氨基甲酸酯杀虫剂课件

氨基甲酸酯杀虫剂 2012.9 参考文献 1. 农药化学 2. 彭志源.中国农药大典. 主要内容 1.发展和特点 2.基本知识 基本结构 分类 理化性质 特性 吸收 在体内的代谢与排泄 3.中毒机制 一、发展和特点 1.发展 早在1864年，人们发现在西非生长的一种蔓生豆科植物毒扁豆（ Physostigma benenosum）的咖啡色小豆中存在一种剧毒物质，后来将此 毒物命名为毒扁豆碱，1925年它的结构才得以阐明（化合物1），1931年 进行了合成验证这是人类首次发现天然的氨基甲酸酯类化合物。 一、发展和特点 1.发展 1931年Du Pont公司最先研究了具有杀虫活性的二硫代氨基甲酸衍生物 ，发现双（四乙基硫代氨基甲酰）二硫物2（R=Et）对蚜虫和螨类有触杀 活性、福美双2（R=Me）有拒食作用、弋森钠3有杀螨作用。不过这些氨 基甲酸衍生物最终未能成为杀虫剂，由于它们具有更卓越的杀菌活性， 而作为杀菌剂进入了商品行列。 一、发展和特点 1.发展 40年代中后期，第一个真正的氨基甲酸酯杀虫剂地麦威4，在Geigy 公司由Gysin所合成。本来打算开发忌避剂，但化合物4的忌避作用不佳 ，却发现其具有很好的杀蝇和蚜虫的活性。此后，Gysin把研究目的转向 氨基甲酸酯杀虫剂，并且认为最有希望的化合物是杂环烯醇的衍生物。 其中异索威5、敌蝇威6和地麦威4于50年代在欧洲相继进入商品生产。 一、发展和特点 1.发展 1953年Union Carbide公司的Lambrech合成了试验性化合物UC7744。 该化合物把烯醇酯换成芳香酯，把二甲氨基换成甲氨基，从而使之具有 非常好的杀虫活性。1957年第一次正式公布了这个化合物，并定名为西 维因7。这个化合物后来成为世界上产量最大的农药品种之一，1971年美 国的产量超过2700吨/年。 一、发展和特点 1.发展 1954年Metcalf与Fukuto等合成了一系列脂溶性、不带电荷的毒扁豆碱 类似物，成为研究这类化合物结构与活性关系的典范。后来，这些化合 物中的几个在日本发展成杀虫剂品种，它们是害扑威8、异丙威9、二甲 威10和速灭威11。更重要的是，这项研究工作牢牢地确定了N-甲基氨基 甲酸芳基脂在杀虫剂中的地位，为后来大量新的氨基甲酸酯杀虫剂的出 现奠定了基础。 一、发展和特点 1.发展 Unon Carbide公司的化学家们在结构上的又一创新是将 肟基引入氨基甲酸酯中，从而导致具有触杀和内吸作用的 高效杀虫、杀螨和杀线虫活性的化合物的出现，其中涕灭 威12就是一例。 一、发展和特点 2.特点 在药物用途上：为箭毒的解毒剂、瞳孔收缩剂、可治疗青光眼、可用 以解除肌肉无力的症状； 在生物化学上：在弄清哺乳动物神经冲动的传递机制上起过重要作用 ，从而肯定它是胆碱酯酶的一种强抑制剂； 解毒剂：阿托品。 二、基本知识 1.基本结构 作为杀虫剂的氨基甲酸酯，通常有以下通式： 式中R1和R2为H、甲基、乙基、 丙基或其他短链烷基，R3为苯酚、萘 或其他环烷。 二、基本知识 2.分类 （1）萘氨氨基甲酸酯类：可以西 维因为代表显示其共同结构式： （2）苯基氨基甲酸酯类：例如， 速灭威、残杀威、叶蝉散和兹克 威等，以残杀威为代表显示其共 通结构式： 二、基本知识 2.分类 （3）杂环二甲基氨基甲酸酯类： 例如，吡唑兰、异索威等，以异 索威的代表显示其共通结构式： （4）杂环甲基氨基甲酸酯类：例 如，呋喃丹、猛捕因等，以猛捕 因为代表显示其共通结构式： 二、基本知识 2.分类 （5）肟类：如涕灭威等，以涕灭威为代表显示其共通结构 式： 二、基本知识 3.理化性质 纯品多属白色结晶或无色结晶，无臭味，难溶于水，易溶于有机溶剂 ，一般对酸稳定，在碱性液中不稳定，易分解。 4.特性 具强杀虫力，对昆虫有较大选择性； 多数在体内迅速代谢； 多无害虫抵抗力； 杀虫作用的本质是抑制胆碱酯酶活性； 对人畜及鱼类的毒性小，对植物无药害，可作空中散布。 二、基本知识 5.吸收 氨基甲酸酯类农药可经呼吸道、消化道及皮肤吸收。经皮肤吸收的毒性 较其他途径低，可能是由于经皮肤吸收慢，且被抑制的胆碱酯酶活性恢复 较快有关。 6.在体内的代谢与排泄 氨基甲酸酯类农药在脊椎动物体内的吸收与代谢均迅速，一般于24小时 内即以解毒产物形式排出摄入量的70%90%。在体内的代谢有三种形式： 水解、氧化与结合，在不同生物体内三者所占比重不一致，在人类及一些 哺乳动物体内，它的主要代谢途径是水解和结合，形成代谢产物而排出体 外。 三、中毒机制 对氨基甲酸酯的中毒机制，目前有两种论点均有关系，只是从不同 角度去了解中毒机制而已。 一种论点认为氨基甲酸酯分子全部与胆碱酯酶的阴离子部位和酯解 部位相结合的可逆性、竞争性抑制，即两者形成一中间物，而在适当条 件下，又分解为胆碱酯酶与氨基甲酸酯，但整个反应过程中，胆碱酯酶 与氨基甲酸酯未发生化学反应。 三、中毒机制 另一种论点认为与有机磷酸酯的中毒机制相似，氨基甲酸酯与胆碱酯 酶发生不可逆的竞争性抑制，与胆碱酯酶发生化学反应，形成氨基甲酰化 的胆碱酯酶，可以下列反应表示。 三、中毒机制 氨基甲酸酯与胆碱酯酶反应模式见右图 。酶上有两个活性中心，即酯解部位（包 括B、HA和HO）和阴离子部位，B是碱性 基团（可能是组氨酸中的咪唑氮原子）； HA是酸性基团（可能是酪氨酸中的芳香烃 基）；HO是两个基团间的催化区部位（可 能是丝氨酸羟基的（-OH）与肽结合，程序 是甘氨酸-天冬氨酸-甘氨酸）。S是阴离子 （负矩）部位。过去认为酶与氨基甲酸酯 之所以抑制胆碱酯酶，使酶失去酯解能力 ，主要是丝氨酸的羟基被氨基甲酰化。 三、中毒机制 被氨基甲酸酯抑制后的胆碱酯酶活力的恢复，是由于杀虫剂-酶复 合体的分解，或是去氨基甲酰化作用。因大多数氨基甲酰化的半衰期仅 为2030分钟，故它在中毒后，如不再有毒物持续作用，则在几分钟内 ，酶开始恢复，在几小时内可全部恢复，所以中毒症状也很快消除。而 有机磷酰化酶比较稳定，绝大部分难以水解，磷酰化酶的去磷酰化的半 衰期为几小时