新煙堿類殺蟲劑的研究與開發(fā)進(jìn)展

背景介紹隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對害蟲的研究越來越深入，殺蟲劑發(fā)展也越發(fā)迅速。自上世紀(jì)80年代吡蟲啉上市以來，新煙堿類殺蟲劑便受到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。新煙堿類殺蟲劑是一種高效的內(nèi)吸性殺蟲劑，能有效控制刺吸式害蟲以及部分雙翅目、鞘翅目害蟲。新煙堿類殺蟲劑作用于昆蟲煙堿乙酰膽堿受體，阻斷昆蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)信號的正常傳導(dǎo)，從而導(dǎo)致害蟲麻痹而亡。具有殺蟲譜廣、低毒低殘留的優(yōu)點(diǎn)，并且具有胃毒和觸殺等多重作用。文章亮點(diǎn)01.概述了新煙堿類殺蟲劑的發(fā)展歷程、作用機(jī)理和結(jié)構(gòu)分類。02.總結(jié)了新煙堿類殺蟲劑在農(nóng)業(yè)害蟲防治的應(yīng)用。03.指出科學(xué)合理地利用新煙堿類殺蟲劑是當(dāng)代農(nóng)藥研發(fā)的重要課題并展望了其發(fā)展前景。內(nèi)容介紹1新煙堿類殺蟲劑1.1

新煙堿類殺蟲劑的發(fā)展歷程新煙堿類殺蟲劑的開發(fā)可追溯到20世紀(jì)60年代初對天然煙堿（Nicotine）的研究，由開發(fā)的先導(dǎo)化合物SD-031588得到活性較好的硝蟲噻嗪（Nithiazine），因其具有光不穩(wěn)定性和水不穩(wěn)定性，無法成為商業(yè)產(chǎn)品。1.2

新煙堿類殺蟲劑的結(jié)構(gòu)特征新煙堿類殺蟲劑的基本結(jié)構(gòu)可分為4個部分（圖2）：（1）雜環(huán)部分：吡啶（吡蟲啉等）、噻唑（噻蟲嗪等）、四氫呋喃（呋蟲胺）、嘧啶（三氟苯嘧啶）；（2）橋鏈部分：主要以亞甲基為代表，其中氟啶蟲胺腈為亞乙基；（3）含氮環(huán)狀或開環(huán)部分，環(huán)的大小對殺蟲劑生物活性影響很大，一般五元環(huán)或六元環(huán)活性較高。此外，通過引入磺酰胺來取代氰基或硝基來修飾化合物的結(jié)構(gòu)，可不斷生成新的衍生物（如氟啶蟲胺腈）。（4）藥效基團(tuán)（功能基團(tuán)）：主要以硝基、氰基等吸電基團(tuán)為主，不僅可以影響新煙堿類化合物的殺蟲活性，還能影響其土壤降解、光穩(wěn)定性、對不同物質(zhì)的毒性等理化性質(zhì)。1.3

新煙堿類殺蟲劑的作用機(jī)制受體通常是通過結(jié)合由突觸前膜釋放的神經(jīng)遞質(zhì)Ach來激活的，隨后由乙酰膽堿酯酶（Acetylcholinesterase，AChE）分解產(chǎn)生辛烷和膽堿，使受體失活。與Ach類似，新煙堿類殺蟲劑能結(jié)合并激活昆蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)的nAChR，被AchE分解失活，細(xì)胞外Na+不斷內(nèi)流，神經(jīng)系統(tǒng)過度刺激最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡，如圖3所示。2新煙堿類殺蟲劑的分類2.1

第一代新煙堿類殺蟲劑2.2

第二代新煙堿類殺蟲劑2.3

第三代新煙堿類殺蟲劑2.4

第四代新煙堿類殺蟲劑2.5

新型介離子吡啶酮類殺蟲劑3新煙堿類殺蟲劑的結(jié)構(gòu)改造研究綜上可以看出，國內(nèi)外的各大研發(fā)公司和單位對化合物的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及生物活性試驗(yàn)都進(jìn)行了很多深入性研究，但大多數(shù)都是在已有的商品化品種及基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造的，其中也有與現(xiàn)有殺蟲劑結(jié)構(gòu)差異較大的化合物，如二硝基含氮八元環(huán)、三氟甲基吡咯結(jié)構(gòu)以及在脂肪鏈中引入烷氧基、環(huán)丙基等基團(tuán)，這些結(jié)構(gòu)的變化都對化合物的殺蟲活性產(chǎn)生了積極的影響。由于不斷地研究與試驗(yàn)，各種昆蟲的耐藥性和交叉耐藥性都有顯著增強(qiáng)，改變現(xiàn)有新煙堿類藥物的結(jié)構(gòu)成為新的研發(fā)趨勢。例如，氟啶蟲胺腈已證明磺胺類是有用的活性結(jié)構(gòu)且不存在交叉抗性，新型新煙堿類衍生物的設(shè)計(jì)便可以引入磺酰胺的活性結(jié)構(gòu)，還可以引入肟醚、?；冉Y(jié)構(gòu)，或者以六氫二嗪、噁二唑、噁二嗪等雜環(huán)作為母體結(jié)構(gòu)進(jìn)行已有先導(dǎo)化合物的結(jié)構(gòu)修飾，研究其生物活性，有望發(fā)現(xiàn)活性更好的先導(dǎo)化合物。4結(jié)論新煙堿類殺蟲劑雖有30多年的歷史，大多是依靠已有商品化品種基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的，部分2010年后開發(fā)的新品種（三氟苯嘧啶、氟啶蟲胺腈）除外。目前已商品化的新煙堿類殺蟲劑為日本、德國等國外企業(yè)開發(fā)，但隨著我國科研實(shí)力的進(jìn)步，也開發(fā)出了環(huán)氧蟲啶、氯噻啉、哌蟲啶等多個品種?？茖W(xué)合理地利用新煙堿類殺蟲劑是當(dāng)代農(nóng)藥研發(fā)的重要課題，可以研發(fā)結(jié)構(gòu)新穎、作用位點(diǎn)突破常規(guī)、安全高效的新品種，堅(jiān)持與無交互抗性品種交替使用、與其他藥劑復(fù)合配用、時(shí)間空間交