新烟碱类杀虫剂研究进展概述

新烟碱 类 杀 虫 剂 的 发 现 具 有 划 时 代 的 意 义，是 继 有 机 磷、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯之后又一大类重要的杀虫剂。 在新烟碱类杀虫剂近三十年的开发历程里，已有 7 个商品化 品种，占据了杀虫剂市场份额约 20% ，具有广阔的发展前景。 国内外许多农药公司和科研机构相继涌入到新烟碱杀虫剂 的创制浪潮中，因此该类化合物成为杀虫剂研究领域的一大 热点。本文从其 创 制 历 程、结 构 特 征、作 用 机 制 以 及 结 构 改 造研究进展等方面对新烟碱类杀虫剂作一简要介绍。
（ 本文文献格式： 陈建立，李飞飞，豆 君． MnOx / TiO2 体系低 温 SCＲ 脱硝催化剂的研究进展［J］． 山东化工，2015，44（ 7） ：
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－ 8048．
［18］Liu X S，Lu J Q，Qian K，et al． A comparative study of formaldehyde and carbon monoxide complete oxidation on
收稿日期： 2015 － 01 － 03 作者简介： 刘少华（ 1983—） ，河北石家庄人，博士，现主要从事氰化物及化工中间体的研究工作。
第7 期
刘少华，等： 新烟碱类杀虫剂研究进展概述
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图 2 商品化的新烟碱类杀虫剂品种
Fig． 2 Commercial neonicotinoid insecticides
neonicotinoids compounds［J］． J Pest Sci，1996，21： 237 － 239． ［5］Sanchez D M，Hollingworth Ｒ M，Grafius E J，et al． Ｒesistance and cross － resistance to neonicotinoid insecticides and spinosad in the colorado potato beetle， leptinotarsa decemlineata （ Say ） （ Coleoptera： Chrysomelidae） ［J］． Pest Manag Sci，2006，62： 30 － 37． ［6］Gorman K G，Devine G，Bennison J，et al． Ｒeport of resistance to the neonicotinoid insecticide imidacloprid in trialeurodes vaporariorum （ Hemiptera： Aleyrodidae） ［J］． Pest Manag Sci，2007，63： 555 － 558． ［7］Palumbo J C． Aphid control with sivanto in romaine lettuce ［J］． Arthropod Management Tests，2012，37： E32 /1 － E32 /2 （ Online Computer File） ．
新 烟 碱 类 杀 虫 剂 是 烟 碱 乙 酰 胆 碱 受 体 （ nicotin
acetylcholine receptors，nAChＲs） 激动剂，能够阻断昆虫中枢
图 3 新烟碱类杀虫剂的结构特征 Fig． 3 Structure features of neonicotinoids 新烟碱类化合物的基本结构特征可分为四部分［2］ （ 图
图 1 吡虫啉开发过程 Fig． 1 Development of imidacloprid 因其独特的作用机制及高效的杀虫活性，近 20 年内涌 烯啶虫胺（ 1995 年） ，噻虫嗪（ 1998 年） ，噻虫啉（ 2000 年） ，噻 现出 7 个商品化品种： 吡虫啉（ 1991 年） ，啶虫脒（ 1995 年） ， 虫胺（ 2001 年） ，呋虫胺（ 2002 年） （ 图 2） 。
1 新烟碱杀虫剂研究进展
1． 1 新烟碱类杀虫剂的创制历史
人们在 17 世纪应用天然烟碱（ nicotine） 进行果树、水稻 及蔬菜等害虫的防治，但对鸟类、哺乳动物及水生生物的毒 性限制其广泛应用。1970 年壳牌公司以烟碱结构为基础，开 发了先导 SD － 031588，随后优化得到活性更好的硝虫噻嗪 （ nithiazine） 。拜耳公司于 1984 年将硝虫噻嗪结构衍生出化 合物 NTN32692，在此基础上，第一个商品化新烟碱类杀虫剂 吡虫啉（ imidacloprid） 被成功开发上市［1］（ 图 1） 。
摘要： 本文简要总结了新烟碱类杀虫剂的创制经纬、结构特征、作用机制，并介绍了近两年关于其结构改造的最新研究。
关键词： 新烟碱类杀虫剂； 创制； 结构特征； 作用机制； 结构改造
中图分类号： TQ453． 2
文献标识码： A
文章编号： 1008 － 021X（ 2015） 07 － 0066 － 03
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山东化工 SHANDONG CHEMICAL INDUSTＲY
2015 年第 44 卷
新烟碱类杀虫剂研究进展概述
刘少华1 ，唐 蜜2 ，王金金1 ，杜 波1 ，卢冬梅1 ，王振宇1
（ 1． 河北诚信有限责任公司，河北 石家庄 051130； 2． 华北制药集团新药研究开发有限责任公司 抗体药物研制国家重点实验室，河北 石家庄 050015）
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山东化工 SHANDONG CHEMICAL INDUSTＲY
2015 年第 44 卷
心具有静电作用［3］。 模型Ⅱ： 吡虫啉及类似物的咪唑的氮原子和硝基中的氧
原子能够与 nAChＲs 位点结合［4］。咪唑氮原子能与 nAChＲs 产生静电作用，硝基氧与 nAChＲs 形成氢键作用。
模型Ⅲ： 新烟碱吡啶氮原子能与 nAChＲs 形成氢键，具有 强极性的硝基作为药效基团与受体的氨基酸残基作用。
图 5 新烟碱类杀虫剂
Fig． 5 Neonicotinoids insecticides
2 结束语
新烟碱类杀虫 剂 作 用 机 制 新 颖，具 有 高 效、低 毒 及 环 境 友好的特点，使其取代有机磷类、拟除虫菊酯类和氨基甲酸 酯类成为新一代杀虫剂。本文对近二十年新烟碱杀虫剂的 发展过程及研究现状做一概述，并从中看出新化合物的开发 大多是依 靠 在 已 有 商 品 化 品 种 基 础 上 进 行 改 造 的，比 如 Sivanto，氟啶虫胺腈这些在 2012 年后开发的新品种。因此， 随着杀虫剂靶标分子生物学的发展，一定能开发出结构更加 新颖、活性更加优越的新烟碱类杀虫剂。
1． 4 新烟碱类化合物的结构改造研究
由于大量频繁 使 用 新 烟 碱 类 农 药，产 生 了 严 重 抗 性、交 互抗性以及蜜蜂毒性问题［5 － 6］，因此，国内外众多公司和研 究机构纷纷加入新烟碱类化合物创制的热潮中，一些结构新
颖、活性突出的新烟碱类杀虫剂将相继开发问世。 Sivanto 是拜耳公司最新开发的新烟碱类杀虫剂，对蜜蜂
Shijiazhuang 050015，China）
Abstract： The discovery，structure feature and mode of action about neonicotinoids insecticides and its recently structural modification were summarized in this paper． Key words： neonicotinoids insecticides； discovery； structure feature； mode of action； structural modification
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（ 本文文献格式： 刘少华，唐 蜜，王金金，等． 新烟碱类杀虫 剂研究进展概述［J］． 山东化工，2015，44（ 7） ： 66 － 68． ）
神经系统正常传导而使害虫死亡。研究结果表明，新烟碱类 杀虫剂跟 nAChＲs 结合位点和模式与烟碱的一致，对新烟碱 类杀虫剂与 nAChＲs 作用方式先后提出了三种模型（ 图 4） 。
3） ： （ 1） 芳香杂环部分： 芳杂环主要为吡啶、噻唑、四氢呋喃
图 4 新烟碱类杀虫剂与受体结合方式 Fig． 4 Binding model of neonicotinoids and receptors 模型Ⅰ： 吡啶上的氮原子能与 nAChＲs 成形氢键，咪唑上 的 N1 在昆虫体内经离子化带正电荷，与 nAChＲs 的负电中
Ｒesearch Summary in Neonicotinoids Insecticides
Liu Shaohua1 ，Tang Mi2 ，Wang Jinjin1 ，Du Bo1 ，Lu Dongmei1 ，Wang Zhenyu1
（ 1． Hebei Chengxin Co． ，Ltd． ，Shijiazhuang 051130，China； 2． State Key Laboratory of Antibody Ｒesearch ＆ Development，Ｒ＆D Center of North China Pharmaceutical Group Corporation，
参考பைடு நூலகம்献
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无毒害，不受开花应用限制，将在 2015 年完成登记并推向市 场［7］。氟啶虫胺腈由陶氏公司在 2012 年开发，具有优异的 杀虫活性，并且与市场上的杀虫剂没有交互抗性，拥有巨大 的市场前景。我国的华东理工大学钱旭红、李忠课题组研制 的哌虫啶已获得中国农药临时登记许可证，与江苏克胜共同 开发； 环氧虫啶已授权上海生农生化制品有限公司独家生 产，FMC 公司则负责国际市场。中国农业大学覃兆海课题组 研究出具有市场开发前景的戊吡虫胍（ 图 5） 。
1． 2 新烟碱类杀虫剂的结构特征
等； （ 2） 桥键部分： 两个杂环之间只有一个亚甲基相连化合 物活性最高； （ 3） 吸电子基团部分（ 或称药效团、功能基团） ：
主要以硝基亚甲基、硝基亚氨基和氰基亚氨基为主； （ 4） 氢
化杂环部分或胍 /脒部分： 一般分为含 N 环状和开环部分。
1． 3 新烟碱类杀虫剂的作用机制