后得到萃取有机相物料，得到式C阿维菌素C₄-2-硝基苯乙酰基,C₅-羰基的氧化产物物料。

(3)将步骤(2)得到的氧化产物物料升温到5℃，加入氨化试剂Ⅰ七甲基二硅氮烷110g(0.627摩尔)和催化剂Ⅱ氯化锌14g(0.14重量份)，在5℃下反应4小时，使得式C中的C₄上的羰基氨化为亚甲氨基。加入试剂Ⅲ甲醇150g(1.5重量份)和氨化还原剂Ⅳ硼氢化钠10g(0.10重量份)，在10℃下反应2小时，使得式C中的C₄上亚甲氨基还原成甲氨基，将反应后得到物料的pH值调整为6-7，用水萃取，除去水后得到萃取有机相物料，得到式D阿维菌素C₄-2-硝基苯乙酰基,C₅-甲氨基的氨化还原产物物料。

(4)将步骤(3)得到的氨化还原产物物料升温为到15℃，加入锌粉10g(0.153摩尔)，分批次加入氯化铵20g(0.146摩尔)，控温为25℃反应4小时，使得式D中的C₄上的2-硝基苯乙酰基脱除为羟基，得到式E阿维菌素C₄-羟基,C₅-甲氨基产物物料。

(5)向步骤(4)反应后的物料中加入等体积的水，水洗两次，水洗后的物料用无水硫酸钠进行干燥，得到式E物质的二氯甲烷溶液。向上述得到的式E物质的二氯甲烷溶液中加入14.0g苯甲酸(0.115摩尔)，25℃下搅拌30min后，减压蒸馏去除二氯甲烷，即得甲胺基阿维菌素苯甲酸盐化合物，即甲维盐。

产品定性定量检测：

从步骤(1)中取出1mL物料(如式B所示物质)，萃取、减压蒸馏除去二氯甲烷后进行高分辨率质谱(HRMS)和核磁共振进行分析，质谱图如图1所示，核磁碳谱如图2所示。从质谱图中可以发现m/z为1067.5670处的信号峰为[M+NH4]+的特征峰，从碳谱图中可以发现δ40.482，74.905，125.276，127.760，128.616，129.618，135.134，148.681，173.334处为2-硝基苯乙酰基环上碳原子的信号峰，由此证明式B中的C4-羟基中的氢替换为-2-硝基苯乙酰基。

从步骤(2)中取出1mL物料(如式C所示物质)，萃取、减压蒸馏除去二氯甲烷后进行高分辨率质谱(HRMS)和核磁共振进行分析，质谱图如图3所示，核磁碳谱如图4所示。从质谱图中可以发现m/z为1065.5514处的信号峰为[M+NH4]+的特征峰，从碳谱图中可以发现δ40.459，74.888，125.251，127.724，128.601，129.589，135.047，148.656，173.310处为2-硝基苯乙酰基环上碳原子的信号峰，由此证明式C中的C4-羟基中的氢替换为-2-硝基苯乙酰基。从碳谱上可以发现δ205.869处为C5-羟基氧化成羰基上碳原子的信号峰，由此证明式C阿维菌素C5-羰基中的氢被氧化成羰基。

从步骤(3)中取出1mL物料(如式D所示物质)，萃取、减压蒸馏除去二氯甲烷后进行高分辨率质谱(HRMS)和核磁共振进行分析，质谱图如图5所示，核磁氢谱如图6所示，从质谱图中可以发现m/z为1063.5704处的信号峰为[M+H]+的特征峰，从氢谱图中可以发现δ2.6076处的3个H为甲氨基上的H。由此证明式D阿维菌素C5-羰基被氨化还原成甲氨基。

从步骤(4)中取出1mL物料(如式E所示物质)，萃取、减压蒸馏除去二氯甲烷后进行高分辨率质谱(HRMS)分析，质谱图如图7所示，从质谱图中可以发现m/z为886.5301处的信号峰为[M+H]+的特征峰，由此证明式E中的C4上的2-硝基苯乙酰基脱除为羟基。

将步骤(5)得到产品中的甲维盐用核磁共振检测氢谱和碳谱，氢谱图如图8所示，碳谱图如图9所示。通过与甲维盐标准品的图谱进行比对，证明步骤(5)得到的产品确实为甲维盐。

将步骤(5)得到的产品中的甲维盐用HPLC进行定量分析，HPLC图如图10所示，131.4g甲维盐产品中甲维盐的纯度为81.5重量％，相对于步骤1中100g(0.115摩尔)的阿维菌素的投料量，甲维盐的产量为107.09g(0.106摩尔)，由此计算收率为92.71％(相对于完全转化的理论产量)。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。