溴蟲腈
【背景及概述】[1][2][3]
二惡吡咯霉素是美國(guó)的氰胺公司在1987年從微生物鏈霉菌Streptomyces中分離得到的，其后發(fā)現(xiàn)該化合物具有良好的殺蟲殺螨性，繼而開發(fā)出新型芳基吡咯腈類殺蟲殺螨劑-溴蟲腈，用于防治各類害蟲，應(yīng)用非常廣泛。
溴蟲腈是美國(guó)氰胺公司于80年代后期發(fā)現(xiàn)并開發(fā)的芳基吡咯類殺蟲、殺螨劑，是通過(guò)對(duì)天然抗生素的化學(xué)結(jié)構(gòu)改造而得以成功開發(fā)的具有獨(dú)特作用機(jī)理的一類新穎殺蟲殺螨劑，經(jīng)過(guò)10多年的應(yīng)用開拓，已發(fā)展成為一個(gè)頗受關(guān)注的高效殺蟲殺螨劑，高效廣譜，對(duì)咀嚼和刺吸式害蟲及害螨都具有優(yōu)異的活性，可以用來(lái)防治小菜蛾、斜紋夜蛾、菜青蟲、菜蚜等農(nóng)業(yè)害蟲，尤其對(duì)氨基酸酯類、有機(jī)磷類和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥已產(chǎn)生抗性的害蟲和害螨，如小菜蛾、斜紋夜蛾等有特效。它作為一種前體殺蟲劑，在昆蟲體內(nèi)經(jīng)脫去N-乙氧基乙基之后轉(zhuǎn)化成一種氧化磷酸化解偶劑，由于解偶聯(lián)劑本身不存在靶標(biāo)部位，也就不可能產(chǎn)生靶標(biāo)部位抗性，因而對(duì)許多抗性昆蟲的防治有特效。溴蟲腈的作用方式以胃毒為主，兼有觸殺和殺卵活性，沒(méi)有明顯的內(nèi)吸活性。與觸殺為主的殺蟲劑相比，其速效性稍差，施藥時(shí)期盡量在低齡幼蟲盛發(fā)期，同時(shí)由于其沒(méi)有明顯內(nèi)吸活性，因此不太適宜用于通過(guò)內(nèi)吸作用防治的害蟲防治。
溴蟲腈于1994年進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，迄今已在美國(guó)、澳大利亞、巴西、墨西哥、埃及、阿根廷、以色列、土耳其、日本、韓國(guó)、印尼、南非等 30多個(gè)國(guó)家登記使用。10% 除盡懸浮劑也已進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，用于蔬菜害蟲防治。目前該產(chǎn)品在中國(guó)登記在十字花科作物上使用，年銷售額已達(dá)1000萬(wàn)美元2001年美國(guó) EP A還批準(zhǔn)溴蟲腈作為試驗(yàn)用藥，用于防治白蟻及其它侵害木材或木質(zhì)制品的害蟲，該殺白蟻劑/殺蟲劑產(chǎn)品已在美國(guó)33個(gè)州進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，并在不久后投放市場(chǎng)。美國(guó)氰胺公司還在繼續(xù)開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域。該農(nóng)藥在全球農(nóng)藥市場(chǎng)的銷售額已超過(guò) 1億美元。
【藥品概況】
通用名稱：溴蟲腈
英文名稱：chlorfenapyr
商品名：除盡；Pirate；Stalker
化學(xué)名：4-溴-2-(對(duì)氯苯基)-1-乙氧基甲基-5-(三氟甲基)吡咯-3-腈
Cas No：122453-73-0
分子量：407.62
分子式：C15H11Br ClF3N2O
結(jié)構(gòu)式：
 
【性狀】[4]
溴蟲腈外觀為白色固體，氣味為典型的酮味，熔點(diǎn)100-101℃，揮發(fā)性小、 水溶性低，具有強(qiáng)烈的親脂性和電子親和性，易溶于丙酮，在去離子水中溶解度為 0.13-0.14 /l（pH=7）。在土壤中降解時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)半年。
【藥理作用】[4]
溴蟲腈是一種殺蟲劑前體，本身對(duì)昆蟲無(wú)毒殺作用。其作用機(jī)制是昆蟲取食或接觸溴蟲腈后，在昆蟲體內(nèi)經(jīng)過(guò)多功能氧化酶轉(zhuǎn)變?yōu)榫邭⑾x活性化合物（CL303，268），然后作用于標(biāo)靶蟲體細(xì)胞內(nèi)線粒體，破壞氧化磷酸化ADP轉(zhuǎn)變成 ATP 的生理過(guò)程。 ATP 是細(xì)胞維持生命的化學(xué)能，在線粒體積累高能量的H+離子，這些離子為線粒體生理學(xué)過(guò)程（例如氧化磷酸化）提供能量來(lái)源；具有生物活性的CL303，268滯留在線粒體的內(nèi)膜和外膜，在線粒體內(nèi)膜與H+結(jié)合并釋放于外膜，使線粒體內(nèi)膜不積累H+離子。缺少H+離子，ADP 轉(zhuǎn)化為 ATP 的氧化磷酸化過(guò)程就因缺少能量而停止，不能產(chǎn)生 ATP，細(xì)胞就停止生命功能，最終導(dǎo)致害蟲死亡。
【毒性研究】[4]
溴蟲腈按中國(guó)毒性分類屬于低毒，大鼠急性經(jīng)口LD50為626 mg/kg；兔急性經(jīng)皮LD5> 2000 mg/kg（M/F），兔急性吸入LC50為083/> 27 mg/L（M/F），對(duì)兔眼睛有輕微刺激性，對(duì)兔皮膚無(wú)刺激；日本鯉魚LC50為0.5 mg/ kg；經(jīng)改進(jìn)的Ames試驗(yàn)及中國(guó)倉(cāng)鼠卵巢試驗(yàn)表明無(wú)致突變性。溴蟲腈對(duì)水生生物及蜜蜂、 鵪鶉等的毒性較高。為確定溴蟲腈是否具有遺傳毒性，李利用單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)檢測(cè)了溴蟲腈對(duì)小鼠脾、肝細(xì)胞的 DNA 損傷作用，并在同等劑量下，比較了脾、肝兩種組織細(xì)胞DNA對(duì)溴蟲腈毒性敏感性的差異，試驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論是脾細(xì)胞還是肝細(xì)胞，419-1916 mg/kg劑量范圍內(nèi)溴蟲腈所致的受損細(xì)胞率和 DNA 損傷程度與陰性對(duì)照組比較均具有顯著性差異，說(shuō)明溴蟲腈可引起脾細(xì)胞和肝細(xì)胞DNA的損傷。國(guó)內(nèi)已經(jīng)以多種害蟲為靶標(biāo)進(jìn)行了溴蟲腈的室內(nèi)毒力和田間防效研究，如甜菜夜蛾、小菜蛾、棉鈴蟲、棉紅蜘蛛等等，以溴蟲腈對(duì)不同齡期甜菜夜蛾的毒力及田間防效的研究為例，溴蟲腈在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，顯著好于高效氯氰菊酯的防治效果。
【合成路線】 [5][6][7]
方法1：以對(duì)氯芐胺、三氟乙酸甲酯、2-氯丙烯腈和氯甲基乙基醚為主要原材料，經(jīng)?；⒙然?、環(huán)加成、溴化和乙氧基甲基化等5步反應(yīng)合成溴蟲腈，該工藝具有原料易得、反應(yīng)條件溫和、環(huán)境污染小、中間體的純度和收率高等特點(diǎn)，具有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，具體反應(yīng)過(guò)程如下：

方法2：（1）對(duì)氯芐胺在三氯化磷的存在下與三氟乙酸發(fā)生反應(yīng)，三氟乙?；玫絅-對(duì)氯芐基三氟乙酰胺；（2）N -對(duì)氯芐基三氟乙酰胺在三氯氧磷的存在下通過(guò)氯化得到對(duì)氯芐基氯偕三氟乙酰亞胺；（3）對(duì)氯芐基氯偕三氟乙酰亞胺在堿的存在下與氯代丙烯腈發(fā)生1,3偶極環(huán)加成反應(yīng)，區(qū)域定向性的得到2-對(duì)氯苯基-5-（三氟甲基）吡咯-3-腈；（4）2-對(duì)氯苯基-5-（三氟甲基）吡咯-3-腈在氯苯中與溴發(fā)生取代反應(yīng)，得到2-對(duì)氯苯基-4-溴-5-（三氟甲基）吡咯-3-腈；（5）2-對(duì)氯苯基-4-溴-5-（三氟甲基）吡咯-3-腈在堿的作用下分別與氯溴甲烷、乙醇鈉反應(yīng)，得到目標(biāo)產(chǎn)物溴蟲腈。具體反應(yīng)過(guò)程如下：

方法3：以對(duì)氯苯甘氨酸、三氟乙酸、2- 氯丙烯腈為原料，經(jīng)內(nèi)酯化、吡咯環(huán)化、溴代和乙氧甲基化 4 步反應(yīng)合成溴蟲腈，總收率大于 73.4 ％，純度大于 99 ％，均高于國(guó)內(nèi)同行水平 4 ％～5 ％。該路線采用價(jià)格低廉的三氟乙酸和二乙氧基甲烷代替昂貴的三氟乙酸酐和二溴甲烷，大大降低了原料成本，避免了強(qiáng)致癌物的使用，條件溫和，對(duì)工藝要求不高，所有原料在國(guó)內(nèi)皆有生產(chǎn)，來(lái)源豐富，適宜于工業(yè)化生產(chǎn)。具體反應(yīng)過(guò)程如下：

【應(yīng)用】[4]
溴蟲腈由于其獨(dú)特的殺蟲原理，對(duì)作物安全，有效施用量低。該農(nóng)藥可防治包括鱗翅目、鞘翅目、半翅目和雙翅目在內(nèi)的多種害蟲，還可防治多種害螨（包括葉螨），所以它被廣泛使用在蔬菜、水果及作物上，為廣大農(nóng)戶所歡迎。其中 10%溴蟲腈懸浮劑的開發(fā)，使該農(nóng)藥的應(yīng)用前景更加開闊，可有效防治萵苣、甘藍(lán)、番茄、甜椒、黃瓜、馬鈴薯和甜菜等各種蔬菜上的害蟲，防效超過(guò)蘇云金桿菌，毒死蜱、氰戊菊脂、滅多威、速滅磷、氯菊脂和硫雙滅多威等常規(guī)殺蟲劑。許多蔬菜害蟲，例如甜菜夜蛾（Spodopteraexigua）、小菜蛾（P lutellaxylostella）、 馬鈴薯葉甲（Leptinotarsadecemlineata）和葉螨（Tetranychusspp）對(duì)傳統(tǒng)殺蟲劑已產(chǎn)生抗性，但用10%溴蟲腈懸浮劑可達(dá)到有效控制，除此以外，對(duì)菜螟、薊馬和潛夜蛾也有相當(dāng)?shù)姆佬?，藥劑的使用濃度一般建議在 1000-2000倍。
10% 溴蟲腈懸浮劑也可用于防治果樹蟲害，尤其對(duì)大多數(shù)害螨、銹螨、典型的食葉害蟲-卷葉蛾和潛夜蛾，用10 %溴蟲腈懸浮劑約500-1000倍均可有效控制，另外對(duì)蚧殼類蟲害有一定的防效。
10% 溴蟲腈懸浮劑還可有效防治非抗性和對(duì)菊脂、有機(jī)磷、有機(jī)氯和氨基甲酸脂產(chǎn)生抗性的害蟲，例如實(shí)夜蛾（Heliothis.）、夜蛾（Spodopteraspp.）、粉紋夜蛾（Trichoplusiaspp.）、尺夜蛾（Pseudoplusiaspp.）和葉螨（Tetranychusspp .）。試驗(yàn)表明，10% 溴蟲腈懸浮劑與上述已產(chǎn)生抗性的害蟲品系無(wú)交互抗性，所以， 10% 溴蟲腈懸浮劑對(duì)全球棉花害蟲的抗性治理及防治有潛在價(jià)值。10 % 溴蟲腈懸浮劑防治葉螨效果等同于或高于常規(guī)殺螨劑，使用50 ml有效成分/hm2的低計(jì)量同樣可達(dá)到效果。防治害螨的持效期與使用計(jì)量呈正相關(guān)性。10%溴蟲腈懸浮劑對(duì)二點(diǎn)葉螨表現(xiàn)出殺卵活性。綜上所述，10% 溴蟲腈懸浮劑劑型的殺蟲譜廣，并且被廣泛應(yīng)用于蔬菜、果樹及部分的作物，并且表現(xiàn)出高效而用量低的特點(diǎn)。
【新劑型開發(fā)】[4]
目前國(guó)內(nèi)普遍劑型為懸浮劑，巴斯夫產(chǎn)品為10% 懸浮劑，國(guó)內(nèi)自行開發(fā)的也有5 %、10 % 懸浮劑、5% 溴蟲腈+高效氯氰菊酯、還有10% 乳油。
1. 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，蘇云金桿菌與10% 溴蟲腈以3 : 1的比例相混合，不僅具有速效性，而且具有持效性。
2. 2004報(bào)道了10% 溴蟲腈微乳劑的開發(fā)，該乳劑是由溴蟲腈 、 乳化劑、溶劑及水混配而成的一種新型環(huán)保殺蟲劑，對(duì)蔬菜、果樹、觀賞植物等作物上的多種害蟲有很好的防治效果。10%溴蟲腈微乳劑每 hm2用量 300-600 m l 藥后 1d ，防效達(dá) 85% -90%，藥后 5- 7d，防效最高達(dá) 95 % 以上。
3. 2006年成功進(jìn)行了環(huán)保型納米溴蟲腈制劑的研究，利用硬脂酸對(duì)Ag2+/TiO2表面進(jìn)行改性，其表面由親水性變?yōu)橛H油性，將溴蟲腈農(nóng)藥、改性Ag2+/TiO2和相應(yīng)的添加劑混合制成顆粒分布較均勻、平均粒徑約為100n m的納米農(nóng)藥新劑型-溴蟲腈納米功能化制劑。該新制劑室內(nèi)、 田間藥效對(duì)比試驗(yàn)表明，比常規(guī)制劑具有更強(qiáng)的毒力，是乳油毒力的 1.77倍，用量下降，施藥劑量減少一半的條件下，納米制劑防治甘藍(lán)斜紋夜蛾的田間防效高于溴蟲腈乳油。同時(shí)易于光降解，不至于在環(huán)境中造成殘留，是一種非常具有開發(fā)前景的新劑型。
【主要參考資料】
[1] 裴暉等. 溴蟲腈的殺蟲活性及作用方式研究. 現(xiàn)代農(nóng)藥. 2006, 5(1):33-35.
[2] 徐尚成等. 溴蟲腈的研究與開發(fā)進(jìn)展. 農(nóng)藥.2003, 42(2):5-8.
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[4] 孫國(guó)強(qiáng)等. 溴蟲腈農(nóng)藥的作用機(jī)理、應(yīng)用及開發(fā)前景. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào). 2007, 13(7 ): 69-71.
[5] 程繹南等. 溴蟲腈合成新方法. 農(nóng)藥. 2010, 49(8):560-562.
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