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新烟碱类杀虫剂与代谢物

Ingrid Hayenga

Senior Chemist R&D Europe

AnalytiX第9卷第3期

活性新烟碱

2008年春,德国巴登-符腾堡州据报道有大量蜜蜂死亡。德国联邦消费者保护和食品安全局(BVL)迅速行动,下令紧急撤销对油菜籽(芥花)和甜玉米所用8种种子处理剂的贩售许可,这些处理剂含有下列新烟碱类杀虫剂:吡虫啉、噻虫胺、噻虫嗪和甲硫威。据德国联邦栽培植物研究中心,研究人员检查的30只死亡蜜蜂中有29只是因接触噻虫胺而死。这与未能使用“粘合”剂把该化合物粘到种皮上有关。如果没有固定剂,这种化合物会从播种的油菜籽和甜玉米上飘散到环境中,进而影响蜜蜂。

新烟碱类

图 1.新烟碱类

作用机制

新烟碱类化合物是一类较新的化学品,但是由于独特的选择性,已成为杀虫剂的关键成分。新烟碱类的作用机制类似于天然杀虫剂烟碱。它们选择性结合并作用于昆虫的烟碱型乙酰胆碱受体位点。当新烟碱类化合物结合到昆虫的结合位点时,含硝基或氰基的负电荷端与昆虫受体独有的阳离子亚基相互作用。另一方面,质子化烟碱类的作用需要阳离子亚基相互作用才能与哺乳动物结合。新烟碱类化合物能在几小时内导致昆虫麻痹继而死亡;但是它们对哺乳动物的毒性却低很多,根据WHO/EPA分类这类化合物的毒性评级是II类级或III类级。由于新烟碱类化合物阻断的昆虫特定神经通路相比恒温动物更丰富,所以这类选择性杀虫剂对昆虫的毒性比对哺乳动物更高。这种靶标选择性是新烟碱类化合物毒理学性质受欢迎的主要因素。

代谢

甲硫威

甲硫威(Methiocarb)不属于新烟碱,但它是被禁用的种子处理剂的其中一种成分。它主要用作杀螨剂,作为种子处理剂来防治玉米果蝇和油菜籽跳虫甲,以及用作杀螺剂和驱鸟剂。它是强效的氨基甲酸酯神经毒素,可用作胆碱酯酶抑制药。主要的代谢通路是羰基脱除和硫原子氧化。如释放到土壤或水中,甲硫威极其快速水解为
4-甲硫基-3,5-二甲基苯酚和甲基氨基甲酸酯。氧化生成甲硫威砜或甲硫威亚砜。

甲硫威的主要代谢物

图 2.甲硫威的主要代谢物

吡虫啉

吡虫啉(Imidacloprid)大多数动物(昆虫除外)的毒性较低,因为它对烟碱类乙酰胆碱受体具有特异性,因而用于防治昆虫的浓度可以比其他神经毒素(特别是磷酸酯)更低。作为一种内吸杀虫剂,它被植物的根吸收后经木质部在作物体内扩散;然后依靠昆虫吸入杀虫剂发挥作用。

体内主要代谢物是6-氯烟酸、6-羟基烟酸和6-甲硫基烟酸。

吡虫啉的主要代谢物

图 3.吡虫啉的主要代谢物

噻虫胺

噻虫胺(Clothianidin)是最新的新烟碱类之一以及一种内吸杀虫剂。它主要用作种子处理剂。主要代谢物是1-甲基-3-硝基胍(MNG)、硝基胍(NTG)、N-(2-氯噻唑-5-基甲基)-N-硝基胍(TZNG)、N-(2-氯噻唑- 5-基甲基)-N-甲脲(TZMU)。

噻虫胺的主要代谢物

图 4.噻虫胺的主要代谢物

噻虫嗪(Thiamethoxam)

噻虫嗪(Thiamethoxam)属于新烟碱类化合物,新一代类的硫代烟酰基化合物(第二代)。带有氯噻唑杂环。它的作用机制类似于其余同类物质。它的主要代谢物如下图所示。Sigma-Aldrich®很高兴为我们的客户提供各种质量标准的氘代和非氘代新烟碱类产品以及几种主要代谢物。

噻虫嗪的主要代谢物

图 5.噻虫嗪的主要代谢物