拟除虫菊酯

拟除虫菊酯类杀虫剂的研究进展

摘要：拟除虫菊酯类农药自20世纪70年代发展至今已成为三大农药之一。拟除虫菊酯是一类重要的合成杀虫剂,具有高效、广谱、低毒和能生物降解等特性。本文简要评述了拟除虫菊酯的研究进展。

关键词：拟除虫菊酯类；杀虫剂；研究进展

Abstract: Pyrethroid pesticides had became one of the three major kinds of pesticides which were widely used throughout the world since 1970s. Pyrethroids are one kind of effective synthetic pesticides,which have been widely used in agriculture andpublic health.The progress on their synthesis and application were reviewed. The progress on their synthesis and application were reviewed.

Key words: Pyrethroid; insecticide; research advance

拟除虫菊酯类（pyrethroid）是在天然除虫菊酯化学结构研究的基础上发展起来的，因其广谱高效的生物活性、较高的环境相容性等特点而被广泛应用于农业害虫、卫生害虫防治及粮食贮藏中[1]。目前与有机磷、氨基甲酸酯类农药并称为使用最广的三大农药，使用范围仅次于有机磷杀虫剂，位居杀虫剂市场第2位[2]。由此看来，拟除虫菊酯类杀虫剂在市场占有巨大的份额，所以对拟除虫菊酯类杀虫剂的研究进展进行综述是很有必要的。

1 拟除虫菊酯类农药

1.1背景

除虫菊作为农药至今已有110年以上的历史。到20 世纪80年代，英国的Elliott以天然除虫菊素为先导物，合成了世界第一个拟除虫菊酯类杀虫剂。之后Elliott在1972年又开发了第一个对光稳定的此类杀虫剂氯菊酯，继而日本住友化学公司开发了氰戊菊酯，并于1976年商品化。由此揭开了全球农药科技工作者对拟除虫菊酯的研究和开发。历程40余年，全球共开发了近80个拟除虫菊酯类杀虫剂[3]。

1.2研究进展

1.2.1第一代拟除虫菊酯类农药

第一代拟菊酯类农药的化学结构和理化性质与天然除虫菊素的十分接近,尤

其是菊酸部分与天然除虫菊素极为相似。这类菊酯农药有胺菊酯、烯丙菊酯、环虫菊酯、苯醚菊酯、节吠菊酯、喃烯菊酯、节菊酯和炔呋菊酯等。它们的菊酸部分都含有一个三角形环丙烷组成的梭酸结构。由于化学结构的相似性,它们具有天然除虫菊素的共性，但是也有自己独特的特点。例如对哺乳动物毒性低、易于生物降解、不污染环境、对害虫的击倒能力强和击倒速度快等特性,而且大多数物质熏蒸和驱赶害虫的能力比天然除虫菊素要好。它们也具有与天然除虫菊素相同的缺点,例如对光不稳定、易被氧化分解成无效体等。因此,此时的拟除虫菊酯只能作为卫生杀虫剂使用,而不能用作农作物杀虫剂。

1.2.2第二代拟除虫菊酯类农药

第一代拟除虫菊酯类农药的缺点限制了它们在农业上的应用。1973年英国的Ellintt.M博士将菊酸中环丙烷梭酸的乙烯侧链上两个不稳定甲基用卤素取代,由此研制出第一个对光稳定的第二代菊酯化合物氯菊酯。从氯菊酯的化学结构可以看出,该菊酸部分的三角形环丙烷结构完全没变,只是用两个氯替代了两个甲基,所以整个化合物仍为拟除虫菊酯,并同样具有拟除虫菊酯的共性。它们有强烈的触杀和胃毒作用、高效和广谱、对哺乳动物毒性低、易降解、不污染环境等特点。第二代菊酯类农药有溴氰菊酯、氯氰菊酯、氟氯菊酯、氟氯氰菊酯和氯氟氰菊酯等。

1.2.3其他除虫菊酯类杀虫剂

上述除虫菊酯类农药的典型特点是模拟天然除虫菊素的化学结构,但是现在有些菊酯农药的结构中的酸和醇部分和上述两类菊酯差别已很大,甚至有些化合物例如氟氰戊菊酯、氟胺氰菊酯、醚菊酯和氯醚菊酯等根本就不含菊酸结构。它们和天然除虫菊素化学结构相差较大,故有人认为不是拟除虫菊酯类。但是它的杀虫机理、杀虫活性与其他菊酯类农药相似,所以这类化合物目前也被归为菊酯农药。

活性最高的农用菊酯类杀虫剂，仅以10g/hm2剂量就能持久控制蚜虫。在全球化学农药中菊酯类农药杀虫剂早已成为杀虫剂中一种重要的类型[4]。

国内拟除虫菊酯类农药杀虫剂的开发始于上世纪70年代，在江苏农药研究所程喧生研究员的倡导下，于1972年在国内首先开发研制，并研制出二氯苯醚菊酯等品种[5]。随后国内相继开发出如氯氰菊酯、高效氯氰菊酯、氰戊菊酯、澳

氰菊酯和高效氯氟氰菊酯等产品。现在,菊酯类农药已有许多品种，而且已有相当大的产量，例如登记的氯氰菊酯、高效氯氰菊酯和氰戊菊酯的生产企业就不下数百家。在上世纪末菊酯类农药的重要性和产量在杀虫剂中仅次于有机磷杀虫剂。

2拟除虫菊酯类农药分类以及作用机制

2.1 拟除虫菊酯类农药分类

拟除虫菊酯类农药的一般结构如图 1所示，通常根据分子结构是否带有氰基分为两大类[6]。区分这两大类化合物就是靠判断分子中有无氰基，Ⅰ型拟除虫菊酯是不含有氰基取代基，如氯菊酯(图2)、胺菊酯，只有其环丙基环上有2个手性中心，所以Ⅰ型拟除虫菊酯类通常只有2个非对映异构体; Ⅱ型是含有α-氰基，如溴氰菊酯、氯氰菊酯(图3) 、氰戊菊酯、高效氯氟氰菊酯等，Ⅱ型拟除虫菊酯类除了环丙基环上的2个手性中心外，还有连接氰基的α-碳原子，因此有4个非对映异构体。但是高氰戊菊酯不具备环丙基环，只有2个非对映异构体[7]。这两种类型拟除虫菊酯类农药在光照或加热的情况下都会引起顺式-反式异构化，而Ⅱ型拟除虫菊酯类农药在极性溶剂中因α-质子易发生交换导致异构化，如溴氰菊酯在乙腈溶液中有30%转化成它的异构体，但是在酸性溶液中是稳定的。 O

Z O O Y W

W

图1 拟除虫菊酯的一般结构

Fig.1 General stracture of pyrethroids

O

O O Cl

Cl

图2氯菊酯（W:Cl;Y:H;Z:H ）

Fig.2 Structure of permethrin O

O

O Cl

Cl N

图3 氯氰菊酯（W:Cl;Y:CN;Z:H ）

Fig.3 Structure of cypermethrin