新烟碱类农药的研究进展

• 二．新烟碱类与烟碱类对nAChRs的结合 部
• 位和亚结合部位的专一性
• 新烟碱类杀虫剂在昆虫和脊椎动物之间 的选择毒性主要是由于其对昆虫和脊椎动 物nAChRs的敏感性不同所致强电负性药 效基团对于新烟碱类的选择性是至关重要 的
• 三．烟碱类和新烟碱类对昆虫和哺乳动物 的作用方式及其专一性
• 是一种高效、广谱、内吸性好、残效期长，具有 胃毒和触杀作用其杀虫机理主要是选择性抑制昆 虫神经系统烟碱型乙酰胆碱酯酶受体，从而阻断
• 昆虫中枢神经系统的正常传导，造成害虫出现麻 醉进而死亡。
• 它是目前全球市场上销量最大的杀虫剂品 种，因其良好的根部内吸特性、触杀和胃 毒作用及高残留活性，可用作土壤处理、 种子处理和叶面喷雾，防治刺吸式口器害 虫。国外抗药性监测发现，同翅目昆虫烟 粉虱，银叶粉虱，桃蚜，烟蚜等的田间种 群已经对吡虫啉产生了不同程度的赖药性 和抗药性。
• 2、噻虫啉 (Thiacloprid)
• 合成方法：以2-氯-5-氯甲基吡啶与半胱胺缩合成 N-(2-氯-5-吡啶基甲基)半胱胺，再与氰基二硫代 亚胺碳酸二甲酯环合成噻虫啉
• 拜耳农化公司联合开发成功的一种新型对刺吸口 器和一些咀嚼口器害虫高效、广谱杀虫剂。一般 作用于烟碱乙酰胆碱受体，对常规的拟除虫菊酯 类、有机磷酸酯类、氨基甲酸酯类杀虫剂无交互 抗性，还具有降解迅速，在土壤中的半衰期短、 对鸟类及许多有益的节肢动物的毒性在安全限度 内的优点，而且对哺乳动物的急性毒性较本品低 毒，尤其对蜜蜂安全低
• 烟碱类与新烟碱类的区别
• 一．烟碱类和新烟碱类杀虫剂分子结构与 选择性
• 已有的研究表明，新烟碱类分子和烟碱 乙酰胆碱受体（ nAChRs）间电场的相互 作用以及可能形成的氢键在这些化合物的 选择性中起着重要作用。新烟碱类含有硝 基亚甲(nitromethylene)(C=CHNO2)、硝 基胍(nitroguanidine)(C=NNO2)和氰基脒 (cyanoamidine)(C=NCN)等药效基团，这 些基团决定了其杀虫效果和选择性
Kagabu等从吡虫啉及其类似物的晶体结
• 构入手认为，其作用位点在于咪唑环上的 氮原子和相邻硝基上的其中一个氧原子， 它们在与nAChR的相互作用中起着关键性 的作用，而吡啶环部分则起到增加疏水性 的辅助作用
• Tomizawa等认为吡虫啉的选择活性主要依 赖于电荷的分布情况，新烟碱类杀虫剂在 昆虫和哺乳动物之间产生选择活性的主要 原因是其强电负性药效基团可以选择性地 与昆虫独特的nAChR亚型相互作用，而不 与脊椎动物的nAChR作用
• 1979年，Soloway等发现了与烟碱类似的硝基 亚甲基杂环化合物具有很高的杀虫活性，但此类化 合物的早期产物对广不太稳定，以致难以开发成农 药杀虫剂。
• 80年代中期，日本拜耳公司及日本特殊农药株式 会社发现了对光稳定的硝基亚胺具有二个含氮环：吡啶环和吡咯烷环，天然产烟碱为 左旋体。本身是一种杀虫剂，一般以废次烟叶或烟梗作原料， 用酸提取出烟碱再配成烟碱类杀虫剂。研究者也曾试图改进 其杀虫活性，例如3 ，4 －去氢烟碱和3一(烷甲氨基)－吡啶 类的合成，但至今其活性未得到明显改善。这类化合物被统 称为烟碱类(nicotinoids)。
• 1970年壳牌发展公司发现新烟碱的先导化合物2－(二溴硝 甲基)－3－甲基吡啶对家蝇和桃蚜有中等活性，后经结构优 化获得了对玉米螟具有较高活性的nithiazine。但由于其光不 稳定而未能商品化 。后来日本拜耳公司对其结构进行了重要 改进，即引入一个氯代吡啶甲基基团，产生了一个对黑尾叶 蝉有很好防效的硝基亚甲基原型(nitromethylene prototype)，但仍未能解决其光不稳定性的问题。对其结构 与活性作进一步研究后发现，用噻唑啉(thiazolidine)或氯代 二嗪(oxadiazinane)或非环对应物取代吡唑啉 (imidazolidine)，以替换氯代噻唑甲基或四氢呋喃甲基仍能 保持高活性。将其中的硝基亚甲基改变为硝基胍或氰基脲后， 发现这些化合物不但具有光稳定性，而且具有较高的杀虫活 性 。目前称这类化合物为新烟碱类(neonicotinoids ）。
作用特点：
新烟碱类杀虫剂是作为后突触烟碱乙酰胆 碱受体(nAChRs)的激动剂作用于昆虫中枢 神经系统,新烟碱类具有高杀虫活性,而对哺 乳动物低毒。由于新烟碱类杀虫剂的作用 方式独特,对以前使用的如拟除虫菊酯类、 氯化烃类、有机磷类和氨基甲酸酯类等杀 虫剂很少或无交互抗性。
• 一、氯代烟碱类 • 1 、吡虫啉(imidacloprid)
• 如吡虫啉容易转移进入昆虫中枢神经系统 (central nervous system，CNS)，并能很 好地与靶标部位nAChR的亚部位结合而起 作用。而烟碱的水溶性好 ，表皮穿透作用
强，内吸性差，进入昆虫体内后，在生理 pH值下有89％的烟碱会被质子化，因而不 易转移进入昆虫中枢神经系统，从而限制 了烟碱到达靶标部位，故其杀虫活性比吡 虫啉差。
• 如上所述：
• 烟碱和新烟碱类杀虫剂都是作为神经后突 触nAChRs的激动剂作用于神经系统，但 两者的分子特性和作用方式不同。新烟碱 类在昆虫与脊椎动物之间产生选择性的主 要原因是其具有强电负性药效基团，带有 这些药效基团的化合物可以选择性地与昆 虫独特的nAChR亚型相互作用，而不与脊 椎动物 nAChR作用。烟碱类对哺乳动物毒 性较高，而杀虫活性低；新烟碱类具有高 杀虫活性，而对哺乳动物低毒。
新烟碱类农药的研究进展
作物栽培除学与耕作学：赵锡睿
• 新烟碱类农药简介 • 烟碱和新烟碱类农药的区别及其作
用机制
• 主要代表品种 • 存在的问题 • 展望
• 发展简史：
• 烟碱是最早广为人知的一种生物碱类杀虫剂，早 在1690年就发现烟草萃取也可杀梨花上的一些害 虫。1829年确定其有效成份为烟碱，他是一种具 有触杀活性的药剂，主要用于果树、蔬菜害虫防治。