桃蛀螟信息素的合成

刘钦胜，李 磊，张作山，李金涛，王滢秀，江忠萍

(山东省农药科学研究院 山东省化学农药重点实验室，山东 济南 250100)

桃蛀螟北方2～3代，陕西关中3～4代，江苏、南京4代发生，湖北、江西5代。除为害桃外，还蛀食石榴、杏、李、梅、梨、柿果、板栗、柑桔等果实，亦为害向日葵、玉米、高粱等粮油作物。越冬寄主复杂，场所分散。一代幼虫主要为害早熟品种桃，二代幼虫于8月上中旬发生，为害中晚熟品种桃。第二代除为害桃外，喜在板栗上为害，三代幼虫为害向日葵、玉米等。成虫昼伏夜出，具强烈的趋光性和趋化性[1-4]。

人工合成的桃蛀螟信息素，不仅可以用来进行虫情监测，还可以作为引诱剂诱杀成虫，降低虫群密度，节省农药使用量[5-6]。

目前，桃蛀螟信息素的合成方法虽然有多种[1-4,7-12]，但是考虑成本和条件苛刻程度，最可行的是以1，10-癸二醇为原料，选择性溴代、与三苯基磷成季膦盐、wittig反应获得Z型为主的(Z,E)-10-十六碳烯醇、然后异构化为E构型为主的(Z,E)-10-十六碳烯醇、经PCC氧化获得E构型为主的(Z,E)-10-十六碳烯醛。

在季膦盐形成的过程中，单溴代醇易发生聚合问题，导致含量和收率下降。采用复合溶剂低温结晶，所需温度过低，难以放大，结晶滤液损失过多中间产品，而且溶剂难以回收利用。

Wittig反应中，副产三苯基氧磷虽可在无水乙醇条件下，加入无水氯化锌络合移除[13]，但是对疑似三苯基羟基磷物质却无能为力，且此步收率明显偏低，严重制约了最终产品总收率。另外，由于此步wittig反应立体选择性问题，后面尚需异构化。然而，异构化过程[14]，只能把E/Z构型比从1∶9改进到E/Z构型比为76∶24左右。无法达到最好诱虫效果的产品异构体比例E/Z为9∶1。烯醇异构化的收率大约只有90%左右。

此外，即使进行了复杂的柱层析提纯后，在气相色谱上面烯醇的归一法含量已然达到97%，实际上依然有大量的杂质。这些杂质，在气相色谱上根本不出峰，比如溴代醇的二聚体等；或者是来源于氢化钠的矿物油。这些因素直接影响了产品含量和品质的提升。

针对现有工艺存在的问题，根据对于该反应的理解，我们设计了并验证了一种收率更高，反应选择性更好的路线，以取代当前存在的工艺。该工艺适用于但是不限制于桃蛀螟信息素(Z,E)-10-十六碳烯醛的合成，可以借鉴于类似昆虫信息素的合成。

新的工艺路线，先把单溴代醇与二氢吡喃反应进行羟基的保护，然后和亚磷酸酯发生阿布佐夫反应，再利用Wittig-Horner反应直接获得E构型为主的(Z,E)-10-十六碳烯醇，在后处理中进行THP保护基的脱除后，经PCC氧化获得E构型为主的(Z,E)-10-十六碳烯醛。该路线相比原来的路线，可以明显抑制溴代醇聚合杂质的产生，无需异构化反应，而且收率明显相对较高。

1 实验

1.1 试剂与仪器

1,10-癸二醇为工业品，氢溴酸、亚磷酸三乙酯、二氢吡喃、N,N-二甲基甲酰胺、氢化钠(60%)、氢化钙、正己醛、乙腈、乙醇、盐酸、氯铬酸吡啶盐、四氢呋喃、二氯甲烷、甲基叔丁基醚、碳酸钠、对甲苯磺酸吡啶盐等均为分析纯。液相色谱仪：岛津20AT，安捷伦poroshell 120 EC-C18 4 μm 4.6 μm×250 mm。气相色谱仪：岛津2010plus，HP-5 30 m，0.25 mm，0.25 μm。

1.2 合成原理

1.3 合成步骤

1.3.1 单溴代醇的制备

氮气保护下，2 L烧瓶中，加入二醇87 g(0.50 mol)，氢溴酸40%水溶液101.25 g(0.50 mol)，甲苯1.5 L，加热微弱回流，反应4 h，完毕，改为分水装置，间歇多次分水，气相色谱跟踪监测，当发现溴代醇量和二溴取代物归一化98∶2时视为终点，降温至室温，-10到-5℃低温冷冻1～2 h，抽滤，滤饼为回收的原料二醇11 g左右，可以套用下一批次合成实验；滤液分液，有机相用5%碳酸钠水溶液中和，水洗分液，水浴30～60℃水浴，水泵减压蒸馏除掉溶剂甲苯，随后，使用油泵在此水浴条件下，尽量脱除所有残余的溶剂，获得含量为98%的单溴代醇，考虑原料套用，收率95%。

1.3.2 THP保护的缩醛

500 mL三口瓶中，加入黄棕色透明液体单溴代醇48.5 g(0.20 mol)，对甲苯磺酸吡啶盐1.0 g(0.02eq.)，二氢吡喃25.2 g(0.30 mol)，二氯甲烷300 mL，室温搅拌1 h，然后水浴40℃减压蒸馏移除溶剂和多余的二氢吡喃，加入250 mL 60～90的石油醚和50 mL水洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩溶剂得到黄棕色透明液体62.3 g，收率97%。

1.3.3 阿布佐夫反应

500 mL三口烧瓶中，加入亚磷酸三乙酯235 g(1.50 mol)、催化剂碘少量，氮气保护，油浴加热温度150℃，滴加THP保护的缩醛160.5 g(0.50 mol)，完毕反应15 h，反应期间不断蒸馏出副产的溴乙烷，反应完毕，降温至50℃，开始减压蒸馏，油浴温度逐渐升到110℃，至10 Pa内温110℃蒸馏不出馏分为止，共计获得177.9 g浅黄色液体，收率94%。

1.3.4 十六碳烯醇的合成

氮气保护下，2000 mL烧瓶中，加入干燥除水的N,N-二甲基甲酰胺100 mL，60%的氢化钠33 g(0.825 mol)，加入150 mL除水四氢呋喃，搅拌，室温滴加上述产物的四氢呋喃溶液，其中含有除水四氢呋喃150 mL，完毕，使用四氢呋喃清洗漏斗，中间释放大量氢气，释放氢气完毕，降温，在冰水浴中，内温-5～0℃，滴加正己醛65 g/200 mL THF(0.65 mol)，滴加完毕，逐步升温到25℃左右，继续反应1 h，滴加无水乙醇50 mL，继续释放氢气，完毕，滴加5%的盐酸溶液直至pH值为5～6，停止搅拌，分层，分液，上层为THF相，水浴45～60℃旋蒸浓缩，水相使用乙酸乙酯100 mL萃取2次，分液，乙酸乙酯相并入四氢呋喃浓缩液中，得到浅黄色透明液体，水浴60℃水泵减压蒸馏完毕，使用油泵在同样温度下继续蒸馏，直至10 Pa下60℃内温蒸馏不出来馏分为止，得到产品合计87 g，GC含量96.5%，折百收率70%。

产品经液相色谱检测为E构型为主，E∶Z=9∶1。

1.3.5 PCC氧化

在1000 mL三口烧瓶中，氮气保护下，加入氯铬酸吡啶盐80.0 g(0.37 mol)，加入二氯甲烷共计600 mL搅拌溶解得到橙红色透明液体，底部有固体不溶；把87 gE式构型为主的十六碳烯醇，溶解在300 mL二氯甲烷中，室温滴加烯醇反应，随着滴加的进行，溶液变为黑色，滴加完毕，室温继续搅拌反应1 h；然后水浴45℃常压蒸馏出二氯甲烷，完毕，加入甲基叔丁基醚600 mL和200 mL左右的柱层析用硅胶，搅拌30 min，过滤，滤饼用甲基叔丁基醚150 mL洗涤2次，合并醚相，加水150 mL洗涤2次，分液，有机相液体通过柱层析进行吸附去除深色物质，加入抗氧化剂少量，氮气保护下，水浴40℃旋蒸干净，获得具有刺激性气味的淡黄绿色透明液体 ，共计80.0 g，GC含量98%，折百收率94%。

2 结果与讨论

2.1 物料配比及溶剂使用量对于溴代醇合成的影响

我们在实验中发现，随着氢溴酸使用量的增加，反应速度明显变快；而且随着分水间隔和单次分水量的增加，反应速度也会快速上升。如果，在反应终点时，反应速度过快，将不利于反应的监控，更不利于反应终点的确定。而且，氢溴酸使用量的增加，不但增加成本，还将导致积累过多的过度溴代产物，传递到烯醇中，将表现为过多的副产物，此副产物结构经GC/MS确定为(6E,16E)-二十二碳二烯。

溶剂甲苯使用量的增加，可以方便更加容易做到控制过度溴代，但是其使用量显然越少越好，综合平衡，我们发现最佳使用量为3000 mL甲苯/1 mol二醇。

2.2 缩醛保护形式的讨论

有很多的方法可以做到羟基的保护，好的保护基要求是方便合成和脱保护，还要在反应中不对产物的合成造成不便，最终我们选择了THP保护基。

THP保护基可以在几乎任何酸性催化剂或原位生成酸性催化剂的条件下，都可以与游离的羟基生成缩醛，比如常用的对甲苯磺酸、三氟化硼、三苯基溴化磷、三氟甲磺酸盐、氯化铜、酸性树脂等，但是我们发现效果最好的是对甲苯磺酸吡啶盐。

3 结论

以1，10-癸二醇为原料，经选择性溴代反应、THP保护、阿布佐夫反应、wittig horner反应、在后处理水解中自动脱保护、PCC氧化，获得了以E式构型为主的(Z,E)-10-十六碳烯醛，相比原有的路线，收率更高，后处理更简单，避免了异构化反应，具有一定的应用价值。