144171-61-9/茚蟲(chóng)威是噁二嗪類(lèi)殺蟲(chóng)劑

【背景及概述】^[1][2]

糧食問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題是人類(lèi) 21 世 紀(jì)面臨的突出問(wèn)題。自從 1939 年發(fā)現(xiàn) DDT 具有殺蟲(chóng)活性以來(lái)，化學(xué)農(nóng)藥在控制病、蟲(chóng)、草等有害生物、提高糧食產(chǎn)量的同時(shí)，也帶來(lái)了一系列的環(huán)境問(wèn)題，并已引起世界范圍的廣泛關(guān)注，一批高毒農(nóng)藥品種正逐漸退出歷史舞臺(tái)。另一方面，由于農(nóng)藥的大量使用，有害生物對(duì)農(nóng)藥的抗性問(wèn)題日益突出。在過(guò)去的 50年內(nèi)，由于有機(jī)氯和有機(jī)磷等殺蟲(chóng)劑的大量使用，抗性昆蟲(chóng)種數(shù)幾乎呈直線(xiàn)上升，截至 2002年，已有超過(guò)500 種昆蟲(chóng)對(duì)一類(lèi)或多類(lèi)殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生了抗性。

因此，創(chuàng)制、開(kāi)發(fā)高效、低毒、低殘留的農(nóng)藥新品種以淘汰高毒、高殘留農(nóng)藥和取代抗藥性嚴(yán)重的農(nóng)藥品種已經(jīng)成為農(nóng)藥工業(yè)的一個(gè)重要發(fā)展方向。一些農(nóng)藥新品種相繼被開(kāi)發(fā)成功，并陸續(xù)用于生產(chǎn)實(shí)踐。其中，美國(guó)杜邦公司于上世紀(jì)末開(kāi)發(fā)的嗯二嗪類(lèi)殺蟲(chóng)劑茚蟲(chóng)威由于其作用機(jī)理完全不同于目前的各種殺蟲(chóng)劑，并且具有卓越 的殺蟲(chóng)活性以及對(duì)非靶標(biāo)生物低毒的特點(diǎn)，已在美國(guó)、澳大利亞、中國(guó)等國(guó)家作為“ 降低風(fēng)產(chǎn)品”登記注冊(cè)，成為目前研究的熱點(diǎn)和受到廣泛關(guān)注的殺蟲(chóng)劑產(chǎn)品之一。噁二嗪類(lèi) (oxadiazine ) 殺蟲(chóng)劑是美國(guó)杜邦(D uPont) 公司上世紀(jì)末開(kāi)發(fā)的新型鈉通道阻斷型殺蟲(chóng)劑。

茚蟲(chóng)威 [indoxacarb，商品名稱(chēng)：Ammate (全壘打，30％水分散粒劑)、A vatar~ (安打，l5 ％懸浮劑)、Avaunt@ (在果樹(shù)和蔬菜上銷(xiāo)售)、Stew ard~ (在棉花上銷(xiāo)售) ] 是噁二嗪類(lèi)殺蟲(chóng)劑的一個(gè)典型代表，也是第一個(gè)商業(yè)化 (最初上市的為消旋體，新上市的為一富集體) 的鈉通道阻斷型殺蟲(chóng)劑，其化學(xué)名稱(chēng)為 S-7 -氯-2，5-二 氫-2 -[[(甲氧羰基) [4 - (三氟甲氧基) - 苯基 ] 氨基 ] 羰基 ] 茚并[1，2 -e ] [1，3，4 ] 噁二嗪-4 (3H ) -羧酸甲酯。盡管研究表明，茚蟲(chóng)威作用機(jī)制獨(dú)特，不同于現(xiàn)有任何其他各類(lèi)殺蟲(chóng)劑，但從生物學(xué)角度出發(fā)，昆蟲(chóng)對(duì)殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生抗性是一種脅迫進(jìn)化現(xiàn)象，它是伴隨著殺蟲(chóng)劑對(duì)昆蟲(chóng)的選擇作用而出現(xiàn)的，包括茚蟲(chóng)威在內(nèi)的任何一種新型殺蟲(chóng)劑都存在產(chǎn)生抗性的可能性。

【應(yīng)用】^[2]

茚蟲(chóng)威是第一個(gè)商品化的噁二嗪類(lèi)殺蟲(chóng)劑。室內(nèi)生物測(cè)定和田間藥效試驗(yàn)表明，茚蟲(chóng)威對(duì)棉鈴蟲(chóng)、煙芽夜蛾、小菜蛾、菜青蟲(chóng)、甜菜夜蛾、粉紋夜蛾、藍(lán)夜蛾、蘋(píng)果蠹蛾等幾乎所有重要農(nóng)業(yè)鱗翅 目害蟲(chóng)都有卓越的殺蟲(chóng)活性，對(duì)小綠葉蟬、馬鈴薯葉蟬、桃蚜、馬鈴薯甲蟲(chóng)等部分同翅目和鞘翅目害蟲(chóng)也有一定的效果。利用高效液相色譜和質(zhì)譜分析技術(shù)對(duì)H c 標(biāo)記的茚蟲(chóng)威在鱗翅 目昆蟲(chóng)的體 內(nèi)代謝研究發(fā)現(xiàn)，茚蟲(chóng)威能夠被鱗翅目昆蟲(chóng)迅速轉(zhuǎn)化為 N -去甲氧羰基代謝物(DCJW )，這種轉(zhuǎn)化主要發(fā)生在中腸和脂肪體部位，并且能被酯酶抑制劑對(duì)氧磷 和脫葉磷 (DEF ) 所抑制，推測(cè)相關(guān)催化酶可能是一種酯酶。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，茚蟲(chóng)威的這種代十轉(zhuǎn)化在不同昆蟲(chóng)之間存在差異，與非鱗翅目昆蟲(chóng)相比，大部分鱗翅目幼蟲(chóng)在給藥后不到 4 h 就能夠迅速將 90 的茚蟲(chóng)威轉(zhuǎn)化為D CJW，并且 與茚蟲(chóng)威相比，DCJW 更能有效阻斷煙草天蛾幼蟲(chóng)腹部運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的合動(dòng)作電位，推測(cè)茚蟲(chóng)威在不同昆蟲(chóng)中的活化代謝速率與其殺蟲(chóng)活性和選擇性相關(guān)，這 也 是茚蟲(chóng)威對(duì)哺乳動(dòng)物和其他非靶標(biāo)生物低毒的原因。

【作用機(jī)制】^[2]

以體外培養(yǎng)的胚鼠大腦皮質(zhì)神經(jīng)元為材料，利用膜片鉗全細(xì)胞記錄技術(shù)研究了茚蟲(chóng)威及其活化代謝物 DCJW 對(duì)哺乳動(dòng)物煙堿型乙酰膽堿受體的作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn) 1 mnol/L 和10 mmol /L 茚蟲(chóng)威對(duì)乙酰膽堿誘導(dǎo)快速衰減 電流的峰值抑制率分別達(dá)到 46.8 和 15.7，IX；JW 也具有相似的作用，但強(qiáng)度低于茚蟲(chóng)威，表 明哺乳動(dòng)物神經(jīng)元煙堿型乙酰膽堿受體可能是茚蟲(chóng)威的一個(gè)作用靶標(biāo)。這也是 目前茚蟲(chóng)威作用于乙酰膽堿受體的唯一報(bào)道。然而，在以大鼠背根神 節(jié)神經(jīng)元 為材料的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)茚蟲(chóng)威和 DCJW 能緩慢阻斷河豚毒素敏感型(TTX-S )和河豚毒素不敏感型 (TTXR ) 鈉離子通道，這種阻斷作用具有電壓依賴(lài)性并且失活態(tài)鈉離子通道對(duì)茚蟲(chóng)威和 IX；JW 具有更高的親和力。隨后研究發(fā)現(xiàn)，茚蟲(chóng)威和 ECJW 在給藥25 m in后，對(duì) TTXR 鈉電流的抑制中濃度分別為 10.7 mmol /L 和 0.8 mmol/L，表明 DCJW 具有更強(qiáng)的阻斷作用。進(jìn)一步對(duì)在 非洲爪蟾卵母細(xì)胞中表達(dá)的大鼠 4 種鈉離子通亞型Na(v) 1.2a、Na(v )1.4、Na(v) 1.5 和Na (v ) 1.8 的研究發(fā)現(xiàn)，這 4 種鈉離子通道亞型對(duì)茚蟲(chóng)威和1 X；JW 具有不同的敏感性。在昆方面，以美洲大蠊背側(cè)不成對(duì)中間神經(jīng)元為材料，利用電壓鉗技術(shù)對(duì) D CJW 的神經(jīng)毒理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，I X；JW 對(duì)鈉電流峰值呈濃度依賴(lài)性抑制，抑制中濃度為 28 nm ol/L，比局部麻醉藥利多卡因低 1 000 倍，比河豚 毒素高 10 倍，但對(duì)內(nèi)向鈣電流和外向鉀電流無(wú)影響，表明 BCJW 對(duì)鈉離子通道具有阻斷作用。

【制備】^[3]

茚蟲(chóng)威中含有一個(gè)手性中心，其中只有 S體具有生物活性，因而手性合成 S體是一個(gè)重要的目標(biāo)。合成中間體羥基甲氧羰基茚酮 (14 ) 是茚蟲(chóng)威制備過(guò)程中的關(guān)鍵步驟，該步反應(yīng)不對(duì)稱(chēng)選擇性的高低直接影響終產(chǎn)品茚蟲(chóng)威的對(duì)映體過(guò)量值 ( ee 值) 及其殺蟲(chóng)活性。

【主要參考資料】

[1] 王建軍; 董紅剛.新型高效殺蟲(chóng)劑茚蟲(chóng)威毒理學(xué)研究進(jìn)展. 2009. PhD Thesis.

[2] 劉長(zhǎng)令. "新型高效殺蟲(chóng)劑茚蟲(chóng)威."農(nóng)藥42.2 (2003): 42-44.

[3] 丁寧, 孟慶偉, 趙偉杰, & 苗蔚榮. (2005). 口惡二嗪類(lèi)殺蟲(chóng)劑茚蟲(chóng)威的研究進(jìn)展.農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào),7(2), 97-103.