新煙堿類殺蟲劑的研究與開發(fā)進展

背景介紹隨著科學技術的發(fā)展，人們對害蟲的研究越來越深入，殺蟲劑發(fā)展也越發(fā)迅速。自上世紀80年代吡蟲啉上市以來，新煙堿類殺蟲劑便受到廣泛關注和應用。新煙堿類殺蟲劑是一種高效的內吸性殺蟲劑，能有效控制刺吸式害蟲以及部分雙翅目、鞘翅目害蟲。新煙堿類殺蟲劑作用于昆蟲煙堿乙酰膽堿受體，阻斷昆蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)信號的正常傳導，從而導致害蟲麻痹而亡。具有殺蟲譜廣、低毒低殘留的優(yōu)點，并且具有胃毒和觸殺等多重作用。文章亮點01.概述了新煙堿類殺蟲劑的發(fā)展歷程、作用機理和結構分類。02.總結了新煙堿類殺蟲劑在農業(yè)害蟲防治的應用。03.指出科學合理地利用新煙堿類殺蟲劑是當代農藥研發(fā)的重要課題并展望了其發(fā)展前景。內容介紹1新煙堿類殺蟲劑1.1

新煙堿類殺蟲劑的發(fā)展歷程新煙堿類殺蟲劑的開發(fā)可追溯到20世紀60年代初對天然煙堿（Nicotine）的研究，由開發(fā)的先導化合物SD-031588得到活性較好的硝蟲噻嗪（Nithiazine），因其具有光不穩(wěn)定性和水不穩(wěn)定性，無法成為商業(yè)產品。1.2

新煙堿類殺蟲劑的結構特征新煙堿類殺蟲劑的基本結構可分為4個部分（圖2）：（1）雜環(huán)部分：吡啶（吡蟲啉等）、噻唑（噻蟲嗪等）、四氫呋喃（呋蟲胺）、嘧啶（三氟苯嘧啶）；（2）橋鏈部分：主要以亞甲基為代表，其中氟啶蟲胺腈為亞乙基；（3）含氮環(huán)狀或開環(huán)部分，環(huán)的大小對殺蟲劑生物活性影響很大，一般五元環(huán)或六元環(huán)活性較高。此外，通過引入磺酰胺來取代氰基或硝基來修飾化合物的結構，可不斷生成新的衍生物（如氟啶蟲胺腈）。（4）藥效基團（功能基團）：主要以硝基、氰基等吸電基團為主，不僅可以影響新煙堿類化合物的殺蟲活性，還能影響其土壤降解、光穩(wěn)定性、對不同物質的毒性等理化性質。1.3

新煙堿類殺蟲劑的作用機制受體通常是通過結合由突觸前膜釋放的神經(jīng)遞質Ach來激活的，隨后由乙酰膽堿酯酶（Acetylcholinesterase，AChE）分解產生辛烷和膽堿，使受體失活。與Ach類似，新煙堿類殺蟲劑能結合并激活昆蟲中樞神經(jīng)系統(tǒng)的nAChR，被AchE分解失活，細胞外Na+不斷內流，神經(jīng)系統(tǒng)過度刺激最終導致細胞死亡，如圖3所示。2新煙堿類殺蟲劑的分類2.1

第一代新煙堿類殺蟲劑2.2

第二代新煙堿類殺蟲劑2.3

第三代新煙堿類殺蟲劑2.4

第四代新煙堿類殺蟲劑2.5

新型介離子吡啶酮類殺蟲劑3新煙堿類殺蟲劑的結構改造研究綜上可以看出，國內外的各大研發(fā)公司和單位對化合物的結構優(yōu)化及生物活性試驗都進行了很多深入性研究，但大多數(shù)都是在已有的商品化品種及基礎上進行結構改造的，其中也有與現(xiàn)有殺蟲劑結構差異較大的化合物，如二硝基含氮八元環(huán)、三氟甲基吡咯結構以及在脂肪鏈中引入烷氧基、環(huán)丙基等基團，這些結構的變化都對化合物的殺蟲活性產生了積極的影響。由于不斷地研究與試驗，各種昆蟲的耐藥性和交叉耐藥性都有顯著增強，改變現(xiàn)有新煙堿類藥物的結構成為新的研發(fā)趨勢。例如，氟啶蟲胺腈已證明磺胺類是有用的活性結構且不存在交叉抗性，新型新煙堿類衍生物的設計便可以引入磺酰胺的活性結構，還可以引入肟醚、?；冉Y構，或者以六氫二嗪、噁二唑、噁二嗪等雜環(huán)作為母體結構進行已有先導化合物的結構修飾，研究其生物活性，有望發(fā)現(xiàn)活性更好的先導化合物。4結論新煙堿類殺蟲劑雖有30多年的歷史，大多是依靠已有商品化品種基礎上進行改造的，部分2010年后開發(fā)的新品種（三氟苯嘧啶、氟啶蟲胺腈）除外。目前已商品化的新煙堿類殺蟲劑為日本、德國等國外企業(yè)開發(fā)，但隨著我國科研實力的進步，也開發(fā)出了環(huán)氧蟲啶、氯噻啉、哌蟲啶等多個品種?？茖W合理地利用新煙堿類殺蟲劑是當代農藥研發(fā)的重要課題，可以研發(fā)結構新穎、作用位點突破常規(guī)、安全高效的新品種，堅持與無交互抗性品種交替使用、與其他藥劑復合配用、時間空間交