第三章 杀虫剂.ppt

第二章杀虫剂,杀虫剂发展简史,矿物质杀虫剂：硫磺、石灰、砒霜 公元前1850年前 植物性杀虫剂：除虫菊、烟碱、鱼藤酮 18世纪无机杀虫剂：氟、砷、硫、铜、汞、锌 1850年有机合成杀虫剂：DDT 1939年 Ops 1945年 CarbS 1953年 Pyrs 1949年 ON 1964年 IGR 1972年 Avermectins 1981年 杂环类 90s,第一节有机氯杀虫剂,.概述.有机氯杀虫剂的类别和特点.有机氯杀虫剂的作用机理,.概述,有机氯类杀虫剂（organochlorines）即由碳元素、氯元素和氢元素组成的化合物，其它的名称还有氯化烃类（chlornated hydrocarbons）等，它开始于对滴滴涕的认识。,滴滴涕即化合物1,1-双（4-氯酚）-2,2,2-三氯乙烷,其合成始于1874年，由氯醛和氯苯缩合，然后加入两者三倍重量的硫酸搅拌混合使其融化。1939年发现滴滴涕的杀虫特性。这个发现对杀虫剂的历史具有深刻的意义，标志着有机合成杀虫剂新纪元的开始。,另一个著名的有机氯类杀虫剂是六六六,即六氯环己烷。六六六于1825年被首次合成，但如同滴滴涕一样，直到1940年才由法国和英国的昆虫学家发现这个化合物原来是一个广谱的杀虫剂。六六六有很多异构体，人们将含丙体99以上的“纯品”称为林丹（Lindan），可以用于在草原上防治蝗虫。,后来，人们对有机氯化合物给予了高度重视，并先后开发了许多此类杀虫剂。目前，除硫丹、林丹和三氯杀螨醇（一种杀螨剂）等少数有机氯化合物仍在应用外，大多数品种已逐渐被其它类杀虫剂所取代。,.有机氯杀虫剂的类别和特点,.以苯为原料的有机氯杀虫剂该类杀虫剂最重要的品种为滴滴涕和六六六。由于这两个品种合成方法简便，在世界各地发展很快且使用范围广范。特点：化学性质稳定，在水中溶解度低，脂溶性强，易被植物和动物等有机体吸附，不易分解，在环境中残留时间长，而且可以通过生物富集与食物链在动物体内积累，对环境和人类健康造成威胁。目前已停止使用。,.不以苯为原料的有机氯杀虫剂主要品种：毒杀芬、狄氏剂、艾氏剂、七氯、灭蚁灵和硫丹等。特点：这些杀虫剂也具有有机氯杀虫剂的特性，即化学性质稳定，在水中溶解度低，脂溶性强，易被植物和动物等有机物吸附，不易分解，在环境中残留时间长。制备：对不以苯为原料的有机氯杀虫剂，主要采用林业产品的副产品松节油制备毒杀芬。现在主要生产品种为硫丹。,.有机氯杀虫剂的类别和特点,硫丹（endosulfan，硕丹，赛丹）特点：硫丹与上述有机氯类杀虫剂不同，能在有机体内迅速降解，其代谢的主要产物为环状硫酸酯和环状二醇，没有积累的危险，但对鱼高毒；作用方式为胃毒和触杀；毒性中等。,.有机氯杀虫剂的作用机理,有机氯类杀虫剂属于神经毒剂。滴滴涕与其它品种不同，主要作用于昆虫神经系统的轴突部位，影响钠离子通道而使昆虫的正常神经传导受到干扰或破坏而中毒；六六六及环戊二烯类刺激前突触膜大量释放乙酰胆碱，造成乙酰胆碱在前后两个神经元的间隙中大量积累，阻碍了神经元之间的神经传导，引起神经系统不正常的兴奋，导致中毒昆虫痉挛、麻痹等征象而引起死亡。,第二节 有机磷类杀虫剂,.概述2.有机磷杀虫剂的化学结构类型 3.有机磷杀虫剂的特点 4.有机磷杀虫剂的作用机制 5.有机磷杀虫剂的毒性,.概述,1941年Schrader合成出第一个内吸性有机磷杀虫剂八甲基焦磷酸酰胺（OMPA）和四乙基焦磷酸酯（TEPP），后者于1944年在德国商品化。,TEPP,OMPA,1944年Schrader合成了代号为E605的化合物，即对硫磷。E605的问世是有机磷化合物作为杀虫剂的一个重要突破，也是农药研究史上的重大成就。此后，在E605结构上稍加修饰，合成出了许多E605类似物，都表现出了优良的杀虫活性，有些品种降低了对哺乳动物的毒性，如氯硫磷、倍硫磷和杀螟硫磷等。,E605,1950年美国氰胺公司合成出对哺乳动物低毒的有机磷杀虫剂马拉硫磷；1952年，W Perkow 发现了合成乙烯基磷酸酯的反应（Perkow反应），合成了具有优异杀虫活性的敌敌畏和速灭磷等，使有机磷杀虫剂的发展上升到一个新的阶段。,马拉硫磷,敌敌畏,20世纪50年代是有机磷杀虫剂蓬勃发展的时期。除发现杀虫作用外，还发现了有机磷化合物的杀菌、除草、杀线虫、昆虫不育、植物生长调节和具有农药增效等活性，对农药的构成和发展具有重要价值。,2002年，199号农业部公告：国家明令禁止使用的农药（17）六六六，滴滴涕，毒杀芬，二澳氯丙烷，杀虫脒，二澳乙烷，除草醚，艾氏剂，狄氏剂，汞制剂，砷、铅类，敌枯双，氯乙酸胺，甘氟，毒鼠强，氟乙酸钠，毒鼠硅。在蔬菜、果树、茶叶、中草药材上不得使用和限制使用的农药：甲胺磷，甲基对硫磷，对硫磷，久效磷，磷胺，甲拌磷，甲基异柳磷，特丁硫磷，甲基硫环磷，治螟磷，内吸磷，克百威，涕灭威，灭线磷，硫环磷，蝇毒磷，地虫硫磷，氯唑磷，苯线磷19种高毒农药不得用于蔬菜、果树、茶叶、中草药材上。三氯杀螨醇，氰戊菊酯不得用于茶树上。任何农药产品都不得超出农药登记批准的使用范围。,发展趋势：高毒向低毒化发展 毒性低发展不对称结构 手性特征,拆分定向合成 与对应老品种无交互抗性发展杂环类化合物,不对称有机磷杀虫剂phosphocarb(BAS01),杂环有机磷flupyrazofos,低毒有机磷tebupirifos,R1O 烷氧基 CH3O-C2H5O-或R2O 胺基 NH2-苯(氧)基 苯氧硫甲基 异丙硫基C3H7S-n C3H7SR3：强酸性基-CH=CCl2 直接连P原子,2.有机磷杀虫剂的化学结构类型,磷酸酯类(RO)2P-O-R：如久效磷、磷胺、敌敌畏 一硫代磷酸酯(RO)2P-O-R（硫逐）：如对硫磷、甲基对硫磷、(RO)2P-S-R（硫赶）：氧化乐果、内吸磷二硫代磷酸酯(RO)2P-S-R：乐果、马拉硫磷、甲拌磷(3911)膦酸酯类(RO)2PR：如敌百虫硫代膦酸酯(RO)2PR：苯硫磷(硫代)磷酰胺类：甲胺磷、乙酰甲胺磷,=S,S=,=O,O=,O=,=S,(S),不对称结构：如丙溴磷、甲丙硫磷杂环类硫代磷酸酯：如三唑磷（1,2,4-三唑）毒死蜱（吡啶类）甲基硫环磷（二硫戊烯）,111,CH3CH2CH3CH2CH2,3.有机磷杀虫剂的特点,3.1理化性质 有机磷原药：外观，油状液体、固体；密度一般比水小，折光率较高；沸点一般很高；蒸气压力很低；溶解性，不溶于水或微溶于水，而溶于有机溶剂（例外，敌百虫、乐果、甲胺磷、磷胺等）；易水解为无毒的化合物（尤其是在碱性介质中）；易被氧化（，如对硫磷氧化成对氧磷、甲拌磷氧化成保棉丰等）；不能耐受较高温度，否则易分解；存在立体异构现象（顺反异构、光学、互变异构。异构体性质差别显著，毒效相差也甚远。,3.1.1光学异构 连接在原子上几个基团互不相同，两者在立体结构上为互成倒（镜）影（如左右手），称手性化合物，如甲胺磷,3.1.2硫逐硫赶异构现象如1059,硫赶1059(异内吸磷),硫逐1059(内吸磷),3.1.3辛硫磷的感光异构体,感光,3.2 药效高、作用方式多种多样 防效高（虫、螨）；具多种杀虫作用方式，广谱性；具有强的选择性，尤其是内吸作用杀虫。,3.有机磷杀虫剂的特点,3.3 在生物体内易于降解为无毒物 大多数杀虫效果高的有机磷农药在人、畜体内能够转化成无毒的磷酸化合物，如马拉硫磷、杀螟硫磷、灭蚜松、敌百虫、乙酰甲胺磷、双硫磷等。部分品种对哺乳动物急性毒性大，它们对哺乳动物的作用机理与对害虫没有本质上的差别。一般使用浓度下不致引起对植物的药害，例外，高粱对敌百虫、敌敌畏。,3.有机磷杀虫剂的特点,3.4 持效期有长有短 与有机氯杀虫剂相比，有机磷杀虫剂的持效期一般较短。但品种之间差异甚大。有的施药后数小时至2一3d完全分解失效，如辛硫磷、敌敌畏等。有的品种因植物的内吸作用可维持较长时间的药效，有的甚至能达1一2个月以上，如甲拌磷。,3.有机磷杀虫剂的特点,3.5 作用机制 抑制体内神经中的“乙酰胆碱酯酶(AChE)”或“胆碱酯酶(ChE)”的活性而破坏了正常的神经冲动传导，引起了一系列急性中毒症状:异常兴奋、痉挛、昏迷、死亡。,3.有机磷杀虫剂的特点,4.有机磷杀虫剂的作用机制,OP杀虫剂对AChE抑制作用4.1 酶活性的抑制：EPX PXE PEPE第一步 形成可逆性复合体（PXE 存地时间短）第二步 酶磷酰化反应，P原子（亲电性）与酶丝氨酸OH反应，亲电性愈强，对酶抑制能力愈强，X基团分离能力愈大。K2磷酰化反应速率常数很快第三步酶去磷酰化，K3速率常数，几乎不发生,K+1,K-1,K2,X,K3,4.2 酶活性的恢复 酶经磷酰化后，虽然水解作用极为缓慢，但仍然能自发地放出磷酸并使酶复活，这一反应称为自发复活作用或脱磷酰化作用。EP+H2O EH+P一OH 自发复活速度与抑制剂的离去基团无关，而取决于磷原子上残留的取代基以及酶的来源。AChE复活剂：羟胺(NH2OH)（弱）、肟、羟肟酸（强）引入阳离子活性更强。攻击磷酰化酶中的P原子而取代它们。,（解磷定）,4.3 磷酰化酶的老化 老化：指磷酰化酶在恢复过程中转变为另一种结构，以至于羟胺类的药物不能使酶恢复活性。老化现象是由于二烷基磷酰酶的脱烷基反应造成的。磷酰化酶的老化速率与磷酰基上的烷基有关。二乙基磷酰化酶老化缓慢，但甲基、仲烷基及苄基（苯甲基）酯的老化速度要快得多。老化反应速度取决于非酶的化学力，发生烷基磷酸酯基C一O键的断裂。因此，酶如果受烷基化能力高的磷酸酯的抑制，老化现象易于发生。,5.有机磷杀虫剂的毒性,5.1急性毒性相当一部分有机磷类杀虫剂对人畜高毒，但大多数品种在人、畜体内能转化成无毒的磷酸化合物。同类型的有机磷杀虫剂品种如磷酰胺酸衍生物甲胺磷和乙酰甲胺磷结构稍有变化，急性毒性变化很大。,5.1急性毒性,甲胺磷急性经口LD50约30 mg/kg，为高毒品种，但经乙酰化后的乙酰甲胺磷急性经口LD50确仅为823 mg/kg，变化为低毒品种。有机磷杀虫剂对哺乳动物的作用机理与对害虫没有本质上的差别，这类杀虫剂对包括昆虫和人在内的所有以胆碱酯酶为神经传导介质的生物都具有杀伤作用。,5.2慢性毒性,有机磷杀虫剂化学性质不稳定，在自然界极易分解，残留时间较短，所以，慢性毒性较为少见。但也有个别品种如除线磷在生物体内存留时间较长，一次中毒后，乙酰胆碱酯酶活性被抑制时间在两个月以上，中毒后5475天患者脂肪内或血液内尚能检出完整的有机磷残留。能引起迟发性神经毒性的有机磷品种有氟磷酸酯类、三苯基磷酸酯类和胺基酯类，其中以甲胺磷为最多，依次为乐果、氧乐果、敌敌畏、稻瘟净、杀螟松、马拉硫磷、甲基对硫磷和敌百虫等。,5.3残留毒性 大多数有机磷杀虫剂在结构上比较简单，在环境中被分解后可以转化为植物的营养物质氨、磷酸以及硫醇类小分子，与生态可以和谐共存。,5.有机磷杀虫剂的毒性,第三节 氨基甲酸酯类杀虫剂,.概述2.氨基甲酸酯杀虫剂的化学结构与类型3.氨基甲酸酯类杀虫剂的特点4.氨基甲酸酯类杀虫剂的作用机制,很久前，人们曾发现在西非生长的一种蔓生豆科植物毒扁豆（Physostigma benenosum）种子 一种咖啡色的小豆中，存在有一种剧毒物质。1864年分离得到毒扁豆碱。1925年确定了毒扁豆碱的化学结构；1935年完成了毒扁豆碱的人工合成。毒扁豆碱是首次发现的天然存在的氨基甲酸酯类化合物。,.概述,1931年杜邦（Du Pond）公司研究了具有杀虫活性的二硫代氨基甲酸衍生物，发现双（四乙基硫代氨基甲酰）二硫物对蚜虫和螨类具有触杀活性，福美双具有拒食活性，代森钠具有杀螨活性。这是研究氨基甲酸酯类化合物杀虫活性的开始。但上述化合物最终未能成为杀虫剂，而由于它们卓越的杀菌活性，很块就作为杀菌剂进入了农药行列。,福美双,代森钠,20世纪40年代中后期，第一个真正的氨基甲酸酯类杀虫剂地麦威在瑞士的嘉基（Geigy）公司合成成功并于1951年进行商业登记。随后，一些早期的氨基甲酸酯类杀虫剂被陆续开发出来。,地麦威,敌蝇威,异索威,1953年，Union Carbide 公司合成了西维因并于1957年正式公布生产，后来成为市场上产量最大的农药品种之一。,1954年，Metcalf和Fukuto等合成了一系列脂溶性、不带电荷的毒扁豆碱类似物，成为研究此类化合物结构与活性关系的典范。后来，这些化合物中的害扑威、异丙威、二甲威、速灭威被开发成为杀虫剂。自此，确定了N-甲基氨基甲酸芳基酯在杀虫剂中的地位，也为后来大量的新的氨基甲酸酯杀虫剂的出现奠定了基础。,害扑威(hopcide)速灭威(metolcarp),嗣后，Union Carbide公司的化学家们又将肟基引入，从而导致具有触杀和内吸活性的高效杀虫、杀螨和杀线虫剂的出现，如涕灭威和杀线威等。,涕灭威(aldicarp)杀线威(oxamyl),氨基甲酸酯类杀虫剂以其作用迅速，选择性高，有些品种还具有强内吸性以及没有残留毒性等优点，到20世纪70年代已发展成为杀虫剂中的一个重要方面。但某些品种的高毒性也制约了其使用范围。,2.氨基甲酸酯杀虫剂的化学结构与类型,所有氨基甲酸酯杀虫剂均可视为氨基甲酸的衍生物。氨基甲酸是极不稳定的，它会自动分解为二氧化碳和氨。然而，氨基甲酸盐和酯却相当稳定。根据取代基的变化，可以将氨基甲酸酯类杀虫剂划分为四种类型。,2.1 N,N-二甲基氨基甲酸酯 这类化合物都是杂环或碳环的二甲氨基甲酸衍生物，在酯基中都含有烯醇结构单元，氮原子上的两个氢均被甲基取代。这类品种有地麦威、吡唑威、异索威、敌蝇威和抗蚜威等。,抗蚜威(pirimicarp),2.2N-甲基氨基甲酸芳香酯 这类氨基甲酸酯杀虫剂是市场上品种最多的一类，氮原子上一个氢被甲基取代，芳基可以是对、邻和间位取代的苯基、萘基和杂环苯并基等。主要品种为西维因、仲丁威、灭害威、残杀威、除害威、速灭威、害扑威、叶蝉散和克百威等。,叶蝉散(isoprocarp)克百威(carbofuran),2.3 N-甲基氨基甲酸肟酯 这类化合物是于1966年由Payne及其合作者报道的。由于肟酯基的引入而使此类化合物变得高效高毒。在这类化合物中，烷硫基是酯基中的重要单元。主要品种有涕灭威、灭多威、棉果威、杀线威和抗虫威等。,灭多威,2.4 N-酰基（或羟硫基）N-甲基氨基甲酸酯这是一类新化合物，主要是在第二、三类化合物基础上进行改进并使之低毒化的品种。在结构上，氮原子上余下的一个氢原子被酰基、磷酰基、羟硫基、羟亚硫酰基等集团取代，造成在昆虫和哺乳动物中不同的代谢降解途径，以提高其选择性。这类化合物合成难度较高，商品化的品种还不多。这类品种有呋线威、棉铃威和磷亚威等。,棉铃威,3.氨基甲酸酯类杀虫剂的特点,3.1 杀虫范围不如有机磷广，对螨类和介壳虫类效果差，对叶蝉、飞虱、棉蚜、棉铃虫、玉米螟以及对有机磷抗性害虫有效；有的具内吸作用，如，克百威，螟虫类、稻瘿蚊,3.2 分子结构与毒性有密切关系 选择性强，毒性相差较大,分子结构不同的氨基甲酸酯杀虫剂其毒效和防治对象也有很大差别。(1)苯环上的取代基(X)是烷基的:活性：甲基、乙基、异丙基、特丁基、另丁基 邻位或间位对位 支链的取代基直链取代基(2)苯环上连接氯原子的化合物(如害扑威 氯原子接在苯环上间位和邻位对位,（一）高毒类品种（大白鼠急性经口LD50 500 mg/kg体重）：乙苯威，二甲威，西维因，苯硫威，特丁威，害扑威，蜱虱威，双氧威和磷硫灭多威等。,3.3 混用特点 拮抗作用:竞争AChE 增效作用:选择性抑制脂肪族酯酶 除虫菊酯的增效剂对其增效：抑制解毒代谢酶（P450酶系）4.大部分氨基甲酸酯类比有机磷杀虫剂毒性低，对鱼类比较安全，但对蜜蜂具有较高毒性；对人畜的毒性都比较小。胆碱酯酶复活利(如氯磷定等)解毒无效，但阿托品可作为解毒剂。,与OPs混合,4.氨基甲酸酯类杀虫剂的作用机制,与OP差异：K3比乙酰化酶水解慢，但是比磷酰化酶水解快得多。乙酰化酶的复活半衰期只有0.1ms左右，氨基甲酰化酶为几分钟到数小时，而磷酰化酶为几小时到几十天，甚至永不复活。无老化 治疗，阿托品效好，酶复活剂（2-PAM、4-PAM、双复磷）无效,第四节 拟除虫菊酯类杀虫剂 Pyrethroid insecticides,天然除虫菊素及其特点化学结构类型第一代拟除虫菊酯第二代光稳定性拟除虫菊酯作用机理及中毒解救,根据天然除虫菊素的化学结构而仿制成的一类超高效杀虫剂。,发现和传播发现传说：波斯一妇女发现美丽小花能杀死昆虫 产自中国 Lodeman(1903)记载：19世纪初Jumtikoff（亚美尼亚人）发现北高加索一个部落用除虫菊花粉杀虫，1928年起开始大量加工制造这种药粉。(4)Gnadinger(1935)红花除虫菊杀虫(5)1940年在南斯拉夫的达马提亚地区（Dalmatia）发现，白花除虫菊，含A.I.1%，最高达1.5%。,一、天然除虫菊素及其特点,传播 1840年左右在波斯栽培（或产于中国）19世纪中期传至欧洲、日本、美国 20世纪初传至非洲、南美，而主产南斯拉夫 二次大战前主产日本（1.3万吨干花年，占全世界70%）40s中70s主产东非（肯尼亚、乌干达、坦桑尼亚),最高年产量2-2.2万吨 目前肯尼亚，坦桑尼亚，厄瓜多尔，乌干达，刚果，日本，澳大利亚，我国江苏、云南、台湾等地。肯尼亚是世界上最主要的除虫菊种植国，国际市场上70%一80%的除虫菊产品来自肯尼亚；,云南生态环境和自然条件与世界除虫菊主产区肯尼亚相似,特别滇中地区,土地肥沃,温度适宜,水利发达,非常适合种植除虫菊,平均亩产干花120公斤,超过了肯尼亚的平均亩产80公斤的水平,干花菊酯含量平均1.4%,超过了国际标准1.2%,含量 花：0.81.5%；茎叶：0.15%；根：无,除虫菊花中的A.I.,除虫菊素为黄色粘稠状液体，在碱、强光、高温(60)下不稳定（需加增效剂），不溶于水。除虫菊（0.7-1.0%）加工剂型 除虫菊乳油（3%）油剂、气雾剂、蚊香 卫生害虫：蚊、蝇、蜚蠊防治对象 家畜害虫：厩蝇、角蝇 贮粮害虫：米象,天然除虫菊酯：一类理想的杀虫剂 优点：（1）杀虫毒力高，杀虫谱广，对人畜十分安全；（2）不污染环境；（3）没有致癌、致畸、诱变等不良效应，也不会发生积累中毒(极快在体内降解)。缺点：持效性太差，在光照下很快氧化，药效维持不到ld，因此，不能在田间使用，只能用于室内防治卫生害虫。,丙烯菊酯（Allethrin）美国Laforge等（1947）以Pyrethrin 为原型，用丙烯基（-CH2CH=CH2）代替其环戊烯醇侧链的戊二烯基。1949年美国碳素化学公司投产。,二、第一代拟除虫菊酯（1948-1971）,特点 八个异构体以1R，3R(+)反式，S(+)异构体对家蝇毒力最高（LD50=0.24g/蝇），是毒力最低的1S，3S(-)反式，R(-)异构体(45.2 g/蝇)的500倍。强触杀、击倒快，药效比除虫菊素差（蟑螂）蒸气压20,9.3310-3Pa；蚊香，电热蚊香片 残效短，光敏感（稳定性比Pyrethrin稍好）低毒：大鼠口服LD50:685()-1100()mg/Kg。研究集中在克服光不稳定性的结构改造上,苯醚菊酯 杀虫活性并不强大，但光稳定性有了改进，其原因为比较稳定的苯环结构(苯氧基苄醇)代替了醇部分的不饱合结构。日本住友公司又在此基础上在分子中引入了氰基，毒力大为提高，成为氰苯醚菊酯。醇部分的改造的意义：既改善了光稳定性，又使毒力提高，住友公司特将这个醇称为“住友醇”。这个醇是一系列光稳定性高效拟除虫菊酯的基本组成部分。,三、第二代光稳定性拟除虫菊酯,(一)光稳定性拟除虫菊酯的发展过程 对醇部分的改造：1973年Mataui将醇部分改为苯氧基苄醇合成了甲氰菊酯(fenpropathrin)，其对螨类、粉虱等均有较好的效果，缺点是对卵无效且口服毒性较高(大鼠经口LD50为6070mg/kg)。,对酸部分的改造：Farkas(1958)，在菊酸异丁基侧链上以卤素取代偕二甲基，未商品化。1972年Elliott用氯代菊酸与苯氧苄醇成功合成了氯菊酯即二氯苯醚菊酯(permethrin)，并于1977年商品化。这是第一个农用除虫菊酯其药效比DDT高几十倍解决了光不稳定中心的结构（菊酸侧链的偕二甲基及醇部分的不饱和结构），持效期长达710d。,对酸部分的改造：Elliott证实，以二氯菊酸配合其他醇而合成的菊酯毒力都有较大的提高，但对光的稳定性必须与相对稳定的苯氧苄醇配合才有所改善。随后，Elliott在以上结构中引入氰基相继合成了氯氰菊酯和溴氰菊酯。,同时，日本人板谷和大野开发合成了分子结构中没有环丙烷的氰戊菊酯，打破了菊酯必须具有“三碳环”结构的传统观点（第一个突破）。第二代光稳定性农用拟除虫菊酯得迅速发展,对酸部分的改造：,三、第二代光稳定性拟除虫菊酯,(一)光稳定性拟除虫菊酯的发展过程 进展：解决对鱼毒性高，对螨类和土壤害虫效果差及没有内吸性等。1.在结构中导入氟原子：保持或提高了原有活性且对螨类表现了较好的毒效，但对鱼和蜜蜂的毒性并末降低。如氟氯菊酯、氟氯氰菊酯、氯氟氰菊酯及七氟菊酯等。,2、在结构中导入硅原子，有效的降低了其对哺乳动物和鱼类毒性。氟硅菊酯：虽然此类取代品种在对害虫活性方面并没有较大的突破，但对哺乳动物和鱼类毒性降低（大白鼠急性经口LD505000 mg/kg），而且对白蚁具有良好的驱避作用，在发展拟除虫菊酯的结构上增添了一个新的领域。,氟硅菊酯（silafluofen）,3.改变酯的结构：不含酯结构的“菊酯”-肟醚菊酯，仍具有类似活性，但对鱼的毒性显著降低。打破了拟除虫菊酯类杀虫剂具有高活性必须是“酯”结构的说法（第二个突破）。,醚菊酯,三、第二代光稳定性拟除虫菊酯,(一)光稳定性拟除虫菊酯的发展过程 进展：拟除虫菊酯类化合物，不同的光学异构体活性差异很大。高效异构体的拆分。如氯氰菊酯具有三个不对称碳原子，即有8个光学异构体，从8个异构体中拆分出1R-顺式酸-S醇酯/1S-顺式酸-R-醇酯(1:1)和lR-反式酸-S醇酯/lS-反式酸-R-醇酯(1:1)的混合物(即高效顺-反氯氰菊酯)，其药效比氯氰菊酯高约1倍。溴氰菊酯的单一右旋顺式异构体(1R,3R菊酯与S-氰醇合成的酯)杀虫活性最高。而S,S-氰戊菊酯(来福灵)则为氰戊菊酯的高效异构体。,Py 比 较 总 结,型拟除虫菊酯：不带CN基的，处理的昆虫很快就出现高度兴奋及不协调运动、麻痹即所谓击倒，但击倒时体内的药量若未达到致死量时，将会苏醒，最后瘫软死亡，如丙烯菊酯和胺菊酯等。“击倒”，即引起昆虫的快速的、可恢复的麻痹。型拟除虫菊酯：带有CN基的，处理昆虫不出现兴奋症状，而出现运动失调以后的中毒症状，即很快痉挛，立即进入麻痹状态，最后瘫软死亡，如氯氰菊酯、溴氰菊酯和速灭杀丁等。,四、作用机理,四、作用机理,天然除虫菊酯和拟除虫菊酯杀虫剂与DDT一样属神经轴突部位传导抑制剂,而对于突触没有作用，为轴突毒剂。中毒征象十分相似，但击倒作用在除虫菊酯中更为突出。它们都是负温度系数药剂。,当拟除虫菊酯与神经膜上的钠离子通道结合后，个别的钠离子通道被拟除虫菊酯变构，在去极化期间使钠离子通道开启延长，导致钠电流和钠尾电流（表示有更多的钠通道处于开放状态）明显延长。其中带CN基的拟除虫菊酯类甚至能使钠通道长期不关闭，如溴氰菊酯等。延长的钠电流引起负后电位去极化，振幅和时程增加，在负后电位去极化达到兴奋阈值时，发生重复后放。引起这样的重复后放可在神经系统的各个部位发生，特别在突触的神经末端和感觉神经元，引起神经肌肉痉挛产生超兴奋，使运动失调，最后麻痹死亡。,Na+通道学说：,温度影响重复后放，低温下（26）重复后放活性增加解释负温度系数 除虫菊酯有三种作用：驱避、击倒、毒杀。一般认为，驱避作用是作用于感觉器官引起的反应，使用极低浓度即有效，因此，它不影响到神经系统的其他部分，与击倒和毒杀的作用机制完全无关。,与DDT的差异:除虫菊酯不但对周围神经系统有作用，对于中央神经系统也有作用，而DDT对中央神经系统无作用。虽然除虫菊酯与DDT都作用于轴突，但除虫菊酯的作用主要是在冲动产生区(impulse generating region)，而DDT没有这样固定,并且除虫菊酯似乎对感觉器官的输入神经的轴突特别有效。此外，在电生理学上发现有些小的差异。除虫菊酯及其类似物的毒理作用比DDT更为复杂，它同时具有驱避、击倒及毒杀三种不同的作用。,急性毒性为低毒或中毒，对鱼类和蜜蜂均表现高毒（除个别品种如肟醚菊酯)在环境中无残留及慢性毒害现象中毒后无专用解毒药，对出现痉挛者可采用抗痉挛剂(如巴比妥、苯妥英、氨甲酰甘油愈创木酚醚等)，对唾液分泌过多者可服用阿托品。,五、毒性及中毒解救,第五节 沙蚕毒素类与甲脒类杀虫剂,.概述2.主要特点3.化学结构与类型4.沙蚕毒素类杀虫剂的反应活性与毒理5.沙蚕毒素类杀虫剂的作用方式和应用6.甲脒类杀虫剂,1.概述日本渔民发现海滩上死的异足索沙蚕(环形动物门、毛足纲、沙蚕科)能使蚊、蝇致死。,1934年日本新田清三郎(S.Nita)从中分离到活性物质，命名为Nereistoxin，对脊椎动物具神经麻痹作用。1962年桥木确定其化学结构1967年巴丹(Padan)在日本注册1972年湖南化工所、沈阳院仿制1974年贵州化工所开发创制杀虫双,1.概述,杀虫双(bisultap)杀虫环(thiocyclam-hydrogenoxal),杀虫钉(trithialan)多噻烷,2.主要特点 具内吸、胃毒、触杀作用 广谱，防治棉、蔬、果、茶等作物害虫 低-中等毒性 对环境较安全（鱼、鸟低毒）对蜜蜂、家蚕有毒 白菜、甘兰幼苗对巴丹、杀虫双敏感 高湿易药害,3.化学结构与类型,此类化合物均为沙蚕毒素的仿生合成品种，它们都具备其母体化合物的基本特点，即在化学结构中具有“双硫键”。正是由于这个“双硫键”的存在，使该类化合物具有杀虫作用。从结构类型上，此类仿生合成化合物主要有两种类型，一为链状结构的化合物，如杀螟丹、杀虫双等；一为环状结构化合物，如杀虫环、多噻烷等。,4.沙蚕毒素类杀虫剂的反应活性与毒理,4.1反应活性 沙蚕毒素类杀虫剂均具有很好的水溶性，植物对其也有较好的内吸输导性。沙蚕毒素类杀虫剂进入昆虫体内，首先转化为沙蚕毒素，以沙蚕毒素的形式结合于神经系统突触部位的乙酰胆碱受体，阻断或部分阻断神经系统的电位传导而发挥毒杀作用。,沙蚕毒素类杀虫剂能够抑制烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR）的结合。沙蚕毒素类杀虫剂与烟碱型配体竞争乙酰胆碱受体上的激动剂位点，通过竞争性的占据乙酰胆碱受体上的激动剂位点，从而抑制神经兴奋的传递。不过，沙蚕毒素类杀虫剂的这种抑制作用是可逆的。沙蚕毒素类杀虫剂对作用对象的作用较迟缓，且中毒的昆虫有“复苏”现象。,4.2 作用机理,4.3沙蚕毒素类杀虫剂的毒性 沙蚕毒素类杀虫剂属于中、低毒品种，由于所有此类杀虫剂进入动物体内后都要转化为有毒性作用的沙蚕毒素，各品种间毒性的差异主要取决于转化的速度。,5.沙蚕毒素类杀虫剂的作用方式和应用 沙蚕毒素类杀虫剂具有较好的水溶性，故该类杀虫剂的某些品种常常被加工成价廉和使用方便的水剂；该类杀虫剂容易被植物吸收，对昆虫具有触杀和胃毒作用。目前，沙蚕毒素类杀虫剂仅有7个产品，即杀螟丹、杀虫环、杀虫磺、杀虫双、杀虫单、杀虫钉和多噻烷，后四个品种为我国所开发。此类杀虫剂具有广谱的杀虫活性，对叶螨也有较好的效果，目前多用于防治水稻螟虫。,6.甲脒类杀虫剂,甲脒类杀虫剂被市场开发的品种主要有杀虫脒和双甲脒。由于前者的慢性毒性即对哺乳动物的致癌作用已被禁止使用，目前仍在广泛使用的为双甲脒。,双甲脒（amitraz）,双甲脒具有虫、螨兼治的作用，现在市场上多用其来防治植物叶螨。双甲脒具有多种作用方式，主要是具有触杀、拒食、驱避与胃毒作用，也有一定的熏蒸和内吸作用；对叶螨科各个发育阶段的虫态都有效，但对越冬的卵效果较差。,甲脒类杀虫剂对农药发展的突出贡献在于其昆虫毒理学意义，其独特的作用机制曾引起研究人员的高度关注。对杀虫脒的作用曾提出过10多种可能的机制，后来有了比较明确的认识，即该杀虫剂的作用机制一是对轴突膜局部的麻醉作用，二是对章鱼胺受体的激活作用；双甲脒还抑制单胺氧化酶的活性。这种独特的作用机制对抗药性害虫的治理具有重要意义。,第六节 新烟碱类杀虫剂,1.概述2.新烟碱类杀虫剂的生物活性3.新烟碱类杀虫剂的毒理、选择性和生态效应4.新烟碱类杀虫剂的应用,氯化烟酰（chloronicotinyl）这个名词指硝基甲撑、硝基胍及其开链类似物。1972年，壳牌公司发明了一类新化合物，分子中含有硝基亚甲基杂环结构，这类化合物作用于烟碱型乙酰胆碱受体。1978年，在苏黎世的国际纯粹化学与应用协会（IUPAC）会议上，提出了具有杀虫作用的氯化烟酰类化合物硝噻嗪（nithiazin）。,硝噻嗪,1.概 述,此后，日本拜耳农业化学的化学家们对此类化合物的杀虫潜能表现了极大的乐观。1984年，日本特殊农药制造公司合成了硝基胍NTN33893作为杀虫剂，1985年进行了登记并推荐通用名为咪蚜胺,现中文通用名为吡虫啉。1993年，将此类杀虫剂称为新烟碱类杀虫剂Neonicotinoid）。,吡虫啉,烟碱,1.概 述,自1985年首次发表了吡虫啉作为杀虫剂专利以后，引发了许多其它公司对6-氯吡啶-3-甲基作为硝甲基杂环的取代基以开发系列化合物的研究。1995年日本武田公司报道了烯啶虫胺.1996年日本曹达公司的啶虫脒（acetamiprid）也于推向市场。,1.概 述,吡虫啉、烯啶虫胺和啶虫脒被认为代表了第一代新烟碱类杀虫剂，它们的共同特点即在结构中均含有6-氯吡啶-3-甲基部分的杂环基团。,烯啶虫胺（nitenpyram）啶虫脒（acetamiprid）,1.概 述,1998年，诺华公司开发成功了噻虫嗪（thiamethoxam），拜耳公司开发成功了噻虫啉（thiacloprid）和噻虫胺（clothianidin），三井化学公司开发成功了呋虫胺（dinotefuran）。噻虫嗪和噻虫胺属于噻烟碱类化合物，被认为是第二代新烟碱类杀虫剂的代表。,噻虫嗪,噻虫胺,1.概 述,2.新烟碱类杀虫剂的生物活性,2.1对靶标害虫的活性以吡虫啉为例生物活性:吡虫啉对同翅目害虫如蚜虫、叶蝉、飞虱、白粉虱和缨翅目害虫蓟马表现极高的活性，对鞘翅目、双翅目和鳞翅目的一些种类也具有不同程度的杀伤作用，未发现其对线虫和螨类的效果。使用方式:强内吸性,可进行土壤处理和茎叶喷洒。,2.2内吸活性土壤处理:吡虫啉在土壤中含量为2.55mg/L时，就可以有效地防治危害许多种作物的土壤害虫。同时，处理后对危害作物地上部的多种害虫表现极好的防治效果。茎叶喷洒:在木质部具有很好的移动性。吡虫啉在不同作物中的输导表现差异性。,禾本科等作物:具有明显的顶端优势且在老叶片和幼嫩叶片间形成浓度梯度。棉花:吡虫啉可以被棉花幼株吸收且大部集中在子叶中，进而被分布到不同的小区而不象在小麦中具有的顶端优势，这是由于棉花中腺体的作用所致。导致棉蚜较其他蚜虫难以防治.,2.2内吸活性,3.亚致死剂量效应在致死剂量下，由于吡虫啉对烟碱型乙酰胆碱受体的干扰，中毒昆虫表现为典型的神经中毒症状，即行动失控、发抖、麻痹直至死亡。在亚致死浓度下，取食含有吡虫啉汁液的蚜虫，则表现从叶片上逃逸或掉落，对蚜虫有拒食作用，引起取食蚜虫惊蹶、排放蜜露减少，最终饥饿而死。,3.新烟碱类杀虫剂的毒理、选择性和生态效应,3.1新烟碱类杀虫剂的毒理1984年，首次报道，昆虫中枢神经系统，nAChR。该类药剂可作用于多种AChR，不但对m型受体和蕈毒酮样受体有作用，还可作用于药理学性质不同的昆虫烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR）亚型。靶标：nAChR中a亚基。因此该类杀虫剂与其它杀虫剂一般无交互抗性。,鉴于脊椎动物与昆虫的烟碱型乙酰胆碱受体在结构上相似但又不完全相同这一点，研究表明吡虫啉对大鼠肌肉的乙酰胆碱受体也表现抑制作用，但作用程度比对昆虫弱1000倍，这也是吡虫啉对害虫高效而对高等动物低毒的原因。吡虫啉除在脊椎动物和昆虫间具有选择性外，在昆虫间的生物活性也有很大区别。我们已经知道，吡虫啉对绝大多数的刺吸式口器害虫效果很好，而只对极少数咀嚼式口器害虫有效。,3.2 新烟碱类杀虫剂的选择性,对农田中非靶标生物:吡虫啉即使在极高的施用剂量下（2000克AI/ha）对土壤微生物也无影响；超过田间施用量4倍时，可以使土壤中蚯蚓密度下降，但到秋季又可恢复到正常水平；对倍足亚纲和蜘蛛安全；而对捕食昆虫如七星瓢虫有击倒活性，但恢复很快。水生生物:对水藻和鱼类安全；其他:处理过的种子对鸟类急性毒性较高，且对其繁殖有中等程度的影响（亚急性毒性）；对蜜蜂有毒，应避免在植物开花期使用。,3.2 新烟碱类杀虫剂的生态效应,4.新烟碱类杀虫剂的应用 新烟碱类杀虫剂主要代表品种有吡虫啉（咪蚜胺），啶虫脒（莫比朗，吡虫清）和噻虫嗪（阿克泰）等。这些品种都具有一定的水溶性，具有内吸，触杀和胃毒作用，为中等毒性品种。主要用来防治那些刺吸式口器害虫如蚜虫、飞虱、粉虱和叶蝉等。,第七节 其它杀虫剂,1.苯基吡唑类杀虫剂2.芳基取代吡啶类杀虫剂3.阿维菌素（Avermectin）,1.苯基吡唑类杀虫剂,氟虫腈（锐劲特、氟苯唑、威灭）法国罗纳普朗克公司（1987）理化性状水中溶解度1.9mg/L（PH=7）易溶于有机溶剂蒸气压3.710-7PaDT50土壤（1-3月），水（135d）光解DT50土壤（34d），水（8h）,毒性中等毒性口服（大鼠）LD50=97 mg/KgADI=0.00025mg/Kg/d虾、蟹、蜂高毒（其代谢产物毒性高10倍以上）作用机理GABA受体抑制剂，抑制GABA诱导的氯离子流（电流减少50%）氨基丁酸（GABA，Gama aminobutyl acid）是脊椎动物与无脊椎动物体内的重要抑制性神经递质，作用与ACh相反，即引起神经膜（或突触后膜）超极化，而抑制神经传递。,生物活性 广谱、活性高、持效期长、与当前常用杀虫剂无交互抗药性；对环戊二烯类、菊酯类或氨基甲酸酯类杀虫剂已产生抗性的昆虫对其多敏感。胃毒、触杀、内吸刺吸式口器：蚜虫、叶蝉、飞虱鳞翅目害虫：二、三化螟双翅目害虫：蝇类，美洲斑潜蝇、番茄斑潜蝇、豌豆潜叶蝇、菜潜蝇,2.芳基取代吡啶类杀虫剂,虫螨腈（除尽、溴虫腈）Chlorfenapyr；Ac303630理化性质难溶于水，溶丙酮、乙醚、醇毒性低毒大鼠口服LD50=626mg/Kg无刺激，无三致对人、畜低毒，对鱼类有毒,（3）作用机理 呼吸作用抑制剂，为氧化磷酸化解偶联剂，作用于昆虫体内细胞的线粒体上，主要抑制二磷酸腺苷（ADP）向三磷酸腺苷（ATP）转化，破坏能量代谢。（4）应用 胃毒和触杀；对甜菜夜蛾有特效；防治小菜蛾25-50 g A.I./ha；可防治对有机磷类、拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类等杀虫剂已产生抗药性的害虫；10%SC；注意事项：在十字花科蔬菜收获前14天停用。在每季蔬菜上使用不宜超过2次。,3.阿维菌素（Avermectin）,Avermectins是由土壤放线菌Sereptomyces avermeitilis产生一类16元环内酯化合物的混合物，包括A1a、A2a、B1a、B2a4个主成分和同系的4个次成分A1b、A2b、B1b、B2b，其中Avermectins B1是主成分。目前市售Avermectin农药是以abamectin为主要杀虫成分(Avermectin Bla十B1b，其中Bla不低于80、B1b不超过20)。另外，此类药剂还包括伊维菌素（Ivermectin）、埃玛菌素（emamectin）等。,杀虫活性：杀虫谱有84种，我国多用来防治虫体小、世代多、易出现抗药性的害虫如梨木虱、棉蚜等，潜叶性的害虫如美洲斑潜蝇等，害螨如二斑叶螨、茶橙叶螨、山楂叶螨和寄主广，食性杂的害虫如小菜蛾等。还可防治蚜虫和多种肠道寄生虫安全性：对人、畜安全，对天敌安全,作用机理：神经毒剂，作用于昆虫神经元突触或神经肌肉突触的GABA受体，激发神经末梢放出神经传递抑制介质-氨基丁酸(GABA)，促使GABA门控的