（农药学专业论文）高效芳氧苯氧羧酸类手性除草剂糖草酯的合成工艺研究.pdf

贵州犬学2 0 0 5 埔硕士学位论义 高效芳氧苯氧羧酸类手性除草剂糖草酯的合成工艺研究 摘要 糖草酯是高效芳氧苯氧羧酸类手性除草剂，对一年生和多年生的禾本科杂草有 优良的防效，广泛应用于小麦、马铃薯、大豆、油菜、棉花、亚麻、甜菜和豌豆等 双子叶作物田中，具有高效、易降解、对环境污染小等优点，可用来取代草甘膦、 草特膦等对环境污染大的有机磷除草剂。国外在合成此品种时一股是以2 氯丙酸为 起始原料，通过化学拆分的方法来合成它，在实际生产中对环境污染大，且光学纯 度不高，约为8 5 左右，国内尚无此品种合成的报道。我们采用天然来源的天然 l - g l 酸为起始原料，用固体超强酸s 0 4 z 。f r i 0 2 代替浓硫酸作催化剂，合成l 乳酸四 氢糠酯，在工厂乳酸四氢糠酯、对甲苯磺酰氯与三乙胺摩尔比为1 ：1 ：1 的条件下，以 1 , 2 二氯乙烷为溶剂，常温反应合成中间体l 广对甲苯磺酰乳酸四氢糠酯，其收率为 9 6 1 ，纯度9 2 5 ，光学纯度9 5 0 。整个反应采用气相色谱或液相色谱进行跟踪 和定量分析。 关键词：糖苹酯，手性除草荆，l 厂乳酸，合成 贵州大学2 0 0 5 届硕士学位论文 s t u d yo n t h es y n t h e s i so fh i g h , e f f i c i e n ta r y l o x y p h e n o x y p r o p i o n a t e c h i r a lh e r b i c i d eo fq u i z a l o f o p - p - t e f u r y l a b s t r a c t q u i z a l o f o p p t e f u r y l ，ah i g he f f i c i e n ta r y l o x y p h e n o x y p r o p i o n a t ec h i r a lh e r b i c i d e ， h a dg o o dp r e v e n t i o na n dc u r e da c t i o nt og r a s sw e e d sa n dw a sw i d e l ya p p l i e di nw h e a t ， p o t a t o ，s o j a ，c o l e ，c o t t o n ，f l a x ，s u g a rb e e ta n dp e a i th a dm a n ya d v a n t a g e s ，s u c ha sh i g h e f f i c i e n c y 、e a s yd e g r a d a t i o n 、l o wp o l l u t i o na n ds oo n q u i z a l o f o p p - t e f u r y lc o u l dr e p l a c e s o m eo r g a n i cp h o s p h o rh e r b i c i d e s ，g l y p h o s a t ea n dz y t r o nw h i c hc o u l dc a u s es e r i o u s p o l l u t i o n i na b r o a d ，t h es y n t h e s i so fq u i z a l o f o p - p t c f u r y lw a ss t a r t e df r o mt h er a w m a t e r i a l2 一c h l o r o p r o p i o n i ca c i df o l l o w e db yc h e m i c a ls e p a r a t i o n b u tt h i sm e t h o dc o u l d c a u s es e r i o u s l yp o l l u t i o na n dt h el o w o p t i c a lp u r i t yo fp r o d u c t a b o u t8 5 u pt on o w ，n o o n eh a dr e p o r t e dt h es y n t h e s i so fq u i z a l o f o p - p t e f u r y la th o m e w eu s e dl - l a c t i ca c i d w h i c hc a m ef r o mt h en a t u r ea st h er a wm a t e r i a la n ds o l i ds u p e r a c i ds 0 4 z 丫n 0 2h s c a t a l y s tt og e tl - t e t r a h y d r o f u r f u r y l1 a c t a t e ，u n d e rt h ec o n d i t i o n s ：t h em o l a rr a t i oo f l - t e t r a h y d r o f u r f u r y l1 a c t a t e ：p t o l u e n e s u l f o n y lc h l o r i d e ：t r i e t h y l a m i n ew a s1 ：1 ：1 t h e s o l v e n tw a s1 , 2 一d i c h l o r o e t h a n e ，t h er e a c t i o nt i m ew a sr o o mt e m p e r a t u r e ，t h ey i e l do f l - t e t r a h y d r o f u r f u r y lp t o l u e n e s u l f o n y ll a c t a t ew a s9 6 1 a n dc h e m i c a lp u r i t y , o p t i c a l p u r i t yo fp r o d u c tw a s9 2 5 9 5 0 t h er e a c t i o nw a sm o n i t o r e da n dq u a n t i t a t i v e l y a n a l y z e dw i t hg a sc h r o m a t o g r a p h yo rh p l c k e yw o r d s ：q u i z a l o f o p - p - t e f u r y l ，c h i r a lh e r b i c i d e ，l - l a c t i ca c i d ，s y n t h e s i s 2 贵州大学2 0 0 5 屈硕上学位论文 第一章前言 1 1 研究背景、依据及意义 手性农药是当今农药研究比较活跃的领域之一【1 8 l ，在很多情况下，使用光学纯 农药所带来的经济以及环境方面的优越性是十分明显的，方面可以减少用量，降 低原药生产、储存和运输的成本，另一方面可以减少施药所带来的副作用和毒性以 及使人们更确切地了解其作用方式【矧。因此，各国的农药工作者都相继在光学活性 农药的研究方面给予了极大的关注。在目前销售的农药品种中，具有旋光异构体的 品种约占2 5 ，单一异构体手性农药的销售份额已占7 1 8 1 。荷兰和瑞士的管理机构 已取消了手性苯氧基类除草剂外消旋混合物的登记，只批准单一异构体产品的登记。 因此国外推出的手性农药，大部分都以光学异构体的方式出现。国内销售的手性农 药大部分是国外生产的，国内自己生产的很少，手性农药的研究开发在我国尚处在 起步阶段。 糖草酯( q u i z a l o f o p p t e f u r y l ) 是美国u n i r o y a l 化学公司开发的芳氧苯氧羧酸类 手性除草剂，其作用靶标酶为乙酰辅酶a 羧化酶( a c c a s e ) ，对一年生和多年生的 禾本科杂草有优良的防效，可用来取代草甘膦、草特膦等对环境污染大的有机磷除 草剂，广泛应用于小麦、马铃薯、大豆、油菜、棉花、亚麻、甜菜和豌豆等双子叶 作物田中，具有高效、易降解、对环境污染小等优点，市场前景广阔【n 1 。 a ，肛n n ii a 。喜晚。 糖草酯( q u i z a l o f o p - p - t e f u r y l ) ，u n i r o y a l 公司 糖草酯在我国申请了行政保护，将于2 0 0 8 年1 0 月到期，目前该产品完全依赖 进 2 1 。糖草酯的研制开发将填补幽内空白，并为困家节约大量外汇，因此经济效益、 社会效益：恪非常明显。 1 2 研究目标及成果转化措施 合成的手位农药帖草酯的产率年l l 光学纯度岛，成本低，容易实现工业化。资州 贵州大学2 0 0 5 届硕士学位论文 大学精细化工研究开发中心已与农药专业生产厂家江苏丰山集团建立了良好的合作 伙伴关系，课题所获得的成果将及时在丰山集团等单位进行中试，以便尽快将其应 用于工业生产中。 本论文得到了国家8 6 3 项目( 2 0 0 2 a a - 6 4 9 1 9 0 ) 的资助。 4 贵州大学2 0 0 5 届硕士学位论文 第二章文献综述 2 1 手性农药概述 2 1 1 手性农药的发展及特点 立体化学的发展可追溯到1 9 世纪。在1 8 0 1 年，法国矿物学家h a u y 就注意到， 水晶体显示半面现象。1 8 0 9 年，法国物理学家m a l u s 观察到了由水晶晶体引起的偏 光效应。1 8 4 6 年，p a s t e u r 观察到，右旋的酒石酸晶体有相同取向的半面面，他假定， 酒石酸盐的半面结构必定和它的旋光能力有关系。1 8 4 8 年，p a s t e u r 从外消旋混合物 中分离出了( + ) 一( 一) - 酒石酸的钠铵盐的晶体。随后他又发现，这些对映体形态的晶体 的溶液能旋转偏振光的平面：一种溶液使偏振光向右旋转，而另一种溶液使偏振光 向左旋转。 p a s t e u r 提出，偏振光的旋转是由非对称性引起的，这意昧着一个实物与其镜像 的非等同性。( + ) - 酒石酸和( - ) 一酒石酸必定具有实物与镜像的关系，这些酒石酸盐是 非对称性的，在分子水平上表现为对映的形态，正是这种非对称性造成了旋转偏振 光的能力。 1 8 7 4 年，j h v a n t h o f f 和j a l e b e l 在相隔短短数月内分别独立发表的论文， 标志着立体化学的诞生。他们指出，碳的四面体模型是分子非对称性和旋光的起因。 l eb e l 认为，物质的光学活性的现象是分子非对称性的象征【2 8 1 。 r s c a h n 等人在2 0 世纪6 0 年代建议用“手性”( e h i r a l i t y ) - - 词来表达这种分子和 其镜像不能重叠的立体形象的关系，凡是与其镜像不能重叠的分子叫做手性分子 ( c h i r a lm o l e c u l e s ) ，推而广之，就是用“手性个词概括“非对称”和“不对称”两个词。 手性分子和它的镜像互为对映异构体1 7 。自p a s t e u r 最早拆分酒石酸发现手性这一事 实之后，一个多世纪以来，人们在生物、医学、农业等领域发现了大量手性异构体 在生物体内起重要作用的事实。 农药是农、林、牧、剐、洫锋的重要生产资料，对防治病、虫、草、鼠害，保 证农业丰产、丰收及农产。 贮存和f 呆护人民身体健康起着非常重要的作用。据统计， 1 9 9 6 年我困农作物播种面积约1 吣亿h m ! ，化学防治面积2 6 7 多亿h m 2 次，化学 州大学2 0 0 5 届硕上学位论文 除草面积达o 4 1 亿h m 2 次。通过化学防治，粮食挽回损失5 4 0 0 万吨，仅此一项， 减少农业直接经济损失6 0 0 多亿元，每使用1 元农药，农业可获益达8 1 6 元。农 药在预防人、畜疾病，发展卫生事业，保障人民健康方面也有重要贡献【6 1 。 手性农药的使用已有很长的历史【1 5 1 6 】。烟草中的烟碱fi ) 是一种杀虫剂，早在 1 5 8 5 年，英国就开始投放使用烟草，1 7 0 0 年，其水提物就用于防治园艺植物上的蚜 虫，m a y o r ：在1 9 0 4 年就确认了烟碱对映异构体毒性的差异。1 9 1 0 年，硫酸烟碱上市 销售，成为当时最为通用的杀虫剂。鱼藤根中的鱼藤酮( i i ) 也是一种重要的杀虫剂， 其杀虫活性在1 8 9 5 年分离出鱼藤酮之前早已为中国人所知，第一次世界大战前它就 被用来防治蚜虫和毛虫。除此之外，早期重要的商品化产品还有除虫菊( ) ，它 含有六种手性异构成分，大约在1 8 2 0 - 1 8 4 0 年在欧洲使用，在波斯使用得更早，在1 9 世纪就己获得了商业地位。 除虫菊素的有效成分【3 9 】： h 令h 一挠一 八 鱼藤酮i i 有效成分r 代表r 代表 除虫菊索ih 2 c 2 g h c h 2 c h c h 2 一i c h 3 除虫菊索l i h 2 c 2 c h c h 3 c h c h 2 一 - - c o o c h 3 现代农药是在1 9 世纪3 0 年代随着有机合成农药的出现才j l ：始真正发j 畦的。人们 主要通过开发除虫菊酯才涉及到唯一对映体农药，天然除虫菊迅速击倒害虫的能力 以及高度活性使人们阻极人的兴趣去合成更稳定的替代物。除虫菊酯化学的研究约 始于1 9 1 0 年，该研究涉及两个主要阶段，第阶段主要是闸明天然除虫菊酯的化学 结构，第二阶段主要是寻找一些有用的合成除虫菊酯。1 9 4 7 年，s c h e c h t e r 并n l a f o r g e 贵州大学2 0 0 5 届硕士学位论文 首先用菊酸与2 一烯丙基3 甲基环戊一2 一烯4 醇- 1 一n ( n 烯醇酮1 合成了第个拟除虫 菊酯一丙烯菊酯。这是第一个利用天然先导化合物仿生合成的农药。1 9 4 9 年，住友公 司向市场投放丙稀菊酯( 为异构体的混合物) ，1 9 5 4 年，c r o m b i e 等测出了酸组分的 绝对构型，1 9 5 8 年，k a t s u d a ；澳4 出了醇组分的绝对构型，1 9 6 5 年，e l l i o t t 和j a m e s 用呋 喃环代替环戊烯酮，并在呋喃环上引入苄基作为醇部分，合成了苄呋菊酯，其中包括右 旋反式苄呋菊酯，并在6 0 年代末商品化【1 3 0 0 筇1 。到目前为止，继拟除虫菊酯以后， 还开发出了苯氧基类、芳氧苯氧羧酸类、环己二酮类、咪唑啉酮类手性除草剂，有 机磷酸酯类手性杀虫剂，三唑类、吗啉类杀手性菌剂等重要的手性农药。商业价值 重要的手性化合物见表2 i t ”。 表2 1 商业价值重要的手性化合物 手性农药得到普遍使用的主要原因【3 】： ( 1 ) 农药工业发展初期，人们从较为简单的分子包括无机化合物( 例如铜类杀菌 剂1 和极为简单的有机化合物出发筛选新的活性成份，所有这些化合物至今基本上都 已作过评价，而较新的化合物必然具有复杂的分子结构，更可能会有立体化学变化。 包括手性变化： ( 2 ) 一些手性化合物已投放使用，因为在常规的实验室筛选过程中已发现它们 有效。商品化开发的成功使得创制公司以及其他一些公司努力再开发些相关化合 物： ( 3 ) 研究人员越来越注意到天然产物，并以此作为探索新型化合物的基础，而 这些天然产物往往是具有予性的： ( 4 ) 近年来，人们对生物化学途径的理解有了极大的进展，这引导人们去着手 设计化合物分子，从而使这些化合物适用于标记的细胞受体。由于这些受体本身为 7 贵州大学2 0 0 5 届硕士学位论文 手性的，所以设计的化台物分子也将是手性的； ( 5 ) 病虫害生物化学原理和农药在靶标病虫害中的代谢途径的了解使研究部门 能在细胞水平而不是生物体水平上进行筛选，研究者对候选化合物药效的观察必然 较之常规的筛选方法更为精细。由于他们注视的是手性生化系统，故而手性化合物 成功的可能性更大。 对映体( ，包括非对映异构体) 与生物活性之间的关系归结如下四类1 4 1 l ：( 1 ) 一个对 映体有活性，另一个对映体就没有活性( 即使有活性也极低) 。如拟除虫菊酯类杀虫 剂，对非环丙烷羧酸拟除虫菊酯来说，以酸部分体，醇部分也是( d 体的绝对构型 的对映体( 2 s , a 固杀虫活性最强，而其对映体( 2 r ，a r ) 几乎没有活性。( 2 ) 二个对映体之 间活性的差别并不大( 在几倍至1 0 倍以内) 。如绝对构型体的保松噻较其对映体及 外消旋体杀线虫活性高好几倍，但对小鼠的急性毒性却无有差别。杀菌剂甲霜灵的 活性在体内僻) 一体较卵一体要强3 1 0 倍，而在体外要强1 0 0 0 倍之多。( 3 ) 二个对映体 几乎有同等活性。如杀菌剂三唑酮，因为分子中不对称中心是在羰基及三唑艰的a 位上，所以有人认为这就易于发生外消旋化而造成活性无差别。( 4 ) 对映体之f t t l 4 f 本 质上的生物活性差别。如三唑类农药的杀菌作用是抑制麦角甾醇生物合成，而其调 节植物生长作用是抑制赤霉素的生物合成。植物生长调节剂多效唑存在相邻的二个 不对称碳原子，在将其光学拆分前，先合成赤型外消旋体( z r s ，3 m 3 与苏型外消旋 体( 2 e , s ，3 s r ) ，比较一下二者的生物活性，结果表明植物生长调节作用及活菌作用 均以赤型外消旋体为强。而将其光学拆分，比较二对映体的生物活性，植物生长调 节作用以( 2 ，3 s ) 为强，而杀菌作用以( 丝，3 r ) 为强。 2 1 2 手性农药的意义 自然界中重要的有机物质，如能量代谢的基本物质：糖类化合物和组成核酸的 核糖、脱氧核糖都是d 型的；组成蛋白质、生物酶的基本单位a 氨基酸喾1 5 是l 型的； 组成细胞膜的磷脂具有l - 3 甘油磷酸的立体构型，因此人们也必须从三维空间上了 解农药分子的空间构型和性能，了解卜命过程巾农药分子构刑吁受体问的荚系，了 解生化反应过程中农药分子构型与立体选性之间的关系。 酶是生命体内活的催化剂，生命体的生理生化反应都是受酶催化的。酶决定着 各种各样生化反应的方向和速度，而酶的活性中心往往具有特定立体构型的，如果 农药分子的空间构型刚好与靶标酶活性中心构型相吻合，就能表现出高活性。反之， 贵州大学2 0 0 5 届硕士学位论文 则无效，甚至会产生毒副作用【5 1 1 。 现代农药的特点为【嘲，超高效：尽量减少药剂或其代谢物对环境的影响，施药 量每亩在l 克左右；选择性：施药仅对靶标有害生物有抑制作用，对非靶标生物是安 全的；无公害：药剂在防治后迅速降解为无害物质，对人体、有益生物体、生态平 衡等无不良影响。 单一高活性手性体或不含无效手性体的手性农药以低的剂量达到高的药效，减 少了农药向自然界的投入，在避免药害的同时，节省了一半以上原料，满足了社会 发展的要求，提高了经济效益。这项研究目前主要集中在两个方面：立体异构与生 物活性之间的关系研究和光学活性农药的立体有选择性合成。今后在农药的新登记 及再登记时，对手性化合物将要求提供各个对映体的生物试验资料1 3 6 l 。 由于管理、知识产权、市场与效益等诸因素致使人们进行手性农药合成研究， 采用单一异构体，或提高某种异构体的含量i 。 ( 1 ) 管理因素 异构体之间生物活性作用方式有差异，管理当局希望能够确保外消旋异构体混 合物中任一成份都不会产生副作用。对农药而言，管理当局首要考虑的也是农药制 造商应首要考虑的是，要确保农药产品在其接触的标靶生物及所有其他生物之间的 选择性能达到令人满意的程度。荷兰和瑞士的管理机构已取消了手性苯氧基类除草 n 5 i - 消旋混合物的登记，只批准单一异构体产品的登记。除了对苯氧基类除草剂相 关各类产品加以管理以外，有几个国家的管理机构宣布减少农药用量的计划。荷兰、 瑞典和丹麦已宣布在十年之后要将农药用量减少6 0 。此外，瑞典已实施了对农药 以有效成份重量为基础来计税，其他一些国家也正在考虑采取这一措施。所以，管 理方面的因素会促使农药制造商由生产外消旋物转向生产单一异构体，并在开发新 的有效成份时优先考虑单一异构体而不是外消旋体。 ( 2 ) 知识产权因素 农药制造商依据知识产权可在一段时间内补偿新产品在开发和投放市场阶段的 投资。新产品从发现到商品化耗时很长( 需十年或十年上) ，其间开发费用很高，包 括申请登记费、相当可观的工厂投资费及市场开发费。农药公司利用他们的专利权 使自己赢得一段时间内独家经营他们所开发的产品。采取一些策略尽可能地延长这 段时间，可使开发者在其特权受到一股生产商的威胁之前获得较高的经济回报。因 9 贵州大学2 0 0 5 届硕二e 学位论文 而，农药公司面对激烈的竞争需要寻求各种策略和措施来维护他们的特权。在产品 专利期满之时，后发表的有关产品工艺的专利仍可维持一段时间，这种措施已经使 得某些公司得益。因此，通过申请产品工艺或关键中间体的专利，单一异构体形式 重新登记农药并获得生产该种异构体的特权，也将是有效地延伸某种有价值的农用 化学品的专利期的一种方法。罗素优克福公司己采用这一措施确保其合成拟除虫菊 酯溴氰菊酯在其专利期满之后又继续保持了几年的领先地位。 ( 3 ) 市场因素 单一异构体农药产品给农药公司提供确立市场优势的可能性，有助于公司达到 较强的竞争地位。倾向于采用单一异构体产品的市场因素包括：a 产品能以较低的 剂量施田，更接近于“绿色化合物”的要求，对环境更为安全：b 产品能更有效地施 用，与外消旋混合物相比，用给定量的单一异构休，农民能喷雾施于更多的作物； c 产品体积减小，可节约包装、运输及贮存。 ( 4 ) 效益因素 在外消旋混合物制造过程中，要承担更多的原材料费用、生产管理赞及非活性 成份的包装费。若仅生产活性成份，则成木可望大大降低。但手性中问体比外消旋 混合物合成中所用的原始中问体更贵，或是需要更换合成路线，则成本降低的程度 会受影响。两种情况下不同的原料费用的相互比较将确定采用单一异构体作为产品 时的成本降低程度。 为此，f 1 ) 有必要进一步对手性物进行探讨，以阐明手性农药各种纯对映异构体 对靶标及非靶标生物的毒性与代谢机理；( 2 ) 在混合物中，只要存在着对环境或人类 健康有害的异构体，即便其具有生物活性，也应将其分离掉；( 3 ) 对那些不能达到人 们所期望生物活性的对映异构体，若经济上容许，也应尽量将其分离掉，以尽可能 减少投向环境的用药：( 4 ) 有必要开发纯异构体农药的生产技术( 如生物技术、不对 称合成及分离等) 1 2 a l 。 2 1 3 手性农药的合成方法 手性农药的合成方、7 人敛i , l 以分为两类：类足外消旌体的光学拆分法，乃 一类是直接制得所需的单一光学活性体法。第一种光学拆分法有下列几种方法：( 1 ) 优先结品法：( 2 ) 非对映体法：( 3 ) n m 酶及微生物法；( 4 ) 用手征性高压液相直接 分离，选择性取得所需光学活性体的方法：( 5 ) 立体转换技术( 差向异构技术) ：第 1 0 贵州大学2 0 0 5 届硕士学位论文 二种合成方法有下列几种方法：( 1 ) 以光学活性化合物( 手性合成子) 为起始原料的 化学导向合成法；( 2 ) 不对称合成法：( 3 ) 利用酶微生物的代谢反应法。 ( 1 ) 优先结晶法 在外消旋混合物的饱和溶液中，其中被拆分的对映体要略为过量，用该对映体 研细的高纯度的晶种进行接种，则该对映体便优先结晶。 戊菊酯和氰戊菊酯的酸部分3 甲基2 “，氯苯基) 丁酸，其二分子外消旋体与一分 子二乙胺成盐的溶液中，加入所需的对映体晶种，则该对映体发生晶析，用此法可 得到约9 2 光学纯对映体。二乙胺足凿通的化学试剂，价格便宜易得，易实现工业 化f 5 0 j 。 n 休 ( 2 ) 非对映体法 本法是将外消旋化合物用光学活性的酸或碱成盐，或用化学方法制得非对映体， 利用它们的非对映体混合物物理性质的差异，将光学纯化合物( 拆分剂) 与外消旋化 合物反应，使生成盐或制得酯、胺等衍生物。采用各种拆分剂使之成盐，利用该盐 溶解度的差别而作分级结晶。后者则将非对映体衍生物以分级结晶或层析法分离。 将离析的各非对映体用合适的试剂进行化学分解，便可得各个对映体。非对映体在 化学分解时，不应发生外消旋化，对拆分剂要求应有有高的回收率。 对于以磷为不对称中心向手性有机磷农药来说，主要通过用拆分剂形成非对映 异构体衍生物的方法进行拆分。1 9 8 8 年m i y a z a k ia 等用l 脯氨酸乙酯拆分甲胺磷的 两对映体，l 坜# 氨酸与s 一甲基二氯代磷酸酯形成非对殃异构体。硅胶层析使之分7 葛， 然后酸催化醇解，选择性断裂p n 键得到甲胺磷的一对对映异构体【5 9 l 。 醇 贵州大学2 0 0 5 届硕士学位论文 o c h 3 s 7 c i c l n h 4 0 h 吖 c h 3 s 7r n h 2 融 ru 7 | 7 o o e t n v h 堂叫吼。，艮 l 醌。 o c h 3 s 岁。c h 3 h 2 n 。 对于分子内具有碱性基团的化合物煲4 可用光学纯的有机酸进行拆分。1 9 8 8 年 m i t s u d as 等用l 酒石酸进行拆分噻螨酮外消旋起始原料d l - 赤式2 氨基- 1 一( 对氯苯 基) 丙醇，得到( 1 s ，异构体，从该手性原料出发，g 带r s ( 4 9 ，5 n ) - 噻螨酮，它比外 消旋体具有更高的活性f 删。 a 芸 c 铽2 罱c l 9 5 。r 丙烯醇醋酸酯收j 午为4 4 ，光学 纯度 9 0 【4 9 1 。 一 一 p f v 。 n 贵州大学2 0 0 5 届硕士学位论文 尹 o f 对一丙弼醇 猪胰脂肪酶o r 假丝酵母脂肪酶 十 c h 3 c 0 2 c h = c h 2 i f = = = = = = = = ! 蝴 + c h 3 c h o 消旋体氰醇在洋葱假单脆菌( p c e p a c i 瞩( p c l ) 催化下，发生对映体选择性酯 交换反应生成s 一构型的醋酸氰醇酯j 一醋酸氰醇酯在有机溶剂中，用脂酶催化脱乙酰 基生成s 一氰醇。产物光学纯度j 2 k 到9 0 ，产率_ 达至l j 8 0 t 1 9 】。 0 h 二kl 吖。1 一c 州nc n 旦! 呜7 丫。v 丫 手性原料的拆分及以此作为手性合成子的定向合成，在手性农药开发中的应用 已取得了显著的进展，已商品化的许多农药品种主要通过这种途径获得。生物酶催 化技术普遍具有立体选择性高、专一性强及反应条件温和等特点，将在手性农药的 开发中显示广阔的应用前景。过渡金属催化剂催化手性农药不对称合成的工业化， 依赖于催化剂的活性、稳定性和催化效率，随着金属催化的蓬勃发展，高效催化剂 的不断涌现，可以预料，这一领域在手性农药的不对称合成中将得到广泛的应用【4 j 。 2 2 乙酰辅酶a 羧化酶( a c c a s e ) 抑制剂概述 乙酰辅酶a j 睃化酶( a c e t y l - c o e n z y m eac a r b o x y l a s e ，简称a c c a s e ) 类抑制剂的研究 始于7 0 年代，共分为4 种类型，分别是芳氧苯氧羧酸类( a r y l o x y p h e n o x y p r o p a n o a t e s ， a p p ) 5 ”、肟醚类环己二酮f c y c l o h e x a n e d i o n c o x i m e s ，c h d ) 6 7 1 、芳氧苯基环己二酮类 ( a r y l o x y - - p h e n y l c y c l o h e x a n e d i o n e ，a p c h d ) 1 4 0 1 以及三酮类环己二酮( c y c l i c t r i k e t o n e s ， c t r ) 1 6 1 】。其中以a p p 类和c h d 类a c c a s e 酶抑制剂的报道较多，它们在作物中的吸 收、转移和代谢的差别不大，主要在作物的分生组织上起作用。 彤岔。矿c o o r 带 a p p 1 9 o h c h d o r l 分分 睁9最 谋 。9 昭 州人学2 0 0 5 肌硕士学位论文 驴。爸1r ，永o h 。 o 岛6 2 2 1a c c a s e 的生理功能及其酶学特征 a c c a s e 是脂肪酸生物合成中的个关键酶，是禾本科除草剂的靶标位点以及某 - 些h y p o l y p i d e m i c 药物的靶标，其主要功能有：1 在光诱导下调节脂肪酸的合成；2 控制植物叶片的碳流量( c a r b o nf l u x ) ：3 是脂肪酸合成反馈调节的作用位点翊。植物 体中有两种形式的a c c a s e 存在，即真核形式和原核形式。前者对除草剂敏感，而后 者对除草剂不敏感。在多数双子叶植物当中，同时出现两种形式的a c c a s e ，叶绿体 ( 或质体) 中存在的是原核形式，胞液中的是真核形式：而在单子叶禾本科杂草叶绿 体中只有真核的a c c a s e 存在。脂肪酸的生物合成在叶绿体( 质体) 中进行，故而单子 叶禾本科杂草被除草剂所抑制吼 2 3 2a c c a s e 抑制剂的作用机制 早在1 9 8 1 年，h o p p e 等人对a p p 类除草剂的作用机制进行过系统的研究，认为： 在单子叶杂草中，a p p 抑制由1 4 c 乙酸开始的脂肪酸的生长合成，而对双子叶植物却 很少有甚至没有这种作用。随后又有不少文献报道，c h d 也有类似的作用机制。为了 更深入地研究二者的作用靶标位置，1 9 8 7 年b u r t o n 等人用吡氟氯禾灵和烯禾定在分 离的玉米叶绿体内研究了1 4 c 一乙酸、“c 一丙酮酸及”c 一丙二单酰辅酶a 参与脂肪酸生 物合成的情况。结果发现：它们抑制了由1 4 c 乙酸和1 4 c 一丙酮酸向脂肪酸的生物合成， 而由“c 丙二单酰辅酶a 开始的脂肪酸的生物合成几乎不受影响。 在此基础上，b u r t o n 等人进一步研究了吡氟氯禾灵和烯禾定对玉米和豌豆的叶 绿体中a c c a s e 酶活性的影响情况。结果发现：二者只抑制玉米叶绿体的a c c a s e 酶， 而不抑制豌豆叶绿体的a c c a s e 酶。这些报道证明：a c c a s e 酶是a p p f f f i c h d 的作用 靶标，而且在多数情况下，对堆子叶和双子叶植物的选择性也表现在a c c a s e 酶上。 另外，用离体a c c a s e 酶进行生物测试，结果，a p p i 举j r 体有效，s 体无效，且r 体的 活性是s 体的1 0 0 0 多倍【9 1 。 2 3 3a c c a s e 抑制剂的抗性 a c c a s e 抑制剂对貉类作物和双子叶作物田中的禾本科杂革均有段强的防效，在 全世界广泛使用，从而导致了抗a c c a s e 抑制剂杂草的发生，1 9 9 6 年已? 2 发现有1 3 种 贵卅i 大学2 0 0 5 届硕士学位论文 禾本科杂草对该类除草剂产生了抗性，主要分布在美国、加拿大、澳大利亚、英国 等1 4 个国家，至2 0 0 0 年则发现在1 7 个国家，至少有2 1 种禾本科杂草产生抗性，2 0 0 1 年 上升为2 5 种禾本科杂草，而目前抗性禾本科杂草则有2 8 种。 杂草种群的个体多实性、易变性及多型性是对除草剂产生抗性的内在因素。目 前，对抗性杂草种群形成的原因有两种观点：一种认为杂革长期与除草剂接触，而使 除草剂作用部位的编码基因发生突变或基因表达发生改变，结果导致杂革对除草剂 的解毒能力提高或者除草剂与其结合位点的亲和力下降，遗传给后代而形成抗性种 群；另一种认为在自然界中存在一些耐药的杂草种群，这些耐药个体逐步发展而成 为对除草剂具有耐药性或抗药性的种群。总的来说，杂草抗性的形成，基本上是一 个抗性基因被选择的过程，抗药性基因的遗传是杂草产生抗药性的基础，只有了解 形成抗药性的生理学和遗传学基础，才能探讨解决抗性的途径。 a c c a s e 酶为靶标的除草剂产生抗性的机理大致有如下几种：( 1 ) 作用靶标的 改变，t r u e l o v e 等人研究认为，抗药性的产生不仅是由于植物改变了对除草剂的吸 收与转运或植物加速了除草剂的代谢，而主要是因为除草剂的作用部位已经发生了 改变。( 2 ) 膜的