水稻二化螟性信息素的簡便合成

[目的]開發水稻二化螟信息素的合成方法和路線。[方法]以廉價易得的化工試劑1，8辛二醇和順3辛烯1醇為原料，經選擇性單邊溴化，2，3二氫吡喃保護，制成格氏試劑，順3辛烯1醇經過對甲苯磺酸氯反應，得到對甲苯磺酸酯經格氏偶聯反應，脫保護、氧化得到水稻二化螟性信息素。[結果]反應過程不涉及雙鍵的立體結構變化，得到立體結構單一的異構體，產物總收率為62.80%。[結論]建立了用立體構型保持的原料合成直鏈不飽和醛類昆蟲性信息素類物質的方法，為直鏈烯醛類昆蟲性信息素的實驗室合成、小批量生產及后期推廣應用奠定了基礎。

關鍵詞水稻二化螟；性信息素；合成；格氏試劑

中圖分類號S435.112+.1文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2015）26-120-02

Abstract [Objective] The aim was to develop a synthesis method of the sex pheromone of Chilo suppressalis. [Method] 1，8octanediol and cis3Octen1ol were taken as materials，through monobromination，and they were protected by DHP and then reacted with Mg to prepare Grignard reagent BrMg（CH2）8OTHP，continued to cross coupling reaction with cis4hexene1ol that were protected with ptoluene sulfonic acid chloride，then deprotect DHP and acetylation，and obtained the sex pheromone of Chilo suppressalis. [Result] The sex pheromone of Chilo suppressalis has been synthesized in an overall yield of 62.80%. The reaction processes did not involve the change of double bond spatial structure. [Conclusion] A synthesis method of straightchain unsaturated aldehydes insect sex pheromone was established by using materials keeping spatial structure to lay the basis for lab synthesis，production and population of straightchain olefine aldehyde insect sex pheromone.

Key words Chilo suppressalis（Walker）； Sex pheromone； Synthesis； Grignard reagent

二化螟[Chilo suppressalis（Walker）]屬鱗翅目螟蛾科，是黑龍江省水稻生產上的重要害蟲之一。該蟲在危害重的年份可導致水稻產量損失達10%～20%[1]。很長一段時間，二化螟主要是通過化學農藥進行防治，但由于二化螟的生活習性，比如食性較雜、發蛾期時間長，致使二化螟具有抗藥性，防治效果明顯下降，農藥同時對其天敵也具有毒害，使天敵數量減少，農藥殘留使生態環境日趨脆弱，給化學防治帶來了一定困難[2]。為了克服化學農藥在農業生態系統中的應用所造成的一系列不利影響，開展二化螟的綠色防治迫在眉睫。

二化螟性信息素為順11十六碳烯醛、順13十八碳烯醛及順9十六碳烯醛組成的混合物[3-4]，3種主要成分的質量比為48∶6∶5[5]。二化螟性信息素化合物的合成以Wittig縮合反應形成碳碳雙鍵或者炔化物偶聯生成長鏈炔化物，然后氫化還原形成碳碳雙鍵為主。但是應用Wittig 反應路線合成該類物質，使用的多是活潑的磷葉立德，反應條件較苛刻，總收率較低（40%左右），更重要的是生成物為Z/E 異構體的混合物，沒有被大規模的工業化生產所應用。因此，繼續尋找經濟簡便的合成方法具有重要意義。為了克服現有技術的缺點和不足，筆者利用含有固定順式構型的順3辛烯1醇，在立體結構保持的前提下，與含有羥基保護基的格氏試劑進行偶聯，然后氧化，合成了水稻二化螟性信息素，旨在為昆蟲性信息素的開發提供借鑒。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1試劑。試劑均為分析純，四氫呋喃、二氯甲烷、正己烷、乙酸乙酯購自天津市精細化工研究所，二氯甲烷在使用前進行嚴格的無水處理。

1.1.2儀器。

Broker AV400（400 MHz）核磁共振儀（德國Bruker公司）、FA2004分析天平（上海良平儀器儀表有限公司）；RE52旋轉蒸發儀（上海亞榮生化儀器廠）、電熱恒溫鼓風干燥箱（上海森信實驗儀器有限公司）、KDM型可調控溫電熱套（山東鄄城華魯電熱儀器有限公司）、低溫冷卻液循環泵（京華儀器有限公司）、循環水式多用真空泵（河南鄭州長城科工貿有限公司）和磁力加熱攪拌器（江蘇金壇雙捷實驗儀器廠）。

1.2方法水稻二化螟性信息素合成路線見圖1。

1.2.11，8辛二醇的單溴代反應[6-7]。將0.100 mol 1，8辛二醇和300 ml甲苯加入裝有滴液漏斗、分水器及冷凝管的500 ml三頸圓底燒瓶中，緩慢滴加0.150 mol 40% HBr，再加入0.001 mol碘，加完后油浴加熱至110 ℃回流18～20 h，然后降至室溫，補加10 ml 40%HBr，再次回流6～8 h，TLC點板監測無反應原料后停止加熱，依次加入適量5%NaOH水溶液、10%HCl和飽和NaCl洗滌，有機溶液加入無水MgSO4干燥過夜，次日過濾，蒸發濃縮，柱層析純化得8溴代1辛醇22.30 g，收率為92.30%。

1.2.28溴代1辛醇四氫吡喃③的制備。在氮氣保護下，將0.100 mol 8溴代1辛醇溶于50 ml 二氯甲烷中，冰浴，加入0.200 mol 4甲基苯磺酸吡啶，滴加0.120 mol 2，3二氫吡喃，撤去冰浴，室溫繼續攪拌10 h，加入飽和NaHCO3溶液終止反應，乙醚萃取后水洗，再用飽和NaCl水洗，加入MgSO4干燥過夜，次日過濾、蒸發濃縮，柱層析純化得到8溴代1辛醇四氫吡喃21.45 g，收率為91.30%。

1.2.3化合物順3辛烯1醇對苯磺酸酯④的制備。將0.100 mol順3辛烯1醇溶于50 ml吡啶，冰浴，再加入0.150 mol對甲苯磺酰氯，撤去冰浴，室溫繼續攪拌12 h，再加入50 ml水攪拌20 min，用乙醚萃取，依次用10% HCl、飽和NaHCO3和飽和NaCl洗滌，然后將有機溶液中加入無水MgSO4干燥過夜，過濾，濃縮，純化得到化合物順3辛烯1醇對苯磺酸酯19.60 g，收率為90.20%。

1.2.4格氏試劑BrMg（CH2）8OTHP⑤的制備。

將0.090 mol 8溴代1辛醇四氫吡喃溶于100 ml無水THF中。在氮氣保護下，將0.100 mol Mg粉、少量碘置于裝有滴液漏斗的500 ml三頸瓶中攪拌，將用THF稀釋的15 ml 8溴代1辛醇四氫吡喃的溶液緩慢注入滴液漏斗中，當反應瓶變熱、碘色逐漸退去且瓶內溶液變渾濁表明反應發生，如果碘色不退，用吹風機溫熱瓶壁促使反應發生。反應發生后30 min內，滴完剩余的THF稀釋液。室溫繼續攪拌1 h，得到格氏試劑BrMg（CH2）8OTHP的THF溶液，為灰色液體。該BrMg（CH2）8OTHP太活潑，故未純化。在氮氣下保存，快速進行下一步反應。

1.2.5順11十六碳烯四氫吡喃⑥的制備[8-9]。

氮氣保護下，干冰，將0.090 mol順3辛烯1醇對苯磺酸酯④溶于300 ml無水THF中，滴入制備好的格氏試劑BrMg（CH2）8OTHP中，加入0.1 mol/L LiCl4，室溫攪拌過夜，將反應升溫到45 ℃繼續攪拌5 h。然后依次加入100 ml飽和NH4Cl溶液終止反應。乙醚萃取，水洗，飽和NaCl水洗。無水MgSO4干燥過夜，過濾，濃縮，柱層析純化得到產物順11十六碳烯四氫吡喃17.45 g，收率為81.50%。

1.2.6順11十六碳烯醛的制備。

將0.008 mol TsOH（對甲基苯磺酸）、0.075 mol順11十六碳烯四氫吡喃溶于100 ml甲醇中，室溫攪拌過夜，次日加入飽和Na2CO3溶液終止反應，萃取，水洗，飽和NaCl水洗，無水MgSO4干燥過夜，過濾，濃縮。得到產物16.98 g，收率為95.90%。

0 ℃下，將0.080 mol 碘苯二乙酸（BAIB）加到0.070 mol上述產物和0.007 mol 2，2，6，6四甲基哌啶氧化物（TEMPO）的10 ml CH2Cl2溶液中，攪拌升到室溫（20 ℃），反應1 h。反應混合物加入10 ml CH2Cl2稀釋，用10 ml飽和硫代硫酸鈉溶液洗滌，洗滌液以40 ml CH2Cl2萃取4次，每次10 ml。合并有機相，用飽和碳酸氫鈉溶液10 ml和鹽水10 ml洗滌，加入無水硫酸鈉干燥，減壓濃縮。殘余物經快速柱色譜層析（nC6H14/Et2O=10/1），純化得到產物16.10 g，收率為94.80%，總收率為60.14%（以1，8辛二醇計）。

2結果與分析

在1，8辛二醇單邊溴代反應過程中，一次性加入HBr和分次加入HBr的效果試驗結果表明，分次加入HBr得到單邊溴代產物的收率高于一次性加入。

利用含有固定順式構型的順3辛烯1醇，在順式構型的前提下，與含有羥基保護基的格氏試劑進行偶聯，然后氧化，反應過程中不會發生雙鍵立體結構變化，得到的異構體立體結構單一，產物總收率為62.80%。格氏偶聯的保護基對反應具有顯著的影響，對于易揮發的順3辛烯1醇對苯磺酸酯，用對甲苯磺酰氯與順3辛烯1醇反應，形成固體的對甲苯磺酸酯，易于分離，也解決了順3辛烯1醇對苯磺酸酯揮發致使產率降低的問題。

反應中催化劑的用量對反應的影響不大。反應加熱比室溫反應對提高反應收率具有顯著效果。

3結論與討論

以化工試劑1，8辛二醇和順3辛烯1醇為原料，經選擇性單邊溴化，2，3二氫吡喃保護，制成格氏試劑，順3辛烯1醇經過對甲苯磺酸氯反應，得到對甲苯磺酸酯經格式偶聯反應，脫保護、氧化得到水稻二化螟性信息素。反應過程雙鍵的立體結構沒有改變，得到的異構體的立體結構單一。產物單一、操作便利安全，原料利用率高，總收率為62.80%。建立了用立體構型保持的原料合成直鏈不飽和醛類昆蟲性信息素類物質的方法，為直鏈烯醛類昆蟲性信息素的實驗室合成、小批量生產及后期推廣應用奠定了基礎。

黑龍江省是我國商品糧生產基地之一，也是全國生態省

建設試點之一，糧食生產能力關乎全國的糧食安全問題。水稻蟲害是影響水稻產量和品質的重要因素之一，特別是水稻二化螟嚴重影響水稻的產量與品質。因此，該研究開發水稻二化螟信息素的合成方法和路線，對推動黑龍江省綠色水稻的生產、發展生態農業具有重要意義。

參考文獻

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