1、农 药AGROCHEMICALS杨天瑜,杨轩,高雪婷,等.谷斑皮蠹性信息素的立体选择性全合成J.农药,2023,62(3):167-172.doi:10.16820/j.nyzz.2022.4003收稿日期：2022-08-08，修返日期：2022-10-23基金项目：国家自然科学基金项目(No.31301712，No.32060627)作者简介：杨天瑜(1998)，女，甘肃白银人，硕士，主要从事化学合成研究。E-mail：。通讯作者：杜振亭(1975)，男，陕西韩城人，教授，博士，从事农用品化学及合成化学研究。E-mail：。张涛(1973)，女，陕西蓝田人，副教授，博士，主要从事新农药创制
2、研究。E-mail：。谷斑皮蠹性信息素的立体选择性全合成杨天瑜，杨 轩，高雪婷，符书铭，杜振亭，张 涛(西北农林科技大学 化学与药学院，陕西 杨陵 712100)摘要：目的为谷斑皮蠹性信息素的立体选择性合成提供新思路。方法采用(R)-2-甲基丁醇为手性原料，结合常见试剂1,3-丙二醇及1,8-辛二醇，主要通过Mitsnobu反应、Julia烯基化反应、戴斯-马丁氧化、Corey-Fush反应、端基炔与碘代烷烃耦联、Linlar Pd催化加氢等反应，合成谷斑皮蠹信息素(R,Z)-14-甲基十六碳-8-烯-1-醛。结果立体合成谷斑皮蠹信息素(R,Z)-14-甲基十六碳-8-烯-1-醛，反应总收率为
3、3.3%以(R)-2-甲基-1-丁醇计。关键词：(R,Z)-14-甲基十六碳-8-烯-1-醛；性信息素；谷斑皮蠹中图分类号：TQ460.3文献标志码：A文章编号：1006-0413(2023)03-0167-06Stereoselective synthesis of the sex pheromones ofTrogoderma granariumYANG Tian-yu,YANG Xuan,GAO Xue-ting,FU Shu-ming,DU Zhen-ting,ZHANG Tao(College of Chemistry and Pharmacy,Northwest A&F Unive
4、rsity,Yangling 712100,Shaanxi,China)Abstract:Aims A novel stereoselective synthesis method for the sex pheromone of Trogoderma granarium isdevelped.Methods Using(R)-2-methyl butanol as the chiral material,combined with 1,3-propanediol and1,8-octanediol,(R)-trogodermal,namely(R,Z)-14-methylhexadec-8-
5、enal was synthesized through Mitsinobu reaction,Julia alkenylation reaction,Dess-Martin oxidation,Corey-Fush reaction,coupling of tenminal alkyne and haloalkane,Pd/C catalytic hydrogenation,etc.Results The total yield of this synthesis route is 3.3%according to the chial startingmaterial.Key words:(
6、R,Z)-14-methylhexadec-8-enal;sex pheromone;Trogoderma granarium谷斑皮蠹(Trogoderma granarium Everts)鞘翅目，皮蠹科，是世界上最臭名昭著的储粮害虫之一，也是国际重要检疫对象，我国1964年就正式将其列为对外植物检疫对象，并确定其为1类危险性害虫。该虫以幼虫危害，可食用多种谷类及经济作物，危害严重时储粮重量损失可达15%20%。该虫繁殖力很强，每个雌虫能产卵80多粒，繁育1代仅需30 d左右。且该虫有极强的环境适应性，在37 以上高温和湿度低于25%的干旱条件下依然能够长期存活。发现该虫时通常对被侵染的仓库
7、及产品进行熏蒸处理，比如用高浓度磷化氢及溴甲烷长时间熏蒸，此外还要用高浓度的杀虫剂进行表面喷洒，长期使用使谷斑皮蠹对多种农药及熏蒸剂均产生显著抗性，防治困难1-2。由于这种害虫危害对象多为粮食，使用高毒农药会残留于存储对象中最终危害人类健康，常规农药又不能有效防治，采用信息素防治该害虫具有得天独厚的优势。皮蠹的性信息素研究，最早可以追溯到1969年，Rodin等3认为左旋的14-甲基-8-十六碳烯-1-醇和左旋的14-甲基-8-十六碳烯酸甲酯是皮蠹的信息素组分，但随后Cross等4-5证明谷斑皮蠧性信息素主要活性组分为14-甲基-8-十六碳烯醛，并用合成的异构体证明Z-14-甲基-8-十六碳烯
8、醛对雄性谷斑皮蠹具有明显的生物活性。14-甲基碳的绝对构型是由Mori6确定的，最终认为(R,Z)-14-甲基-8-十六碳烯醛是其性信息素主成分(见图1)。有关谷斑皮蠹信息素的合成研究已有多篇文献报道，Kovalev等7报道了通过炔化物与格氏试剂偶联氢化还原的消旋体合成。单书香等8采用以1,7-庚二醇和图1谷斑皮蠹雌性信息素结构第62卷第3期2023年3月Vol.62,No.3Mar.2023农 药 AGROCHEMICALS第卷622-溴丁烷格氏试剂偶联的路线，Muto等9采用1,8-辛二醇和6-甲基-1-溴辛烷偶联路线，合成了谷斑皮蠹雌性信息素消旋体。但上述文献对于14-甲基碳的手性都没有
9、提及。涉及手性合成的文献也有报道，1992年Odinokov等10以环辛烯和(S)-(+)-3,7-二甲基-1,6-辛二烯及溴乙烯为原料，通过双臭氧分解法实现了(R,Z)-14-甲基-8-十六碳烯醛的合成；2009年Mori11分别以(R)、(S)-7-甲基-1-壬烯为手性源，通过烯烃的复分解反应，以88%的收率实现了(R)-14-甲基-8-十六碳烯醛及其对映体(S)-14-甲基-8-十六碳烯醛的合成，但此反应需要用Grubbs催化剂，且产物中EZ=41，并没有得到纯的(R,Z)-14-甲基-8-十六碳烯醛。因此对于此类既有R/S构型，同时又涉及Z/E结构的信息素的合成研究仍然是非常必要的。在
10、本实验小组多年立体合成信息素工作经验的基础上，受Geresh等12合成褐带卷夜蛾信息素(R)-10-甲基-十二碳烯醇乙酸酯的启示，通过对谷斑皮蠹信息素结构分析，(R,Z)-14-甲基-8-十六碳烯醛合成难点集中在2个方面，一是8-位Z式碳碳双键，二是14-位R手性甲基，对于含甲基的手性碳，采取手性源法，以(R)-2-甲基-1-丁醇为原料，将其手性中心保持到产物中，Z式碳碳双键的构建，采取端基炔与碘代烃偶联，再用Lindlar Pd将三键还原为顺式双键实现。所以逆合成分析时对主碳链进行了C9+C3+C4的拆分(见图2)，即在目标物的C9和C10处切断，C12和C13键处切断，C9-C10键的形成
11、采取端基炔与碘代烷烃偶联实现，再用Lindlar Pd将三键还原为顺式双键。C12-C13键的形成采用Julia烯化反应，先形成双键延长碳链，再Pd/C加氢成为单键。具体做法是先将(R)-2-甲基丁醇(C4片段)与5-巯基-1-苯基四氮唑进行Mitsunobu反应生成硫醚，继而氧化为砜，砜与3个碳的苄氧醛进行Julia烯烃反应，所得产物进行氢化脱苄以及碘代反应得到手性碘代烷烃(C7片段)。另一个片段的制备是通过1,8-辛二醇选择性单保护，再将另一个羟基氧化为醛，进而进行Corey-Fush反应得到端基炔(C9片段)。将手性碘代烷烃与端基炔对接，然后将苄基脱除，再用Lindlar Pd催化，对三
12、键顺式加氢，最后将醇氧化为醛就得到谷斑皮蠹信息素化合物(R,Z)-14-甲基-8-十六碳烯醛(见图3)。1实验部分1.1仪器与试剂所用试剂均为分析纯，无水试剂均采用常规方法以分析纯试剂制备得到。柱层析用硅胶(4875 m)，1H NMR和13C NMR谱在布鲁克公司Bruker 500 MHz NMR光谱仪上记录。1.2谷斑皮蠹性信息素的合成谷斑皮蠹性信息素的合成路线见图3。图2谷斑皮蠹性信息素逆合成分析图3谷斑皮蠹性信息素合成路线168第3期杨天瑜，等：谷斑皮蠹性信息素的立体选择性全合成1.3谷斑皮蠹性信息素(R,Z)-14-甲基-8-十六碳烯醛的合成1.3.1化合物1的制备参考Seki等1
13、3的方法，氩气保护下，依次将三苯基膦(15.32 g，58.40 mmol)和5-巯基-1-苯基四氮唑(10.41 g，58.40 mmol)加入至250 mL三颈烧瓶中，电磁搅拌下，加入(R)-2-甲基丁醇(5.30 mL，4.0 g，48.67 mmol)的无水四氢呋喃溶液。将整个体系置于冰浴中，用注射器缓慢滴加偶氮二甲酸二异丙酯(DIAD，11.58 mL，11.81 g，58.40 mmol)，滴完后继续搅拌8 h，TLC检测反应完全。旋干溶剂，用石油醚(PE)和乙酸乙酯(EA)梯度洗脱过柱(PEEA=501101，V/V)，得到无色透明液体化合物1约10.53 g，产率87.32%。
14、D21=+11.52(c=1 mg/mL，CHCl3)。1H NMR(500 MHz，CDCl3)：7.657.58(m，4H)，7.38(ddd，J=34.6，19.9，14.0 Hz，1H)，3.50(dd，J=12.6，5.9 Hz，1H)，3.31(dd，J=12.6，7.4 Hz，1H)，1.90(dp，J=12.9，6.6 Hz，1H)，1.631.52(m，1H)，1.391.28(m，1H)，1.08(t，J=7.9 Hz，3H)，1.010.94(m，3H)。13C NMR(126 MHz，CDCl3)：155.1，134.1，130.4，130.1，124.2，40.5(s
15、)，34.8，28.9，18.9，11.5。1.3.2化合物2的制备加化合物1(1.14 g，4.59 mmol)于100 mL圆底烧瓶中，加20 mL二氯甲烷溶解，搅拌下加入间氯过氧苯甲酸(m-CPBA，2.38 g，13.77 mmol)，反应4 h，TLC检测反应进程，待反应完全，先后向体系中先加入饱和硫代硫酸钠溶液、饱和碳酸氢钠溶液淬灭反应，再用二氯甲烷萃取水相3次，合并有机相无水硫酸镁干燥，旋干溶剂，硅胶柱色谱纯化(洗脱剂PEEA=501101，V/V)得到1.26 g化合物2(白色固体)，产率98.44%。D21=+7.5(c=1 mg/mL，CHCl3)。1H NMR(500 M
16、Hz，CDCl3)：7.787.67(m，2H)，7.66(d，J=7.5 Hz，2H)，7.477.19(m，1H)，3.86(dd，J=14.5，4.9 Hz，1H)，3.64(dd，J=14.4，7.8 Hz，1H)，1.691.54(m，2H)，1.49(dt，J=13.8，7.4 Hz，1H)，1.21(d，J=6.7 Hz，3 H)，1.00(t，J=7.4 Hz，3H)。13C NMR(126 MHz，CDCl3)：131.8，130.0，125.5，61.9，30.1，29.7，19.6，11.0。1.3.3化合物3的制备参考Shindea等14的方法，在250 mL圆底烧瓶中加入1，3-丙二醇(20 g，262.83 mmol)，搅拌下，加入氢氧化钾(14.75 g，262.83 mmol)，体系变黏稠，再加入10 mL的1,3-丙二醇，搅拌1 h，氢氧化钾全溶后加入苄氯(30 mL，33.27 g，262.83 mmol)，继续搅拌8 h。TLC检测反应完全，向反应体系中加水淬灭，用乙醚萃取3次，合并有机相，饱和氯化钠溶液洗涤，无水硫酸镁干燥，蒸除溶剂，用石油醚和乙
