1、第五节 拟除虫菊酯类杀虫剂 Pyrethroid insecticides,天然除虫菊素及其特点化学结构类型 第一代拟除虫菊酯 第二代光稳定性拟除虫菊酯 作用机理及中毒解救,根据天然除虫菊素的化学结构而仿制成的一类超高效杀虫剂。,发现和传播 发现传说： 波斯一妇女发现美丽小花能杀死昆虫 产自中国 Lodeman(1903)记载：19世纪初Jumtikoff（亚美尼亚人）发现北高加索一个部落用除虫菊花粉杀虫，1928年起开始大量加工制造这种药粉。 (4) Gnadinger(1935) 红花除虫菊杀虫(5) 1940年在南斯拉夫的达马提亚地区（Dalmatia）发现，白花除虫菊，含A.I. 1%
2、，最高达1.5%。,一、天然除虫菊素及其特点, 传播1840年左右在波斯栽培（或产于中国）19世纪中期传至欧洲、日本、美国20世纪初传至非洲、南美，而主产南斯拉夫二次大战前 主产日本（1.3万吨干花年，占全世界70%）40s中70s 主产东非（肯尼亚、乌干达、坦桑尼亚),最高年产量2-2.2万吨。目前 肯尼亚，坦桑尼亚，厄瓜多尔，乌干达，刚果，日本，澳大利亚，我国江苏、 云南、台湾等地。肯尼亚是世界上最主要的除虫菊种植国，国际市场上70%-80%的除虫菊产品来自肯尼亚；,云南生态环境和自然条件与世界除虫菊主产区肯尼亚相似, 特别滇中地区, 土地肥沃, 温度适宜, 水利发达, 非常适合种植除虫菊
3、, 平均亩产干花120公斤, 超过了肯尼亚的平均亩产80公斤的水平,干花菊酯含量平均1.4%, 超过了国际标准1.2%,含量 花： 0.81.5%；茎叶：0.15%；根：无,除虫菊花中的A.I.,戊2,4,二烯基,丁2-烯基,戊2-烯基,除虫菊花中的A.I.,除虫菊素为黄色粘稠状液体，在碱、强光、高温(60)下不稳定（需加增效剂），不溶于水。除虫菊（0.7-1.0%） 加工剂型 除虫菊乳油（3%）油剂、气雾剂、蚊香卫生害虫：蚊、蝇、蜚蠊 防治对象 家畜害虫：厩蝇、角蝇贮粮害虫：米象,天然除虫菊酯：一类理想的杀虫剂优点： （1）杀虫毒力高，杀虫谱广，对人畜十分安全；（2）不污染环境；（3）没有致
4、癌、致畸、诱变等不良效应，也不会发生积累中毒(极快在体内降解)。缺点：持效性太差，在光照下很快氧化，药效维持不到ld，因此，不能在田间使用，只能用于室内防治卫生害虫。,丙烯菊酯（Allethrin） 美国Laforge等（1947）以Pyrethrin 为原型，用丙烯基（-CH2CH=CH2） 代替其环戊烯醇侧链的戊二烯基。 1949年美国碳素化学公司投产。,二、第一代拟除虫菊酯（1948-1971）,特点 八个异构体 以1R，3R(+)反式，S(+)异构体对家蝇毒力最高（LD50=0.24g/蝇），是毒力最低的1S，3S(-)反式，R(-)异构体(45.2 g/蝇)的500倍。 强触杀、击倒
5、快，药效比除虫菊素差（蟑螂） 蒸气压20,9.3310-3Pa；蚊香，电热蚊香片 残效短，光敏感（稳定性比Pyrethrin稍好） 低毒：大鼠口服LD50:685()-1100()mg/Kg 。研究集中在克服光不稳定性的结构改造上,苯醚菊酯杀虫活性并不强大， 但光稳定性有了改进， 其原因为比较稳定的苯 环结构(苯氧基苄醇)代替 了醇部分的不饱合结构。日本住友公司又在此基础上在分子中引入了氰基，毒力大为提高，成为氰苯醚菊酯。醇部分的改造的意义：既改善了光稳定性，又使毒力提高，住友公司特将这个醇称为“住友醇”。这个醇是一系列光稳定性高效拟除虫菊酯的基本组成部分。,三、第二代光稳定性拟除虫菊酯,(一
6、) 光稳定性拟除虫菊酯的发展过程 对醇部分的改造：1973年Mataui将醇 部分改为苯氧基苄醇合 成了甲氰菊酯(fenpropathrin)，其对螨类、粉虱等均有较好的效果，缺点是对卵无效且口服毒性较高(大鼠经口LD50为6070mg/kg)。,对酸部分的改造：Farkas(1958)，在菊酸异丁基侧链上以卤素取代偕二甲基，未商品化。1972年Elliott用氯代菊酸与苯氧苄醇成功合成了氯菊酯即二氯苯醚菊酯(permethrin)，并于1977年商品化。这是第一个农用除虫菊酯 其药效比DDT高几十倍解决了光 不稳定中心的结构（菊酸侧 链的偕二甲基及醇部分 的不饱和结构 ） ，持效期长 达71
7、0d。,对酸部分的改造：Elliott证实，以二氯菊酸配合其他醇而合成的菊酯毒力都有较大的提高，但对光的稳定性必须与相对稳定的苯氧苄醇配合才有所改善。随后，Elliott在以上结构中引入氰基相继合成了氯氰菊酯和溴氰菊酯。,同时，日本人板谷和大野开发合成了分子结构中没有环丙烷的氰戊菊酯，打破了菊酯必须具有“三碳环”结构的传统观点（第一个突破）。第二代光稳定性农用拟除虫菊酯得迅速发展,对酸部分的改造：,三、第二代光稳定性拟除虫菊酯,(一) 光稳定性拟除虫菊酯的发展过程 进展：解决对鱼毒性高，对螨类和土壤害虫效果差及没有内吸性等 。 1. 在结构中导入氟原子：保持或提高了原有活性且对螨类表现了较好的
8、毒效，但对鱼和蜜蜂的毒性并末降低。如氟氯菊酯、氟氯氰菊酯、氯氟氰菊酯及七氟菊酯等。,2. 改变酯的结构：不含酯结构的“菊酯”-肟醚菊酯，仍具有类似活性，但对鱼的毒性显著降低。打破了拟除虫菊酯类杀虫剂具有高活性必须是“酯”结构的说法（第二个突破）。,三、第二代光稳定性拟除虫菊酯,(一) 光稳定性拟除虫菊酯的发展过程 进展：拟除虫菊酯类化合物，不同的光学异构体活性差异很大。高效异构体的拆分 。如氯氰菊酯具有三个不对称碳原子，即有8个光学异构体，从8个异构体中拆分出1R-顺式酸-S醇酯/1S-顺式酸-R-醇酯(1:1)和lR-反式酸-S醇酯/lS-反式酸-R-醇酯(1:1)的混合物(即高效顺-反氯氰
9、菊酯)，其药效比氯氰菊酯高约1倍。溴氰菊酯的单一右旋顺式异构体(1R,3R菊酯与S-氰醇合成的酯)杀虫活性最高。而S,S-氰戊菊酯(来福灵)则为氰戊菊酯的高效异构体。,(二)光稳定性拟除虫菊酯的重要品种及应用 特点：很强的触杀作用，同时也具有胃毒作用，无内吸及熏蒸作用；具有广泛的杀虫范围。可防治各种农作物、蔬菜、果树、卫生及牲畜等多种害虫。,1. 氯菊酯(permethrin，二氯苯醚菊酯)化学名称： 3-苯氧基苄基 (1RS,2RS； 1RS；3SR)-3-(2,2-二氯乙烯基)-2,2-二甲基环丙烷羧酸酯 理化特性：难溶于水，可溶解于丙酮等有机溶剂。对热稳定，在酸性介质比在碱性介质中稳定。
10、其毒性数据取决于载体及顺、反异构体比例。 主要制剂：10%EC 生物活性及使用技术：触杀、胃毒、广谱性，可防治100多种害虫，对钻蛀性害虫、稻飞虱、螨类及蚧类的防治效果很差。 4个异构体，R-顺式氯菊酯毒力最高。中等毒性。,2. 溴氰菊酯(deltamethrin，敌杀死，Decis) 主要理化特性： 易溶于丙酮等。 对光、热稳定， 在酸性介质中比在碱性介质中稳定。中等毒性。 主要制剂：2.5%EC 生物活性及使用技术：八个立体异构体，单一右旋顺式异构体(1R,3R菊酸与S-氰醇合成的酯) 杀虫活性最高。触杀、胃毒和拒避。触杀活性最高，但易产生抗药性。能防治45种作物上的140多种害虫，但对螨
11、类、棉铃象甲、稻飞虱及螟虫(蛀茎后)效果差。,3. 氯氰菊酯(cypermethrin)和甲体氯氰菊酯(alpha-cypermethrin，高效氯氰菊酯，高效灭百可等) 理化特性： 主要制剂：10%EC，4.5%高效氯氰菊酯EC。 生物活性及使用技术：高效、广谱；触杀、胃毒；用于森林、果树、棉花和蔬菜、小麦、大豆等作物上防治鳞翅目、鞘翅目、双翅目、半翅目及土壤害虫。喷雾施用，一般用制剂的1:20003000倍稀释液。,4. 氟氯氰菊酯（cyfluthrin）和氯氟氰菊酯(cyhalothrin): 理化特性： 主要制剂：5.7%百树得EC和2.5%功夫EC。 生物活性及使用技术：广谱、触杀性
12、；因引入了氟原子，对螨类表现较好的防治效果。用于禾谷类、棉花、果树和蔬菜等作物上防治大多数害虫和害螨。由于这两个品种均无内吸作用，对钻蛀性害虫防效较差。,5. 氰戊菊酯 (fenvalerate，杀灭菊酯，速灭杀丁)和高氰戊菊酯 (esfenvalerate，来福灵)高氰戊菊酯是从氰戊菊酯的四个异构体中拆分出的顺式氰戊菊酯。 理化特性：制剂：20%杀灭菊酯(速灭杀丁)EC和5%来福灵EC 生物活性及使用技术：高效、广谱触杀性杀虫剂，有一定胃毒作用，无内吸活性，防治大多数作物的大多数害虫，对螨类效果差。害虫易产生抗药性。,Py 比 较 总 结,型拟除虫菊酯：不带CN基的，处理的昆虫很快就出现高度
13、兴奋及不协调运动、麻痹即所谓击倒，但击倒时体内的药量若未达到致死量时，将会苏醒，最后瘫软死亡，如丙烯菊酯和胺菊酯等。“击倒”，即引起昆虫的快速的、可恢复的麻痹。 型拟除虫菊酯：带有CN基的，处理昆虫不出现兴奋症状，而出现运动失调以后的中毒症状，即很快痉挛，立即进入麻痹状态，最后瘫软死亡，如氯氰菊酯、溴氰菊酯和速灭杀丁等。,四、作用机理,四、作用机理,天然除虫菊酯和拟除虫菊酯杀虫剂与DDT一样属神经轴突部位传导抑制剂,而对于突触没有作用，为轴突毒剂。中毒征象十分相似，但击倒作用在除虫菊酯中更为突出。它们都是负温度系数药剂。,当拟除虫菊酯与神经膜上的钠离子通道结合后，个别的钠离子通道被拟除虫菊酯变
14、构，在去极化期间使钠离子通道开启延长，导致钠电流和钠尾电流（表示有更多的钠通道处于开放状态）明显延长。其中带CN基的拟除虫菊酯类甚至能使钠通道长期不关闭，如溴氰菊酯等。延长的钠电流引起负后电位去极化，振幅和时程增加，在负后电位去极化达到兴奋阈值时，发生重复后放。引起这样的重复后放可在神经系统的各个部位发生，特别在突触的神经末端和感觉神经元，引起神经肌肉痉挛产生超兴奋，使运动失调，最后麻痹死亡。,Na+通道学说：,温度影响重复后放，低温下（26）重复后放活性增加解释负温度系数除虫菊酯有三种作用：驱避、击倒、毒杀。一般认为，驱避作用是作用于感觉器官引起的反应，使用极低浓度即有效，因此，它不影响到神
15、经系统的其他部分，与击倒和毒杀的作用机制完全无关。,与DDT的差异:除虫菊酯不但对周围神经系统有作用，对于中央神经系统也有作用，而DDT对中央神经系统无作用。虽然除虫菊酯与DDT都作用于轴突，但除虫菊酯的作用主要是在冲动产生区(impulse generating region)，而DDT没有这样固定,并且除虫菊酯似乎对感觉器官的输入神经的轴突特别有效。此外，在电生理学上发现有些小的差异。除虫菊酯及其类似物的毒理作用比DDT更为复杂，它同时具有驱避、击倒及毒杀三种不同的作用。,急性毒性为低毒或中毒，对鱼类和蜜蜂均表现高毒（除个别品种如肟醚菊酯) 在环境中无残留及慢性毒害现象 中毒后无专用解毒药，对出现痉挛者可采用抗痉挛剂(如巴比妥、苯妥英、氨甲酰甘油愈创木酚醚等)，对唾液分泌过多者可服用阿托品。,五、毒性及中毒解救,
