（有机化学专业论文）脂肪族保幼激素类似物的合成.pdf

摘要 保幼激素( j u v e n i l eh o r m o n e ，j h ) 是由昆虫咽侧体分泌，控制昆虫生长、变态 的重要激素。其作用是保持幼虫机体的结构，促进成虫性腺成熟。保幼激素类似 物( j u v e n i l eh o r m o n ea n a l o g u e s ，j h a s ) 是在模拟天然保幼激素的基础上进行结 构上的修饰与改变而设计合成的。由于合成天然保幼激素成本高、步骤多、难以 大量供应，因此，结构简单、活性高、稳定性好的保幼激素类似物的合成与筛选 便成了近年来此类研究的热门课题。 本文提出了一条合成脂肪类j h a s 的简便路线。经过四步反应，合成在烟叶 储存方面广泛应用的j h a s 化合物3 、7 、1 1 - 三甲基一1 1 - 甲氧基2 、4 - 十二碳二烯 酸异丙酯( m e t h o p r e n e ) 。以香料级香茅醛( 8 5 ) 为原料，与丙酮的羟醛缩合反应得 到e 。6 、1 0 二甲基3 、9 - 十一碳二烯一2 酮，再与溴乙酸酯通过r e f o r m a t s k y 反应， 生成j h a s 骨架3 、7 、1 l 一三甲基一2 、4 、1 0 一十二碳三烯酸酯，后者用h g ( o a c ) 2 c h 3 0 h 对其末端双键进行加成，即得到目标产物3 、7 、1 1 - 三甲基一1 1 一甲氧基- 2 、 4 十二碳二烯酸异丙酯，总收率为2 8 5 4 ，其中2 e , 4 e - 勋体含量2 0 。与国 外报道的合成方法相比，此合成路线具有原料丰富、价格低廉、反应步骤少、条 件温和、易于操作等特点。通过对各步反应条件进行了研究和优化，得出该合成 路线的适当反应条件。同时，我们尝试了另外两条不同的合成路线，并与以上路 线进行比较，综合考虑原料价格、供应、反应条件、收率等因素，对目标产物的 大规模生产前景进行了分析和讨论。 a b s t r a c t j u v e n i l eh o r m o n eo h ) ，p r o d u c e db yt h ec o r p o r aa l l a t a ，i sak i n do fi m p o r t a n t h o r m o n ef o rt h eg r o w t ha n dd e v e l o p p i n go fi n s e c t i tc a nk e e pt h el a r v a ls t a t eo f i n s e c td u r i n gi t sl a r v a lp e r i o d ，a n dp r o m o t et h es e xm a t u r a t i o no fi m a g o e s t h et e r m i n s e c tj u v e n i l eh o r m o n ea n a l o g u e s ( j h a s ) d e s c r i b e st h eo r g a n i ce o m p o u d ，w h i c h m i m i c st h em o d eo fa c t i o no ft h en a t u r a li n s e c tj u v e n i l eh o r m o n e ，r e g a r d l e s si ti s s t r u c t u r a l l yd i f f e r e n tf r o mt h en a t u r a li n s e c tj u v e n i l eh o r m o n eo rs t r u c t u r a l l ys i m i l a r t oi t c o n s i d e r r i n gt h a ti ti sd i f f i c u l t yt og a i nt h en a t u r a li n s e c th o r m o n e0 nl a r g es c a l e b e c a u s eo ft h eh i g hc o s t i n ga n dt h ee x c e s s i v es t e p s ，t h u si tb e c a m ep o p u l a rt o s y n t h e s i z ea n df i l t e rt h es i m p l e 、h i g h l ya c t i v ea n ds t e a d yj h a si nr e c e n ty e a r s i nt h i sp a p e r , an e wa n dc o n v e n i e n tr o u t ew a sa d v a n c e dt os y n t h e s i z eak i n do f a l i p h a t i cj h a s s t a r t i n gf r o mt h en a t u r a lc i t r o n e l l ( 8 5 ) ，m e t h o p r e n e ，ak i n do f w i d e l y - u s e dj h a s f o rt o b a c c o p r e s e r v a t i o n ，w a sg a i n e dv i a f o u rr e a c t i o n s a s f o l l o w i n g t h et o t a ly i e l dr e a c h e d2 8 5 4 ，a n dt h ec o n t e n to ft h e2 e ，4 e - i s o m e rw a s 2 0 i nc o n t r a s tw i t ho t h e rs y n t h e t i cm e t h o d sr e p o s e dp r e v i o u s l y ，f e w e rr e a c t i o n s w e r ei n c l u d e di nt h i so n ef r o mc h e a pa n da b u n d a n tm a t e r i a l su n d e rt e n d e rc o n d i t i o n s 、 t h er e a c t i o nc o n d i t i o no fe a c hs t e pw a ss t u d i e da n do p t i m i z e d ，a n dt h es u i t a b l e c o n d i t i o n sf o rt h ew h o l er o u t ew a sf o u n d i na d d i t i o n ，t w od i f f e r e n ts y n t h e t i cr o u t e w a sa t t e m p t e da n dc o m p a r e dw i t ht h ea b o v eo n e b yag e n e r a lc o n s i d e r r i n go ft h e m a t e r i a lp r i c e ，s u p p l y , r e a c t i o nc o n d i t i o n sa n dt h e y i e l de t c ，t h e f u t u r eo ft h e p r o d u c t i o no f t h et a r g e tc o m p o u n do nl a r g es c a l ew a sa n a l y s e da n dd i s c u s s e d 尸 。m ，b j o ，卜 2 ) 一h 2 0 旦g 箜垒喀 c h 3 0 h 驾o h - y 丫、v i 1儿 。、叫 i 11 8 y y 1 吖。弋 2 第一部分前言 1 1 保幼激素与害虫生物防治 人类与害虫的斗争可谓由来已久，纵观世界农业发展的整个历程，农药的 研究发展大致经历了以下4 个发展阶段： 1 - s ( 1 ) 原始防治阶段：以无机化合物为主的杀虫剂时代。这一代杀虫剂应用 天然材料为杀虫剂，治手段单一，用量高，称为低效杀虫剂时代： ( 2 ) 高效杀虫剂时代：第二次世界大战后，随着d d t 、6 6 6 等合成有机杀 虫剂的产生和使用，害虫防治进入了以化学防治为主的阶段。后来，其它有机氯、 有机磷和氨基甲酸酯类有机合成农药相继推广使用，使化学农药的品种多样化， 化学防治显示出其特有的经济和社会效益； ( 3 ) 超高效杀虫剂时代。人们习惯上又将这一时代与第二个时代合并称为 有机合成杀虫剂时代，以拟除虫菊酯类杀虫剂为主，单位面积用量大大降低，对 害虫毒力却大大提高： ( 4 ) 生物杀虫剂时代：以一些昆虫生长发育调节剂为代表，这类“杀虫剂” 能改变害虫生活习性、形态及生长繁殖等，从而控制害虫。 毫无疑问，自从p a u lm u l l e r 于1 9 3 9 年首次发现滴滴涕，开创了有机合成杀 虫剂害虫防治史以来，众多的有机合成杀虫荆在人类保健、保证农作物丰产等方 面发挥了不可磨灭的作用。但有机合成杀虫剂在使用中产生的“三r ”问题即残 留( r e s i d u e ) 、抗性( r e s i s t a n c e ) 及害虫再猖獗( r e s u r g e n c e ) 起了人们对应用有 毒化学品导致的直接或间接的潜在危险和危害的重视。 从上世纪8 0 年代开始，已经对传统的害虫防治法提出了异议，现在更易为 公众接受的概念是用“昆虫生长调节剂( i n s e c tg r o 时hr e g u l a t o r s ，i g r s ) ”代替 “杀虫剂( p e s t i c i d e s ) ”，即害虫防治不一定要用激烈的方式将其杀死，而是采取 生物防治的手段，实施害虫的综合治理( i n t e g r a t e dp e s tm a n a g e m e n t ，i p m ) ，使 害虫的危害处于经济闽值以下。生物防治是一个较为宽泛的概念，包括选育抗虫 品种、利用害虫天敌、利用种间化学信息物质、生物制剂及利用昆虫辐射不育技 术等许多方面2 1 。生物农药是害虫生物防治的重要手段之一，主要指利用昆虫 行为干扰剂如激素、拒食剂、驱避剂、不育剂等温和性措施，压低其种群数量或 干扰其危害行为。近年来，生物农药研究领域异常活跃，新型农药层出不穷，常 见的包括乙酰胆碱受体拮抗剂( 毗虫啉、锐劲特) 、几丁质合成抑制剂( 除虫脲、 灭幼脲、氟幼脲) 、保幼激素模拟物( 甲普林( m e t h o p r e n e ) 、蚊蝇醚) 、杀虫脒、 b t 一内毒素、行为干扰剂( 性激素、报警激素、驱避剂、引诱剂和拒食剂) 、呼吸 抑制剂( 哒螨酮、唑螨酯和唑螨醚) 、次生代谢物( 印楝素、川楝素、乌头碱和 闹羊花素) 、微生物杀虫剂和转基因工程农药( 苏云金杆菌、a v e r m e c t i n ) 等i l3 1 ”j ， 其中保幼激素类化合物以其活性高、特异性强、无毒、无公害等特点，发展迅速， 在害虫生物防治方面获得了广泛的应用。 1 2 保幼激素类生物农药研究概况 昆虫一生中有各种变态。经过卵、幼虫、蛹、成虫等几个阶段的昆虫称为 完全变态昆虫，如蝶、蛾、甲虫等。若只经过卵、幼虫，不经过蛹至成虫阶段的 昆虫称为不完全变态昆虫，如蝽蟓、蝗虫等。昆虫的生长发育、变态主要是受脑 神经分泌细胞产生的促前胸腺激素( p r o t h o r a c i c a t r o p i ch o r m o n e ：p t t h ) 、前胸腺 分泌的蜕皮激素( e c d y s t e r o i d s ) 及明侧体分泌的保幼激索( j u v e n i l eh o r m o n e ；j h ) 等 3 种激素所控制。p t t h 是一种刺激前胸腺分泌蜕皮激素的激素，而j h 和蜕皮 激素是直接控制昆虫生长、变态的重要激素。j h 的作用是保持幼虫机体的结构， 阻碍其正常发育，阻止幼虫化为成虫，减少其繁殖危害，或造成无繁殖能力的成 虫，从而防治害虫。 j h 是w i g g l e s w o r t h ( 1 9 3 4 ) 从昆虫头部首次发现的，当时被认为是由昆虫头 部分泌的种阻止变态的因子，稍后又证明j h 是由附着于脑的一对分泌器官 一咽侧体合成并分泌到血液中的生理活性物质 2 4 2 7 】。r o l l e r 等( 1 9 6 7 ) 最先确定了 j h 的化学结构是一种萜烯类化合物泌3 ”，随后证实了j h o 、j h i 、j h i i 、j h i i i 、 4 一m e t h y l j h i 、j h i i i b i s e p o x i d e 等天然j h 的结构1 3 2 - 3 5 】： j 声j 7 j 名父 v ，冬义义 v o j h o o j h i j h m 珊 i s o - j h o j h 是节肢动物特有的激素，其他动物中尚未见有同类激素报道。昆虫种类 不同j i - i 的结构也不同，j h o 、皿、j h i i 、m h i 、4 - m e t h y l 佃只存在于鳞翅目 昆虫，j h b i s e p o x i d e 仅存在双翅目昆虫，珊是所有昆虫都存在的最普通的 一种。 j h 在昆虫体内的作用主要是保持幼虫形态、性状和促进生殖腺成熟等2 个方 面【3 “。在幼虫时期( 卵一幼龄幼虫一老龄幼虫一蛹) ，保幼激素与蜕皮激素同时 存在，共同起作用。在幼虫脱皮化为蛹和蛹脱皮化为成虫时期，咽侧体停止分泌 保幼激素，只有蜕皮激素起作用，从而引起昆虫变态。就这样通过j h 和蜕皮激素 巧妙的分泌、调控，使得幼虫型和蛹型的基因在不同时期表达，从而决定幼虫蜕 皮或是化蛹1 。但在成虫期，删提独立且直接作用的。i h 可促进雌虫脂肪体合 成、分泌卵黄原蛋白质，并促进卵巢吸收卵黄原蛋白质：m 在成虫期对生殖腺发 育成熟的促进作用，主要是通过与细胞膜上的受体作用，引起蛋白激酶的信息传 递而实现的。近年来，随着分子生物学的发展，从分子水平研究昆虫激素也取得 了较大的进展，特别是咽侧体抑制素的种类、氨基酸序列结构分析和j i - i 的合成、 分泌和转运的研究等取得了可喜的进展。研究发现，保幼激素除阻止昆虫正常变 态、导致异常变态和造成昆虫中止滞育等生理作用外，有些保幼激素类似物对卵 巢发育、性成熟有影响。”1 。高剂量时能引起昆虫不育、卵不孵化；低剂量时却能 增产卵量和卵的孵化率。认识了昆虫生长发育的调节控制规律，就可以通过一些 激素药物来干扰昆虫的正常生理生活，达到灭虫的目的。 天然的昆虫保幼激素虽然活性较高，结构不太复杂，可以人工合成，但不能 供实际应用，因为在阳光照射下，其分子结构中的环氧部位和甲酯基部位极易分 解，从而失去活性。具保幼激素活性的昆虫生长调节剂，是在模拟天然保幼激素 的基础上进行结构上的修饰与改变而设计合成的，其作用原理是选择昆虫在正常 情况下不分泌或极少分泌保幼激素的发育阶段( 如幼虫末龄期和蛹期) 旌用这种 昆虫生长调节刑，以抑制昆虫的变态蜕皮，影响昆虫的生殖和滞育，甚至造成昆 虫死亡，从而达到“防”与“治”的调控作用与目的。由于保幼激素与昆虫细胞内保 幼激素受体之间的相互作用具有位置专一性、空问方向性等特点，其结构上的细 微差别能弓【起生物活性的巨大变化，甚至造成对昆虫种类的选择性。到目前为止， 已筛选出的高活性保幼激素类似物多达几千种，从结构上可将其分为三类：脂肪 族、芳香族及哒嗪酮类“4 “。 早期研究开发的j h a s 主要是脂肪族保幼激素类似物，此类i g r s 直接模拟天 然保幼激素的结构，适当地改变其中的环氧、甲酯基、双键等，以增强稳定性， 提高活性。主要品种有：z r5 1 5 ( m e t h o p r e n e ，烯虫酯、增丝素) 、z r5 l2 ( h y d r o p r e n e 烯虫乙酯) 、z r7 7 7 ( r i n o p r e n e ，烯虫炔酯) 、j h2 8 6 ( 保幼炔) 、j h7 3 8 、7 3 4 - i i 等“。其中j h2 8 6 对大黄粉虫、杂拟谷盗、普通红螨等特别有效，z r5 1 2 或 j h7 3 8 对稻苞虫幼虫药效显著，0 ，1 j h 7 3 8 防治麦管蚜效果明显，z r7 7 7 、7 3 4 i i 可使玉米螟卵孵化率下降9 3 9 和8 5 5 ，烯虫酯主要用于防治蚊科、蚤目害 虫、烟草甲虫等。烯虫乙酯对鳞翅目、半翅目、一些鞘翅目、几种同翅目具有高 活性，主要用于防治萤鞠和仓储害虫，特别是对德国小蠊有极好的效果。烯虫炔 酯对蚜虫和柑橘小粉蚧非常有效，不仅有很强的致死和抑制变态作用，还有永久 性绝育作用。 u 一人飞太贝。 烯虫酯m c t h o p r e n e 人人念太贝。、烯虫乙酯( h y 蛳r e n e ， 、。j q 从。气烯虫炔酯。d 。印，。， 芳香族j h a s 是指分子结构中含有芳香环的保幼激素类似物，按其中芳环的 数目又分为单环、双环和多环j h a s “”叫。前类化合物中已商品化的为1 ( 4 乙基苯 氧) 6 , 7 一环氧3 乙基一7 一甲基壬烷，登记名为保幼醚( e p o p h e n o n a n e e ， r o l 0 3 1 0 8 ) ，对于防治蚜虫、介壳虫和鳞翅目昆虫都很有效，特别是对于防治果 树的卷叶蛾有很好的效果。双环j h a s 类化合物巾主要的是二苯醚类化合物，典 型的代表性化合物是f e n o x y c a r b ( 双氧威) 及p y r i p r o x y f e n ( 蚊蝇醚) 。f e n o x y c a r b 由瑞士一家公司开发，具有很高的j h 活性，结构上兼具氨基甲酸酯和类保幼激 素的特点，不合菇类部分，易于合成，是一种兼具胃毒和触杀作用的广谱保幼激 素类似物，对卵有活性，可抑制成虫期的变态和幼虫期的蜕皮，导致幼虫后期或 蛹期死亡，选择性高，对人畜、蜜蜂和有益生物无害。主要用于防治仓储害虫， 对鳞翅目、织翅目害虫，对蟑螂、跳蚤、蚊予、火蚁、白蚁等均有很好的活性， 在棉田、果园、蔬菜及观赏植物上，能有效地防治木虱、蚧类及卷叶蛾等，对目 前常用农药已产生抗性的害虫亦有效。蚊蝇醚( 吡丙醚，p y r i p r o x y f e n ) ，属苯醚类 化合物，是日本已登记注册的保幼激素类i g r 品种之一，对半翅目、鳞翅目、蓟 马属害虫均显示高活性，特别对粉虱类害虫的杀灭活性更高，在我国登记的灭幼 宝o 5 颗粒剂对蜚蠊有特效，也可用于防治蚊、蝇等卫生害虫。 保幼醚( e p o p h e d o d a n c e ) 妒沁 n仲 队一沙伶 氏 双氧威( f e n o x y c a r b ) 蚊蝇醚( p y r i p r o x y f e n ) 哒嗪酮类化合物是由日本n i s s a nc h e m i c a l 化学公司在研究哒嗪酮衍生物用 作除草剂时发现的新一类具保幼激素活性的化合物，在这类具保幼激素活性的新 化学结构中，n c 一1 7 0 和n c 1 8 4 最具代表性。”1 。哒幼酮( n c 一1 7 0 ) 可选择性地抑 制叶蝉、飞虱的变态，具有抑制胚胎发育，防止和终止成虫滞育、刺激卵巢发育 产生短翅型等生理作用，主要用于防治水稻阳中的主要害虫叶蝉和飞虱；n c 1 8 4 和n c 一1 9 6 作用与n c 一1 7 0 ( h 似，具有广谱的活性，且n c 1 9 6 还具有很强内吸活性 及杀卵活性，具有广阔的应用前景。 c c ：疑q c 。 c ，沙文： n c 一1 7 0 i 筑纛拘 n c 一1 8 4 n c 一1 9 6 保幼激素类杀虫剂开发沿革见表1 。 表l 保幼激素类杀虫剂开发沿革 时间 沿革 9 3 0 1 9 5 0 1 9 5 6 1 9 6 1 v 冬一、删 太太太h o 1 9 6 5 ，汾以。 9 6 61 9 6 7 9 6 9 1 9 7 2 令汐八s c - ：嘶s ni j 、一旷舭s ，s 1 9 7 5 1 9 7 9发现稳定的非萜类化台物p h e n o x y c a r b 显示商j h 活性 队一诊 9 8 8 1 9 9 4 9 具保幼激素活性的昆虫生长调节剂还广泛存在于植物之中o “。迄今为止，从 植物中分离出具有保幼激素活性的化合物已达1 6 种，其中最著名的例子是捷克科 学家s l a m a 发现的“纸因子”，它是一种由北美枞树制造的手纸中所含有的ab 不饱和甲酯的类倍半萜烯，称之为保幼生物素，能使正常生长繁殖的无翅红蝽 ( p y r r h o c o r i sa p t e r u s ) 永远不能变为成虫。j a m i l 等在印度从凤眼兰属的日本水仙中 抽提出的具j h 活性的物质，能使棉红蝽产生形态畸变，出现超龄若虫和保持有部 分若虫形态的拟成虫，后者无繁殖力，大部分在成熟前死亡。 近年来，在分离和鉴定信息素及其它影响昆虫行为化学物质方面有惊人的进 展，而且由此诞生了一门新的交叉学科化学生态学。其研究方法涉及到化学、 电生理学、神经生物学、行为学以及遗传学等许多学科领域，这对开展昆虫行为 中信息化学物质的产生，接受以及有关酶的鉴定的分子技术研究开辟新的途径。 随着分子生物学的发展，从分子水平研究取得了较大的进展，对蹦的种类及功 能、j h 的合成、分泌和转运、j h 的代谢及调节的研究等取得了可喜的进展。可 以相信，随着科学技术的进步和研究水平的不断提高，人们会更进一步地深刻理 解昆虫生长发育的内在规律，理顺昆虫、人类与环境三者之间的复杂联系，加之 高新生物技术的应用和多学科科技工作者的协作，一定能研制开发出更多更新的 具保幼激素活性的昆虫生长调节剂，以满足现代农药所要求的生物合理性或环境 和谐性，更好地服务于社会，服务于人类。 1 1 3 我国贮烟害虫危害情况及防治 据国家局1 9 9 0 年至1 9 9 1 年对贮烟害虫危害情况的调查统计1 5 3 5 4 1 ，全国年贮 存烟叶大约3 8 0 0 万担，每年因贮烟害虫造成的重量损失约为6 2 3 万担，重量损 失率约为1 6 4 ，经济损失高达2 5 亿元。贮烟害虫从收购贮存、复烤贮存、中 转贮存到加工地贮存等各个环节都有发生，各环节地虫种和危害程度不同。贮烟 害虫的危害不仅造成烟叶重量的损失，由于虫孔的存在，导致烟叶成丝率的降低， 害虫排泄物还造成烟叶品质的下降，危害情况十分严重。 对储烟昆虫群落的研究表明。，在储烟害虫中，鞘翅目虫种占绝对优势，其 次是鳞翅目。常见的虫种有：烟草甲( l a s i o d e r m as e r r i c o m ef a b r i c i u s ) 、烟草粉 螟 g p h e s t i ae l u t e l l a ( h u b n e r ) 、大谷盗( t e n e b r o i d e sm a t w i t a n i c u sl i n n a e u s ) 、 具保幼激素活性的昆虫生长调节剂还广泛存在于植物之中o “。迄今为止，从 植物中分离出具有保幼激素活性的化合物已达1 6 种，其中最著名的例子是捷克科 学家s l a m a 发现的“纸因子”，它是- 9 * 由北美枞树卷4 造的手纸中所含有的nb 不饱和甲酯的类倍半萜烯，称之为保幼生物素，能使正常生长繁殖的无翅红蝽 ( p y r r h o c o r i sa p t e r u s ) 永远不能变为成虫。j a m i l 等在印度从凤眼兰属的日本水仙中 抽提出的具j h 活性的物质，能使棉红蝽产生形态畸变，出现超龄若虫和保持有部 分若虫形态的拟成虫，后者无繁殖力，大部分在成熟前死亡。 近年来，在分离和鉴定信息素及其它影响昆虫行为化学物质方面有惊人的进 展，而且由此诞生了一门新的交叉学科化学生态学。其研究方法涉及到化学、 电生理学、神经生物学、行为学以及遗传学等许多学科领域，这对开展昆虫行为 中信息化学物质的产生，接受以及有关酶的鉴定的分予技术研究开辟新的途径。 随着分子生物学的发展，从分子水平研究取得了较大的进展，对j h 的种类及功 能、j h 的合成、分泌和转运、j h 的代谢及调节的研究等取得了可喜的进展。可 以相信，随着科学技术的进步和研究水平的不断提高，人们会更进一步地深刻理 解昆虫生长发育的内在规律，理顺昆虫、人类与环境三者之间的复杂联系，加之 高新生物技术的应用和多学科科技工作者的协作，一定能研制开发出更多更新的 具保幼激素活性的昆虫生长调节剂，以满足现代农药所要求的生物合理性或环境 和谐性，更好地服务于社会，服务于人类。 1 3 我国贮烟害虫危害情况及防治 据国家局1 9 9 0 年至1 9 9 1 年对贮烟害虫危害情况的调查统计p 3 抖】，全国年贮 存烟叶大约3 8 0 0 万担，每年因贮烟害虫造成的重量损失约为6 2 3 万担，重量损 失率约为1 6 4 ，经济损失高达2 ，5 亿元。贮烟害虫从收购贮存、复烤贮存、中 转贮存到加工地贮存等各个环节都有发生，各环节地虫种和危害程度不同。贮烟 害虫的危害不仅造成烟叶重量的损失，由于虫孔的存在，导致烟叶成丝率的降低， 害虫排泄物还造成烟叶品质的下降，危害情况十分严重。 对储烟昆虫群落的研究表明。“，在储烟害虫中，鞘翅目虫种占绝对优势，其 次是鳞翅目。常见的虫种有：烟草甲( l a s i o d e r m as e r r i c o m ef a b r i c i u s ) 、烟草粉 螟 e p h e s t i ae l u t e l l a ( h u b n e r ) 、大谷盗( t e n e b r o i d e sm a u r i t a n i c u sl i n n a e u s ) 、 螟 e p h e s t i ae l u t e l l a ( h u b n e r ) 、大谷盗( t e n e b r o i d e sm a u r i t a n i c u sl i n n a e u s ) 、 赤拟谷盗 t r b o l i u mc a s t a n e u m ( h e r b s t ) 等，以前三种最常见，为害也最大。 天敌以膜翅目虫种居多，其中以麦蛾茧蜂( b r a c o nh e b e t o rs a y ) 和米象金小蜂 ( l a r i o p h a g u sd i s t i n g u e n d u sf o r s t e r ) 最为常见，它们的寄主分别为烟草粉螟和烟 草甲。 储烟害虫防治方法可分为非药剂防治和药剂防治两判。前者常见的方法包 括物理防治( 低温杀虫、高温杀虫、电离辐射防治) 、保管技术防治( 密封除氧、 改变空气成分、改变湿度、防虫袋) 等。其中，低温杀虫在我国北方地区应是一 项行之有效的杀虫措施，而高温杀虫常是利于复烤过程中的高温杀死贮烟害虫， 制丝前的真空回潮也可杀虫。郑州烟草研究院1 9 8 5 年用钴6 0 y 射线辐射防治烟 草甲虫和烟草粉螟，效果不错，但目前实际推行还有一定的困难。人为地改变空 气中的气体成分( 如向密封的烟垛充二氧化碳或氮气等) 能够抑制害虫的发生，利 用除氧剂防治贮烟害虫也属这一范畴。常德卷烟厂用c t - i i i 型除氧剂封存烟叶1 年至1 年半，不仅有效防止了贮烟虫害的发生和发展，还防止了烟叶霉变及破碎。 药剂防治包括使用熏蒸剂、烟叶防护剂和激素类农药等。目前，国内主要用( 磷 化铝、溴甲烷) 、有机磷( 敌敌畏) 等熏蒸剂来熏杀害虫，也有人丌始使用除虫 菊酯类药剂( 如敌杀死等) ，但由于国内多数仓库密闭性欠佳，全仓密闭熏蒸不 能杀死各个虫态的害虫。缓择熏蒸、间歇熏蒸及混合熏蒸等技术的发展对于改善 熏蒸效果有现实意义。菲莫公司使用植物性杀虫剂除虫菊酯控制贮烟害虫，贵 州省用敌杀死防治贮烟害虫。目前除了化学防护剂受到普遍重视外，天然植物性 杀虫剂的研究也日益受到重视。掘报道 5 7 - 6 0 l ，菖蒲、土荆芥对烟草甲虫具有较高 的毒性，一些胡椒抽提物、橙树的皮和油对烟草甲虫、杂拟谷盗、米象、四纹豆 象具有忌避毒性。激素类农药的应用主要涉及性诱捕剂和保幼激素类似物两个方 面。烟草甲虫雄性激素是r 本的t c h u m a n 等人从雄性烟草甲虫中分离出来的【6 “， 确定其有效成分为4 s ，6 s ，7 s 4 、6 - 二甲基7 羟基一3 一壬酮( s e r r i c o n i n e ) ，并人 工合成了该化合物( 旋光异构体混合物) 。由于超微量的性激素即可显出强烈的效 果，具有神群特异性高且无毒的特点，此类化合物被开始广泛应用于害虫防治的 各个方面【6 2 6 7 1 。其中，最普遍的应用是在种群监测上，利用信息索干扰害虫交配 也取得一些进展。昆虫信息素作为测报手段和防治技术获得相当的成功。目前， 世界上已有多家公司生产多种昆虫信息素的缓释剂型、散发器、诱捕器等。对使 用聚集信息素的害虫，大量诱杀非常有效，利用信息素防治害虫必须将诱捕技术、 杀灭技术、交配干扰技术等相结合才能达到较好的效果。在我国，河南等省利用 性诱剂防治4 6 7 x 1 0 4 h m 2 烟田烟青虫，获得了良好效果【6 8 j 矧。1 9 9 2 年驻马店烟 草公司在烟罔中利用性诱剂诱捕烟草夜蛾，取得初步效果。从1 9 9 4 年开始，湖 北、湖南、云南、福建等烟区相继开始了利用性诱荆防治烟草夜蛾的试验，均取 得了良好的防治效果【7 0 j 。 保幼激素类农药应用最广的是k a b a t 7 t - r 2 1 ，其有效成分是5 m e t h o p r e n e 。 宋纪真( 1 9 9 8 ) 报道了用k a b a t 对烟草甲虫控制效果的研究，k a b a t ( 含5 m e t h o p r e n e ，香港产) 和国产烟叶保护剂的最低有效浓度分别为i m g 蚝和2 5 m g k g 。目前世界上许多产烟国家如美国、巴西、津巴布韦等都在使用k a b a t 。据 报道：到1 9 8 6 年9 月，k a b a t 己在世界上3 0 多个国家和地区登记。k a b a t 作为 一种高效低毒的烟叶保护荆，其效果无可置疑。在打叶复烤最后一个环节将烟叶 保护剂k a b a t 加入烟叶中，可保护烟叶2 - 4 年。整个贮存期间无需再用其它防治 措施。k a b a t 价格较高，推荐使用浓度为7 5 m g k g1 0 m g k g ，防治费用为o 0 8 6 o 1 1 元虹，是每次熏蒸费用的1 0 倍以上，目前在国内尚未推广使用。 近年来，我国的烟叶贮存条件虽己有了很大的改善，害虫防治工作也有了一 定的改进，但总的看来，我国贮烟昆虫的防治水平较低，贮烟仓库面积不足、仓 库质量达不到贮存要求、管理混乱，反复的熏蒸已使害虫产生明显的抗性，同时 带来污染环境、易引起火灾等问题，在把烟向片烟转变的过程中，这些问题尤为 突出，开发安全、高效的杀虫剂己迫在眉睫。 在过去的几十年里，美国、日本等发达国家在生物农药的研究方面投入了大 量的人力、物力，开发出一系高效、低残留的新型生物农药，并在农作物、蔬菜、 水果、园林等防虫、治虫中得到了广泛的应用，取得了重大的社会及经济效益。 相比之下，我国在这方面的研究水平一直比较低下，尤其对储烟害虫的防治，至 今绝大多数的烟厂仍沿用化学熏蒸等传统的方法，在新型生物农药的开发方面几 乎是一片空白。随着我国加入世贸组织，来自国际市场的竞争日益激烈，加之烟 民的健康意识逐渐增强，对人畜无害、环境相容性好的新型生物农药的开发应用 已势在必行。 脂肪类j h a s 合成的关键是构建2 ，4 十二碳二烯酸酯的共轭不饱和酯骨架 结构，其方法大致分为两类。一是采用w i t t i g 反应，二是利用有机金属试剂的缩 合反应，如下所示7 3 - 7 7 1 ： 1 1 r 1 c h o + r 2 - c ；c m r 1 - 躁c r 2 c h 3 c ( o r 3 ) 3 卧c n c = c - c h 2 - c m ，一卧c - 辩 其中，m = l i ，n a ，k ，m g 等； 2 1r c h 。+ ( e t 。) 2 p ( 。) c h 2 c 。m e n a o h , d i v i f r c h ：c h - 行c c h 3 l i c h 2 c 0 2 l i 眦喊辞c 芝h 3 眦姚t 一艮c 眦h c f c h 3 h - c o z r c h 3 3 ) k h 。+ 叼。腿洳- c 唰一舡c h 2 叫- c f = c c 0 2 r 利用a h 的活性引发缩合反应，也用于碳骨架的构成【7 8 1 ，如4 ) ： 4 、r ! 义，人c h o + r 2 0 2 c c h 2 一t = c h c 0 2 r 3o h - , m e o g e h 3 r 扎碜r sr 扎心 r 火一人q 冬贝。黜 上述合成路线中涉及的金属有机化合物或y l i d 试剂价格昂贵，有些需从国外 迸口，因而不利于大规模的制备反应。南开大学元素有机所的刘天麟老师、成都 有机所的原晨光老师等利用r e f o r m a t s k y 反应构建2 , 4 一十二碳二烯酸酯的骨架结 构1 7 9 , 8 0 ，为脂肪族j h a s 的合成开辟了一条简捷的途径，也为本文工作提供了有 益的参考，本文的不同之处在于用天然香料香茅醛代替原文中的进口纯品原料， 并对反应条件进行了相应的调整。另外，本文还尝试几种不同的方法，在2 , 4 十二碳二烯酸酯骨架的1 1 接入甲氧基，合成在烟叶储存方面应用广泛的防护剂 m e t h o p r e n e 。 除上述方法外，还有很多不同的合成方法 8 1 - 8 5 l ，但因其涉及反应较多，路线 较长，大多只是学术研讨，无实用意义，这里不再赘述。 1 5 本文的内容 本文工作的目标是摸索脂肪类j h a s 的实用合成路线。首先以香茅醛为原料， 通过与丙酮的羟醛缩合反应得到e 一6 、1 0 二甲基3 、9 - 癸二烯2 酮。再与溴乙酸 酯通过r e f o r m a t s k y 反应，生成j h a s 的骨架3 、7 、1 1 三甲基- 2 e 、4 e 2 、4 、1 0 十二碳三烯酸酯，在此基础上，将不同活性集团接入骨架的1 0 或1 1 位，即可 得到脂肪类j h a s 。文中在i l - 位接入甲氧基，合成烟叶贮存中最常用的 m e t h o p r e n e ( 3 、7 、1 1 三甲基1 1 甲氧基一2 e 、4 e 一2 、4 十二碳二烯酸异丙酯) ， 研究了其不同的合成路线与方法。主要内容包括以下几个方面： 1 ) 按路线1 1 合成3 、7 、11 一三甲基2 e 、4 e 一2 、4 、1 0 一十二碳三烯酸酯，作为脂 肪族j h a s 的重要前体化合物：并按路线1 2 将产物提纯，作核磁共振分析； 路线1 1 ( r = e to r i - p i ) 丫焉py j b 弋无f 一丫。丫” 0 1 挚h 2 0 丫个io 吖哝2 ) 一 i b 路线1 - 2 ( r = e to r i - p i ) n a o 1 w h c + 2 h 5 0 h 丫4 丫h h f = c h - c o o h 2 ) h + 占h 3 堂+ y 丫v w 2 避) s o c i ：y 丫v 丫v a r o h r b 2 ) 按路线2 1 、2 2 合成m e t h o p r e n e ，并将中间产物分离提纯，作核磁共振分析； 路线2 1 ： 丫n 焉马丫 1 m b j 州 2 、一h 2 0 路线2 2 h g 【q ! ) c h 3 0 h l i l 、吣 i 8 y 丫w 弋 丫n 半丫r g m o 洲3 ix 、 c ) c h 3o c h 36 c h 3 o y 丫v z 7 n b r v k ) - - ( 5 曼坐q 旦 h 甙o a c ) 2 c i - 1 3 c o c h 3 - , o h 丫丫_ 。弋 产 一 3 ) 选用羟基香茅醛作为原料，按路线3 合成m e t h o p r e n e ，并将中间产物分离提 纯，作核磁共振分析； 路线3 ： 谣n 学面w m 一擀 ooch3o c h 3 佣3 一祗n。 r h l h 1 吖 c h 3 c o c h 3 o h 。 1 ) z 毗訾上祗r 州。_ = c h ) ，2 2 5 ( s ，3 h ，一c o c h 3 ) ，1 6 0 ，1 6 8 ( d s ，6 h ，( c h 3 ) 2 ：) ， o 9 2 ( d ，3 h ，5 位一c h 3 ) ； m s ：1 9 4 ( m + 加9 ( m c h 3 ) ，1 5 1 ( 丫八吖古) ，1 3 6 ( 哪) ， 1 1 1 ( p 队9 5 ( 1 1 1 c h 4 ) ，8 1 ( 1 1 1 一c 2 h 6 ) ，6 9 ( 丫嘞2 ) ，( 。1 ) ，( 1 -，(一c 2 h 6 ) ，( 1“1 ) ， - - c h 5 5 ( i) ，4 1 ( c h 2 2 c + c i - 1 3 ) ， 2 2 3 溴乙酸异丙酯的合成 向装有尾气回收装置的1 0 0 0 m l 三口烧瓶中加入2 7 0 m l c c h ，缓缓加入1 0 0 9 溴乙酰溴，冰水浴中滴加2 0 0 m l 异丙醇，用稀n a o h 水溶液吸收尾气，不停搅 拌，室温反应2 小时，加入适量稀n a o h 水溶液除去未反应的溴乙酰溴，分出 下层，水洗三次，干燥，除去溶剂及异丙醇，得样品1 3 0 9 ，g c m s 检测结果含 量1 0 0 ( 见g cm s 5 ) ，产率9 8 。 0 + 0 h j i m s ：1 8 1 ( m + ) ，1 6 6 ( b r c h 2 c 0 2 c h c h 3 ) ，1 3 9 ( b r c h 2 岂o ) ，1 2 2 ( b r c h 2 c o + ) ， 9 4 ( b r c h 2 + ) ，5 9 ( 1 3 9 b l ) ，4 3 ( c 3 h 7 + ) 2 , 2 43 、7 、1 1 三甲基2 e 、4 e 2 、4 、1 0 - 十二碳三烯酸异丙酯的合成 2 2 4 1e 6 、1 0 二甲基3 、9 十一碳二烯2 酮与溴乙酸异丙酯的 r e f o r m a t s k y 反应 在2 5 0 m l 三口烧瓶中，加入1 5 9z n 锌粉，再加入8 5 m l 无水四氢呋喃和5 m l 溴乙酸异丙酯及1 0 9e - 6 、1 0 - 二甲基一3 、9 - 十一碳一2 i n ( 8 7 ) ，加热! i ! n i 应开始， 滴入5 m l 溴乙酸异丙酯，控制滴加速度，保持反应平稳进行，滴完后回流1 小 时，反应液在冰水冷却下，滴加稀硫酸至中性，用f 己烷提取三次，合并提取液， 依次用饱和碳酸氢钠和食盐水洗涤两次，干燥，蒸除溶剂，得产物1 2 3 9 ，产率 9