農(nóng)藥化學(xué)緒論

1、 農(nóng) 藥 化 學(xué)Email: QQ: 45167915Tel： 1一、授課對(duì)象： 制藥工程專業(yè)2010級(jí)本科生。二、教材及參考教材： 1.教材: 唐除癡主編 ，1998年版農(nóng)藥化學(xué)，南開大學(xué)出版社。 2.參考教材： 農(nóng)藥化學(xué)合成基礎(chǔ)，孫家隆主編，化學(xué)工業(yè) 出版社，2008年7月 。 農(nóng)藥化學(xué)，陳茹玉主編，清華大學(xué)出版社， 2009年12月 。三、課程類別 專業(yè)基礎(chǔ)課程，必修，考試方式為閉卷考試。教 學(xué) 計(jì) 劃21 平時(shí)成績 (40%) 1) 課堂學(xué)習(xí)態(tài)度及考勤 2) 閱讀或調(diào)研農(nóng)藥相關(guān)的資料，完成一篇小論文：“農(nóng)藥與人類社會(huì)”2 閉卷考試：農(nóng)藥化學(xué)的基本概念和重要農(nóng)藥品種的合成(60%)相關(guān)雜

2、志：世界農(nóng)藥 、農(nóng)藥、 現(xiàn)代農(nóng)藥農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào) 、中國農(nóng)藥、農(nóng)藥應(yīng)用與研究 課 程 要 求3講 授 提 綱 本課程合計(jì)48學(xué)時(shí)，其中講授占24學(xué)時(shí)；實(shí)驗(yàn)18學(xué)時(shí)；調(diào)研，實(shí)習(xí)4學(xué)時(shí)，考試2學(xué)時(shí)，講授學(xué)時(shí)安排如下：一、緒論 （4學(xué)時(shí)）二、殺蟲劑 （6學(xué)時(shí)）三、殺菌劑 （6學(xué)時(shí)）四、除草劑 （6學(xué)時(shí)）五、植物生長調(diào)節(jié)劑（2學(xué)時(shí)）4第一章 緒 論一、農(nóng)藥研究的意義1. 農(nóng)藥的重要性 2. 我國農(nóng)藥工業(yè)的現(xiàn)狀二、農(nóng)藥與環(huán)境三、農(nóng)藥的基本概念四、農(nóng)藥的分類五、農(nóng)藥的毒性與安全性評(píng)價(jià)六、農(nóng)藥代謝原理七、農(nóng)藥登記八、農(nóng)藥發(fā)展、回顧與未來展望51. 農(nóng)藥的重要性人類在二十一世紀(jì)面臨五大挑戰(zhàn): 人口和糧食 環(huán)境和環(huán)境

3、質(zhì)量 資源和能源 醫(yī)療福利 新的信息系統(tǒng) 21世紀(jì)人類面臨的挑戰(zhàn)中，人口與糧食仍然是并存的嚴(yán)峻問題和最嚴(yán)重的挑戰(zhàn)之一。糧食對(duì)人類生存與發(fā)展具有重要意義。世界農(nóng)業(yè)面臨每年增加7000萬人口的巨大壓力。6人口成倍增長, 糧食增長極少目前世界上仍有近10億人處于饑餓的狀況。7農(nóng)藥對(duì)人類的貢獻(xiàn)在全世界，農(nóng)業(yè)病蟲草害種類有十多萬種, 其中，昆蟲1萬種，線蟲8-10萬種，微生物2千種，雜草1千種， 據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年有10億噸左右的莊稼毀于病蟲害，由于病、蟲、草、鼠害等造成的作物減產(chǎn)幅度達(dá)2030，如果一旦停止用藥或嚴(yán)重的用藥不當(dāng)，一年后將減少收成2540（與正常用藥相比），兩年后將減少4060以至絕產(chǎn)。

4、 8使用農(nóng)藥提高農(nóng)作物耕地單位面積產(chǎn)量據(jù)統(tǒng)計(jì)，農(nóng)藥挽回了每年因其造成的30-35% 谷物損失，大約每年價(jià)值3000億美元。9國內(nèi)現(xiàn)狀我國人口13億，人多地少( 以占世界7%耕地養(yǎng)活占世界22%的人口)，土地等可利用資源的使用已接近極限。 1994年美國Brown博士以“誰來養(yǎng)活中國”為題預(yù)測(cè)2030年我國將進(jìn)口食物24億噸，超過當(dāng)前世界食物貿(mào)易總量（2億噸）。 糧食問題歷來具有重要戰(zhàn)略意義。因此合理使用農(nóng)藥防治病、蟲、草、鼠害, 提高單位面積產(chǎn)量、增強(qiáng)作物品質(zhì)是解決我國糧食問題的重要出路之一 .102. 我國農(nóng)藥工業(yè)的現(xiàn)狀2005年，我國化學(xué)農(nóng)藥制造業(yè)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，我國農(nóng)藥出口金額開始超過進(jìn)

5、口額成為凈出口國。 1986年我國農(nóng)藥總產(chǎn)量為10.2萬噸，到2005年農(nóng)藥總產(chǎn)量達(dá)到103.94萬噸，19年間產(chǎn)量擴(kuò)大了10.2倍。 11我國農(nóng)藥產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 目前我國農(nóng)藥生產(chǎn)品種已趨齊全，達(dá)310余個(gè)，占17.3%，具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品13個(gè)，占4.15%。覆蓋了殺蟲劑、殺菌劑、除草劑和植物生長調(diào)節(jié)劑的主要類型。 2005年實(shí)現(xiàn)了農(nóng)藥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的重大調(diào)整占農(nóng)藥總量 殺蟲劑、殺菌劑、除草劑1990年 78% 9% 10%2005年 41.8% 10.1% 28.6%2010年 40 % 5000除草劑 洋地黃0.4強(qiáng)心劑 秋水仙堿1.7消炎劑醫(yī)藥品 消炎痛1.2消炎劑 阿斯匹林400解熱劑

6、嗎啡120-250鎮(zhèn)靜劑78對(duì)致癌原因的認(rèn)識(shí)家庭主婦認(rèn)為癌病專家認(rèn)為食品添加劑 43.5% 1%農(nóng)藥 24% 0%吸煙 11.5% 30%大氣污染、公害 9% 2%鍋巴 4% 0%病毒 1% 10% 通常食物 0% 35%性生活、生育 0% 7%職業(yè) 0% 4% 酒 0% 3%放射線、紫外線 0% 3% 醫(yī)藥品 0% 1% 工業(yè)品 0% 1%791962年，美國海洋生物學(xué)家蕾切爾卡遜（Rachel Carson）經(jīng)過4年時(shí)間，調(diào)查了使用化學(xué)殺蟲劑對(duì)環(huán)境造成的危害，出版了寂靜的春天（Silent Spring）一書。在書中，蕾切爾卡遜闡述了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染，用生態(tài)學(xué)的原理分析了化學(xué)殺蟲劑對(duì)人類賴

7、以生存的生態(tài)系統(tǒng)帶來的危害?？ㄟd認(rèn)為，農(nóng)業(yè)有害生物的防治需要另覓“蹊徑”。近年來，用生物農(nóng)藥代替化學(xué)農(nóng)藥的呼聲甚高。1992年在巴西里約熱內(nèi)盧召開的聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會(huì)就曾提出“到2000年，生物農(nóng)藥的用量要占農(nóng)藥60%”的號(hào)召。1962年美國海洋生物學(xué)家蕾切爾卡遜提出: 化學(xué)農(nóng)藥讓“春天”“寂靜”80（2）人們?cè)毡檎J(rèn)為生物農(nóng)藥將在20世紀(jì)末代替化學(xué)農(nóng)藥。（占農(nóng)藥使用面積60）， 然而2000年底，全世界生物農(nóng)藥僅占農(nóng)藥總量的3.5%。（以耕地面積計(jì)）說“替代”為時(shí)尚早 。生物農(nóng)藥緣何“叫好不叫座”？ 我國生物農(nóng)藥的研究始于20世紀(jì)50年代初，至今已有50多年的歷史，目前雖然有了一定的產(chǎn)業(yè)化

8、規(guī)模，但銷售困難，處于“叫好不叫座”的尷尬境地。生物農(nóng)藥能否讓“春天”不再“寂靜” 科學(xué)時(shí)報(bào) 訪中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)藥專家陳萬義教授81生物農(nóng)藥優(yōu)點(diǎn)：選擇性強(qiáng)，多數(shù)對(duì)人畜較安全，與環(huán)境相容性好；對(duì)天敵安全；不易產(chǎn)生抗性；生產(chǎn)工藝較簡單，開發(fā)與登記費(fèi)用低于化學(xué)農(nóng)藥。生物農(nóng)藥不足：（1）有的生物農(nóng)藥對(duì)人畜毒性較高或?qū)Νh(huán)境影響較大. ；（2）穩(wěn)定性較差，貯存條件苛刻，貨架壽命短；根據(jù)1998年英國出版的生物農(nóng)藥手冊(cè)）中收錄的60種微生物活體農(nóng)藥統(tǒng)計(jì)，其貨架壽命達(dá)兩年的僅15%，30%的微生物活體農(nóng)藥的貨架壽命低于3個(gè)月，10%的微生物活體農(nóng)藥要求貨到即用。（3）缺乏標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法；（4）防效緩慢，防治對(duì)象單

9、一；（5）質(zhì)量不穩(wěn)定，尤其是活體；（6）植物農(nóng)藥差異性大（時(shí)間、地點(diǎn)、土壤等,其藥效發(fā)揮緩慢，難以穩(wěn)定。82優(yōu)點(diǎn)： 1. 高效、速效 2. 使用方便，適應(yīng)性廣 3. 便于規(guī)模生產(chǎn) 4. 經(jīng)濟(jì)效益顯著（成本低，農(nóng)本低） 1： 810 1：3050 （花卉、果樹、藥材）化學(xué)農(nóng)藥的特點(diǎn)因此，在可預(yù)見的將來，與化學(xué)藥物在醫(yī)藥中的地位類似，在農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，將長期出現(xiàn)化學(xué)農(nóng)藥占據(jù)主導(dǎo)地位，生物農(nóng)藥占據(jù)輔助地位的局面。83（二）世界農(nóng)藥的發(fā)展趨勢(shì)近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境生態(tài)保護(hù)的要求，農(nóng)藥經(jīng)歷了以下變化過程：1, 藥效從常效、高效到目前的超高效(5000-20000 mg/kg.近年，農(nóng)藥正處

10、于更新?lián)Q代時(shí)期。在環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益增強(qiáng)的背景下，高活性、環(huán)境相容性好的農(nóng)藥正在逐漸取代老一代品種 2, 農(nóng)藥對(duì)人類的危害正在由高毒、低毒發(fā)展到無公害85殺生 - 調(diào)控低效 -超高效高毒高殘留 - 無公害化學(xué)農(nóng)藥正經(jīng)歷重大轉(zhuǎn)變 20000-100克/畝毒性 10-500mg/Kg 1/2000 100-50克/畝毒性 500-1000mg/Kg 1/10000 5000 mg/Kg 1/80000廣泛性 -選擇性高抗性 -低抗性污染 - 環(huán)境生態(tài)友好轉(zhuǎn)變有機(jī)氯、磷，氨基甲酸酯滅生菊酯, 酰胺，苯氧酸等雜環(huán)與含氟衍生物昆蟲神經(jīng)毒殺、激素除草、需光除草昆蟲生長調(diào)控、植物酶抑制、植物免疫激活1940s

11、1960s 1970s-1990s 1990s- 不同年代藥效、毒性、成功率、結(jié)構(gòu)、特征的變遷86（三）世界農(nóng)藥開發(fā)新特點(diǎn) 1. 形成新的農(nóng)藥品種體系 2. “仿生”合成成為了開發(fā)熱點(diǎn) 3. 生物源農(nóng)藥開發(fā)再掀高潮 4. 光學(xué)活性農(nóng)藥合成越來越受到人們關(guān)注 5. 生物技術(shù)的應(yīng)用871.形成新的農(nóng)藥品種體系 1.1 殺蟲劑從傳統(tǒng)的有機(jī)磷、氨基甲酸酯、擬除蟲菊酯類殺蟲劑，到后來的苯甲酰脲類、噠嗪酮類；最近又出現(xiàn)了以吡蟲啉為首的新煙堿類殺蟲劑及吡咯類殺蟲劑、嘧啶胺類殺蟲劑、酰肼類殺蟲劑等 微生物源殺蟲劑也形成了體系，如從阿維菌素類衍生出依維菌素、?，斁亍ｇ昀Z菌素、道拉菌素和其類似的彌拜霉素 8

12、81.2 殺菌劑傳統(tǒng)的二硫代氨基甲酸酯類殺菌劑已趨淘汰，苯并咪唑類、三唑類殺菌劑壟斷殺菌劑市場(chǎng)的歷史將被改換。嗎啉類、酰胺類殺菌劑正逐步形成氣候，各種雜環(huán)類殺菌劑不斷誕生。而甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑系列的形成可謂是殺菌劑領(lǐng)域的一大里程碑。嘧啶胺類殺菌劑也將一露頭角。此外，農(nóng)用抗生素類殺菌劑也十分引人注目。 891.3 除草劑有機(jī)膦酸類、酰胺類、均三嗪類、吡啶苯氧酸類等，磺酰脲類、咪唑啉酮類、二苯醚類、環(huán)已烯酮類、芳氧苯氧丙酸類等也成為了除草劑市場(chǎng)的主體。酞酰亞胺類、嘧啶類、雙嘧啶吡唑啉酮類、嘧啶并三 唑（四唑）新系列的形成，也為中間體的合成提供了挈機(jī)和課題。902.“仿生”合成成為了開發(fā)熱點(diǎn)從天

13、然物質(zhì)中尋找新農(nóng)藥的先導(dǎo)化合物無疑是十分有效的途徑之一 2.1 以天然源物質(zhì)為先導(dǎo)物進(jìn)行“仿生”合成 2.2 從害物靶標(biāo)著手進(jìn)行模擬“仿生”合成新農(nóng)藥 912.1以天然源物質(zhì)為先導(dǎo)物進(jìn)行“仿生”合成植物源：除蟲菊擬除蟲菊酯（44個(gè)）；毒扁豆堿氨基甲酸酯類（67個(gè)）； 煙堿新煙堿類（7個(gè)）；魚藤酮噠嗪酮類（3個(gè)）92微生物源：Strobilurine甲氧基丙烯酸類；二氧吡咯菌素溴蟲腈；吡咯霉素拌種咯 動(dòng)物源：沙蠶沙蠶毒類；蝦、蟹殼聚糖932.2 從害物靶標(biāo)著手進(jìn)行模擬“仿生”合成新農(nóng)藥 對(duì)害物靶標(biāo)特有酶結(jié)構(gòu)的剖析，模擬仿生合成與其可配伍或結(jié)構(gòu)相近的化合物創(chuàng)制新農(nóng)藥（如ALS酶、ACC酶、原卟啉原

14、氧化酶及幾丁質(zhì)合成酶）利用昆蟲等害物特有的物質(zhì)如信息素，進(jìn)行“仿生”合成來控制害蟲 943 生物農(nóng)藥源開發(fā)再掀高潮 有機(jī)化學(xué)合成農(nóng)藥的問世，使早期的植物農(nóng)藥如魚藤酮、煙堿等漸趨萎縮 擬除蟲菊酯類的誕生，又使在20世紀(jì)70年代曾一度興起的微生物農(nóng)藥又大受沖擊 由于化學(xué)農(nóng)藥開發(fā)難度的增加及環(huán)境壓力所至，微生物農(nóng)藥的開發(fā)再度興旺，開發(fā)主力從70年代的日本移向了美國和西歐大公司，新的微生物農(nóng)藥也不斷誕生。例如繼阿維菌素后又開發(fā)了彌拜霉素、多殺菌素等 95通過化學(xué)的手段對(duì)存在著某些不足的生物農(nóng)藥或生物物質(zhì)經(jīng)過結(jié)構(gòu)改造，開發(fā)了一批新的高效、安全的農(nóng)藥。如阿維菌素、依維菌素、埃瑪菌素、埃珀菌素和道拉菌素964 光學(xué)活性農(nóng)藥合成越來越受到人們關(guān)注很多化學(xué)物質(zhì)具有手光學(xué)活性，農(nóng)藥也不例外。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上現(xiàn)有的2000余個(gè)農(nóng)藥品種中，有30%左右具有光學(xué)活性，其中尤以擬除蟲菊酯類最為突出 通過對(duì)光學(xué)活性的拆分、轉(zhuǎn)位，開發(fā)了一批純光學(xué)活性的農(nóng)藥。其不僅提高了效果，還大大節(jié)約的成本 975. 生物技術(shù)的應(yīng)用毒素Bt基因的獲得Bt作用機(jī)制的研究遺傳工程作物（轉(zhuǎn)基因作物）基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要有以下幾