王李锋, 钟江春, 刘丰茂, 边庆花, 王 敏

(中国农业大学 理学院 应用化学系 农药创新研究中心，北京 100193)

跳甲属于鞘翅目 (Coleoptera) 叶甲科 (Chrysomelidae) 跳甲亚科 (Alticinae)，英文名称为flea beetles[1-2]，种类繁多，广泛分布于世界各地[3-4]。许多危害蔬菜、水果、谷物等农作物的重要害虫都属于跳甲亚科[5]，例如黄曲条跳甲Phyllotreta striolata[6]、茄跳甲Epitrix fucula、烟草跳甲Epitrix hirtipennis[7]、十字花科跳甲Phyllotreta cruciferae[8]、玉米跳甲Chaetocnema pulicaria[9]、葱黄寡毛跳甲Luperomorpha suturalis[10]等。目前，防治跳甲类农业害虫主要依赖化学杀虫剂[11-12]，但化学杀虫剂大量使用会导致环境中农药残留超标、对靶标生物不安全以及害虫产生抗性等问题的出现[13-14]。据文献报道，黄曲条跳甲对有机磷农药已产生抗性[15]，十字花科跳甲与油菜兰跳甲对拟除虫菊酯类农药已产生抗性[16-17]。

与化学农药相比，昆虫信息素属于高效、低残留、昆虫不易产生抗性并对环境与天敌安全的绿色农药，极具发展前景[18]。跳甲聚集信息素是由雄性跳甲成虫分泌并释放的、能聚集大量同种雌雄昆虫的微量化学物质[19-20]，可用于跳甲的诱集与种群监测[21-22]。目前，许多学者对多种跳甲进行了研究，已鉴定出20 种跳甲聚集信息素，包括14 种倍半萜类跳甲聚集信息素(图1)和6 种不饱和醛类跳甲聚集信息素(图2)。2013 年，张茂新课题组[23]详细总结了跳甲聚集信息素的提取、生物测定与应用，简单介绍了其化学合成。虽然这些聚集信息素具有显著的生物活性，但由于其在跳甲体内含量很低，不易提取纯化，因而不能满足农业生产的需要。因此，研究跳甲聚集信息素的合成具有重要的理论意义与深远的应用价值。本文拟从化学角度系统总结跳甲聚集信息素的化学合成方法。将首先按照手性源法、手性诱导法与不对称催化法等手性中心的构建方法分类介绍倍半萜类跳甲聚集信息素的合成，然后按照羟醛缩合法、Wittig偶联法、Wittig-Horner 偶联法与炔酯异构化法等双键的构建方法总结不饱和醛类跳甲聚集信息素的合成。

1 跳甲聚集信息素的结构鉴定

对跳甲信息素的结构进行鉴定，是进行跳甲信息素合成研究的前提。不同跳甲的聚集信息素通常含有不同的化学组分，需要对多种跳甲进行研究。2001 年，Bartelt 课题组[24]对十字花科跳甲成虫释放的聚集信息素进行富集、分离，用气相色谱-质谱(GC-MS) 与核磁共振 (NMR) 等方法确定十字花科跳甲聚集信息素主要由倍半萜类化合物1～6 (图1)组成；而金绿跳甲属的3 种跳甲(Aphthonacyparissiae,Aphthona flava和Aphthona czwalinae) 不仅分泌1～6，而且分泌7 与8 (图1)。该研究组还用气相色谱-触角电位的方法 (GC-EAD) 证明化合物1、3、6、7和8 能引起金绿跳甲A. flava的触角反应。2011年，Bartelt 课题组[25]在黄曲条跳甲P. striolata雄虫释放物中又发现6 种新的组分——化合物9～14(图1)，而且由GC-EAD 确定，化合物9 为黄曲条跳甲聚集信息素的主要活性成分。次年，Tóth 课题组[26]研究发现，黄狭条跳甲Phyllotreta vittula聚集信息素的主要活性成分是1。2016 年，Beran课题组[27]的室内生物学与田间试验结果均表明化合物1 与8 具有显著吸引台湾黄曲条跳甲的生物活性。Soroka 与Tóth 课题组[28-29]研究发现，寄主植物挥发物烯丙基异硫氰酸酯 (AITC) 可以显著增加十字花科跳甲聚集信息素的引诱作用。

图1 倍半萜类跳甲聚集信息素Fig. 1 Sesquiterpene aggregation pheromones of flea beetles

2006 年，Zilkowski 课题组[30]对茄跳甲雄性成虫释放的聚集信息素进行了富集和分离，用气相色谱-质谱、核磁共振与手性气相色谱-质谱的方法确定了茄跳甲聚集信息素的主要成分为两种不饱和醛——化合物15 和16，而5 种倍半萜类化合物1、3、5、7 和8 为其次要成分。该研究组还用GC-EAD 的方法证明不饱和醛15、16 与倍半萜类化合物1、7 能引起茄跳甲的触角反应。在茄子与土豆田间的茄跳甲引诱试验中，化合物15 和16表现出强烈的茄跳甲聚集信息素的作用。此后，该课题组对烟草跳甲聚集信息素进行了研究[31]，发现其含有2,4,6-壬三烯醛的6 个立体异构体，其中(2E,4E,6Z)-2,4,6-壬三烯醛 (16) 与 (2E,4Z,6Z)-2,4,6-壬三烯醛 (17) 为主要组分，(2Z,4E,6E)-2,4,6-壬三烯醛 (18)、(2Z,4E,6Z)-2,4,6-壬三烯醛 (19)、(2E,4Z,6E)-2,4,6-壬三烯醛 (20) 与 (2E,4E,6E)-2,4,6-壬三烯醛 (15) 为次要成分 (图2)。

图2 不饱和醛类跳甲聚集信息素Fig. 2 Unsaturated aldehyde aggregation pheromones of flea beetles

2 跳甲聚集信息素的生源合成

研究信息素在昆虫体内的生源合成，不仅为实现高效简捷的信息素的仿生合成提供思路，而且可以将目标基因转移到某种表达系统上，产生高纯度的昆虫信息素，最终应用于农业害虫的综合防治[32-33]。2016 年，Beran 课题组[34]研究了黄曲条跳甲聚集信息素的生源合成，根据研究结果提出了聚集信息素1 在黄曲条跳甲体内可能的生源合成途径 (图式1)：以异戊烯醇焦磷酸酯 (IPP, 21)与二甲基烯丙醇焦磷酸酯 (DMAPP, 22) 为底物，在异戊烯焦磷酸合成酶 (IDS) 催化下，得到(Z,E)-二磷酸法呢酯 ((Z,E)-FPP，23)，然后在萜烯合成酶 (TPS) 的催化下得到聚集信息素1。该研究组还确定了萜烯合成酶基因 (PsTPS1) 为黄曲条跳聚集甲信息素1 生物合成的关键基因，并且经过系统发育和基因结构分析，表明该萜烯合成酶基因是由Galerucinae 亚科的反式异戊烯焦磷酸合成酶(trans-IDS) 基因演变而来的。

图式1 聚集信息素1 可能的生源合成途径[34]Scheme 1 A proposed biosynthetic pathway of aggregation pheromone 1[34]

3 跳甲聚集信息素的化学合成

跳甲聚集信息素成分主要包括倍半萜类与不饱和醛两类化合物。目前，关于跳甲聚集信息素的化学合成研究主要集中于这两类化合物的合成。

3.1 倍半萜类聚集信息素的合成

倍半萜类跳甲聚集信息素合成研究的关键是构建手性中心。按照构建手性中心的方法分类，可分为手性源法、手性诱导法与不对称催化法。

3.1.1 手性源法 手性源法是以光学纯度高的手性化合物为起始原料，经过一系列化学反应合成对映异构体纯度高的目标化合物的方法[35-36]。常见的手性源试剂有 (+)-蒈烯、(R)-与 (S)-香茅醇、(R)-与(S)-香茅醛、(R)-与(S)-香芹酮、(–)-薄荷醇等萜类[37-38]，(R,R)-酒石酸、(S)-苹果酸、(R)-与(S)-乳酸、(R)-与 (S)-2-甲基-3-羟基丙酸甲酯等羟基酸及其酯类[39-40]，D-核糖、D-甘露糖、D-甘油醛等糖类[41-42]，L-脯氨酸、L-苯丙氨酸、L-谷氨酸等氨基酸类[43-44]以及(R)-α-甲基萘乙胺等碱类[45]。手性源法在医药、农药与天然产物的不对称合成研究领域具有重要的地位，例如，(R)-α-甲基萘乙胺、L-谷氨酸、(S)-香芹酮等手性源试剂已应用于西那卡塞[46]、光学活性菊酸[47]以及抗菌剂 (–)-oudemansin A[48]等化合物的合成研究。应用于合成跳甲聚集信息素的手性源试剂主要包括 (–)-α-雪松烯[49-50]、(R)-香茅醛[51]、(R)-香芹酮[52]、(R)-胡薄荷酮以及信息素6[25]等。

(–)-α-雪松烯主要从北非雪松Cedrus atlantica的精油中分离得到，具有抗菌活性[53-54]。2011 年，Beran 课题组[49]以(–)-α-雪松烯 (24) 为手性源，完成了聚集信息素1 与5 的合成 (图式2)。该课题组以(–)-α-雪松烯 (24) 为起始原料，先经二氧化铂催化氢化还原，得到化合物25，然后再与溴加成，制得二溴化产物26，最后经1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯 (DBU) 催化，发生消除反应得到跳甲聚集信息素1 与5 的混合物，但产率很低(4%与5%) 。次年，Boland 课题组[50]优化了Beran的合成方法，将25 与溴加成反应的溶剂换为CCl4，可以直接得到信息素5，产率提高到20%。虽然该方法合成路线简捷，但产率较低。

图式2 以 (-)-α-雪松烯为原料合成聚集信息素1 与5[49]Scheme 2 Synthesis of aggregation pheromones 1 and 5 from (-)-α-himachalene[49]

(R)-香茅醛可以用水蒸气蒸馏法从香茅草Cymbopogon citratus中提取[55]，具有抗癌活性[56]。2004 年，Mori 课题组[51]以(R)-香茅醛为手性源，完成了聚集信息素1、3、5 与6 的合成研究 (图式3)。他们以(R)-香茅醛 (27) 为起始原料，先用二氯铬酸吡啶 (PDC) 氧化为(R)-香茅酸，再与碘乙烷反应生成(R)-香茅酸乙酯 (28) ，然后经臭氧化还原水解得到醛酯29，接着利用Wittig 反应构建反式双键，生成不饱和二酯30，氢化还原为二酯31，再经分子内Claisen 酯缩合，得到环状羰基酯32，然后经水解、脱去羧基，得到(R)-2,6-二甲基环庚酮 (33)，最后经甲基化、Robinson 环化反应得到聚集信息素6。6 与溴化甲基三苯基鏻在正丁基锂作用下，生成聚集信息素3；3 在甲酸作用下，发生双键重排，生成信息素1；3 在四氯对苯醌的作用下，制得聚集信息素5。该方法虽然手性原料为商品化试剂，反应经典，但合成路线繁琐，不适宜继续进行放大合成研究。

图式3 以(R)-香茅醛为原料合成聚集信息素1、3、5 与6[51]Scheme 3 Synthesis of aggregation pheromones 1, 3, 5 and 6 from (R)-citronellal[51]

(R)-香芹酮可以从留兰香Mentha spicata精油中提取分离[57-58]，具有抗真菌与抗细菌活性[59]。2004 年，Srikrishna 课题组[52]以(R)-香芹酮为手性源，完成了聚集信息素2 的合成研究 (图式4)。该课题组以(R)-香芹酮 (35) 为起始原料，先与2-溴乙酸甲酯发生烷基化反应，得到羰基酯36，再经硼氢化钠还原为羟基酯37，然后经Williamson醚化与重氮甲烷甲酯化，生成醚酯38。38 用过量的二异丙基氨基锂 (LDA) 与碘甲烷处理，发生烷基化反应生成α,α-二甲基酯39，再经氢化铝锂(LAH) 还原与氯铬酸吡啶 (PCC) 氧化制得醛40。醛40 经Wittig 反应延长碳链生成烯醇醚41，然后用3 mol/L 盐酸处理得到二环醇42 与43 的混合物，二者质量比为5 : 1。二环醇42 经甲磺酰化，生成甲磺酸酯44，再经液氨还原，同时去除甲磺酰基与甲氧基，直接得到聚集信息素2。该方法虽然手性原料易得，反应条件比较温和，但合成路线繁琐，包括11 步反应。

图式4 以(R)-香芹酮为原料合成聚集信息素2[52]Scheme 4 Synthesis of aggregation pheromone 2 from (R)-carvone[52]

(R)-胡薄荷酮存在于薄荷Mentha haplocalyx[60]、荆芥Schizonepeta tenuifolia[61]等中药材中，已用于合成(–)-nardoaristolone B[62]、huperzine A 与huperzine U[63]等天然产物。2011 年，Bartelt 课题组[25]以 (R)-胡薄荷酮为手性源，完成了聚集信息素6 的合成研究 (图式5)。该课题组以(R)-胡薄荷酮 (46) 为起始原料，先与氯化氢反应，制得加成产物47，然后用氢氧化钠水溶液处理，发生开环反应，再酸化得到 (R)-香茅酸 (48)[64]，然后经酯化反应合成 (R)-香茅酸乙酯 (28)。与Mori 合成聚集信息素6 的方法类似，酯28 经臭氧化还原水解、Wittig 反应、氢化还原与分子内Claisen 酯缩合、脱羧反应等6 步反应，得到(R)-2,6-二甲基环庚酮 (33)。最后经甲基化、Robinson 环化反应等4 步反应，得到聚集信息素6。该方法虽然合成路线冗长，包括14 步反应，但前三步反应易于放大，可以做到100 g 级反应。

图式5 以(R)-胡薄荷酮为原料合成聚集信息素6[25,64]Scheme 5 Synthesis of aggregation pheromone 6 from (R)-pulegone[25,64]

完成了聚集信息素6 的合成研究之后，Bartelt 课题组[25,65]以6 为手性源，完成了聚集信息素1、3、7～9 的合成研究 (图式6)。该课题组以聚集信息素6 为起始原料，先与甲基锂反应，合成了聚集信息素7 与8 的混合物，7 与8 可用制备液相色谱分离。将7 与8 的混合物用离子交换树脂Dowex 50W-X4 处理得到聚集信息素1 与3 的混合物。利用3-氯过氧苯甲酸 (m-CPBA) 将信息素1 氧化，得到聚集信息素9。该方法虽然可以合成5 种聚集信息素，但需要信息素6 为手性原料，不易得到，而且只能得到信息素7 与8 的混合物，以及1 与3 的混合物，不适宜进行放大合成研究。

图式6 以6 为原料合成聚集信息素1、3、7～9[25,65]Scheme 6 Synthesis of aggregation pheromones 1, 3, 7-9 from 6[25,65]

此外，Bartelt 课题组[25]还以信息素6 为手性源，完成了聚集信息素10～14 的合成研究 (图式7)。该课题组以信息素6 为原料，先与甲氧甲基三苯基膦发生Wittig 反应，制得化合物49，然后利用浓氢碘酸水解只能得到微量的聚集信息素10。将化合物49 通过高氯酸氧化得到聚集信息素12 和14 的混合物，二者可以使用液相色谱分离。信息素14 经LAH 还原，得到聚集信息素13。将信息素6 与二甲基亚甲基锍反应，得到环氧化合物50，该化合物不稳定，可以转化为聚集信息素10 与11 的混合物，二者难以用硅胶柱色谱分离，可以使用制备液相色谱分离。该方法虽然可以合成5 种信息素，但得到的是信息素12 与14 的混合物，以及信息素10 与11 的混合物，不能利用常规柱色谱法分离，只能用制备液相色谱法分离，而且原料为信息素6，难以放大，需要寻找更加高效、简捷的合成方法。

图式7 以6 为原料合成聚集信息素10～14[25]Scheme 7 Synthesis of aggregation pheromones 10-14 from 6[25]

3.1.2 手性诱导法 手性诱导法是将手性助剂先与底物反应，得到含手性中心的化合物，然后利用该化合物的不对称因素，诱导产生新的手性碳原子，再经一系列化学反应，得到目标手性化合物的方法[66]。常见的手性助剂有薄荷醇、氨基酸[67]、噁唑烷酮[68]等，已广泛应用于各种医药、农药与天然产物的不对称合成研究[69-70]。在跳甲聚集信息素的合成研究中，主要使用的手性助剂为(S)-4-苄基-2-噁唑烷酮[71]等。

噁唑烷酮手性助剂最早由Evans 课题组研究，具有优异的手性诱导性能，并且易于进行放大合成[72]。2005 年，Mori 课题组[71]以 (S)-4-苄基-2-噁唑烷酮为手性助剂，利用Evans 不对称烷基化法完成了聚集信息素5 的合成研究 (图式8)。该课题组以对甲苯乙酸 (51) 为起始原料，先与二氯亚砜反应，制得酰氯52，52 再与手性助剂(S)-4-苄基-2-噁唑烷酮发生酰化反应，得到噁唑烷酮酰胺53，然后与碘甲烷发生Evans 不对称甲基化反应，制得含手性甲基的噁唑烷酮酰胺54。54 经四氢铝锂还原为手性醇55，再经对甲苯磺酰化制得对甲苯磺酸酯56，然后与NaCN 反应得到手性腈57，再经碱性水解得到手性酸58。58 与N,O二甲基羟胺反应制得Weinreb 酰胺59，然后与异丁烯基格氏试剂反应延长碳链得到芳姜黄酮60，最后经分子内付氏烷基化与水合肼还原，得到聚集信息素5。该方法虽然起始原料为商品化试剂，反应易放大，但合成路线较长，而且用到剧毒药品氰化钠，应用价值不高。

图式8 Evans 不对称烷基化法合成聚集信息素5[71]Scheme 8 Synthesis of aggregation pheromone 5 via Evans asymmetric alkylation[71]

3.1.3 不对称催化法 不对称催化法是在化学反应中使用少量的手性催化剂，将大量的潜手性底物转化为特定构型的手性产物，是极具有应用前景的构建手性碳原子的方法[73]。不对称催化反应主要包括不对称3 + 2 环加成[74]、不对称Kumada偶联[75-76]、不对称Hiyama 偶联[77-78]、不对称Suzuki 偶联[79-80]、不对称Negishi 偶联[81-82]、不对称硼氢化[83]和不对称Mannich[84]等反应，可用于医药[85]、农药[86]与天然产物[87]的不对称合成研究。应用于合成跳甲聚集信息素的不对称催化反应主要有Sharpless 二羟基化[88]、插烯Mukaiyama反应[89]、芳基硼酸加成[90]等反应。

Sharpless 不对称二羟基化是在手性配体与金属催化下，烯烃与氧化剂发生对映选择性氧化加成，得到邻二醇的反应[91]，已应用于生物碱、氨基酸、萜、内酯等天然产物的合成研究[92-93]。2012年，Chavan 课题组[88]利用Sharpless 不对称二羟基化反应构建手性中心，完成跳甲聚集信息素5 的合成 (图式9)。该课题组以α-甲基对甲苯乙烯(62) 为起始原料，经Sharpless 不对称二羟基化反应，先生成二醇63，再经催化氢化得到伯醇64，然后与碘发生亲核取代反应制得碘代物65。65 与丙二酸二乙酯发生反应生成二酯66，然后碱性条件下水解，再经加热脱羧，制得手性酸67。67 在三氟甲酸 (TFA) 与三氟甲酸酐 (TFAA) 催化下，发生分子内付氏酰基化反应，生成(R)-4,7-二甲基-1-四氢萘酮 (68)，然后与碘化甲基三苯基鏻发生Wittig 反应，制得烯烃69；再经羟基 (对甲苯磺酰氧基) 碘苯 (Koser’s reagent，HTIB) 处理，得到扩环产物酮70，最后经甲基化与水合肼还原，得到跳甲聚集信息素5。该方法虽然目标产物光学纯度高 (97% ee)，然而合成路线繁琐，需要11 步反应。

图式9 不对称催化Sharpless 双羟基化法合成聚集信息素5[88]Scheme 9 Synthesis of aggregation pheromone 5 via catalytic Sharpless asymmetric dihydroxylation[88]

不对称催化插烯Mukaiyama 反应是指在手性路易斯酸催化下的醛或酮与硅基二烯醇醚之间的反应，是构建手性中心的重要手段[94-95]，可用于合成trichostatin D、(+)-ratjadone 与crytophycin 等天然产物[96-97]。2017 年，Figueiredo 课题组与Campagne课题组[89]利用不对称催化插烯Mukaiyama 反应构建手性中心，完成了跳甲聚集信息素5 的合成(图式10)。该课题组先利用铜催化的对甲苯乙酮(73) 与硅基二烯醇醚 (72) 的不对称插烯Mukaiyama反应，制备了内酯74，然后利用催化氢化合成了手性酸75，再在P2O5/MeSO3H (Eaton’s reagent)催化下发生分子内付氏酰基化反应，得到酮76。76 经Me2TiCl2(Reetz reagent) 处理与m-CPBA 氧化，得到跳甲聚集信息素5。该方法合成路线简捷，仅包括5 步反应，虽然不对称催化反应产物74 的对映异构体过量 (ee) 值只有70%，但经重结晶可提高到95% ee，可以满足昆虫信息素的应用要求。因此，该方法值得进一步研究，有望为跳甲的绿色防控奠定基础。

图式10 不对称催化插烯Mukaiyama 法合成聚集信息素5[89]Scheme 10 Synthesis of aggregation pheromone 5 via catalytic asymmetric vinylogous Mukaiyama reaction[89]

不对称催化芳基硼酸加成法是在手性催化剂存在下，芳基硼酸与烯烃发生不对称加成反应，是构建苄位手性叔碳的重要方法[98-99]。2021 年，Bisai 课题组[90]利用铑催化的芳基硼酸与烯酸酯的不对称加成反应，构建苄位手性叔碳中心，完成了聚集信息素5 的形式合成 (图式11)。该研究组首先利用手性联萘膦配体 ((S)-BINAP) 与铑催化的芳基硼酸78 与烯酸酯77 的不对称加成反应，制得手性酯79，然后经二异丁基氢化铝 (DIBAL) 还原得到手性醛80，再经Wittig 反应延长碳链，得到烯酸酯81。81 与甲基锂发生加成反应，生成烯醇82，然后利用PCC 氧化得到手性酮83，再在AlCl3催化下，发生付氏烷基化反应，生成聚集信息素5 的前体61。利用Wolff-Kishner 法可将61 直接还原为聚集信息素5。该方法虽然合成路线较简捷，手性中间体79 的光学纯度高，但作者仅完成了聚集信息素5 的形式合成。

图式11 不对称催化硼酸加成法合成聚集信息素5[90]Scheme 11 Synthesis of aggregation pheromone 5 via catalytic asymmetric arylboronic acid addition[90]

3.2 不饱和醛类跳甲聚集信息素的合成

不饱和醛类跳甲聚集信息素合成研究的关键是构建特定立体构型的碳碳双键。按双键的构建方法分类，可以分为羟醛缩合法、Wittig 偶联法、Wittig-Horner 偶联法与炔酯异构化法。

3.2.1 羟醛缩合法 羟醛缩合法是由两个羰基化合物发生反应制备不饱和醛或酮，是构建碳碳双键的重要方法[100]。2021 年，Schieberle 课题组[101]利用羟醛缩合反应构建碳碳双键，完成了跳甲聚集信息素15 与16 的合成研究(图式12)。 该课题组将2,4-庚二烯醛 (84) 与丙醛用KOH 处理，得到了聚集信息素15 与16 的混合物，然后利用制备HPLC 的方法将二者分离，得到了15 与16 的纯品。该方法虽然合成路线简捷，但需要制备HPLC 分离目标产物，不易进行放大合成研究。

图式12 羟醛缩合法合成聚集信息素15 与 16[101]Scheme 12 Synthesis of aggregation pheromones 15 and 16 via aldol condensation[101]

3.2.2 Wittig 偶联法 Wittig 偶联法是在强碱作用下季鏻盐先生成鏻叶立德，然后与醛或酮发生反应，得到碳链延长的烯烃，是合成碳碳双键的重要手段[102-103]。2005 年，Schieberle 课题组[104]利用Wittig 反应构建碳碳双键，完成了跳甲聚集信息素15 与16 的合成研究 (图式13)。该课题组以(E)-2-戊烯醛 (85) 为起始原料，先与季鏻盐发生Wittig 反应，制得 (2E, 4Z/E, 6E)-2,4,6 壬三烯酸甲酯 (86)，然后经LiAlH4还原，得到4 位碳碳双键为Z/E混合的三烯醇87，再利用Dess-Martin 氧化得到15 与16 的混合物，最后经制备TLC 纯化，得到目标信息素15 与16。该方法虽然合成路线简捷，但需要制备TLC 纯化，不易进行放大合成研究。

图式13 Wittig 偶联法合成聚集信息素15 与16[104]Scheme 13 Synthesis of aggregation pheromones 15 and 16 via Wittig coupling[104]

3.2.3 Wittig-Horner 偶联法 Wittig-Horner 偶联法是利用亚磷酸酯代替季鏻盐制备磷叶立德，再与醛酮反应生成烯烃的方法[105-106]。2006 年，Zilkowski 课题组[30]利用Wittig-Horner 反应构建碳碳双键，完成了聚集信息素15 的合成研究 (图式14)。该课题组以商品化试剂二烯醛84 为起始原料，先与3-乙基2-亚磷酸乙酸酯 (88) 发生Wittig-Horner反应，构建E型碳碳双键，制得三烯酸乙酯89，再经二异丁基氢化铝还原得到三烯醇90，最后利用二氧化锰氧化，制得聚集信息素15。该方法合成路线简捷，总产率高，值得进一步进行放大合成研究。

图式14 Wittig-Horner 偶联合成聚集信息素15[30]Scheme 14 Synthesis of aggregation pheromone 15 via Wittig-Horner coupling[30]

另外，Zilkowski 课题组[30]还利用Wittig-Horner 反应完成了聚集信息素16 的合成研究(图式15)。该课题组以烯醇91 为起始原料，先经二氧化锰原位生成醛，然后在苯甲酸催化下发生Wittig 反应，由于苯甲酸能够增加E型碳碳双键的含量，新生成的碳碳双键E与Z的质量比为91 :9，再经四氢铝锂还原为二烯醇93，然后用二氧化锰氧化为二烯醛94[107]。94 与3-乙基2-亚磷酸乙酸酯 (88) 发生Wittig-Horner 反应，构建E型碳碳双键，制得三烯酸乙酯95，最后经二异丁基氢化铝还原与MnO2氧化，制得聚集信息素16。该方法虽然利用苯甲酸增加了中间体92 的2 位碳碳双键的E与Z的质量比，但是合成路线较繁琐，包括6 步反应，不易进行放大合成研究。

图式15 Wittig-Horner 法合成聚集信息素16[30,107]Scheme 15 Synthesis of aggregation pheromone 16 via Wittig -Horner coupling[30,107]

3.2.4 炔酯异构化法 炔酯异构化法是指磷催化的炔烃发生异构化反应，直接构建两个E型碳碳双键的方法[108]，已用于octalactin A 与(-)-vertinolide等天然产物的合成研究[109-110]。2019 年，Toy 课题组[111]利用炔酯的异构化反应，完成了聚集信息素15 的合成研究 (图式16)。该课题组以正己炔 (97)为起始原料，先与正丁基锂生成炔基锂，然后与氯甲酸甲酯反应，得到炔酯98，再用三苯膦处理发生炔酯异构化，得到二烯酯99，再经二异丁基氢化铝锂还原与二氧化锰氧化，制得二烯醛84。84 与鏻叶立德发生Wittig 反应，生成三烯酯89，最后经二异丁基氢化铝还原与二氧化锰氧化，得到聚集信息素15。该方法虽然利用炔酯异构化生成二烯酯99，具有高立体选择性，然而合成路线较繁琐，需要8 步反应，不适宜进行放大合成研究。

图式16 炔酯异构化法合成聚集信息素15[111]Scheme 16 Synthesis of aggregation pheromone 15 via the acetylenic ester isomerization[111]

4 跳甲聚集信息素的应用

跳甲聚集信息素具有聚集大量同种雌雄昆虫的生物活性，可用于跳甲的诱集与种群监测。2013 年，韩诗畴课题组[21]将粘虫黄板与跳甲聚集信息素相结合，研究了菜心田、芥菜田黄曲条跳甲成虫的田间诱捕效果。该课题组研究发现，与单独使用黄板相比, 信息素引诱剂与粘虫黄板联合处理可增加黄曲条跳甲的诱集量。最近，须志平课题组[22]研究了蓝、绿、黄、白等4 种粘虫色板和聚集信息素诱芯对黄曲条跳甲的诱集效果和种群监测情况，发现粘虫绿板、黄板与聚集信息素诱芯的组合具有最优的黄曲条跳甲诱集效果。这些研究结果表明，利用粘虫色板与聚集信息素诱芯相结合，可用于黄曲条跳甲的大量诱杀和种群监测。该方法具有高效、低残留、不易产生抗性、对环境与天敌安全等优势，有望实现对黄曲条跳甲的绿色防控。

5 结论与展望

跳甲聚集信息素具有聚集大量同种雌雄跳甲的生理活性，可用于诱集跳甲与监测种群，极具发展前景，其化学成分包括倍半萜类与不饱和醛类两类化合物。合成倍半萜类跳甲聚集信息素的关键是构建手性中心，文献报道的合成策略主要有手性源法、手性诱导法与不对称催化法。合成不饱和醛类跳甲聚集信息素的关键是构建特定立体构型的碳碳双键，用于该类信息素的文献方法包括羟醛缩合法、Wittig 偶联法、Wittig-Horner偶联法与炔酯异构化法。

虽然关于跳甲聚集信息素的合成研究已取得了一定的进展，但还存在以下主要问题，需要进一步进行研究。1) 倍半萜类跳甲聚集信息素的合成研究目前主要集中于信息素1 与5，需要加强其他跳甲聚集信息素的合成研究。2) 合成不饱和醛类跳甲聚集信息素的关键是构建特定立体构型的碳碳双键，需要寻找提高立体选择性的方法。3) 现有的合成方法存在合成路线繁琐、试剂毒性较大、总产率较低、且产物需要制备TLC 或制备HPLC 方法进行分离，合成方法不易放大等问题，需要研究高效简捷、易于放大、有应用前景的合成方法，为跳甲类农业害虫的绿色防控提供技术支撑。