一种基于阿维菌素B2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的合成方法及应用与流程

本发明属于有机合成
技术领域：
，具体地说，涉及一种基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的合成方法及应用。
背景技术：
：阿维菌素(avermectins)是由日本北里大学大村智等和美国merck公司首先开发的一类具有杀虫、杀螨、杀线虫活性的十六元大环内酯化合物，由链霉菌中灰色链霉菌streptomycesavermitilis发酵产生。天然阿维菌素中含有8个组分，主要有4种即a1a、a2a、b1a和b2a，其总含量≥80％；对应的4个比例较小的同系物是a1b、a2b、b1b和b2b，其总含量≤20％。b1和b2化合物(包括b1a、b1b、b2a、b2b)的结构如下式一所示，b1a分子式为c48h72o14，分子量为873.1；b1b分子式为c47h70o14，分子量为859.1；b2a分子式为c48h74o15，分子量为891.1；b2b分子式为c47h72o15，分子量为877.1，其中a和b同系物仅仅是取代基的不同(ch3和c2h5)，如表1所示，而b1和b2的结构中，在螺环骨架上有所差异，b1同系物为不饱和的双键，而b2同系物为醇的结构，从某种程度上，b2螺环骨架脱去一分子水即可得到b1同系物，这使得其相应的转化成为可能，但是由于分子内还含有邻位的羟基，也存在脱水的可能，故选择合适的条件选择性进行转化是关键。表1阿维菌素各组分分子结构中特定官能团对比表avermectinr1r2x-yavermectinr1r2x-yb1ahc2h5ch＝cha1ach3c2h5ch＝chb1bhch3ch＝cha1bch3ch3ch＝chb2ahc2h5ch2-ch(oh)a2ach3c2h5ch2-ch(oh)b2bhch3ch2-ch(oh)a2bch3ch3ch2-ch(oh)目前市售阿维菌素农药是以abamectin为主要杀虫成分(avermectinb1a+b1b，其中b1a不低于90％、b1b不超过5％)，以b1a的含量来标定。在此基础上，农药研发人员以阿维菌素b1为前体，开始合成了甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(简称为甲维盐)，它是一种新型高效半合成抗生素杀虫剂，比起原药阿维菌素，首先杀虫活性提高了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，既有胃毒作用又兼触杀作用，在非常低的剂量(0.084～2g/ha)下具有很好的效果，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。阿维菌素b2同系物也具有一定的杀虫活性，但是和阿维菌素b1相比较，其活性相差很大，一直未能得到有效的利用和推广，由于其价格相对较便宜，如果能基于阿维菌素b2异构体，对其结构进行有效的修饰，提高其杀虫活性，降低毒性，基于其价格的优势，其开发和应用具有很实际的意义。基于上述理由，特提出本申请。技术实现要素：为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(yab)的合成方法及应用。为了实现本发明的上述第一个目的，本发明提供的基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的合成方法，所述方法的合成路线如下式二所示：上述所述的基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的合成方法，所述方法包括如下步骤：(1)羟基保护反应：室温条件下，将阿维菌素b2溶解在二氯甲烷中，氩气保护下，先一次性加入三乙胺、然后逐滴加入氯甲酸烯丙酯，滴加完毕后继续通入氩气0.5～2h后，密闭体系反应48h，反应完毕后，除去溶剂，得粗品，所述粗品用二氯甲烷和丙酮洗涤，得到中间体ⅰ，由于三种位置的羟基活性的不同，所述中间体ⅰ中含有两种成分，为5-甲酸烯丙酯基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基阿维菌素b2；(2)羟基氧化反应：将步骤(1)制得的中间体ⅰ溶解在二氯甲烷中，加入二甲基亚砜，降温至-60℃，再滴加脱水剂，在-60℃条件下恒温反应24h，反应完毕后，过滤得到黄色固体，将所述黄色固体用二氯甲烷和丙酮洗涤，得到中间体ⅱ，所述中间体ⅱ含有两种成分，为5-甲酸烯丙酯基-4”,c23-羰基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基-4”-羰基阿维菌素b2；(3)羰基胺化反应：将步骤(2)制得的中间体ⅱ溶解在二氯甲烷中，加入七甲基二硅氮烷，室温下反应2h，反应完毕后，除去溶剂后用乙醇重结晶，得到中间体ⅲ，所述中间体ⅲ含有两种成分，为5-甲酸烯丙酯基-4”,c23-二甲亚胺基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基-4”-甲亚胺基阿维菌素b2；(4)亚胺还原、羟基脱保护反应：将步骤(3)得到的中间体ⅲ溶解在二氯甲烷中，加入硼氢化钠，反应8h，反应完毕后，除去溶剂，然后加入乙腈，并补加硼氢化钠继续反应24h，再次除去溶剂，在二氯甲烷中重结晶，得到中间体ⅳ，所述中间体ⅳ含有两种成分，为4”,c23-二甲氨基阿维菌素b2和4”-甲氨基阿维菌素b2；(5)将步骤(4)制得的中间体ⅳ溶解在乙酸乙酯中，加入苯甲酸，室温搅拌30分钟后，除去溶剂，最终得到产品基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(yab)，其有效成分如下三所示：进一步地，上述技术方案，步骤(1)中所述阿维菌素b2与三乙胺的摩尔比为1：12。进一步地，上述技术方案，步骤(1)中所述阿维菌素b2与氯甲酸烯丙酯的摩尔比为1：2.5。进一步地，上述技术方案，步骤(2)中所述中间体ⅰ与二甲基亚砜的摩尔比为1：20。进一步地，上述技术方案，步骤(2)中所述中间体ⅰ与脱水剂的摩尔比为1：10。优选地，上述技术方案，步骤(2)中所述脱水剂优选为三氟乙酸酐或草酰氯。进一步地，上述技术方案，步骤(3)中所述中间体ⅱ与七甲基二硅氮烷的摩尔比为1：5。进一步地，上述技术方案，步骤(4)中所述中间体ⅲ与硼氢化钠加入总量的摩尔比为1：30。进一步地，上述技术方案，步骤(5)中所述中间体ⅳ与苯甲酸的摩尔比为1：1.8。本发明所述的第二个目的，在于提供上述所述方法制得的基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的应用。上述所述的基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐，可用于毒杀斜纹夜蛾、桃蛀螟、柑橘红蜘蛛等，在毒杀斜纹夜蛾中的效果最优。与现有技术相比，本发明涉及的一种基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的合成方法及应用具有如下有益效果：本发明以阿维菌素b2为前体，合成基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐，发现其活性提高了许多，其和目前广泛使用的基于阿维菌素b1的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐相比较，本发明的苯甲酸盐杀虫活性更高，毒性更低，且原料成本也低，具有显著的市场优势。附图说明图1为本发明实施例1制备得到的目标产物yab的高分辨质谱(hrms)谱图；图2为本发明实施例1制备得到的目标产物yab的高效液相色谱(hplc)谱图；图3为商品化甲氨基阿维霉素苯甲酸盐(90％)的高效液相色谱(hplc)谱图。具体实施方式下面结合附图对本发明的实施案例作详细说明。本实施案例在本发明技术方案的前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施案例。根据本申请包含的信息，对于本领域技术人员来说可以轻而易举地对本发明的精确描述进行各种改变，而不会偏离所附权利要求的精神和范围。应该理解，本发明的范围不局限于所限定的过程、性质或组分，因为这些实施方案以及其他的描述仅仅是为了示意性说明本发明的特定方面。实际上，本领域或相关领域的技术人员明显能够对本发明实施方式作出的各种改变都涵盖在所附权利要求的范围内。为了更好地理解本发明而不是限制本发明的范围，在本申请中所用的表示用量、百分比的所有数字、以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。因此，除非特别说明，否则在说明书和所附权利要求书中所列出的数字参数都是近似值，其可能会根据试图获得的理想性质的不同而加以改变。各个数字参数至少应被看作是根据所报告的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。本发明合成基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的工艺路线具体如下：(1)羟基保护反应：以阿维菌素b2在为原料，经氯甲酸烯丙酯选择性保护5号位和23号位羟基，得到中间体ⅰ(5-甲酸烯丙酯基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基阿维菌素b2)。(2)羟基氧化反应将得到的中间体ⅰ经二甲亚砜氧化4”和c23号位羟基，得到中间体ⅱ(5-甲酸烯丙酯基-4”,c23-二羰基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基-4”-羰基阿维菌素b2)。(3)羰基胺化反应：将得到的中间体ⅱ以七甲基二硅氮烷为氨化试剂，得到中间体ⅲ(5-甲酸烯丙酯基-4”,c23-二甲亚胺基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基-4”-羰基阿维菌素b2)。(4)亚胺还原，羟基脱保护反应：将得到的中间体ⅲ经硼氢化钠还原，得到中间体ⅳ(4”,c23-二甲氨基阿维菌素b2和4”-甲氨基阿维菌素b2)。(5)成盐反应：将得到的中间体ⅳ和苯甲酸成盐，最终得到产品yab，其中，所述产品yab中b2a与b2b的摩尔比为2：1～3：1。实施例1本实施例的基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)羟基保护反应以阿维菌素b2为原料，经氯甲酸烯丙酯选择性保护5号位和23号位羟基，得到中间体ⅰ(5-甲酸烯丙酯基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基阿维菌素b2)。具体的反应步骤简述为：将1mol阿维菌素b2溶解在二氯甲烷中，氩气保护下，加入12mol三乙胺后，滴加2mol氯甲酸烯丙酯，滴加完毕后继续通入氩气1个小时后，密闭体系反应48小时。反应完毕后，除去溶剂，得到粗品，粗品用二氯甲烷和丙酮洗涤，得到中间体ⅰ(5-甲酸烯丙酯基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基阿维菌素b2)。收率95％。(2)羟基氧化反应将得到的中间体ⅰ经二甲亚砜氧化4”和c23号位羟基，得到中间体ⅱ(5-甲酸烯丙酯基-4”,c23-二羰基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基-4”-羰基阿维菌素b2)。具体的反应步骤简述为：将0.8mol步骤(1)得到的中间体ⅰ溶解在二氯甲烷中，加入16mol二甲基亚砜，在-60℃条件下，滴加8mol三氟乙酸酐反应24个小时，反应完毕后，过滤得到的黄色固体，用二氯甲烷和丙酮洗涤，得到中间体ⅱ(5-甲酸烯丙酯基-4”,c23-二羰基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基-4”-羰基阿维菌素b2)，收率82％。(3)羰基胺化反应将得到的中间体ⅱ以七甲基二硅氮烷为氨化试剂，得到中间体ⅲ(5-甲酸烯丙酯基-4”,c23-二甲亚胺基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基-4”-羰基阿维菌素b2)。具体的反应步骤简述为：将0.5mol步骤(2)得到的中间体ⅱ溶解在二氯甲烷中，加入2.5mol七甲基二硅氮烷，室温下反应2个小时，反应完毕后，除去溶剂后用乙醇重结晶，得到中间体ⅲ(5-甲酸烯丙酯基-4”,c23-二甲亚胺基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基-4”-羰基阿维菌素b2)，收率68％。(4)亚胺还原，羟基脱保护反应将得到的中间体ⅲ经硼氢化钠还原，得到中间体ⅳ(4”,c23-二甲氨基阿维菌素b2和4”-甲氨基阿维菌素b2)。具体的反应步骤简述为：将0.2mol步骤(3)得到的中间体ⅲ溶解在二氯甲烷中，加入4mol硼氢化钠，反应8个小时，反应完毕后，除去溶剂后，加入乙腈，并补加2mol硼氢化钠继续反应24小时后，除去溶剂后，在二氯甲烷中重结晶，得到中间体ⅳ(4”,c23-二甲氨基阿维菌素b2和4”-甲氨基阿维菌素b2)。(5)成盐反应将得到的中间体ⅳ和苯甲酸成盐，最终得到产品yab。具体的反应步骤简述为：将0.1mol步骤(4)得到的中间体ⅳ在乙酸乙酯中加入0.18mol苯甲酸，室温下搅拌30分钟，除去溶剂后，最终得到产品yab。本实施例上述合成的目标产物yab的高分辨质谱(hrms)谱图如图1所示，高效液相色谱(hplc)谱图如图2所示，图1中高分辨质谱显示分子量与yab中有效成分4”,c23-二甲氨基阿维菌素b2和4”-甲氨基阿维菌素b2分子量误差均在0.5ppm以内，说明合成目标产物yab中含有本说明书
发明内容所述的基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐步骤(5)中描述的两种有效成分b2a与b2b。图2中高效液相色谱表明，所得到化合物成分与商品化甲维盐成分类似，有效成分含量在90％以上。由上述质谱、液相色谱测试结果，可以确定，本实施例制得的目标化合物为基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐。实施例2本实施例的基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)羟基保护反应以阿维菌素b2在为原料，经氯甲酸烯丙酯选择性保护5号位和23号位羟基，得到中间体ⅰ(5-甲酸烯丙酯基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基阿维菌素b2)。具体的反应步骤简述为：将10mmol阿维菌素b2溶解在二氯甲烷中，氩气保护下，加入120mmol三乙胺后，滴加20mmol氯甲酸烯丙酯，滴加完毕后继续通入氩气1个小时后，密闭体系反应48小时。反应完毕后，除去溶剂，得到粗品，粗品用二氯甲烷和丙酮洗涤，得到中间体ⅰ(5-甲酸烯丙酯基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基阿维菌素b2)。收率96.4％。(2)羟基氧化反应将得到的中间体ⅰ经二甲亚砜氧化4”和c23号位羟基，得到中间体ⅱ(5-甲酸烯丙酯基-4”,c23-二羰基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基-4”-羰基阿维菌素b2)。具体的反应步骤简述为：将5mmol步骤(1)得到的中间体ⅰ溶解在二氯甲烷中，加入100mmol二甲基亚砜，在-60℃条件下，滴加50mmol草酰氯反应24个小时，反应完毕后，过滤得到的黄色固体，用二氯甲烷和丙酮洗涤，得到中间体ⅱ(5-甲酸烯丙酯基-4”,c23-二羰基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基-4”-羰基阿维菌素b2)，收率82.2％。(3)羰基胺化反应将得到的中间体ⅱ以七甲基二硅氮烷为氨化试剂，得到中间体ⅲ(5-甲酸烯丙酯基-4”,c23-二甲亚胺基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基-4”-羰基阿维菌素b2)。具体的反应步骤简述为：将3mmol步骤(2)得到的中间体ⅱ溶解在二氯甲烷中，加入15mmol七甲基二硅氮烷，室温下反应2个小时，反应完毕后，除去溶剂后用乙醇重结晶，得到中间体ⅲ(5-甲酸烯丙酯基-4”,c23-二甲亚胺基阿维菌素b2和5,23-二甲酸烯丙酯基-4”-羰基阿维菌素b2)，收率69.5％。(4)亚胺还原，羟基脱保护反应将得到的中间体ⅲ经硼氢化钠还原，得到中间体ⅳ(4”,c23-二甲氨基阿维菌素b2和4”-甲氨基阿维菌素b2)。具体的反应步骤简述为：将2mmol步骤(3)得到的中间体ⅲ溶解在二氯甲烷中，加入40mmol硼氢化钠，反应8个小时，反应完毕后，除去溶剂后，加入乙腈，并补加20mmol硼氢化钠继续反应24小时后，除去溶剂后，在二氯甲烷中重结晶，得到中间体ⅳ(4”,c23-二甲氨基阿维菌素b2和4”-甲氨基阿维菌素b2)。(5)成盐反应将得到的中间体ⅳ和苯甲酸成盐，最终得到产品yab。具体的反应步骤简述为：将1mmol步骤(4)得到的中间体ⅳ在乙酸乙酯中加入1.8mmol苯甲酸，室温搅拌30分钟，除去溶剂后，最终得到产品yab。本实施例上述合成的目标产物yab的高分辨质谱(hrms)谱图和高效液相色谱(hplc)谱图与实施例1合成的目标产物的测试结果基本相同，由上述质谱、液相色谱测试结果，可以确定，本实施例制得的目标化合物为基于阿维菌素b2的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐。应用实施例1将本实施例1制得的目标化合物应用于对斜纹夜蛾的毒力测定。测试方法如下：1.1试剂配制：称取0.1425g甲维盐原药和0.1294gyab原药，分别用丙酮溶解，再用0.1％吐温-80水溶液稀释至1000ml，作为母液备用；将配好的甲维盐母液分别稀释，配制成5mg/l、10mg/l、15mg/l、20mg/l、和25mg/l五个浓度梯度；将配好的yab母液分别稀释，配制成3mg/l、6mg/l、9mg/l、12mg/l、15mg/l五个浓度梯度。1.2药剂处理：斜纹夜蛾的生物测定采用喷雾法：准备直径为9cm的塑料培养皿，用零号毛笔轻轻挑取个体大小一致、健康、活泼的3龄幼虫于培养皿中，每个培养皿接幼虫30头左右。用potter喷雾塔进行喷雾，将药剂设置一系列浓度梯度，以0.1％吐温-80水溶液处理作为对照，每个浓度设4个重复，喷药12小时后(培养皿中虫体表面的药液已干)，往每个培养皿中加入适量的人工饲料，整个生物测定过程斜纹夜蛾在可控温室培养(温度26±1℃、相对湿度60～80％、光照l：d＝14：10h)。1.3调查：施药24h后，每处理观察120头试虫，分别调查死亡和存活的虫口数。1.4计算方法：根据调查数据，计算各处理的校正死亡率。校正死亡率如下式(1)、式(2)计算，单位为百分率(％)，计算结果保留小数后两位：p1＝k/n*100(1)式中：p1——死亡率；k——死亡虫数；n——处理总虫数。p2＝(pt-p0/(1-p0)*100(2)式中：p2——校正死亡率；pt——处理死亡率；p0——空白对照死亡率。若对照死亡率＜5％，无需校正；对照死亡率在5％～20％之间，应按公式(2)进行校正；对照死亡率＞20％，试验需重做。1.5统计分析：用统计分析系统(sas)、数据处理系统(dps)等软件进行分析，计算各药剂的lc50值(95％置信限)。对比应用例1将现有技术中的甲维盐应用于对斜纹夜蛾的毒力测定，测试方法与应用实施例1基本相同。对比应用例1中的甲维盐与应用实施例1中的yab对斜纹夜蛾的毒力测定结果分别见下表1-表3所示。由表1的毒力测定结果(lc50及其置信限)可以看出，两种药剂lc50值的95％置信限没有重叠，表明二者对斜纹夜蛾的毒力存在显著差异；yab对斜纹夜蛾幼虫的活性显著高于甲维盐的活性，yab的活性约为甲维盐的1.7倍。表1甲维盐与yab处理斜纹夜蛾的毒力测定结果表2甲维盐处理斜纹夜蛾的校正死亡率表3yab处理斜纹夜蛾的校正死亡率另外，发明人还对甲维盐等几种药剂对斜纹夜蛾的毒力活性如下表4～8所示。表4甲维盐对斜纹夜蛾2龄幼虫的毒力测定(48h)表5yab对斜纹夜蛾2龄幼虫的毒力测定(48h)表6sk对斜纹夜蛾2龄幼虫的毒力测定(48h)表7eld对斜纹夜蛾2龄幼虫的毒力测定(48h)表8甲维盐等几种药剂对斜纹夜蛾的毒力比较由表4～8数据可以看出，甲维盐、yab、sk、eld对斜纹夜蛾的活性表现出一定的差异。其中yab具有良好的活性，其48h的lc50值为3.19μg/ml，与甲维盐差异不显著。并且，试验中观察发现，yab对斜纹夜蛾还表现出良好的速效性，说明该药剂对斜纹夜蛾具有较好的潜在防治效果，值得进行开发和应用。sk和eld对斜纹夜蛾的活性较低，1000μg/ml处理后48h，校正死亡率不超过50％，说明其对斜纹夜蛾无明显毒力。当前第1页12