新烟碱类农药与代谢物

By: Ingrid HayengaAnalytiX Volume 9 Issue3

Ingrid Hayenga, Senior Chemist R&D Europe ingrid.hayenga@sial.com


 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。这与未能成功使用“粘合”剂把化合物粘到种皮上有关。生产商坚持没有固定剂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。

 

图1.新烟碱类

图1. 新烟碱类

 


 作用机制

新烟碱类是相当新颖的化学品,但是由于独特的选择性已经发展成为杀虫剂的关键组分。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。当新烟碱类结合到昆虫的结合位点时,含硝基或氰基的电负性点作用于昆虫受体独有的正离子亚点。另一方面,质子化烟碱类作用需要正离子相互作用来结合哺乳动物受体。新烟碱类经常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,而且在WHO/EPA分类里这类化合物的毒性评级是II类或III类。因为新烟碱类阻断的昆虫特定神经通路比温血动物更多,这类选择性杀虫剂对昆虫的毒性比对哺乳动物更高。靶标选择性是新烟碱类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)由于对昆虫的烟碱类乙酰胆碱受体的特异性除了昆虫对大多数动物都低毒,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。用作内吸杀虫剂时,被根吸收后经木质部在作物体内扩散;之后内吸特性的发挥依靠昆虫吸入杀虫剂。

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)属于新烟碱类新一类的硫代烟酰基化合物(第二代)。它们具有氯噻唑杂环。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