农药合成PPT课件

-,1,农药合成,田宏哲,-,2,第一章绪论,农药：主要用来防治危害农林牧业的有害生物（害虫、害螨、线虫、病原菌、杂草及鼠类），及调节植物生长的化学药品。通常也把改善有效成分物理或化学性状的各类助剂也包含其内。,-,3,1.从化学结构看农药的发展,公元前9世纪古希腊：硫磺熏蒸(S)古罗马：砷杀虫(As)16世纪：烟碱防治橡皮虫1867年：亚砷酸铜Cu3(AsO3)2，防控科罗拉多甲虫，第一个立法农药1885年：波尔多液（CaO+CuSO4）19世纪末20世纪初：石硫合剂(CaO+S)1913年：有机汞做种子处理剂(RHgX)1932年：二硝基邻甲苯酚用做除草剂1934年：福美双广谱杀菌剂,-,4,1942年:DDT1942年：2,4-D1944年：对硫磷,-,5,19551960年：三氮苯类除草剂19601965年：取代苯类敌草腈、氟乐灵、溴苯腈等,-,6,1968年：苯并咪唑类杀菌剂19651970年：草甘膦20世纪70年代：拟除虫菊酯类杀虫剂,-,7,农药结构从无机到有机从天然到人工种类繁多品种丰富用途多样,-,8,农药中绝大部分品种为有机化合物，所以农药合成主要为有机合成。,什么是有机合成？,-,9,无机农药的特点,无机农药:由天然矿物原料加工制成的农药。如：砷酸钙、砷酸铅、硫酸铜、磷化铝、波尔多液、石灰硫黄合剂等。主要成分为无机化学物质，农药作用单一、品种少、药效低、且容易发生药害，大部分已被有机农药取代。,-,10,有机合成,有机合成：一般指通过一系列有机反应，将一些易得的、廉价的原料制备成新的、较为复杂的、更有价值的有机化合物的过程。而由较复杂的有机物降解为结构相对简单的有机物的过程也属此列。,-,11,有机合成的任务,制备有机物，特别是具有特殊功能、特殊药效的新化合物；对天然药物的结构验证、改造或结构修饰；理论研究,-,12,农药合成的任务,运用以化学为基础的有机化学的理论及技术，研究农药设计和合成的原理及方法，不断研制出高效、低毒、低残留的农药，并找到各种农药的最佳合成路线及方法，以达到降低成本、提高生产效益、减少三废的目的。,-,13,化学合成农药,化学合成的农药结构复杂、品种繁多（目前国内常用的约300多种以上，国际注册的品种千余种以上，且每年在逐步增加），生产量大，是目前农药应用的主体。应用范围广、很多品种的药效高，而且原料来源广（主要为石油化工产品），资源丰富。,-,14,化学合成农药的发展阶段,20世纪50年代中期以前：开创期；20世纪50年代末-60年代末期：发展期；20世纪70年代-至今：高速发展期。现阶段农药合成的特点：1）高药效:降低使用量，减少对环境的污染及治理负担2）环境要求日益提高，农药管理及登记越来越严格，新品种发展速度降低，因毒性或残留等原因部分老品种禁用。,-,15,农药对环境污染：内分泌干扰（EDCs）的干扰功能分类,EDCs,雌激素干扰物,雄激素干扰物,甲状腺干扰物,胰岛素干扰物,糖皮质激素干扰物,肾上腺皮质激素干扰物,-,16,按照对EDCs的认识程度分类,引自IllinoisEPAEndocrineDiruptorStrategy,1997,-,17,天然激素化合物：如植物激素大豆异黄酮,药物如类固醇类、己烯雌酚、避孕药等。工农业用原料、产品及排放的废弃物工业原料：如某些溶剂（如壬基酚）、增塑剂农用物资：如某些杀虫剂、除草剂、塑料薄膜生活用品：如塑料、油漆、室内杀虫剂医用塑料器具：如塑料输液器汽车尾气、垃圾焚烧,环境中EDCs的来源,-,18,暴露途径：呼吸道、消化道、皮肤、血液（如输液、透析）,暴露水平：多种EDCs的暴露，水平难以确定,人群EDCs暴露,蓄积效应：多数EDCs能蓄积在体内脂肪组织，而且在应激、妊娠及营养不良时释放出来进入血液,生物富集：多数EDCs沿食物链富集，如DDT浓度在各营养级间呈几何级数增长,-,19,发育异常,生殖障碍,出生缺陷,某些癌症,EDCs的有害效应,-,20,EDCs对动物的有害效应,Missinglimbs,-,21,Theyhaveextralimbs,-,22,Missingeyes,-,23,有机氯农药与儿童期肿瘤的关系,机制：父母于孕前或孕期暴露于有机氯农药，而导致父母生殖细胞变性、遗传物质改变或在激素和免疫功能方面改变，从而导致儿童期内分泌相关肿瘤发生。人群研究1970年1996年有关使用有机氯杀虫剂与儿童期肿瘤的关系的研究提示：经常性的职业暴露和家庭使用杀虫剂与儿童期的白血病和脑瘤有关，其他相关的肿瘤有Wilms肿瘤，Ewings肿瘤和生殖细胞肿瘤。,-,24,化学合成农药发展趋势,新品种的发展，尤其是具有特异性能的新品种；提高合成农药的质量，由低纯度的粗制品向精细化工品发展；更新筛选方法，提高新化合物的命中率，“生物农药”，“环境和谐农药”发展。,-,25,有机氯杀虫剂的问世,有机合成农药出现的一个重要标志是缪勒（P.Mller)于1939年发现了人工合成的有机氯杀虫剂滴滴涕，具有优异的广谱杀虫作用：,英国的法拉第（M.Faraday)于1925年首次合成了六六六，但在1945年（英国）和1942年（法国）才相继发现其具有杀虫活性。,-,26,有机磷杀虫剂的出现,20世纪40年代初，出现了另一类重要的杀虫剂：有机磷杀虫剂，由德国拜耳公司（Bayer）施拉德研究小组开发。1943年第一个商品化的有机磷杀虫剂特普（TEPP）投入市场，用于农业害虫防治。,-,27,有机磷杀虫剂是我国应用最广的杀虫剂，品种繁多，性能也差别很大；杀虫谱宽：可防治多种农林害虫，也可防治卫生害虫，及家畜、寄生虫；杀虫方式多样化：大多数具有触杀和胃毒作用，有些具有内吸或渗透作用，个别具有熏蒸作用。杀虫机理是抑制害虫体内的胆碱酯酶活性，破坏神经系统的传导，引起神经系统中毒症状，导致死亡。,缺点：对环境危害大，残留时间长。部分品种已被禁用。,-,28,我国农药领域的发展概况,从无到有从仿制到创制从跟踪到自主创新,-,29,2.农药合成概述,2.1概念：是利用化学方法将单质、简单的无机物或有机物制备成具有农药功能的物质的过程。农药合成包括两个领域：原药的工业生产和新农药的开发。,-,30,2.2先导化合物（Leadcompound）,2.2.1概念：是指通过生物测定，从众多的化合物中发现和选定的具有某种农药活性的新化合物，一般具有新颖的化学结构，并有衍生化和改变结构的发展潜力，可以用作起始研究模型，经过结构优化，开发出受专利保护的农药品种。,-,31,（1）经验筛选：创制农药的基本方法，能发现结构新颖和作用机制独特的农药。（2）类推合成：me-toomolecules,成功率高，省力。（3）天然产物模型：成功率较高，但大多结构复杂，合成困难很大。（4）生物合理设计：针对某一生化过程中的关键靶标合理设计其抑制剂。,2.2.2先导化合物的发现途径,-,32,经验筛选,敌草隆,敌草腈,无除草活性,灭幼脲,除虫脲,特异杀虫活性,-,33,类同合成,氯磺隆,甲磺隆,豆磺隆,嘧磺隆,单嘧磺隆,-,34,天然产物模型,毒扁豆碱,氨基甲酸酯类杀虫剂,沙蚕毒素,杀螟丹,杀虫双,-,35,除虫菊素,氯氰菊酯,溴氰菊酯,烟碱,吡虫啉,-,36,-,37,2.3小试研究,（1）选择合成路线:原料来源设备条件能源消耗反应收率成本核算,-,38,（2）合成条件优化:原料配比投料顺序催化种类物料浓度反应温度反应压力,-,39,（3）测定和合成有关的理化数据：热量、黏度（4）制定原料、中间体、产品的分析方法（5）进行物料能量衡算，初步评价其经济效益（6）提供样品，进行田间药效试验和安全性评价,-,40,2.4中试研究,（1）验证小试研究结果（2）建立一定规模的中试试验装置：考验工艺流程的合理性和操作条件的可靠性，测定物料平衡、热量平衡及制定过程控制方案。（3）主要设备材质选择和设备选型（4）较长周期稳定和连续运转（5）三废治理方案（6