一种合成地衣蛾性信息素及其非对映体的方法
阅读说明：本技术 一种合成地衣蛾性信息素及其非对映体的方法 (Method for synthesizing lichen moth sex pheromone and diastereomer thereof ) 是由 王敏 袁谷城 刘嘉威 于士航 王雪扬 杨宇雄 钟江春 边庆花 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明属于绿色农药技术领域,公开了一种新的合成地衣蛾性信息素及其非对映体的方法。该方法以(R)-3-甲基庚醛(2)为起始原料,先与原位生成的1-癸炔锂发生加成反应,得到炔丙醇3a和3b,然后利用色谱法分离,最后将3a与3b分别用钯碳催化氢化,得到(5R,7R)-5-甲基-7-十七醇(1a)与(5R,7S)-5-甲基-7-十七醇(1b)。本发明首次利用醛的炔化反应构建地衣蛾性信息素及其非对映体的仲羟基,具有合成路线简捷,仅包括2步反应,总产率高(77％)等优势。(The invention belongs to the technical field of green pesticides, and discloses a novel method for synthesizing lichen moth sex pheromone and diastereomers thereof. The method comprises the steps of taking (R) -3-methylheptanal (2) as a starting material, firstly carrying out addition reaction with in-situ generated 1-decyne lithium to obtain propargyl alcohol 3a and 3b, then separating by using chromatography, and finally carrying out catalytic hydrogenation on the 3a and 3b by using palladium carbon respectively to obtain (5R,7R) -5-methyl-7-heptadecanol (1a) and (5R,7S) -5-methyl-7-heptadecanol (1 b). The invention firstly utilizes the ethynylation reaction of aldehyde to construct the secondary hydroxyl of the sex pheromone and diastereomer of the sex pheromone of the chlamydomone, and has the advantages of simple synthetic route, only comprising 2 steps of reaction, high total yield (77 percent) and the like.)
技术领域
本发明涉及天然产物化学领域，具体涉及一种新的合成地衣蛾性信息素及其非对映体的方法。
背景技术
地衣蛾(Miltochrista calamina)属于鳞翅目(Lepidoptera)灯蛾科(Arctiidae)，其成虫以地衣为食，因此叫地衣蛾(Do Nguyen,D.；Kinjo,M.；Taguri,T.；Adachi,Y.；Yamakawa,R.；Ando,T.Biosci Biotechnol Biochem 2009,73,1618-1622.)。2011年，Ando等首次从雌性地衣蛾体内提取出地衣蛾性信息素，并利用气相色谱-触角电位(GC-EAD)确定其主要活性成分为(5R,7R)-5-甲基-7-十七醇(1a,式1)(Yamakawa,R.；Kiyota,R.；Taguri,T.；Ando,T.Tetrahedron Lett.2011,52,5808-5811.)。2014年，该课题组通过田间试验研究表明地衣蛾性信息素具有吸引雄虫的生理活性(Muraki,Y.；Taguri,T.；Yamakawa,R.；Ando,T.J.Chem.Ecol.2014,40,250-258.)。虽然地衣蛾性信息素具有重要的生理活性，但在地衣蛾体内含量很低，而且提取困难，不能满足应用研究需要。为进一步进行地衣蛾性信息素的生物活性以及地衣蛾的生理与生态研究，实现地衣蛾性信息素及其非对映体(1b,式1)的人工合成，显得尤为重要。
合成地衣蛾性信息素及其非对映体的关键是构建手性甲基与手性羟基，目前文献报道的合成方法有以下两种。
(1)2011年，Ando等以1-十二烯为起始原料，在间氯过氧苯甲酸作用下合成外消旋1,2-环氧十二烷，再经过Jacobsen动力学拆分得到(R)-1,2-环氧十二烷，最后与2-甲基己基溴化镁发生加成反应，最后经过高效液相色谱纯化得到(5R,7R)-5-甲基-7-十七醇(1a)；该课题组还用与合成1a类似的方法，完成了地衣蛾性信息素非对映体(1b)的合成研究(Yamakawa,R.；Kiyota,R.；Taguri,T.；Ando,T.Tetrahedron Lett.2011,52,5808-5811.)
(2)2014年，Ando等以(S)-环氧丙烷为手性源，先与正丙基格氏试剂加成，构建手性甲基，再经对甲苯磺酰化、与丙二酸二甲酯发生亲核取代、水解、脱羧、四氢铝锂还原、Swern氧化为环氧化物，最后利用Jacobsen动力学拆分与正壬基溴化镁加成反应，构建手性羟基，得到(5R,7R)-5-甲基-7-十七醇(1a)(Muraki,Y.；Taguri,T.；Yamakawa,R.；Ando,T.J.Chem.Ecol.2014,40,250-258.)。
虽然地衣蛾性信息素及其非对映体的合成已有文献报道，但现有方法存在难以放大、合成路线冗长等问题。因此，化学工作者需要发展新的、高效简捷、易于放大的合成地衣蛾性信息素及其非对映体的方法。
发明内容
本发明旨在提供一种合成地衣蛾性信息素及其非对映体的新方法。本发明以(R)-3-甲基庚醛(2)为起始原料，先与原位生成的1-癸炔锂发生加成反应，得到炔丙醇3a和3b，然后利用色谱法分离，最后将3a与3b分别用钯碳催化氢化，得到(5R,7R)-5-甲基-7-十七醇(1a)与(5R,7S)-5-甲基-7-十七醇(1b)。本发明首次利用醛的炔化反应构建地衣蛾性信息素及其非对映体的仲羟基，具有合成路线简捷，仅包括2步反应，总产率高(77％)等优势。本发明合成地衣蛾性信息素及其非对映体的合成路线参见式2。
本发明合成地衣蛾性信息素及其非对映体的方法包括如下步骤。
(1)炔丙醇3a和3b的合成
室温和氩气保护下，在50mL Schlenk管中加入1-癸炔和无水THF。冷却至-78℃后，逐滴加入正丁基锂。搅拌0.5h，然后加入醛2，继续反应0.5h，用饱和NH4Cl溶液淬灭反应。分离有机相，水相用EtOAc萃取，合并有机相。有机相经洗涤、干燥、减压浓缩以及色谱分离，得到炔丙醇3a和3b。
(2)(5R,7R)-5-甲基-7-十七醇(1a)的合成
室温下在100mL三口瓶中加入钯碳，装上氢气球，加入炔丙醇3a的乙醇溶液与3滴冰醋酸，搅拌反应8h。TLC监测反应完全后，停止反应。利用硅胶短柱除去固体，滤饼用石油醚洗涤。将滤液减压浓缩，硅胶柱色谱纯化，得到(5R,7R)-5-甲基-7-十七醇(1a)。
(3)(5R,7S)-5-甲基-7-十七醇(1b)的合成
室温下在100mL三口瓶中加入钯碳，装上氢气球，加入炔丙醇3b的乙醇溶液与3滴冰醋酸，搅拌反应8h。TLC监测反应完全后，停止反应。利用硅胶短柱除去固体，滤饼用石油醚洗涤。将滤液减压浓缩，硅胶柱色谱纯化，得到(5R,7S)-5-甲基-7-十七醇(1b)。
具体实施方式
实施例1
炔丙醇3a和3b的合成
室温和氩气保护下，在50mL Schlenk管中加入1-癸炔(0.59g，4.28mmol)和无水THF(20mL)。冷却至-78℃后，在15分钟内通过注射泵逐滴加入正丁基锂(1.34mL，2.4M THF溶液，3.21mmol)。在-78℃下搅拌0.5h，然后加入(R)-3-甲基庚醛(2)(0.27g，2.14mmol)，继续反应0.5h，用饱和NH4Cl溶液(10mL)淬灭反应。分离有机相，水相用EtOAc(3×10mL)萃取，合并有机相。有机相用饱和NaCl溶液(100mL)洗涤，经无水Na2SO4干燥，减压浓缩，得到粗产物。粗产物经制备薄层色谱分离(正己烷/EtOAc 9:1)，得到炔丙醇3a(0.28g)和3b(0.20g)，为无色油状物(共0.48g，84％产率)。3a:[α]D 26＝-5.64(c 0.78,CHCl3)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ4.42(t,J＝7.2Hz,1H),2.20(td,J＝7.1,1.8Hz,2H),1.75–1.66(m,3H),1.55–1.46(m,3H),1.44–1.10(m,16H),0.93–0.87(m,9H).13C NMR(126MHz,CDCl3)δ85.49,81.88,61.10,45.87,36.78,31.98,29.84,29.39,29.33,29.23,29.16,28.99,28.81,23.06,22.80,19.63,18.82,14.25.HRMS(ESI)calcd for C18H35O[M+H]+267.26824,found267.26822.3b:[α]D 26＝+1.67(c 0.96,CHCl3)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ4.41(t,J＝6.6Hz,1H),2.20(td,J＝7.1,1.9Hz,2H),1.70–1.62(m,3H),1.54–1.46(m,3H),1.37–1.13(m,16H),0.93–0.87(m,9H).13C NMR(126MHz,CDCl3)δ85.81,81.54,61.64,45.71,36.88,31.98,29.83,29.35,29.24,29.18,28.98,28.81,23.06,22.80,19.85,18.83,14.27,14.24.HRMS(ESI)calcd for C18H35O[M+H]+267.26824,found 267.26840.
实施例2
(5R,7R)-5-甲基-7-十七醇(1a)的合成
室温下在100mL三口瓶中加入钯碳(0.10g，10％)，装上氢气球使反应体系充满H2。然后加入3a(82.3mg，0.31mmol)的乙醇(15mL)溶液与3滴冰醋酸，搅拌反应8h。TLC监测反应完全后，停止反应。利用硅胶短柱除去固体，滤饼用石油醚(50mL)洗涤，将滤液减压浓缩得到粗产物。粗产物经硅胶柱色谱(正己烷)纯化，得到无色油状液体1a(77.7mg,产率93％)。[α]D 26＝-2.61(c 1.38,CHCl3)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.68(ddt,J＝12.2,5.4,3.4Hz,1H),1.62(ddt,J＝12.2,6.5,2.5Hz,1H),1.44–1.40(m,4H),1.30–1.25(m,22H),1.17–1.15(m,1H),0.90–0.86(m,9H).13C NMR(126MHz,CDCl3)δ69.84,45.18,38.54,37.76,32.06,29.86,29.79,29.77(×2),29.48,29.43,29.36,25.84,23.12,22.84,19.45,14.28,14.26.HRMS(ESI)calcd for C18H38ONa[M+Na]+293.28149,found 293.28293.
实施例3
(5R,7S)-5-甲基-7-十七醇(1b)的合成
室温下在100mL三口瓶中加入钯碳(0.10g，10％)，装上氢气球使反应体系充满H2。然后加入3b(92.8mg，0.35mmol)的乙醇(15mL)溶液与3滴冰醋酸，搅拌反应8h。TLC监测反应完全后，停止反应。利用硅胶短柱除去固体，滤饼用石油醚(50mL)洗涤，将滤液减压浓缩得到粗产物。粗产物经硅胶柱色谱(正己烷)纯化，得到无色油状液体1b(85.7mg,产率91％)。[α]D 26＝+0.73(c 1.65,CHCl3)；1H NMR(500MHz,CDCl3)δ3.69(tdd,J＝8.5,4.9,3.4Hz,1H),1.60–1.56(m,1H),1.43–1.38(m,4H),1.37–1.26(m,22H),1.12–1.05(m,1H),0.91–0.87(m,9H).13C NMR(126MHz,CDCl3)δ70.20,45.45,37.95,36.45,32.06,29.87,29.84,29.80,29.77,29.74,29.49,29.24,25.71,23.18,22.84,20.56,14.29,14.26.HRMS(ESI)calcdfor C18H38ONa[M+Na]+293.28149,found 293.28244.
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