氨基甲酸酯类杀虫剂课件

氨基甲酸酯类杀虫剂,一 氨基甲酸酯类杀虫剂发展沿革 1.1概述 1.2氨基甲酸酯类杀虫剂的发展 大致经历了三个阶段： 1.3氨基甲酸酯类农药具有的特点是： 1.4根据结构特征，氨基甲酸酯杀虫剂可划分为如下四类： 二 新颖氨基甲酸酯类杀虫剂 2.1 棉铃威 2.2茚虫威 2.2.1茚虫威的合成 2.2.1.1 中间体5一氮一2，3_二氢一2一羟基一1一氧一1H一 茚一2-羧酸甲酯(2)的合成 2.2.12中间体氯甲酰基(4一三氟甲氧基苯基)氨基甲 酸甲酯(3)的合成 2.2.1.3 (5-氯-2，3-二氢-2-羟基-2-甲氧基羰皋-1H-茚)肼羧酸苯甲酯(4)的制备 2.2.1.4茚虫威的制备 2.2.2茚虫威的应用 三 氨基甲酸酯杀虫剂中毒 3.1理化性质 3.2中毒机理 3.3临床表现 3.4辅助检查 四 氨基甲酸酯类杀虫剂农药市场的发展,一 氨基甲酸酯类杀虫剂发展沿革,氨基甲酸类杀虫剂的开发，得益于毒扁豆碱的发现。早在1864年，有人发现在西非生长的一种蔓生豆科毒扁豆中存在一种剧毒的毒扁豆碱，这是首次发现的天然氨基甲酸类化合物。第一个真正的氨基甲酸酯类杀虫剂为嘉基公司的Gysin在1951合成的地麦威，并于次年发现了其杀虫活性。1953年美国联碳公司合成了著名的此类杀虫剂甲萘威，并与1956年投产，成为一个氨基甲酸酯类产品。由于该药有广谱、低毒、廉价、合成简单等特点，很快成为万吨级商品，并有力地推动了氨基甲酸类杀虫剂的开发。在短短的几年中相继开发了涕灭威、灭多威、速灭威、异丙威、克百威、仲丁威、丁硫克百威等一大批氨基酸甲酯类杀虫剂，成为当时杀虫剂领域中第二类品种，并一直延伸到20世纪90年代中期，才被拟除虫菊酯类杀虫剂所取代。 至今，由于各类高效、低毒、低残留的新杀虫剂不断涌现，使氨基甲酸类杀虫剂市场不断减缩。同时，由于一些氨基甲酸类杀虫剂毒性较高（如克百威、灭多威），致使此类杀虫剂市场不断萎缩，并逐渐被拟虫菊酯类、烟碱类等杀虫剂所取代，逐渐退出了三大类杀虫剂的第位。,氨基甲酸酯杀虫剂后于20世纪70年代由国外公司开发的一类仿生杀虫剂，它的开发被称为是杀虫剂农药的一个新的突破，被认为是杀虫剂历史上的第三个里程碑，由于此类药剂效果明显，故不少产品相继问世。,1.1概述,作为杀虫剂的氨基甲酸酯，通常具有以下结构式,其中，与酯基对应的羟基化合物ROH往往是弱酸性的，如烯醇、酚、羟肟等；R1是甲基，R2是氢或易于被化学或生物方法断裂的基团。,具有(式1)结构的氨基甲酸酯类化台物之生物活性很早引起了人们注意。其发现起源 于毒扁豆中的毒扁豆碱(2)，其中具有活性的主要结构为氨基甲酸酯。以后经进一步研究，发 现了一些效果卓著的杀虫剂，如异索威(isolan)、毗唑威(pyrolan)和嘧啶磕(pyramat)等， 这些化台物对家蝇、蚜虫、蓟马、蟓等十分有效。,1.3氨基甲酸酯类农药具有的特点是：, 选择性强 此类药剂对咀嚼式害虫，例如棉红铃虫等具有特效，这恰为众多有机磷杀虫剂所不及。但有时对某些害虫的毒性则可能不高，例如百克威对家蝇的毒性比其间位的叶蝉散高，但 对库蚊成虫的毒性却仅为叶蝉散的150。另外，对家蝇毒性较高的残杀威和灭梭威，对库蚊成虫的毒性却低于间位的叶蝉散。 杀虫谱广 这是此类杀虫剂的另一特性。例如甲萘戚和克百威能防治上百种害虫；又如速灭威、灭多威和丁硫克百威等还有一定的内吸性，且不伤害天敌。,1.2氨基甲酸酯类杀虫剂的发展 大致经历了三个阶段：,20世纪60年代初期，即1958年出 现了性能优异的甲萘威后，又开发成功许多新药剂。这是品种涌现最多、发展最快的时期。 6O年代末期出现了氨基甲酸杂环酯和氨基甲酸肟酯，如涕灭威、克百威、灭多威等，此是第 二阶段。此类药剂杀虫效果好，杀虫谱亦广，但毒性太高，使应用受到了一定限制。如何使 这些高效高毒的品种低毒化，且又不降低其杀虫活性，这是近十几年来美国加州大学 Fukuto等人为代表的农药工作者所致力研究的工作。通过努力，已取得了相当的成效，出 现了硫双灭多威，棉铃威、丙硫克百威和丁硫克百威低毒的代表性品种，此被认为第三个发 展阶段。, 均可用增效剂提高其药效 多数用于拟除虫菊酷的增效剂可用于氨基甲酸酯类杀虫剂的增效。例如氧化胡椒基丁醚可以使甲萘威对家蝇前毒力提高15倍。最近国外发现增效剂76220,能使甲萘威 对灰翅夜蛾类的药效提高27倍。 对人畜和鱼类低毒 虽然氨基甲酸酯类杀虫剂的母体化合物毒性较高，但由于它们在温血动物与昆虫体的 代谢途径不同，即在前者，能产生水解在后者则仍保持母体化合物的毒性，故而对前者的毒 性较低。另外，氨基甲酸酯类的杀虫机制与有机磷农药一样，都是抑制昆虫神经系统的胆碱酯酶故而，一旦中毒亦可参照有机磷农药的处理方法。 此类化合物结构简单，易于合成 此类化合物结构较简单，且一种中间体能生产多种产品，如甲基异氰酸酯可至少作为 30种氨基甲酸酯类农药的中间体。同时，它们的生产设备亦具有通用性，一套设备可生产多种产品。,近年来，由于氨基甲酸酯类农药的研究仍在发展，新的品种不断上市，应用范围进一步 拓宽 ，如已发现具有卓著除草和杀菌活性的化合物。故而它们的前景将越来宽广。,1.4根据结构特征，氨基甲酸酯杀虫剂可划分为如下四类：,N,N二甲基氨基甲酸酯 杂环或碳环的二甲氨基甲酸酯衍生物，在酯基中都含有烯醇结构单元，氮原子上的两个氢均被甲基取代。 N-甲基氨基甲酸芳基酯 商品化最多的一类。氮原子上一个氢被甲基取代，芳酯基可以是一、二、三取代的芳基、萘基以及杂环并苯基等。,西维因 灭梭威 仲丁威 害扑威,抗芽威 吡唑威 地麦威,N-甲氨基甲酸肟酯 发展较晚的一类，大多数品种属于高毒高效农药。氮原子上一个氢被甲基取代，烷硫基是肟酯基中的重要结构单元。,N-酰基/烃硫基-N-甲基氨基甲酸酯 一类新的化合物。主要是围绕第二、第三类化合物的改进，使之低毒化的结果。在结构上，氮原子上的一个氢被酰基、磷酰基、烃硫基或烃亚磺酰基等取代。,磷亚威 呋线威,涕灭威 灭多威 抗虫威,二、新颖氨基甲酸酯类杀虫剂,2.1 棉铃威,棉铃威是日本大塚化学公司开发的新型氨基甲酸 酯类杀虫剂，实验代号为0K一135，通用名称为 alanycarb，商品名称为Orion与Leparas。棉铃威是灭多威的低毒化衍生物。其解毒机 理是将氨基甲酸酯农药灭多威中的氨基氮原子上导入 新的取代基而形成新的衍生物，后者在昆虫体内转变 为灭多威起到杀虫作用，而在哺乳动物体内由于羧酸酯酶的作用变成肟类化合物而解毒。日本最初将棉铃 威试验应用于棉花、玉米等经济作物，结果表明它对 哺乳动物的毒性比灭多威低得多，而且药害小，残效 长，对鳞翅目害虫具有优良活性。世界各地的田间药 效表明，其对棉田的蚜虫、棉铃虫具有优良防效。田间药效试验结果表明，棉铃威防除棉铃虫、烟青虫效果比较理想，是一个具有开发前景的杀虫剂。,选择以下路线合成棉铃威,2.2茚虫威,茚虫威(1)是美国杜邦公司于1992年开发，并 于2001年登记上市的氨基甲酸酯类杀虫剂。其通用 名为indoxacarb，商品名Ammate(全垒打)、Va-tar(安打)。化学名称为7一氯一2,3，4a,5一四氢一2一甲氧基 羰基 （4-三氟甲氧基苯基)氨基甲酰基茚并1，2-e1，3 ，4恶二嗪-4a-羧酸甲酯。代号DPX-JW062。 茚虫威对人畜十分安全，对大鼠急性经口 LD505000mgkg，对兔急性经皮LD502000mgkg，对 兔眼睛和皮肤无刺激。经试验还表明，该药剂无致畸、致癌、致突变性，并且对鸟类及水生生物和非靶 标物也十分安全。 和传统的氨基甲酸酯杀虫剂不同，茚虫威为钠 通道抑制剂，而并非胆碱酯酶抑制剂，故无交互抗 性。茚虫威主要通过阻断害虫神经细胞中的钠通 道，使靶标害虫的协调受损，出现麻痹，最终致死。 同时，害虫经皮或经口摄人药物后，很快出现厌食，从而极好地保护了作物。,2.2.1茚虫威的合成,2.2.1.1 中间体5一氮一2，3_二氢一2一羟基一1一氧一1H一 茚一2-羧酸甲酯(2)的合成,2.2.12中间体氯甲酰基(4一三氟甲氧基苯基)氨基甲 酸甲酯(3)的合成,2.2.1.3 (5-氯-2，3-二氢-2-羟基-2-甲氧基羰皋-1H-茚)肼羧酸苯甲酯(4)的制备,2.2.1.4茚虫威的制备,2.2.2茚虫威的应用,茚虫威为一触杀性杀虫剂，被推荐用于棉花、果树、蔬菜和林木等作物，能有效防治几乎所有鳞 翅目害虫如棉铃虫和小菜蛾、夜蛾、卷叶蛾等，且对 半翅目及蜱类也十分有效。通常推荐剂量为 12570g(有效成分)hm2 。 另外，在松梢卷叶蛾的防治中，茚虫威具有相当 的药效，并且对松梢卷叶蛾的天敌-膜翅目拟寄生蜂 短管赤眼蜂、松广肩小蜂及松卷蛾哈拉金小蜂很安全。,3结语 茚虫威是近年崛起的结构新颖，作用机理独特 的氨基甲酸酯类杀虫剂。由于其活性高、对环境和作 物十分安全，作为替代高毒、高残留及高抗性杀虫剂 的理想药剂，有望成为继吡虫啉、氟虫腈、溴虫腈 等杀虫剂后的又一个理想的重要杀虫剂品种。,三、氨基甲酸酯杀虫剂中毒和急救,氨基甲酸酯杀虫剂是继有机磷和有机氯后发展起来的一类合成农药，对人畜毒性较有机磷低，已被广泛应用于杀灭农业及卫生害虫。国外报告的职业性和生活性氨基甲酸酯杀虫剂中毒病例以西维因、呋喃丹为多，而国内主要为呋喃丹。,3.1、理化性质 氨基甲酸酯类农药因取代基团不同，可形成多种化合物。一般可分5类，即萘基、苯基、杂环甲基、杂环二甲基氨基甲酸酯类和肟类。易溶于有机溶剂，在酸性环境中，对光热稳定，毒性也相对增加；在碱性环境中易分解而失效，多属中等毒类，其中氨基甲酸酯类除草剂毒性远较杀虫剂低。现已开始淘汰害扑威及残杀威等品种。 本类毒物可经消化道、呼吸道和皮肤黏膜进人体内。在体内易分解，排泄较快。部分经水解、氧化或与葡萄糖醛酸结合而解毒；部分则以原型或其代谢产物的形式迅速经肾排出。其代谢产物的毒性较原药小。,3.2、中毒机理 急性氨基甲酸酯杀虫剂中毒是短时间密切接触氨基甲酸酯杀虫剂后，因体内胆碱酯酶活性下降而引起的以毒蕈碱样、烟碱样和中枢神经系统症状为主的全身性疾病。氨基甲酸酯类农药的中毒机理与有机磷相似，主要是抑制神经组织、红细胞及血浆内的乙酰胆碱酯酶。其作用机制首先是作用快，氨基甲酸酯类进人体内不需要经代谢活化，即可直接与胆碱酯酶活化中心的负矩部位和酯解部位的丝氨酸羟基结合，形成复合物，进而成为氨基甲酰化酶。胆碱酯酶被氨基甲酰化后失去对乙酰胆碱的水解能力，遂造成体内乙酰胆碱大量蓄积。而有机磷进入体内先经代谢转化成一个中间代谢产物(磷酸酯类除外)，再与胆碱酯酶结合，因而潜伏期长；其次是恢复快。氨基甲酸酯与胆碱酯酶的结合是可逆的，即氨基甲酰化酶易水解，一般在4小时左右胆碱脂酶即可恢复活性。氨基甲酸酯类对胆碱酯酶的抑制速度和复能速度相等。因此，中毒后发病迅速，临床表现较轻，症状消失也快。中毒后如果脱离接触，在几分钟内即开始恢复，在几小时内完全恢复；再次是多数氨基甲酸酯类对红细胞胆碱酯酶的亲和力明显大于血浆胆碱酯酶，故中毒程度与红细胞胆碱酯酶抑制的程度明显有关。,3.3、临床表现,发病急恢复快、中毒后只要彻底清除毒物，病情通常无反复。 轻度中毒者可有较轻的中枢神经系统和毒蕈碱样症状，也可有烟碱样症状，如头晕、头痛、乏力、视物模糊、恶心、呕吐、流涎、多汗、瞳孔缩小等，有的可伴有肌束震颤等烟碱样症状，一般在24h以内恢复正常。全血胆碱酯酶活性往往在70%以下。 重度者除上述症状加重外，并具备以下任何一项者，可诊断为重度中毒： a.肺水肿； b.昏迷或脑水肿； 全血胆碱酯酶活性一般在30%以下,3.4、辅助检查,血液胆碱酯酶活性降低。 尿中氨基甲酸酯代谢产物增高。,、 迅速离开中毒现场，脱去污染衣服，用肥皂和温水彻底清洗污染的皮肤、头发和指甲。 、 特效解毒药物: a)轻度中毒者可不用特效解毒药物，必要时可口服或肌内注射阿托品，但不必阿托品化; b)重度中毒者根据病情应用阿托品，并尽快达阿托品化; c)单纯氨基甲酸酯杀虫剂中毒不用肟类复能剂。 中毒治愈后仍可从事原工作。,3.5、急救处理,、 急性氨基甲酸酯杀虫剂中毒的临床特点是起病急、恢复快、病情相对较轻、中毒治愈后不发生迟发性神经病。 、 急性中毒的诊断分级以临床表现为主要依据，血液胆碱酯酶活性的及时测定可作参考指标。 、 需要进行鉴别诊断的疾病主要有急性有机磷中毒、中暑、急性胃肠炎和食物中毒等。根据接触史、临床特征和血液胆碱酯酶测定及动态观察一般不难做出鉴别，必要时可测定生物材料中氨基甲酸酯农药或其代谢产物含量。 、 目前农药复配应用较多，可同时存在氨基甲酸酯与有机磷或其他农药混合中毒问题，在诊断和鉴别诊断时应予以注意。 、 轻度中毒脱离接触后缓解较快，治疗可用阿托品0.6-0.9mg口服或0.5-1.0mg肌肉注射，必要时重复1-2次，不必阿托品化;重度中毒应尽快阿托品化，但一般所需总剂量比有机磷中毒时小，用药间隔时间可适当延长，维持时间相对较短。,四、 氨基甲酸酯类杀虫剂农药市场的发展,氨基甲酸酯类杀虫剂为传统的三大类杀虫剂之一。和有机磷杀虫剂一样，其中是一个胆碱酯酶抑制剂。由于拟除虫菊酯类杀虫剂的迅速发展，以及由于烟碱类杀虫剂的崛起，使此类杀虫剂的市场份额日趋下落。2003年，此类杀虫剂列杀虫剂系列的第4位，较2003年下降了一位，见表4-1，为2003年氨基甲酸类杀虫剂的销售额、占整个杀虫剂市场的份额，以及与上年（2002）、五年前（1998年）的比较。,表4-1 2003年氨基甲酸酯类杀虫剂的统计情况,从1998年至2003年的五年中，氨基甲酸类杀虫剂市场与有机磷杀虫剂及拟虫菊酯类杀虫剂市场一样，