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单词 拟除虫菊酯
释义

【拟除虫菊酯】
 

拼译:Pyrethroids
 

拟除虫菊酯是继有机氯农药、氨基甲酸酯和有机磷农药后发展起来的一类仿生型农药,具有药效高、用量省、杀虫谱广、低残毒、使用安全等特点。40年来,这类农药发展迅速,产量逐年上升。目前已广泛用于防除果树、蔬菜、棉花、茶叶、烟草等多种作物和家庭卫生害虫,市场占有量和使用面积仅次于有机磷农药。由于其结构上的多样性和作用上的特殊性,近年来新品种不断出现,高潮叠起,芳菲纷呈,正片在鼎盛时期。

天然除虫菊属菊科植物(CHrysanthemum),它的花中含百分之一左右的杀虫成分。将除虫菊用于防治家庭、畜舍和仓贮害虫已有100多年历史。20世纪初,人们用石油溶剂将除虫菊花中的杀虫成分抽提出来,制成20%~25%浓缩液(Pyrethrum extract),并经过分离、鉴定得到6种组分,其中的除虫菊素Ⅰ(Pyrethrin Ⅰ)具有很高的杀虫活性,据报道它对芥甲虫的毒力是DDT的100倍以上,表现强力的触杀作用,击倒性快。因其易被人和哺乳动物体内的酯酶和多功能氧化酶分解、代谢,而对人、畜安全。

天然除虫菊素的化学结构较为复杂,且对空气和阳光不稳定,只适宜防治家庭卫生害虫。人们探索其结构与杀虫活性之间的关系,改变和简化了菊酸和菊醇部位的结构合成了一系列的所为谓拟除虫菊酯。1949年第1个人工合成的烯丙菊酯问世,此后又合成了苄呋菊酯、胺菊酯等,但它们仍然对光不稳定,不宜在农田使用。在光稳定性拟除虫菊酯的发展过程中,Elliott M.等人(黄)作出了杰出的贡献,他们于1973年合成了氯菊酯(Permethrin),光稳定性较除虫菊素Ⅰ提高了10~100倍,且对家蝇的毒力高30倍,适于农田使用。1974年又合成了更高效的溴氰菊酯(Decamethrin)。与此同时Ohno等人(日)合成了不含三碳环的速灭菊酯(Sumicidin),其化学结构和生产工艺更为简化,杀虫活性与氯菊酯大致相当。从此,菊酯类农药的生产和使用迈进了广阔的天地。

我国劳动人民早就知道栽培和利用天然除虫菊。在我国菊酯类农药的发展过程中,江苏省农药研究所程暄生早在1947年就在《农业通讯》上载文介绍国外合成除虫菊素的进展。在他的领导下,1972年该所又在国内首先展开了对菊酯农药的系统合成研究,先后完成了胺菊酯和氯菊酯的试生产。80年代初,由上海市农药研究所、安徽省化工所和南京大学等单位的开发研究,促成了氰戊菊酯的工业化生产,为我国拟除药酯的发展奠定了基础。身心健康已有胺菊酯、戊菊酯、氰戊菊酯、氯菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯、甲醚菊酯、炔戊菊酯、灭蚊菊酯等10多种菊酯农药投入了生产。

概括近10年来国内外拟除虫菊酯的研究状况和取得的重大进展,简要综述如下:

1.光学活性拟除虫菊酯的研究。天然除虫菊素和拟除虫菊酯的分子中,通常含有1~3个手征性碳原子,因此可有2~8个旋光异构体,一般工业合成的菊酯农药是它们的立体异构体的混合物。除虫菊农药分子的立体构型对其生物活性具有决定性的影响。例如溴氰菊分子中含有3个手性碳原子,可存在8个旋光异构体,其中最高效的是[1R,3R,αS]溴氰菊酯(商品名称Decis),其药效是一般工业混合体药效的8倍,而其对映异构体则几乎是无效的。由于光学活性菊酯农药的药效高、对作物更安全、对环境污染小、相对成本低等原因,引起了各国农药界的普遍重视,近年来都在致力于这方面的研究,并取得了较大的进展。他们分别用酶法、手性拆分法、定向合成法、生物转化法、差相异构法和优势结晶法等现代先进技术制得了高效旋光性菊酯农药,其中最成功的有:(1)溴氰菊酯高效异构体(Decis)的生产(罗素优克福公司)(2)速灭杀丁高效异构体(Esfenvalerate)的生产(住友化学工业株式会社)(3)采用生物法和化学法相结合生产的右旋丙炔菊酯(d-prallethrin)等。在这期间,我国南开大学元素所采用差相异构技术生产了高效氯氰菊酯;江苏省农药所开发成功富右旋反式丙烯菊酯;南京农业大学于1980年完成了氯菊酯、氯氰菊酯和氰戊菊酯旋光异构体的分离和测定,并于1986年和江苏省激素研究所实验一厂协作,先后完成了(s)戊菊酯和(s.s)氰戊菊酯的研制和投产。

2.新型杀虫杀螨菊酯的诞生。多数拟除虫菊酯对螨类是没有活性的,近年来人们将氟元素引进拟除虫菊酯分子,出现了虫螨兼治和以杀螨为主的新型菊农药,例如氟氰菊酯、百树菊、功夫菊和杀螨菊酯等(表1)。

表1 杀虫杀螨型菊蟋

3.无酯键拟除虫菊酯的出现。顾名思义,天然除虫菊酯和拟除虫酯都属于酯类化合物。80年代初,三井东压化学公司合成了试验代号为MTI-500的醚菊酯和MTI-800的烃菊酯,它们的分子中不含酯的结构,但有拟除虫菊酯相似的杀虫性质和作用,稳定性,持效期较长,更突出的是对鱼类低毒,可用于防治稻田害虫。烃菊酯对稻褐飞虱和菜蛾的毒力与溴氰菊酯不相上下、但发生抗药性的周期将是后者的3~5倍。这是一个很有发展前途的新领域,目前在原料和工艺方面尚有困难。

4.含硅和含锡拟除虫菊酯的研究。1987年住友化学工业株式会社又在醚菊酯和烃菊酯的结构中引入硅或锡元素,合成了硅取代和锡取代的拟除虫菊酯。1990年盐野制药公司(日)推出试验代号SSI-116的硅取代醚菊酯,其杀虫活性与醚菊酯相似。虽然这类农药尚待继续研究,但已表明擢除虫菊酯的研究已步入了有机硅和有机锡的大门。

表2 非酯型拟除虫菊酯

5.卫生用拟除虫菊酯的研究进展。蚊、蝇、蟑螂侵扰人畜,传播疾病,破坏家俱,为害非浅。长期以来人们使用天然除虫菊、烯丙菊酯、胺菊酯、甲醚菊酯、苄呋菊酯、戊菊酯和氯菊酯等为主要药剂。耿防除家庭、畜舍和仓贮害虫。近年来人们在寻求分子结构较简单,除虫活性更好的卫生用药,并取得较好的进展,炔戊菊酯、炔戊氯菊酯和灭蚊菊酯等相继投产。这些菊酯的分子量较小、沸点低、薰蒸和击倒作用强,具有一定的触杀能力,宜用作蚊香料、喷雾剂、气雾剂和防虫涂料等,其生产工艺较简单、收率高、质量好、成本低,具有较好的市场竞争力。

表3 新卫生用拟除虫菊酯

综上所述,拟除虫菊酯是一类高效、广谱、使用安全、发展迅速的仿生农药。可以预计,在今后10年来对这类农药的立体异构的研究将会继续深化;更为有效、广谱、安全的新品种将会继续出现;为克服菊酯类农药易发生抗药性的缺点,新剂型和复配剂型将迅速展开;在合理使用技术方面将不断总结经验,有所提高;有经济作物、仓贮、牲畜寄生虫和边缘地区将拓宽应用范围。

【参考文献】:

1 Elliott M,et al.Anew classic pesticide-pyrethroid,Nature(London),1974,248:701

2 Burt B P,Elliott M.Pyrethroid chemistry,Pestici.sci.1978,9:112~116

3 Mugeng Jiang,Soderlund D M.Liquid chromatographic determination and resolution of the enantiomers of the acid moieties of pyrethroid insecticides.J.chromatography,1982,248:143~149

4 程暄生,薛振详.我国菊酯类杀虫剂的研究与发展,农药.1991,30(1):1~6

5 蒋木庚.除虫菊农药的立体化学,南京农业大学学报,1991,2:71~79

6 顾可权,等.拟除虫菊酯.上海:华东师范大学出版社,1984

7 蒋木庚,等.高效立体选择性戊菊酯和氰戊菊酯的合成,南京农业大学学报,1990,13(4):110~116

(南京农业大学蒋木庚撰)

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