杀虫剂种类及作用机制(二)

1950年，美国氰胺公司合成出对哺乳动物低毒的马拉硫磷 1952年，Perkow合成了具有优异杀虫活性的敌敌畏和速灭磷
S H3CO P H3CO S H C H2 C COOC2H5 COOC2H5
O H3CO P H3CO
敌敌畏 (dichlorvos)
O
CH
CCL2
马拉硫磷 (malathion)
与AChE丝氨酸的羟基结合，使AChE磷酰化。
与磷原子相连的取代基亲电性越强，化合物的抑
制能力越强。 有机磷酸酯与AChE酯动部位丝氨酸的羟基共价结 合后，由于磷酰化酶的解离速度非常缓慢，使 AChE无法恢复而抑制其活性。
21
酶的恢复速度比较
• 乙酰化酶 • 氨基甲酰化酶 乙酸＋AChE 氨基甲酸＋AChE 几ms 10-24h
12. 基因工程杀虫剂
23
3、氨基甲酸酯类杀虫剂
Carbamates, CAs
• 17、18世纪，尼日利亚的爱菲克斯人将蔓生豆科植物毒扁豆 Physostigma venenosum种子所含的剧毒物质命名为“eserine” • 1864年，分离出毒扁豆碱 physostigmine • 1925年确定了其化学结构。首次发现的天然氨基甲酸酯类化合物。 • 1931年，杜邦公司开发的福美双、代森钠分别具有拒食和杀螨活性， 但因杀菌活性更高而作为杀菌剂进入市场
化合物中，烷硫基是酯基中的主要单元。 品种：涕灭威、灭多威、棉果威、杀线威和抗虫威等。
涕灭威 aldicarb
杀线威 oxamyl
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4. N-酰基（或羟硫基）N-甲基氨基甲酸酯
•
•
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。
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 亚硫酰基等基团取代，造成在昆虫和哺乳动物中的代谢降解途径不同， 增加其选择性。
硫赶磷酸酯。
乐果 (dimethoate)
5
• 1、磷酸酯，通式为二烷基芳基磷酸酯、二烷基乙烯基磷 酸酯、磷酰化羟肟酸或肟
C 2 H5 O P C2 H 5 O
O O NO2
O H3CO P H3CO O CH CH3 CHCOOCH 3
对氧磷 (paraxon)
速灭磷 (mevinphos)
6
2、硫逐磷酸酯：通式为二烷基芳基（包括芳杂环基）硫逐磷酸酯、二烷
硫磷；有些残效期较长，如甲拌磷
4. 有些品种具有内吸作用；有的具有很强的渗透作用，施 于叶面对叶背害虫也有效
5. 在生物体内及环境中易降解，对环境安全
13
内吸性有机磷杀虫剂
• 处理植物的根、茎、叶或其它部位时，能渗入植物体内，并随植株的 体液传导到其他部位，有效防治病虫害而不影响植物生长。 • 向顶性传导：随水分在木质部传导，速度快
H3C
Cl O O C NH CH3
O O C NH CH3
甲萘威(西维因）carbaryl
害扑威 hopcide
速灭威 metolcarp
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• 随后，Union Carbide公司又将肟基引入，导致了具有触 杀和内吸活性的杀虫、杀螨和杀线虫剂的出现，如灭多威、
涕灭威、杀线威等。
R
C H N OH
第五节 主要杀虫剂种类及作用机制
1. 有机氯类杀虫剂 2. 有机磷类杀虫剂 3. 氨基甲酸酯类杀虫剂 4. 拟除虫菊酯类杀虫剂 8. 苯甲酰基脲类和嗪类杀虫剂 9. 双酰胺类杀虫剂 10. 激素类杀虫剂 11. 生物源杀虫剂
5. 沙蚕毒素类杀虫剂
6. 新烟碱类杀虫剂 7. 吡咯、吡唑和吡啶类杀虫剂
12. 基因工程杀虫剂
1
2 有机磷类杀虫剂
Organophosphates, OPs
• 二战期间，在合成有机磷神经毒剂时发现了若干对昆虫毒 力较好的化合物 • 1941年，德国人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1944年商品化的四 乙基焦磷酸酯（TEPP）。
• 1944年，合成了E605，即对硫磷，是农药史上的重大突 破。通过对E605进行修饰，得到了多个活性良好的类似 物。
肟
CH3 H2CS C CH3
O
H3C
S
O
C H
N
O CNHCH3
H3C
C
N
O
CNHCH3
涕灭威aldicarp
灭多威methomyl
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化学结构与类型
• 氨基甲酸酯类是指在甲酸酯类化合物中，连于碳原子上的 氢原子被氨基取代的化合物。
• 作为杀虫剂，其结构上的变化主要在酯基(R1)上，一般要 求酯基的对应羟基化合物具有弱酸性，如烯醇、酚、羟肟 等 • 结构的另一可变部分是氮原子上的取代基（R2、R3），氮 原子上的氢可被一个或两个甲基取代，或被一个甲基和一 个酰基取代。 • 根据取代基的变化，氨基甲酸酯类杀虫剂可分为4类：
H3CO P H3CO
S O
杀螟硫磷
H3CO P H3CO
S O NO2 CH3
433（雌） 242（雄）
860
毒性大为降低，水解稳定性 提高。对水稻螟虫高效
杀螟腈 倍硫磷
H3CO P H3CO
H3CO P H3CO S
S O CN
O
SCH3 CH3
245（雌） 215（雄）
水解稳定性进一步提高，残 效期长。双翅目最敏感，对 蚜虫、蓟马等也有效 3
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1. N,N-二甲基氨基甲酸酯类：
该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所取代， 通式：
例：抗蚜威、抗蝇威、敌蝇威、异索威、吡唑威、嘧啶威、地 麦威。
抗蚜威（pirimicarb）
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2. N-甲基氨基甲酸芳香酯
市场上品种最多的一类。氮原子上一个氢被甲基取代，芳基
Ca2+ 突触前膜 突触后膜
T T TTT TT
Acetate + Choline
T T
Na+ T
Na+
TT T
Na+
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有机磷类药剂对AChE的抑制作用
k+1 RO AChE P X + AChE P k-1 RO P-X X k2 P-X-E O O k3 RO RO AChE + X P OH P RO 烷基磷酸 RO P-E + AChE RO RO
C2 H5 O O P C3H7 S O Cl Br
O
OCH3 O
因毒磷 (endothion)
丙溴磷 (profenofos)
9
有机磷杀虫剂的类型
5、磷酰胺酸衍生物
• 磷酸分子中羟基(-OH)被氨基（-NH2）取代，称为磷酰胺，磷酰胺分 子中剩下的氧原子也可能被硫原子替换，而称为硫代磷酰胺 • 除杀虫活性外，此类化合物还具有杀螨、肠胃驱虫、杀线虫、杀菌、 除草、杀鼠和不育活性
• 向基性传导：主要在韧皮部进行，速度较慢
• 内吸性药剂多施用于根部或接近根部的部位，如拌种、浸种、涂茎等。 • 内吸性有机磷多为剧毒药剂，残效期长，应严格按规程操作，确保安
全间隔期。
• 主要品种：乐果，氧乐果，甲拌磷，乙拌磷，异丙磷，灭蚜松等
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对土壤害虫有效的品种
• 甲拌磷 phorate, 5%颗粒剂，55% EC • 二嗪磷 diazinon 50%EC • 毒死蜱 chlorpyrifos 3%颗粒剂 • 特丁硫磷 terbufos 5%颗粒剂 • 辛硫磷 phoxim 3%颗粒剂
甲胺磷 (methamidophos)
乙酰甲胺磷 (acephate)
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有机磷杀虫剂的类型
6、膦酸酯类（磷酸分子中一个羟基被有机基团置换，形成P-C键称为膦酸）
H3CO H3CO O
P
CHCCl3 OH
敌百虫(trichlofon)
7、磷酸氟衍生物 8、焦磷酸衍生物 9、次膦酸酯类
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理化性质
opsc2h5oc2h5ono2磷对硫磷parathion磷内吸磷demeton磷辛硫磷phoximch2ch2sc2h5opsc2h5oc2h5oonpsc2h5oc2h5occn7有机磷杀虫剂的类型3二硫代磷酸酯果乐果dimethoatech2spsh3coh3cocnhch3onnnsch2psh3coh3conh2nh2松灭蚜松menazonsch2sc2h5psc2h5oc2h5o磷甲拌磷phorate特丁硫磷terbufos8有机磷杀虫剂的类型4硫赶磷酸酯是二硫代磷酸酯的激活形式ch2spoh3coh3cocnhch3o果氧乐果omethoatech2spoc2h5oc2h5och2nc2h5c2h5磷胺吸磷amitonooch3osch2poh3coh3co磷因毒磷endothion磷丙溴磷profenofosopoc2h5oc3h7sclbr9有机磷杀虫剂的类型5磷酰胺酸衍生物?磷酸分子中羟基oh被被氨基nh2取代称为磷酰胺磷酰胺分子中剩下的氧原子也可能被硫原子替换而称为磷酰胺分子中剩下的氧原子也可能被硫原子替换而称为硫代磷酰胺?除杀虫活性外此类化合物还具有杀螨肠胃驱虫杀线虫杀菌除草杀鼠和不育活性除杀虫活性外此类化合物还具有杀螨肠胃驱虫杀线虫杀菌除草杀鼠和不育活性磷甲胺磷methamidophos磷乙酰甲胺磷acephate10有机磷杀虫剂的类型6膦酸酯类磷酸分子中一个羟基被有机基团置换形成pc键键称为膦酸7磷酸氟衍生物8焦磷酸衍生物9次膦酸酯类敌百虫trichlofonph3coh3coochccl3oh11理化性质1
CN C
辛硫磷 (phoxim)
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有机磷杀虫剂的类型
3、二硫代磷酸酯
H3CO S P NH2
H3CO P H3CO
S
N
SCH2
O
H3CO
N N
NH2
S CH2 CNHCH 3
乐果 (dimethoate)
灭蚜松 (menazon)
C2H5O P C2H5O
S SCH2SC2H5
特丁硫磷(terbufos)
1. 多为油状液体，少数为固体，颜色深，有大蒜臭味 2. 沸点一般很高，在常温下蒸气压很低。但敌敌畏蒸气压 高。
3. 大多数不溶于水或微溶于水，而溶于一般有机溶剂，但
有的在水中有较大的溶解度，如敌百虫、乐果、甲胺磷、 磷胺等。 4. 碱性条件易分解失效
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有机磷杀虫剂的特点
1. 高效、广谱 2. 具有触杀、胃毒、熏蒸等多种作用方式 3. 在植物体内可代谢降解，有些残效期短、低毒，如马拉
可以是对、邻和间位取代的苯基、萘基和杂环苯并基等。 品种：甲萘威、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。
叶蝉散（isoprocarp）
克百威（carbofuran）
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3. N-甲基氨基甲酸肟酯
1966年由Payne及其合作者报道。
由于肟酯基的引入而使这类化合物变得高效、高毒。在这类
• 磷酰化酶
烷基磷酸＋AChE
2-5d-1m
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第五节 主要杀虫剂种类及作用机制
1. 有机氯类杀虫剂 2. 有机磷类杀虫剂 3. 氨基甲酸酯类杀虫剂 4. 拟除虫菊酯类杀虫剂 8. 苯甲酰基脲类和嗪类杀虫剂 9. 双酰胺类杀虫剂 10. 激素类杀虫剂 11. 生物源杀虫剂
5. 沙蚕毒素类杀虫剂
6. 新烟碱类杀虫剂 7. 吡咯、吡唑和吡啶类杀虫剂
我国，原北京农业大学的黄瑞纶教授于1950年合成了对硫磷， 1956年第一家有机磷农药生产厂——天津农药厂开始生产对硫磷。
4
有机磷杀虫剂的类型
• 磷酸分子中的氧原子被硫原子置换，称为硫代磷酸，根据 换上去的硫原子数分为一、二硫代磷酸。硫原子和磷的连 接方式可以有P=S和P-S-R两种，分别称为硫逐磷酸酯和
• 施用：浸种或拌种、配成毒土撒施、沟施
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高毒有机磷杀虫剂的禁用
2007年1月1日起我国全面禁用列入“PIC”名单的5种 高毒农药： 甲胺磷、甲基对硫磷、对硫磷、久效磷、磷胺
PIC:预先通知同意（Prior Informed Consent）程序：
是指对禁止或严格限制的农药和危险化学品，出口国必
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O
O
有机磷类药剂对AChE的抑制作用
①首先有机磷杀虫剂与AChE形成复合体（PX-E）；
②复合体（P-X-E）发生磷酰化，形成磷酰化
酶（P-E)并放出脱离基X；
③最后发生去磷酰化，P-E分解为磷酸（P）
和酶（E），酶恢复活性。
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有机磷类药剂对AChE的抑制作用
有机磷化合物通过磷原子的亲电子作用使有机磷
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甲拌磷 (phorate)
有机磷杀虫剂的类型
4、硫赶磷酸酯 是二硫代磷酸酯的激活形式
H3CO P H3CO O
C 2 H5 O
O
O P C2 H 5 S CH 2 CH2 N C 2 H5
C2H5 O
S CH2 CNHCH 3
氧乐果 (omethoate)
H3CO P H3CO SCH2 O
胺吸磷 (amiton)
须事先征得进口国同意后才能向其出口。
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作用机制
• 抑制神经突触传递中的递质水解酶—乙酰胆碱酯酶，使释 放到突触间隙的乙酰胆碱大量积累，从而阻断神经系统的 信号传递，导致昆虫死亡。
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胆碱激性突触
Acetylcholine(T)
胆碱乙酰化酶
TT TT TT TT
Acetyl-CoA+Choline
毒扁豆
Calabar bean
毒扁豆碱 eserine
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• 40年代，瑞士嘉基(Geigy)公司合成了第一个真正的氨基甲 酸酯类杀虫剂—地麦威，1951年登记。
地麦威 dimetan
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• 1953年，美国（联合碳化物公司）Union Carbide公司合成了甲萘威，
1957年正式生产
• 1954年，Metcalf 和Fukuto等合成子一系列脂溶性、不带电荷的毒扁 豆碱类似物，其中的害扑威、异丙威、二甲威、速灭威等被开发为杀 虫剂，确定了N-甲基氨基甲酸芳基酯在杀虫剂中的地位。
2
对硫磷及其低毒化品种
名称
对硫磷 parathion
C 2 H5 O P C2 H 5 O O NO2
结构式
S
大鼠口服毒性 LD50 (mg/kg)
3.6（雌） 13（雄）
特点
对高等动O P H3CO
S O NO2
14-42
880-980
NO2 Cl
广谱、速效、残效较长，可 渗入植物表皮内
基-烷基乙基硫逐磷酸酯和肟的酯 毒性一般比磷酸酯低，化学性质更为稳定，是有机磷杀虫剂的重要类型。
C 2 H5 O P C2 H 5 O O NO2 S
C 2 H5 O P C 2 H5 O O CH2CH2SC2H5 S
对硫磷 (parathion)
C2H5O P C2H5O ON S
内吸磷 (demeton)