亚洲玉米螟性信息素的合成研究

梁 霆，孙宇峰，周舒扬，陈静宇

(黑龙江省科学院微生物研究所，哈尔滨150010)

亚洲玉米螟(Ostrinia fumacalis Guenee)是危害玉米、高粱等作物的主要害虫，在我国境内分布甚广。一般发生年份玉米可减产10%，严重发生年玉米减产甚至可超过30%。目前国际上最常见的防治技术包括自然天敌、微生物、化学农药和基于昆虫性信息素的性诱剂技术。其中，昆虫性信息素技术具有专一选择性、低风险和环境友好等优点，逐渐引起各国的重视和推广应用。我国已把性诱剂防治玉米螟技术列为绿色防控技术。

亚洲玉米螟性信息素由53︰47的顺12和反12—十四碳烯乙酸醋构成［1］。关于亚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，国内外均有报道:Ktun［2］、Ando［3］、杜家纬［4］等以长链炔醇为中间体，李正名［5］等使用有机硼试剂，完成了该性信息素的合成。以上方法存在原料昂贵、反应条件苛刻、步骤长等问题;陈家威［6］、刘复初［7］、李久明［8］、陈家威［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—羟基癸酸为起始原料，通过多步反应得到该信息素，以上方法均存在反应选择性不高、反应物为Z/E体混合物、反应条件苛刻、实验步骤多等问题。

为了克服现有技术存在的缺点和不足，本研究采用廉价易得的原料，利用含有固定 Z/E构型的小分子烯醇酯，在构型保持的前提下，将其与含有羟基保护基的格式试剂偶联，然后水解，反应过程不涉及双键的立体结构变化，得到立体结构单一的异构体。为实现上述目的，本研究以顺—4—己烯—1—醇和1，8—辛二醇为起始原料，经单边溴化得到8—溴—1—辛醇，2，3—二氢吡喃保护得 8—溴代辛醇四氢吡喃，制成格氏试剂，顺—4—己烯—1—醇经过对甲苯磺酸氯反应，得到对甲苯磺酸酯经与格式偶联反应，脱保护、酯化得到的亚洲玉米螟性信息素中的(Z)—12—十四碳烯醇乙酸酯，总收率62.86%。利用巴豆醇和1，10—葵二醇为起始原料进行以上反应可以得到反—12—十四碳烯乙酸酯。反顺比(E/Z)为 95︰5，总收率 64.3%。

1 试剂与仪器

1.1 仪器与试剂

Bruker AV—400(400 MHz)核磁共振仪 (德国Bruker公司)，Agilient HP 1100 LC/MS质谱仪 (美国 HP公司)，Nicolet Avatar—370 红外光谱仪 (美国 Nicolet公司)，X—6显微熔点测定仪 (北京泰克仪器有限公司)，1810—B石英自动双重纯水蒸馏器 (江苏金坛公司)，超声波清洗器 (上海金棋实业公司)，RE—2AA旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂)，YHG—40远红外快速恒温干燥箱(上海跃进医疗器械厂)，84—1磁力加热搅拌电热套(杭州仪器电机厂)，SHZ—D循环水式真空泵 (河南巩义英峪予华仪器厂)，玻璃仪器气流烘干器(巩义市英峪玉华仪器厂)。

图1 Z—12—十四碳烯醇乙酸酯的合成路线Fig.1 Synthesis of Z—12—tetradecene—1—ol acetates，the sex pheromone of Ostrinia fumacalis

所用试剂均为市售分析纯或化学纯化学试剂，除特殊说明外均未作进一步处理。

1.2 无水溶剂处理方法

无水THF、苯和甲苯用二苯甲酮作指示剂，加入金属钠回流，保存在4A分子筛中。

2 合成路线和方法

2.1 合成路线

2.2 方法

2.2.1 化合物 8—溴代—1—葵醇(2)的制备［10，11］

向装有滴液漏斗、分水器及冷凝管的三颈瓶内加入0.1 mol 1，10—癸二醇、300mL 甲苯和0.1mol氢溴酸，再加入0.001 mol碘，油浴加热在110℃条件下搅拌回流30 h，停止加热，依次用5%(质量百分比浓度)的氢氧化钠水溶液、10%(质量百分比浓度)的稀盐酸和饱和食盐水洗涤，然后无水硫酸镁干燥，过滤，蒸发浓缩，在SiO2柱层析纯化得8—溴代—1—葵醇18.61 g，收率90%。

2.2.2 化合物8—溴代—1—辛醇四氢吡喃(3)的制备

在氮气保护下，将0.09 mol 8—溴代—1—葵醇溶于200 mL THF中，然后冷却至0℃，加入0.018 mol对甲苯磺酸，滴加0.109 mol 2，3—二氢吡喃，然后搅拌升至室温，继续搅拌10 h，用饱和碳酸氢钠水溶液终止反应，乙醚萃取后水洗，再用饱和盐水洗，硫酸镁干燥，蒸发浓缩得到8—溴代—1—辛醇四氢吡喃25.60 g。收率97%，

2.2.3 化合物顺—4—己烯—1—醇对苯磺酸酯(4)的制备:

将顺—4—己烯—1—醇0.1 mol溶于 50mL 吡啶，然后冷却至0℃，再加入0.12 mol对甲苯磺酰氯，搅拌1 h至室温，继续搅拌10 h，再加入5 mL水，搅拌20 min后加入50 mL水，用乙醚萃取3遍后依次用10%盐酸、饱和碳酸氢钠水溶液和饱和盐水洗涤，然后硫酸镁干燥后浓缩得到化合物顺—4—己烯—1—醇对苯磺酸酯24.93 g，收率97%。

2.2.4 格氏试剂BrMg(CH2)8OTHP(5)的制备

将化合物3(0.1 mol)溶于100 mLTHF中。在氮气保护下，将0.8 g(0.15mol)Mg粉、1粒碘及150 mL无水THF置于500 mL的三颈瓶中，电磁搅拌下，注入经稀释的约15 mL化合物3的THF溶液，以反应瓶变热、碘色逐渐退去且瓶内溶液变浑浊为反应引发标志，如果碘颜色不退，小心温热瓶壁促使反应引发。引发后在30min内，小心滴完剩余的化合物3的THF溶液。继续室温搅拌1 h，即得到格氏试剂BrMg(CH2)8OTHP的THF溶液，性状为灰色液体。此中间体太活泼，故未纯化。氮气下保存，并尽快进行下一步反应。

2.2.5 化合物 Z—12—十四碳烯四氢吡喃(6)的制备［12，13］

氮气保护下，－78℃，将顺—4—己烯—1—对苯磺酸酯4(0.095 mol)溶于400 mL无水THF中，滴入前面制备好的格式试剂5，然后加入四氯化铜锂(0.1 M in THF，0.003 mol)，搅拌1 h后升至室温。搅拌过夜，反应混合物升温到45℃继续搅拌5 h。反应混合物加入100 mL饱和氯化铵水溶液终止反应。乙醚抽出，水洗，饱和盐水洗。硫酸镁干燥，浓缩，快速柱层析得到产物Z—12—十四碳烯四氢呋喃 22.68 g，收率 85.2%。

2.2.6 Z—12—十四碳烯乙酸酯(7)的制备:

将 PPTS(对甲苯磺酸)1.0 g，化合物 Z—12—十四碳烯四氢吡喃22.5 g(0.076 mol)溶于200 mL干燥的THF中，加入16.8 g乙酸酐。加热到回流反应8 h。冷至室温，小心加入饱和碳酸氢钠水溶液至pH=7，二氯甲烷40mL×3抽取，有机层用硫酸镁干燥。浓缩，SiO2柱分离，得到16.87 g Z—12—十四碳烯乙酸酯。收率 86.5%，总收率64.33%(以1.8—辛二醇计)。

3 结果与讨论

利用含有固定Z/E构型的小分子烯醇酯，在构型保持的前提下，将其与含有羟基保护基的格式试剂偶联，将小分子烯醇原料的官能团—碳碳双键和形成格氏试剂的卤代醇末端羟基成功组合，得到立体结构单一的异构体。格氏偶联反应的保护基对反应的影响非常大，对于易挥发的烯醇乙酸酯，用对甲苯磺酰氯与相应烯醇反应，形成对甲苯磺酸酯(固体)，既易于分离，还可以解决烯醇乙酯挥发造成的产率低的问题，而催化剂的用量对反应的影响不大。反应条件加热回流比室温反应显著提高反应收率。建立了用立体原料构型保持的合成直链不饱和醇类昆虫性信息素类物质的通用方法，为直链烯醇类昆虫性信息素的实验室合成、小批量生产及后期推广应用奠定了基础。

以顺—4—己烯—1—醇和1，8—辛二醇为起始原料，经单边溴化得到8—溴—1—辛醇，2，3—二氢吡喃保护得8—溴代辛醇四氢吡喃，制成格氏试剂，顺—4—己烯—1—醇经过对甲苯磺酸氯反应，得到对甲苯磺酸酯经与格式偶联反应，脱保护、酯化得到的亚洲玉米螟性信息素中的(Z)—12—十四碳烯醇乙酸酯，总收率64.3%。利用巴豆醇和1，10—葵二醇为起始原料进行以上反应可以得到反—12—十四碳烯乙酸酯。反顺比(E/Z)为95︰5，总收率63.0%。田间试验表明合成的玉米螟信息素具有较高的引诱活性，可有效地防控亚州玉米螟［14］。

由于各个地区的亚洲玉米螟的性信息素中所含的(Z/E)12—十四碳烯醇乙酸醋顺反比各不相同，因此可以将上述制得的(Z)—12—十四碳烯醇乙酸醋和反(E)—12—十四碳烯醇乙酸醋进行混合得到多种顺反比的(Z/E)—12—十四碳烯醇乙酸醋，以适应各个地区的实际需要。

［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，杜家纬.昆虫学研究集刊:亚洲玉米螟性信息素的改良合成［M］.上海:上海科学技术出版社，1987:13—17.

［4］李正名，SCHW ARZ M.一种合成亚洲玉米螟性外激素的新方法［J］.中国科学，1984，14(1):38—43.

［5］陈家威，蒋济隆，卢军.亚洲玉米螟性信息素的改良合成［J］.有机化学，1989，(9):80—83.

［6］刘复初，林军.亚洲玉米螟性信息素的简便合成［J］.有机化学，1995，(15):546—549.

［7］李久明，黄国正，雍建平，等.亚洲玉米螟性信息素的合成新方法［J］.农药，2007，46(6):388—389.

［8］陈海滨，杜永均.亚洲玉米螟性信息素的简易合成法［J］.农药学报，2012，12(1):90—92.

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［14］梁霆，周舒扬，孙宇峰，等.玉米螟信息素田间诱捕玉米螟的应用研究［J］.北京农业，2013，3(2):98—99.