王小華,劉 陽,阮金蘭*
(1.武漢工程大學(xué),武漢 430205;2.武昌理工學(xué)院,武漢 430223)
作物病蟲害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成重大威脅。糧食生產(chǎn)需求的增長,對害蟲防治方式也提出了更高的要求。目前,病蟲害防治仍以簡單滅殺為主,主要依靠以病蟲生理生化系統(tǒng)和神經(jīng)受體等為靶標的化學(xué)農(nóng)藥?;瘜W(xué)農(nóng)藥長期過量、頻繁使用導(dǎo)致越來越多的病蟲產(chǎn)生抗性,且嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境[1-2]。昆蟲信息素是一種害蟲防治新技術(shù),是昆蟲各種腺體向外分泌的具有不同作用的激素。昆蟲性信息素是一種重要的昆蟲信息素,又稱性外激素。高濃度的性信息素能夠用于害蟲種群監(jiān)控、大量誘捕、干擾交配等[3-5]。昆蟲性信息素選擇性高,不直接接觸作物,無抗藥性問題,能夠提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量,保護生態(tài)環(huán)境。因此,研究開發(fā)昆蟲性信息素具有重要意義。
12,12-二乙氧基十二基-1-炔是合成臍橙螟性信息素(Z,Z)-11,13-十六基二烯醛的重要中間體[6]。本文介紹了該中間體的有效制備方法。本研究采用價廉易得的1,10-癸二醇為起始原料,經(jīng)氯化、氧化、O-烷基化、末端炔基化4步反應(yīng)制得目標化合物。該方法工藝路線較短,成本相對較低,中間體易于純化,收率較高。具體合成路線見圖1。
圖1 12,12-二乙氧基十二基-1-炔合成路線
熔點由RY-Ⅰ型熔點儀(天津市天分分析儀器廠)測定;核磁共振數(shù)據(jù)用日本電子JNM-ECA-400超導(dǎo)NMR儀(日本電子株式會社)測定,以TMS為內(nèi)標;質(zhì)譜采用LCQ Advantage MAX 10離子肼質(zhì)譜儀(美國菲尼根質(zhì)譜公司)測定。實驗所用試劑均為市售分析純。
室溫下,向20 L玻璃反應(yīng)釜中依次加入4 L甲苯、500.0 g(2.87 mol)1,10-癸二醇、10.5 kg 9 mol/L 鹽酸,升溫至回流,分水,反應(yīng)每隔3 h補充9 mol/L鹽酸1 kg。通過TLC(展開劑二氯甲烷+甲醇,體積比8∶1,顯色劑KMnO4)監(jiān)控反應(yīng)[7]。反應(yīng)完成后濃縮甲苯,并降至室溫。用石油醚萃取3次(1.5 L),合并有機層。有機層用NaHCO3水溶液調(diào)節(jié)pH至中性,經(jīng)飽和食鹽水洗滌,無水硫酸鈉干燥后過濾。濾液濃縮得淡黃色油狀液體(中間體Ⅱ)475.6 g,收率86.0%。所得油狀物可直接用于下一步反應(yīng)。
PCC氧化劑的制備:在攪拌下,將600 g(6 mol)CrO3迅速加入到1 104 mL 6 mol/L鹽酸中,5 min后將均相體系冷卻至0℃,小心加入474.6 g(6 mol)吡啶,加入時間大于10 min。將反應(yīng)體系重新冷卻至0℃,析出橙黃色固體,過濾。濾餅經(jīng)真空干燥(1 h),得PCC氧化劑1 085 g,收率84%。
室溫下,將含中間體Ⅱ(450 g,2.33 mol)的二氯甲烷溶液450 mL緩慢滴加到含1 004 g(4.67 mol)PCC氧化劑的5 L二氯甲烷溶液中,攪拌反應(yīng)。反應(yīng)過程通過GC監(jiān)控,當中間體Ⅱ的質(zhì)量分數(shù)<5.0%時,反應(yīng)完成。反應(yīng)混合液用3 L甲基叔丁基醚稀釋,過濾,固體用甲基叔丁基醚洗滌。濾液經(jīng)飽和食鹽水洗滌,無水硫酸鈉干燥后濃縮。硅膠柱層析分離,乙酸乙酯+石油醚(體積比1∶5)洗脫,得359.3 g淡黃色液體(中間體Ⅲ),收率80.7%。該中間體用卡爾費休水分測定儀測其水分,當水的質(zhì)量分數(shù)<0.5%時,該淡黃色油狀物可直接用于下步反應(yīng)。
GC檢測條件:SPTM-2380柱(30 m×0.52 mm,0.20 μm);起始溫度50℃,保持1.0 min,然后以10℃/min的速度升溫至250℃,并且保持1.0 min。在此條件下,中間體Ⅱ保留時間約為11.8 min,中間體Ⅲ保留時間約為10.3 min。
采用N2保護,室溫下向2 400 mL乙酸乙酯中加入中間體Ⅲ352.36 g(1.84 mol)、對甲苯磺酸316.03 g(1.84 mol)、原甲酸三乙酯299.18 g(2.02 mol),攪拌反應(yīng)。通過GC監(jiān)控反應(yīng),當中間體Ⅲ質(zhì)量分數(shù)<2.0%時,反應(yīng)完成。反應(yīng)完成后向反應(yīng)液中加入飽和NaHCO3水溶液調(diào)節(jié)pH值7~8,分出有機層,水層用乙酸乙酯萃取,并與有機層合并。有機層經(jīng)無水硫酸鈉干燥后過濾。濾液濃縮得401.9 g淡黃色油狀液體(中間體Ⅳ),收率82.7%。通過卡爾費休水分測定儀測定水分,當水的質(zhì)量分數(shù)<0.4%時,該淡黃色油狀物可直接用于下步反應(yīng)。
GC檢測條件同2.2中檢測條件。在此條件下,中間體Ⅲ保留時間約為10.3 min,中間體Ⅳ保留時間約為9.9 min。
在N2保護下,向2 L無水DMSO中加入乙炔鋰乙二胺復(fù)合物231.8 g(2.27 mol)、碘化鈉11.3 g(75.5 mmol),攪拌均勻,緩慢滴入含400 g(1.51 mol)中間體Ⅳ的DMSO溶液400 mL,室溫攪拌反應(yīng)。反應(yīng)進行2 h后補加乙炔鋰乙二胺復(fù)合物23.2 g。反應(yīng)過程通過GC監(jiān)控,當中間體Ⅳ質(zhì)量分數(shù)<1.5%時,反應(yīng)完成。反應(yīng)完成后用H2O淬滅反應(yīng),反應(yīng)液用正庚烷萃取,合并有機層。有機層用飽和食鹽水洗滌,無水硫酸鈉干燥(水的質(zhì)量分數(shù)<0.2%)后過濾。濾液減壓濃縮得琥珀色液體(目標化合物Ⅰ)335 g,收率87.2%。
GC檢測條件同2.2中檢測條件。在此條件下,化合物Ⅰ的保留時間約為8.2 min。
1H NMR(CDCl3,400 MHz)δ:4.52(t,J=5.60 Hz,1H)、3.65(m,J=7.07 Hz,4H)、2.23(dt,J=7.10,2.80 Hz,2H)、1.98(t,J=2.60 Hz,1H)、1.63(m,2H)、1.56(qn,J=7.2 Hz,2H)、1.44(m,2H)、1.35(br s,10H)、1.24(t,J=7.00 Hz,6H)。