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如何去合成甲胺基阿维菌素苯甲酸盐?

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如何去合成甲胺基阿维菌素苯甲酸盐?

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,高级研发工程师 2023-11-01回答

甲胺基阿维菌素苯甲酸盐是一种新型杀虫、杀螨剂,因其高效、低毒、低残留、绿色、对人畜 安全等优点,使其在农业生产和畜牧业中得到了广泛的应用。本文将介绍甲胺基阿维菌素苯甲酸盐的传统合成方法,为研究人员提供技术支持。


简介:甲维盐(Emamectin Benzoate)又称甲胺基阿维菌素苯甲酸盐,是由诺华公司开发并上市的一种高效、低毒、低残留、绿色环保型生物源杀虫剂。其结构修饰是以阿维菌素为母体,在C4"位引入甲胺基后与苯甲酸成盐,是众多阿维菌素化学衍生物中最具有代表性的一类,可以替代拟除虫菊酯和有机磷农药,在农业及畜牧业的害虫防治中有广泛的应用。


合成:甲维盐的合成路线研究至今,大体上分为两条路线:一条是以阿维菌素为原料,经过C5-OH保护、C4"-OH氧化、C4"=O胺化、C4"=NCH3还原、C5-脱保护、C4"-NCH3成盐六步反应合成;另一条是立体控制的苷化合成路线,即将结构修饰后的齐墩果糖结构单元与C5-OH保护的阿维菌素B1单糖反应,再经过脱保护、成盐、结晶等反应合成甲维盐。其中,以阿维菌素为原料的合成路线,目前应用最为广泛。


1. 经典六步反应法合成甲维盐

在阿维菌素的结构中,共存在三个羟基,分别位于C5位、C7位和C4"位。 其中,C7-OH位于十六元大环内,空间位阻较大,反应活性最小。C5-OH位于烯丙位,反应活性最强,同时,该羟基还是杀虫活性的必需基团,因此,在对阿维菌素进行结构修饰时,为了确保C5-OH的完整性,在操作中对其进行选择性保护。因此,传统的甲维盐合成路线大致经历了如下六步,分别是C5-OH护反应、C4"-OH氧化反应、C4"=O胺化反应、C4"=NCH3还原反应、C5-脱保护反应、C4"-NCH3成盐反应。经典六步反应法合成甲维盐的具体合成路线见图。

甲维盐的该种合成方法,是目前人们研究的重点,但大多数的创新点都集 中在使用原料的创新及反应条件的改变上,在合成路线上并没有突破性的进展。研究至今,目前,国内各生产厂家大多采用如下的生产工艺:1. 以二氯甲烷为反应溶剂,采用一锅法,以氯甲酸烯丙酯为保护剂,将C5-OH保护后,采用二甲亚砜、磷酸苯酯二酰氯、四甲基乙二胺氧化剂组合,对C4"-OH进行氧化,合成阿维菌素保护-氧化产物。2.以甲苯或乙酸异丙酯为反应溶剂,采用一锅法,以七甲基二硅氮烷为 胺化试剂、三氟乙酸锌为反应催化剂,C4"=O胺化反应生成C 4"=NCH3后,用硼氢化钠-乙醇还原体系对C4"=NCH3进行还原,并在催化剂四(三苯基磷钯)作用下脱去C5位保护基团,得到甲胺基阿维菌素,最后与苯甲酸成盐合成甲维盐。


从以上的合成路线中可以看出,采用六步法合成甲维盐的工艺路线中存在 诸多问题:

1)该合成路线复杂,在对C4"-OH进行结构修饰时,对杀虫活性基团C5-OH进行了选择性成酯保护,为确保杀虫活性,在引入甲胺基后又脱去保护基团。

2)保护剂氯甲酸烯丙酯、脱保护反应催化剂四(三苯基磷钯)等反应原料,价格比较昂贵,且原料消耗多,最终导致甲维盐的生产成本较高,经济效益低。 (3)该生产工艺中会有大量副产物排放,对环境造成污染。同时,产品收率 较低,纯度一般,产品外观也不理想。

虽然在甲维盐的合成中部分操作采用一锅法,在生产操作上比较简便,但 该合成路线复杂、生产成本较高、产品收率较低、纯度不高,很难满足市场对 产品的需求。


2. 立体控制苷化法合成甲维盐

在阿维菌素衍生物的合成研究中,大多是以阿维菌素为母体进行结构修饰。 为了保持C5-OH的完整,在甲维盐的合成路线研究中,人们考虑将C4"-OH所在的齐墩果糖结构单元单独进行结构修饰后,再引入到阿维菌素单糖结构中,合成甲维盐。这就是早期的立体控制的甲维盐苷化合成法。其中的一条合成路线是:用苯硫基4"-(N-烯丙氧基羰基)-非表-甲胺基-4"-脱氧齐墩果糖和5-O-烯丙氧基阿维菌素B1的单糖在N-碘代丁二酰亚胺的作用下,生成4"-甲胺基-4"-脱氧阿维菌素母体的端头异构体,最后,再通过脱保护、成盐、结晶反应合成甲维盐。具体合成路线见图。

从以上的甲维盐合成路线中可以看出,该合成路线更为繁琐,反应控制条 件苛刻,产品质量较低,工业化生产的应用前景较小。


参考文献:

[1]陈书勤, 甲胺基阿维菌素苯甲酸盐的甲胺醇法工艺研究. 广西壮族自治区,北海国发海洋生物农药有限公司,2014-06-16.

[2]喻艳超. 甲胺基阿维菌素苯甲酸盐合成工艺研究[D].哈尔滨理工大学,2013.


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