新烟碱类杀虫剂的研究与开发进展

背景介绍随着科学技术的发展，人们对害虫的研究越来越深入，杀虫剂发展也越发迅速。自上世纪80年代吡虫啉上市以来，新烟碱类杀虫剂便受到广泛关注和应用。新烟碱类杀虫剂是一种高效的内吸性杀虫剂，能有效控制刺吸式害虫以及部分双翅目、鞘翅目害虫。新烟碱类杀虫剂作用于昆虫烟碱乙酰胆碱受体，阻断昆虫中枢神经系统信号的正常传导，从而导致害虫麻痹而亡。具有杀虫谱广、低毒低残留的优点，并且具有胃毒和触杀等多重作用。文章亮点01.概述了新烟碱类杀虫剂的发展历程、作用机理和结构分类。02.总结了新烟碱类杀虫剂在农业害虫防治的应用。03.指出科学合理地利用新烟碱类杀虫剂是当代农药研发的重要课题并展望了其发展前景。内容介绍1新烟碱类杀虫剂1.1

新烟碱类杀虫剂的发展历程新烟碱类杀虫剂的开发可追溯到20世纪60年代初对天然烟碱（Nicotine）的研究，由开发的先导化合物SD-031588得到活性较好的硝虫噻嗪（Nithiazine），因其具有光不稳定性和水不稳定性，无法成为商业产品。1.2

新烟碱类杀虫剂的结构特征新烟碱类杀虫剂的基本结构可分为4个部分（图2）：（1）杂环部分：吡啶（吡虫啉等）、噻唑（噻虫嗪等）、四氢呋喃（呋虫胺）、嘧啶（三氟苯嘧啶）；（2）桥链部分：主要以亚甲基为代表，其中氟啶虫胺腈为亚乙基；（3）含氮环状或开环部分，环的大小对杀虫剂生物活性影响很大，一般五元环或六元环活性较高。此外，通过引入磺酰胺来取代氰基或硝基来修饰化合物的结构，可不断生成新的衍生物（如氟啶虫胺腈）。（4）药效基团（功能基团）：主要以硝基、氰基等吸电基团为主，不仅可以影响新烟碱类化合物的杀虫活性，还能影响其土壤降解、光稳定性、对不同物质的毒性等理化性质。1.3

新烟碱类杀虫剂的作用机制受体通常是通过结合由突触前膜释放的神经递质Ach来激活的，随后由乙酰胆碱酯酶（Acetylcholinesterase，AChE）分解产生辛烷和胆碱，使受体失活。与Ach类似，新烟碱类杀虫剂能结合并激活昆虫中枢神经系统的nAChR，被AchE分解失活，细胞外Na+不断内流，神经系统过度刺激最终导致细胞死亡，如图3所示。2新烟碱类杀虫剂的分类2.1

第一代新烟碱类杀虫剂2.2

第二代新烟碱类杀虫剂2.3

第三代新烟碱类杀虫剂2.4

第四代新烟碱类杀虫剂2.5

新型介离子吡啶酮类杀虫剂3新烟碱类杀虫剂的结构改造研究综上可以看出，国内外的各大研发公司和单位对化合物的结构优化及生物活性试验都进行了很多深入性研究，但大多数都是在已有的商品化品种及基础上进行结构改造的，其中也有与现有杀虫剂结构差异较大的化合物，如二硝基含氮八元环、三氟甲基吡咯结构以及在脂肪链中引入烷氧基、环丙基等基团，这些结构的变化都对化合物的杀虫活性产生了积极的影响。由于不断地研究与试验，各种昆虫的耐药性和交叉耐药性都有显著增强，改变现有新烟碱类药物的结构成为新的研发趋势。例如，氟啶虫胺腈已证明磺胺类是有用的活性结构且不存在交叉抗性，新型新烟碱类衍生物的设计便可以引入磺酰胺的活性结构，还可以引入肟醚、酰基等结构，或者以六氢二嗪、噁二唑、噁二嗪等杂环作为母体结构进行已有先导化合物的结构修饰，研究其生物活性，有望发现活性更好的先导化合物。4结论新烟碱类杀虫剂虽有30多年的历史，大多是依靠已有商品化品种基础上进行改造的，部分2010年后开发的新品种（三氟苯嘧啶、氟啶虫胺腈）除外。目前已商品化的新烟碱类杀虫剂为日本、德国等国外企业开发，但随着我国科研实力的进步，也开发出了环氧虫啶、氯噻啉、哌虫啶等多个品种。科学合理地利用新烟碱类杀虫剂是当代农药研发的重要课题，可以研发结构新颖、作用位点突破常规、安全高效的新品种，坚持与无交互抗性品种交替使用、与其他药剂复合配用、时间空间交