CN111303080A - 一种舞毒蛾性信息素的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种舞毒蛾性信息素的高效合成方法。本发明所述舞毒蛾性信息素的合成方法，在现有合成方法的基础上，通过在其中的不对称环氧化步骤中，添加硅胶固载离子液体作为催化剂，有效促进了Sharpless反应的进行，将该步骤的产物合成率由60％提高到85％，进一步使得整个反应过程的合成率大幅提升，有效提高了舞毒蛾性信息素的合成效率。
Description
技术领域
本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种舞毒蛾性信息素的高效合成方法。
背景技术
舞毒蛾Lymantria dispar(Linnaeus)，又名秋千毛虫、苹果毒蛾、柿毛虫，是一种食性广、食性杂的森林害虫，具有分布广、危害重、幼虫顺风迁移等特点，严重时幼虫可将树叶全部吃光，是一种危害很大的世界性农林业害虫。舞毒蛾起源于欧亚大陆，目前主要分布在亚洲、欧洲和北美洲，在温带全北区曾引发大范围的暴发。舞毒蛾在国内几乎各省均有分布，幼虫以树叶为食，危害多种针阔叶树种和果树，其寄主多达500多种，尤其是杨树、柳树、桦树、枫树、栎树等，甚至危害苹果、梨、柑桔等农作物，是威胁我国森林、园林、蚕业、果树的一类重要害虫，给农林业生产造成了重大的经济损失。因此，寻找有效的防治舞毒蛾的方法十分重要。
目前，舞毒蛾的防治方法主要包括摘除卵块、烟剂和喷雾防治幼虫、灯光和性引诱剂诱杀成虫等方法。其中，采用舞毒蛾性引诱剂的方法，不仅能够非常有效地诱捕舞毒蛾，达到减少舞毒蛾虫害的目的，而且相对于传统喷洒农药的方法，对环境不会造成污染，害虫也不会产生显著的抗药性。
Bierl等人于1970年从雌性舞毒蛾体内分离并鉴定出舞毒蛾性信息素的结构为I[(+)-(7R,8S)-7,8-环氧-2-甲基十八烷]，其生理活性跟它的对映体II[(-)-(7S,8R)-7,8-环氧-2-甲基十八烷]刚好相反，比外消旋结构的活性大十几倍。因此，多年来许多化学及生物工作者致力于合成高光学纯的舞毒蛾性信息素。迄今为止，已有多种方法应用于该类环氧化合物的合成，主要包括以光学纯的天然产物为起始原料或者应用一些手性催化剂、酶催化剂，经过多步转化才能构建手性中心，从而完成其合成。然而，目前大多数的合成方法均存在着步骤较长、效率较低以及经济性较差的缺陷。
中国专利CN102321050A公开了一种以廉价易得的2-炔丙醇为原料，高效、高对映选择性、高产率地合成了舞毒蛾性信息素(7R,8S)-I及其对映体(7S,8R)-II。该方法经过6步反应以29％的总产率合成了(7R,8S)-I，对映体过剩e.e.＞98％；经过6步反应以27％的总产率合成了(7S,8R)-II，对映体过剩e.e.＞99％。经过对合成(7R,8S)-I的各步骤分析可知，其中第三步骤进行Sharpless不对称环氧化反应时，单步骤产物合成率仅为60％左右，大大限制了整个工艺的合成收率。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种舞毒蛾性信息素的高效合成方法。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种舞毒蛾性信息素的合成方法，包括如下步骤：
(1)以2-炔丙醇(A)与1-溴癸烷为原料进行偶联反应，得到化合物2-炔十三碳-1-醇(B)；
(2)以化合物2-炔十三碳-1-醇(B)在林德拉催化剂存在下进行反应，得到化合物(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)；
(3)在氩气氛保护下，在硅胶固载离子液体存在下，向所述化合物(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)中加入Sharpless反应体系物料，进行不对称环氧化反应，合成得到(2R，3S)-2，3-环氧十三碳-1-醇(D)；
(4)所述(2R，3S)-2，3-环氧十三碳-1-醇(D)与磺酸酐进行反应，合成得到化合物(2R，3S)-2，3-环氧十三碳醇三氟甲烷磺酸酯(E)；
(5)以所述化合物(2R，3S)-2，3-环氧十三碳醇三氟甲烷磺酸酯(E)与4-甲基戊炔进行偶联反应，合成化合物(7R，8S)-7，8环氧-2-甲基十八烷-4-炔(F)；
(6)所述化合物(7R，8S)-7，8环氧-2-甲基十八烷-4-炔(F)经催化加氢反应，合成得到所需化合物(+)-(7R，8S)-7，8环氧-2-甲基十八烷(I)。
具体的，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体中，所述离子液体包括丙氨酸四丁基磷酸盐【TBP】【Ala】。
具体的，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体为溶胶凝胶型固载离子液体。
具体的，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体的制备方法包括：取正硅酸乙酯、乙醇和所述离子液体充分混合，并加入盐酸，充分搅拌形成凝胶；将形成的凝胶置于恒温箱中进行陈化处理，经真空干燥，即得所需硅胶固载离子液体。
具体的，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体的加入量占所述化合物(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)用量的1-2wt％。
本发明还公开了另外一种舞毒蛾性信息素的合成方法，包括如下步骤：
(1)以2-炔丙醇(A)与1-溴癸烷为原料进行偶联反应，得到化合物2-炔十三碳-1-醇(B)；
(2)以化合物2-炔十三碳-1-醇(B)在林德拉催化剂存在下进行反应，得到化合物(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)；
(3)在氩气氛保护下，在硅胶固载离子液体存在下，向所述化合物(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)中加入Sharpless反应体系物料，进行不对称环氧化反应，合成得到(2S，3R)-2，3-环氧十三碳-1-醇(G)；
(4)所述(2S，3R)-2，3-环氧十三碳-1-醇(G)与磺酸酐进行反应，合成得到化合物(2S，3R)-2，3-环氧十三碳-1-醇(H)；
(5)以所述化合物(2S，3R)-2，3-环氧十三碳-1-醇(H)与4-甲基戊炔进行偶联反应，合成化合物(7S，8R)-7，8环氧-2-甲基十八烷-4-炔(J)；
(6)所述化合物(7S，8R)-7，8环氧-2-甲基十八烷-4-炔(J)经催化加氢反应，合成得到所需化合物(-)-(7S，8R)-7，8环氧-2-甲基十八烷(II)。
具体的，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体中，所述离子液体包括丙氨酸四丁基磷酸盐【TBP】【Ala】。
具体的，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体为溶胶凝胶型固载离子液体。
具体的，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体的制备方法包括：取正硅酸乙酯、乙醇和所述离子液体充分混合，并加入盐酸，充分搅拌形成凝胶；将形成的凝胶置于恒温箱中进行陈化处理，经真空干燥，即得所需硅胶固载离子液体。
具体的，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体的加入量占所述化合物(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)用量的1-2wt％。
本发明所述舞毒蛾性信息素的合成方法，在现有合成方法的基础上，通过在其中的不对称环氧化步骤中，添加硅胶固载离子液体作为催化剂，有效促进了Sharpless反应的进行，将该步骤的产物合成率由60％提高到85％，进一步使得整个反应过程的合成率大幅提升，有效提高了舞毒蛾性信息素的合成效率。
具体实施方式
本发明下述实施例中，所述硅胶固载离子液体按照如下方法制备：将20mL正硅酸乙酯和20mL乙醇加入三口烧瓶，加热至60℃，立即加入所述离子液体丙氨酸四丁基磷酸盐【TBP】【Ala】1.2g，搅拌混合，直到形成均匀的混合相；随后加入10mL浓度为35％的盐酸，反应混合物逐渐形成凝胶，于60℃恒温陈化12h后，将得到的反应物经150℃真空干燥3h，除去过量的乙醇和盐酸，所得固体即为所需硅胶固载离子液体。
实施例1
本实施例所述舞毒蛾性信息素(Ⅰ)的合成方法，包括如下步骤：
(1)取2-炔丙醇(A)(280mg，5mmol)为原料，溶于四氢呋喃(50mL)溶剂中，于-75℃、在惰性气体保护下，滴加正丁基锂(4.25mL，10mmol)进行反应1h后，依次滴加1-溴癸烷(12mL，6mmol)和六甲基磷酰胺(2.5mL，14.5mmol)进行继续反应6h。用10mL饱和碳酸钠溶液淬灭反应后，分液，水相用乙醚(2×20mL)萃取两次，合并的有机相用无水硫酸钠干燥，经过滤，减压浓缩，硅胶柱层析纯化后得到化合物2-炔十三碳-1-醇(B)(833mg，85％)。经检测，化合物结构正确。
(2)于0-5℃，在氢气气氛下，将得到的化合物2-炔十三碳-1-醇(B)(30mg，0.15mmol)溶于正己烷(2mL)，并加入林德拉催化剂(5mg)，进行反应。反应完成后过滤除去催化剂，滤饼用乙酸乙酯洗涤，滤液经减压浓缩，硅胶柱层析纯化后得到无色液体，即为所需化合物(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)(28.8mg，95％)。经检测，化合物结构正确。
(3)在氩气氛保护下，取干燥的二氯甲烷溶剂和四异丙基氧钛(4.9mL，16.7mmol)混合，并加入83mg上述制备的硅胶固载离子液体和65mg氢化钙，于-25℃下进行充分搅拌，之后每隔20min便依次滴加溶解D-(-)-酒石酸二异丙基酯(4.67g，20.0mmol)的二氯甲烷(5mL)溶液、以及溶解所述(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)(2.74g，13.8mmol)的二氯甲烷(5mL)溶液、过氧化叔丁醇(31.5mmol)的壬烷(6mL)溶液，随后于-25℃进行充分反应60h。用40mL10％酒石酸的水溶液淬灭反应后，缓慢升温，分液，水相用二氯甲烷(2×50mL)萃取两次。合并的有机层用饱和食盐水(3×10mL)洗涤三次，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，硅胶柱层析后得到白色固体，即为所需化合物(2R，3S)-2，3-环氧十三碳-1-醇(D)(2.49g，85％)。经检测，化合物结构正确。
(4)将得到的化合物(2R，3S)-2，3-环氧十三碳-1-醇(D)(250mg，1.17mmol)溶于二氯甲烷(80mL)溶剂中，于-75℃、在氩气氛保护下，依次加入三乙胺(0.8mL，5.61mmol)和三氟甲烷磺酸酐(0.58mL，3.5mmol)，反应至溶液澄清。用10mL饱和氯化铵溶液淬灭反应后，分液，水相用二氯甲烷(2×20mL)萃取两次；合并的有机相用饱和食盐水(2×5mL)洗涤两次，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，硅胶柱层析纯化后得无色液体，即为所需化合物(2R，3S)-2，3-环氧十三碳醇三氟甲烷磺酸酯(E)(350mg，87％)。经检测，化合物结构正确。
(5)取反应原料4-甲基戊炔(0.25mL，2.0mmol)溶于乙醚(20mL)溶剂中，于-75℃、在氩气氛保护下，滴加正丁基锂(0.86mL，1.88mmol)进行反应15min后，依次滴加所述化合物(2R，3S)-2，3-环氧十三碳醇三氟甲烷磺酸酯(E)(350mg，1.0mmol)的乙醚溶液(5mL)和六甲基磷酰胺(0.43mL，2.5mmol)进行反应1h。用2mL饱和氯化铵溶液淬灭反应后，分液，水相用乙酸乙酯(3×10mL)萃取三次；合并的有机相用无水硫酸钠干燥，经过滤、减压浓缩，硅胶柱层析纯化后得到无色液体，即为所需化合物(7R，8S)-7，8环氧-2-甲基十八烷-4-炔(F)(232mg，84％)。经检测，化合物结构正确。
(6)在0-5℃、氢气气氛条件下，取所述化合物(7R，8S)-7，8环氧-2-甲基十八烷-4-炔(F)(57mg，0.2mmol)的正己烷(2mL)溶液，并加入钯碳催化剂(6mg，10wt％)，于20℃进行反应。反应完成后过滤除去催化剂，滤饼用乙酸乙酯洗涤，滤液经减压浓缩，硅胶柱层析纯化后得到无色液体，即为所需舞毒蛾性信息素(+)-(7R，8S)-7，8环氧-2-甲基十八烷(I)(48mg，83％)。经检测，化合物结构正确。
实施例2
本实施例所述舞毒蛾性信息素(Ⅰ)的合成方法，包括如下步骤：
(1)取2-炔丙醇(A)(280mg，5mmol)为原料，溶于四氢呋喃(50mL)溶剂中，于-75℃、在惰性气体保护下，滴加正丁基锂(4.25mL，10mmol)进行反应1h后，依次滴加1-溴癸烷(12mL，6mmol)和六甲基磷酰胺(2.5mL，14.5mmol)进行继续反应6h。用10mL饱和碳酸钠溶液淬灭反应后，分液，水相用乙醚(2×20mL)萃取两次，合并的有机相用无水硫酸钠干燥，经过滤，减压浓缩，硅胶柱层析纯化后得到化合物2-炔十三碳-1-醇(B)(835mg，85％)。经检测，化合物结构正确。
(2)于0-5℃，在氢气气氛下，将得到的化合物2-炔十三碳-1-醇(B)(30mg，0.15mmol)溶于正己烷(2mL)，并加入林德拉催化剂(5mg)，进行反应。反应完成后过滤除去催化剂，滤饼用乙酸乙酯洗涤，滤液经减压浓缩，硅胶柱层析纯化后得到无色液体，即为所需化合物(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)(28.9mg，95％)。经检测，化合物结构正确。
(3)在氩气氛保护下，取干燥的二氯甲烷溶剂和四异丙基氧钛(4.9mL，16.7mmol)混合，并加入85mg上述制备的硅胶固载离子液体和68mg氢化钙，于-25℃下进行充分搅拌，之后每隔20min便依次滴加溶解L-(+)-酒石酸二异丙基酯(4.67g，20.0mmol)的二氯甲烷(5mL)溶液、以及溶解所述(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)(2.74g，13.8mmol)的二氯甲烷(5mL)溶液、过氧化叔丁醇(31.5mmol)的壬烷(6mL)溶液，随后于-25℃进行充分反应60h。用40mL10％酒石酸的水溶液淬灭反应后，缓慢升温，分液，水相用二氯甲烷(2×50mL)萃取两次。合并的有机层用饱和食盐水(3×10mL)洗涤三次，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，硅胶柱层析后得到白色固体，即为所需化合物(2S，3R)-2，3-环氧十三碳-1-醇(G)(2.47g，84％)。经检测，化合物结构正确。
(4)将得到的化合物(2S，3R)-2，3-环氧十三碳-1-醇(G)(250mg，1.17mmol)溶于二氯甲烷(80mL)溶剂中，于-75℃、在氩气氛保护下，依次加入三乙胺(0.8mL，5.61mmol)和三氟甲烷磺酸酐(0.58mL，3.5mmol)，反应至溶液澄清。用10mL饱和氯化铵溶液淬灭反应后，分液，水相用二氯甲烷(2×20mL)萃取两次；合并的有机相用饱和食盐水(2×5mL)洗涤两次，经无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩，硅胶柱层析纯化后得无色液体，即为所需化合物(2S，3R)-2，3-环氧十三碳醇三氟甲烷磺酸酯(H)(345mg，85％)。经检测，化合物结构正确。
(5)取反应原料4-甲基戊炔(0.25mL，2.0mmol)溶于乙醚(20mL)溶剂中，于-75℃、在氩气氛保护下，滴加正丁基锂(0.86mL，1.88mmol)进行反应15min后，依次滴加所述化合物(2S，3R)-2，3-环氧十三碳醇三氟甲烷磺酸酯(H)(350mg，1.0mmol)的乙醚溶液(5mL)和六甲基磷酰胺(0.43mL，2.5mmol)进行反应1h。用2mL饱和氯化铵溶液淬灭反应后，分液，水相用乙酸乙酯(3×10mL)萃取三次；合并的有机相用无水硫酸钠干燥，经过滤、减压浓缩，硅胶柱层析纯化后得到无色液体，即为所需化合物(7S，8R)-7，8环氧-2-甲基十八烷-4-炔(J)(230mg，84％)。经检测，化合物结构正确。
(6)在0-5℃、氢气气氛条件下，取所述化合物(7S，8R)-7，8环氧-2-甲基十八烷-4-炔(J)(57mg，0.2mmol)的正己烷(2mL)溶液，并加入钯碳催化剂(6mg，10wt％)，于20℃进行反应。反应完成后过滤除去催化剂，滤饼用乙酸乙酯洗涤，滤液经减压浓缩，硅胶柱层析纯化后得到无色液体，即为所需舞毒蛾性信息素(-)-(7S，8R)-7，8环氧-2-甲基十八烷(Ⅱ)(46mg，80％)。经检测，化合物结构正确。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种舞毒蛾性信息素的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以2-炔丙醇(A)与1-溴癸烷为原料进行偶联反应，得到化合物2-炔十三碳-1-醇(B)；
(2)以化合物2-炔十三碳-1-醇(B)在林德拉催化剂存在下进行反应，得到化合物(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)；
(3)在氩气氛保护下，在硅胶固载离子液体存在下，向所述化合物(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)中加入Sharpless反应体系物料，进行不对称环氧化反应，合成得到(2R，3S)-2，3-环氧十三碳-1-醇(D)；
(4)所述(2R，3S)-2，3-环氧十三碳-1-醇(D)与磺酸酐进行反应，合成得到化合物(2R，3S)-2，3-环氧十三碳醇三氟甲烷磺酸酯(E)；
(5)以所述化合物(2R，3S)-2，3-环氧十三碳醇三氟甲烷磺酸酯(E)与4-甲基戊炔进行偶联反应，合成化合物(7R，8S)-7，8环氧-2-甲基十八烷-4-炔(F)；
(6)所述化合物(7R，8S)-7，8环氧-2-甲基十八烷-4-炔(F)经催化加氢反应，合成得到所需化合物(+)-(7R，8S)-7，8环氧-2-甲基十八烷(I)。
2.根据权利要求1所述舞毒蛾性信息素的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体中，所述离子液体包括丙氨酸四丁基磷酸盐【TBP】【Ala】。
3.根据权利要求2所述舞毒蛾性信息素的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体为溶胶凝胶型固载离子液体。
4.根据权利要求3所述舞毒蛾性信息素的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体的制备方法包括：取正硅酸乙酯、乙醇和所述离子液体充分混合，并加入盐酸，充分搅拌形成凝胶；将形成的凝胶置于恒温箱中进行陈化处理，经真空干燥，即得所需硅胶固载离子液体。
5.根据权利要求1-4任一项所述舞毒蛾性信息素的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体的加入量占所述化合物(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)用量的1-2wt％。
6.一种舞毒蛾性信息素的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以2-炔丙醇(A)与1-溴癸烷为原料进行偶联反应，得到化合物2-炔十三碳-1-醇(B)；
(2)以化合物2-炔十三碳-1-醇(B)在林德拉催化剂存在下进行反应，得到化合物(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)；
(3)在氩气氛保护下，在硅胶固载离子液体存在下，向所述化合物(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)中加入Sharpless反应体系物料，进行不对称环氧化反应，合成得到(2S，3R)-2，3-环氧十三碳-1-醇(G)；
(4)所述(2S，3R)-2，3-环氧十三碳-1-醇(G)与磺酸酐进行反应，合成得到化合物(2S，3R)-2，3-环氧十三碳-1-醇(H)；
(5)以所述化合物(2S，3R)-2，3-环氧十三碳-1-醇(H)与4-甲基戊炔进行偶联反应，合成化合物(7S，8R)-7，8环氧-2-甲基十八烷-4-炔(J)；
(6)所述化合物(7S，8R)-7，8环氧-2-甲基十八烷-4-炔(J)经催化加氢反应，合成得到所需化合物(-)-(7S，8R)-7，8环氧-2-甲基十八烷(II)。
7.根据权利要求6所述舞毒蛾性信息素的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体中，所述离子液体包括丙氨酸四丁基磷酸盐【TBP】【Ala】。
8.根据权利要求7所述舞毒蛾性信息素的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体为溶胶凝胶型固载离子液体。
9.根据权利要求8所述舞毒蛾性信息素的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体的制备方法包括：取正硅酸乙酯、乙醇和所述离子液体充分混合，并加入盐酸，充分搅拌形成凝胶；将形成的凝胶置于恒温箱中进行陈化处理，经真空干燥，即得所需硅胶固载离子液体。
10.根据权利要求6-9任一项所述舞毒蛾性信息素的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述硅胶固载离子液体的加入量占所述化合物(Z)-2-烯十三碳-1-醇(C)用量的1-2wt％。
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