ISO 近年新公布的含吡啶基团杀虫剂分析

日期: 2022/10/20

世界农化网中文网报道：

本文摘选自《农药》

作者：李登奎，郑乾成，李志愿，谢勇，张立新，赵利康，杨莹，刘佳，那日松

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目前，杀虫剂发展趋势由有机磷类、氨基甲酸酯类和拟除虫菊酯类，向新烟碱类和双酰胺类杀虫剂转变。

新烟碱类和双酰胺类杀虫剂对昆虫体内的作用靶点基本固定，分别为烟碱乙酰胆碱受体和鱼尼丁受体，因此这2类杀虫剂具有高度的选择性杀虫性能，比其他类型杀虫剂更加安全环保。2012-2022年，ISO公布通用名称的含吡啶基团的杀虫剂活性成分包括1个新烟碱类杀菌剂活性成分：flupyrimin，4个双酰胺类杀虫剂活性成分：氟氯虫双酰胺 、四氯虫酰胺、四唑虫酰胺、环溴虫酰胺；5个其他类型的新型杀虫剂：nicofluprole、oxazosulfyl、tyclopyrazoflor、acynonapyr和双丙环虫酯。为了能够对含吡啶基团的杀虫剂更直观的分析，本文补充了4种2012年之前的杀虫剂活性成分：氟啶虫胺腈(新烟碱类)、氟吡呋喃酮(新烟碱类)、氯虫苯甲酰胺(双酰胺类)和溴氰虫酰胺(双酰胺类)。

1.1 含吡啶基团的新烟碱类杀虫剂

昆虫神经系统相关的靶点蛋白是新型杀虫剂创制的重要靶标，其中烟碱乙酰胆碱受体是昆虫神经系统重要的组成部分。作用于该靶标的新烟碱类杀虫剂，被广泛应用于防治各类害虫。新烟碱类杀虫剂是基于烟碱设计的一类化合物。此类化合物不仅继承了烟碱的高效杀虫活性，而且降低了烟碱杀虫剂在环境中的毒性，随着新烟碱类杀虫剂的不断发展，还能够更好的应对昆虫抗药性发展问题。如今，新烟碱类杀虫剂已经发展到了第3代，含有吡啶结构的代表品种包括：flupyrimin，氟吡呋喃酮，氟啶虫胺腈(见图1)。

图1 含吡啶基团的新烟碱类杀虫剂

通过对图1中新烟碱类农药的分子结构分析可知：吡啶基团中的N原子容易与nAChR形成氢键相互作用，而且其分子结构末端通常是带有负电的硝基或腈基等共轭基团，通过与昆虫的nAChR选择性结合，表现出稳定的结合作用。

Flupyrimin是由日本明治制果药业株式会社开发的作用于烟碱乙酰胆碱受体的杀虫剂，2017年6月获得ISO通用名称。作为烟碱乙酰胆碱受体拮抗剂，其识别方式不同于其他烟碱类杀虫剂，因此具有独特的生物活性。同时，flupyrimin可有效防治鳞翅目、半翅目、缨翅目、双翅目等农业害虫，被广泛用于农业和卫生杀虫剂领域。该杀虫剂对哺乳动物、鱼类和藻类等非靶标生物毒性较低，对传粉昆虫相对安全，对蜜蜂的安全性优于吡虫啉、氟吡呋喃酮、三氟苯嘧啶和氟啶虫胺腈等烟碱乙酰胆碱受体杀虫剂。

氟吡呋喃酮是由德国拜尔公司研发公布的一种烟碱类杀虫剂，2011年6月获得ISO通用名。氟吡呋喃酮是烟碱乙酰胆碱受体激动剂，作用于受体蛋白，诱导去极化离子流，使得神经系统处于亢奋、紊乱、失调状态，最终使昆虫中枢神经系统崩溃而死亡。氟吡呋喃酮对蜜蜂低毒，对生态环境友好，在植保领域应用广泛。氟吡呋喃酮的适用作物众多，防治谱广，可用于大豆(种子处理)、棉花、蔬菜、咖啡、果树以及其他大田作物等。该杀虫剂主要用于高选择性的防治刺吸式口器害虫，如蚜虫、粉虱、木虱、叶蝉、介壳虫、甲虫、潜叶蝇、粉蚧、软蚧、柑橘木虱、象甲和蓟马等，对包括幼虫和成虫在内的所有生长期害虫皆有效。

氟啶虫胺腈是由美国陶氏益农公司(现科迪华)开发的亚砜亚胺类杀虫剂，2008年9月获得ISO通用名。氟啶虫胺腈作用于昆虫体内的烟碱乙酰胆碱受体亚基之间位点，使乙酰胆碱无法与乙酰胆碱受体相结合，进而阻断昆虫中枢神经系统正常传导，造成害虫出现麻痹而死亡。氟啶虫胺腈广谱、高效、速效、持效期长，具有胃毒和触杀作用，并有内吸传导活性，对多种刺吸式口器害虫有效，如盲蝽、介壳虫、飞虱、粉虱等农业害虫；适用于棉花、花卉，以及甘蓝、柑橘等蔬菜和果树作物。氟啶虫胺腈与其他刺吸式口器害虫防治药剂(如部分新烟碱类杀虫剂)相比，活性更优，且与包括吡虫啉在内的新烟碱类杀虫剂无交互抗性。

1.2 含吡啶基团的双酰胺类杀虫剂

双酰胺类化合物是一类具有特定靶点活性的新型杀虫剂。这类杀虫剂普遍具有高效、广谱的杀虫活性，以及良好的安全性和环境友好性。概述了6种已经上市的含吡啶基团双酰胺类杀虫剂活性成分(见图2)：氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺、环溴虫酰胺、四唑虫酰胺、四氯虫酰胺 、氟氯虫双酰胺。这6种化合物的骨架结构相似，但在苯环、吡啶基团和吡唑基团上具有不同的取代基团，导致其表现出不同的生物活性。上述化合物的作用靶点均为昆虫的鱼尼丁受体。这些活性化合物被昆虫吸收进体内，与鱼尼丁受体作用，通过破坏昆虫体内钙离子平衡，从而影响昆虫肌肉调节能力，使其停止取食，最终致死。

图2 含吡啶基团的双酰胺类杀虫剂

图2所示杀虫剂结构式中，其结构通常含有吡啶和吡唑杂环基团，以及1个苯环基团和2个酰胺基团。其中，吡啶基团和吡唑基团中的3个N原子与RyR受体可形成氢键作用；同时，酰胺基团中的N原子易质子化，从而增加了与RyR受体的静电吸引；苯环不仅链接2个酰胺基团，并且还被一些中性基团和负电性基团所取代，提升了化合物的疏水性能和静电吸引能力。

其中氯虫苯甲酰胺是美国杜邦公司开发的鱼尼丁受体作用剂类杀虫剂，2006年9月获得ISO通用名称。氯虫苯甲酰胺是一种广谱杀虫剂，可用于防治鳞翅目的夜蛾科、螟蛾科、卷叶蛾科、粉蛾科、蛀果蛾科、菜蛾科、麦蛾科、细蛾科等多种害虫，杀虫效果优异；同时，对部分鞘翅目、半翅目和双翅目虫害也有较好防效。

继氯虫苯甲酰胺之后，美国杜邦公司成功开发鱼尼丁受体杀虫剂——溴氰虫酰胺，2008年9月获得ISO通用名称。溴氰虫酰胺和氯虫苯甲酰胺在结构上高度相似，只是苯环上的氯(Cl)换成了氰基(CN)，却使溴氰虫酰胺更高效，活性谱更广，对环境安全。溴氰虫酰胺被视为氯虫苯甲酰胺的完美补充，适用作物更广泛，既能防治咀嚼式口器害虫，又能防治刺吸式口器害虫，包括鳞翅目、半翅目和鞘翅目害虫。

环溴虫酰胺是日本石原产业公司研发的双酰胺类杀虫剂，2013年4月获得ISO通用名。环溴虫酰胺主要作用于鱼尼丁受体变构体，具有广谱的杀虫活性，可用于大豆、棉花、马铃薯、蔬菜、茶树和果树等众多作物，对鳞翅目、鞘翅目、双翅目、缨翅目和同翅目等农业害虫有良好的防治效果。

四唑虫酰胺是德国拜耳公司研发的一种双酰胺类杀虫剂，2014年4月获得ISO通用名。四唑虫酰胺可用于玉米、水稻、马铃薯等大田作物以及蔬菜和果树等作物，对鳞翅目、鞘翅目、双翅目的农业害虫有良好的防治效果。

四氯虫酰胺是沈阳中化农药化工研发有限公司开发的一类双酰胺类杀虫剂，也是我国首个具有自主知识产权的双酰胺类杀虫剂产品，在2018年3月获得ISO通用名。四氯虫酰胺作为昆虫鱼尼丁受体激活剂，对二化螟、稻纵卷叶螟、小菜蛾、菜青虫等农业害虫有良好的防治效果，用于水稻和蔬菜作物。

氟氯虫双酰胺是海利尔药业集团股份有限公司开发的一类双酰胺类化合物，2021年6月获得ISO通用名称。氟氯虫双酰胺具有广谱的杀虫活性。在较低的剂量下，对二化螟、小菜蛾、甜菜夜蛾、蚜虫等农业害虫具有良好的防治效果。

1.3 含吡啶基团的其他新型杀虫剂

图3中，双丙环虫酯是日本明治制果药业株式会社与北里研究所共同研发的生物源衍生物杀虫剂，2012年3月获得ISO通用名。目前，巴斯夫公司已获得了全球市场的双丙环虫酯原药开发和销售专有权。

图3 含吡啶基团的其他新型杀虫剂

双丙环虫酯属于pyropene类杀虫剂，它通过调控昆虫香草酸瞬时受体通道复合物，导致昆虫对重心、平衡、声音、位置和运动等失去感应，干扰昆虫进食，导致昆虫饥饿死亡，对成虫和幼虫均有效。双丙环虫酯能够有效防治刺吸式口器害虫和吮吸式口器害虫；同时，可降低因昆虫介体传播的病毒病和细菌性病害。双丙环虫酯适用于经济作物、大田作物和观赏植物等，可采用叶面处理，种子处理和土壤处理。该品种对环境友好，无交互抗性，对蚯蚓、天敌和传粉昆虫等有益生物安全，符合现代害虫抗性管理和生物综合防治的发展要求。由于双丙环虫酯具有独特的pyropene化学结构和新颖的作用机理，被归类为杀虫剂作用机制分类中第9D组的第1个成员。

Oxazosulfyl是由日本住友化学株式会社开发的首个含乙磺酰基吡啶片段的新型苯并恶唑类杀虫剂，2017年11月获得ISO通用名称。如图3所示，oxazosulfyl的结构特征在于其芳基乙基砜部分，表现出广谱杀虫活性，主要应用于防控水稻病虫害。尽管其具体作用机制并未被报道，该化合物仍具有被开发成一类全新机制杀虫剂的巨大潜力。

Tyclopyrazoflor是陶氏益农公司研发的吡啶基吡唑类杀虫剂，现由科迪华开发，2017年7月获得ISO通用名称。该杀虫剂主要用于防治棕榈象甲、棉粉虱等害虫；同时，对观赏植物、茄科植物、瓜类、柿子椒上的蚜虫、粉虱也有较好的防效。如图3所示，其结构还含有吡唑结构片段。

Acynonapyr是日本曹达株式会社开发的具有氮杂双环骨架的新颖杀螨剂，2017年3月获得ISO通用名称。其作用于谷氨酸受体，干扰害螨的神经传递，导致害螨行动失调，最终杀灭螨虫。它对叶螨和全爪螨有一定选择性，对果树、蔬菜以及茶树等作物害螨具有良好的防效。

Nicofluprole是德国拜耳公司研发公布的一种新型苯基吡唑烟酰胺类含氟杀虫剂，对昆虫GABA受体具有选择性拮抗活性，具有较强的触杀作用。2022年3月获得ISO通用名称。如图3所示，其结构借鉴了氟虫腈和双酰胺类杀虫剂的吡唑结构片段；不仅如此，该结构式中含有七氟异丙基片段，提高了分子的脂溶性。