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近年新上市或开发的新农药系列及品种
2015-10-12 08:43:16 来源:世界农化网 浏览:1583

 为了适应不断发展的农业生产需要,也为了尽快解决传统农药的毒性、抗性及对环境影响等问题,尽管新农药开发难度越来越高,但人们仍花费了大量人力、物力、耗用了极大的精力,依然孜孜不倦地从事新农药的开发,并不断有不少新农药问世,其中也有不少结构新颖,或作用机制独特的新农药系列或品种。如具双酰胺结构的、以鱼尼汀受体为作用对象的杀虫剂类别;又如以琥珀酸脱氢酶(SDHI)为作用靶标的新杀菌剂类别;以及在除草剂中,虽然草甘膦和草铵膦为已使用了几十年的传统品种,仍有不少人进行深入的改造,也出现了新的草甘膦或草铵膦类似品种。另外,人们还对存在某些不足的杀虫剂进行改进、修饰以弥补其不足,如新烟碱类杀虫剂等。以下仅就三大类别的农药品种分别予以阐述。
  1 琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHI)类杀菌剂的形成及品种发展
  1.1 SDHI类杀菌剂的结构特点 琥珀酸脱氢酶抑制剂类杀菌剂是继甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂后,又开发的具有新颖作用机制的一类农用杀菌剂。20世纪90年代中期甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的问世,是农用杀菌剂发展史上一座里程碑,在各大类农药中,杀菌剂是最容易产生抗性的类别。为此,人们必须不断开发结构或作用机制新颖的杀菌剂。在杀菌剂发展史中,苯并咪唑类(代表品种有多菌灵、甲基硫菌灵)、三唑类(代表品种如粉锈宁、戊唑醇等),为具有历史性意义的杀菌剂类别。但由于长期使用,不少病菌对这些类别杀菌剂产生严重抗性。为此,先正达等公司开发了以嘧菌酯为代表的新型杀菌剂,并迅速发展。由于广泛应用,不久也发生了抗性。
  鉴此,人们从结构及作用机制进行新颖杀菌剂的开发,以弥补甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂之不足。不少公司以她们在20世纪60~80年代开发的酰胺类杀菌剂如萎锈灵、灭锈胺、氟酰胺等杀菌剂品种为先导切入点,进行新杀菌剂的研发。上述3个杀菌剂都有一个共同的化学结构特点——即芳基酰胺结构。不少农药科学工作者以此着手,开发了一批具此结构,并有十分良好杀菌活性的新颖杀菌剂品种,并于21世纪形成了新的杀菌剂类别。
  1.2 芳基酰胺类杀菌剂的作用机制 激起人们对芳基酰胺类杀菌剂开发热情,得益于对此类杀菌剂新颖作用机制的发现及它们特异的生物活性,特别是对担子菌的活性。
  众所周知,呼吸链的电子传递系统是农药主要作用靶标的重要途径,也是杀菌剂主要作用靶标之一。
  业已知晓,琥珀酸是生物TCA循环中的基质,是病原菌呼吸链电子传递系统中复合体Ⅰ、复合体Ⅱ及经CoQo至复合体Ⅲ必不可少的物质。而甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂通过阻碍病原菌复合体Ⅲ,从而破坏呼吸链电子传递系统而致效;多数芳基酰胺类杀菌剂即为通过对病原菌抑制呼吸链电子传递系统中复合体Ⅱ发挥作用,也就是通过抑制琥珀酸脱氢酶至复合体的合成阻碍病原菌呼吸而发挥作用。
  虽然,甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂与芳基酰胺类杀菌剂均作用于病原菌的呼吸链、电子传递系统中,但后者则主要作用于琥珀酸脱氢酶上,故它与甲氧基丙烯酸酯类有不同的作用机制。当甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂发生抗性时,芳基酰胺类杀菌剂就成为有效、理想的替代品,使它们继甲氧基丙烯酸酯类后成为新的杀菌剂类别。由于近年来甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的迅速发展,为对付抗性也促使了芳基酰胺类杀菌剂迅猛发展。
  1.3芳基酰胺类杀菌剂的品种变化沿革 早在1966年即已知晓芳基酰胺类杀菌剂的作用机制,而最早的此类杀菌剂品种也诞生于20世纪60年代。但是,真正形成SDHI系列,并迅速发展是在近几年才对其作用机制进行了深入研究。表1为芳基酰胺类杀菌剂品种的发展变化情况。

 

表1 芳基酰胺类杀菌剂品种变化情况

上市年份

品种

20世纪60年代~70年代

防霉胺、萎锈灵、邻酰胺、吡喃灵、氧化萎锈灵、环菌胺、拌种胺

20世纪80年代

灭锈胺、氟酰胺、麦锈灵

20世纪90年代后

呋吡菌胺、吡噻菌胺、啶酰菌胺、氟唑环菌胺、氟唑菌苯胺、氟唑菌酰胺、氟吡菌酰胺

正在开发的

bixafen、benzobindiflupyr、isopyrazam
 


 2 鱼尼汀受体作用剂类杀虫剂的开发
  目前鱼尼汀受体(RyR)作用剂类杀虫剂均具有双酰胺的结构此类杀虫剂是继新烟碱类杀虫剂后为杀虫剂开发的又一里程碑,也是人类在新杀虫剂创制中一个创举,此类杀虫剂已成为人们开发的热点。
  2.1鱼尼汀受体作用剂类杀虫剂的作用机制 双酰胺类杀虫剂主要作用于昆虫体内的鱼尼汀受体(Ryanodine receptorRyR)。该类药剂进入昆虫体内后,通过诱导细胞中鱼尼汀受体活化,使内源钙离子库的钙离子释放,进而导致昆虫死亡。鉴于鱼尼汀受体是一个对胞内钙离子的释放具有调控作用的四聚体通道蛋白,对昆虫肌肉运动控制起着十分关键的作用。由于该类药剂能选择性地调节扰乱通道中钙离子的释放,从而破坏肌肉细胞收缩中对钙离子的需求,阻碍了肌肉进一步收缩,致使害虫停止取食、失却活力、出现回吐、肌肉麻痹等中毒症状,最终死亡。
  2.2 鱼尼汀受体作用剂类杀虫剂的结构特征及品种发展 现已得知,双酰胺化学结构是至今为止开发的鱼尼汀作用剂类杀虫剂的基本结构特征。最早的此类杀虫剂为日本农药公司开发的氟虫双酰胺。以后,美国杜邦公司根据氟虫双酰胺的结构开发了同具双酰胺基的邻甲酰氨基苯甲酰胺结构的鱼尼汀受体作用剂类杀虫剂氯虫苯甲酰胺和溴氰虫酰胺,图4即为此3个双酰胺类杀虫剂的化学结构。
  由于上述3个双酰胺类杀虫剂的成功开发,更由于此类杀虫剂超高的杀虫效果、极高的安全性及独特的作用机制,激起了其他公司对此类杀虫剂开发热点。并研发了一批具有卓着杀虫活性的双酰胺类杀虫剂。同样,我国也有不少研究院(所)和大学也研发了一批此类化合物。
  2.2.1国外公司研发的双酰胺类杀虫剂 从世界超级大公司研发的此类化合物看,它们均围绕双酰胺的结构,但仅有局部变化。
  先正达公司除了与杜邦公司合作进行氯虫苯甲酰胺的制剂及混剂的销售外,自身也进行了此类杀虫剂的创制,其中图5所示化合物为该公司开发的双酰胺类杀虫剂中,引人关注的化合物。先正达公司研发的此类品种保持了日本农药公司的N-吡啶基吡唑的结构,仅将吡唑基上的酰胺基取代的芳基进行了变换,改成了萘基、喹啉基或苯并呋喃基及苯并吡唑基等。也有在另一酰胺基氮原子上连接了亚磺酰胺基。拜耳公司通过与第一个此类杀虫剂——氟虫双酰胺的开发者——日本农药公司合作,在此杀虫剂的销售上获得很大利益。从结构上,拜耳公司借鉴了日本农药公司邻苯二酰胺的结构,通过在一酰胺基上连接甲磺酰基或缀入了杜邦公司开发的氯虫苯甲酰胺中吡唑基团或三唑基团等成功研发了一批双酰胺类杀虫化合物。
  2.2.2我国研究院所研发的双酰胺类杀虫剂 自双酰胺类杀虫剂问世后,我国众多的农药研发单位均投入了此类杀虫剂的创制,包括沈阳化工研究院、湖南化工研究院、浙江化工研究院、江苏农药研究所、华东理工大学、贵州大学、上海应用技术学院等,这些单位均以氯虫苯甲酰胺的N-氯代吡啶基吡唑为基本母体结构进行修饰。唯有华东理工大学药物所设计合成的图8所示化合物,与其他研发的双酰胺类杀虫化合物有较大区别。
  3几个新开发值得关注的农药品种
  除了开发结构或作用机制新颖的农药品种外,人们还对一些具有卓着效果,但在毒性、环境等存在某些问题的农药类别或品种进行改造或应用上的研究,开发了一批或对环境安全、或能扩展应用范围、或能减少用量提高药效的品种。本文笔者就认为有一定发展前途的品种予以介绍。
  3.1杀菌剂
  3.1.1叶菌唑和种菌唑
  叶菌唑和种菌唑均为三唑类杀菌剂,它们的结构式十分相似,仅在环戊基上取代基不一样。叶菌唑为环戊基2-位上由2个甲基取代,而种菌唑上则由异丙基取代。该2个杀菌剂均由日本吴羽公司所开发。叶菌唑通过茎叶处理用于麦类防治锈病、白粉病、颖枯病等多种麦类重大病害。为了解决其他杀菌剂抗性等问题,巴斯夫公司收购了该剂并在麦类病害防治中得到了很好的应用,使之成为超级大品种。
  种菌唑主要用于水稻,通过种子处理防治水稻恶苗病、稻瘟病等病害及防治其他作物种传病害。随着种子处理剂市场的不断发展,引起人们对该剂关注。最近,拜耳公司收购了该杀菌剂,毫无疑问其将得到迅猛发展。
  3.1.2苯噻菌胺酯(benthiavalicarb-isopropyl)
  该杀菌剂系由日本组合化学与拜耳公司共同开发的氨基酰胺类杀菌剂,作用机制尚在研究中,估计为细胞壁合成抑制剂。该剂被推荐用于果树、蔬菜防治疫病、霜霉病等。鉴于此杀菌剂有新的作用机制,并与芳基酰胺类杀菌剂均无交互抗性,有望作为解决此二类杀菌剂抗性问题的药剂。由于合成难度较大,故成本较高,故虽目前市场较小,但如遇抗性问题出现的紧急情况时,可发挥该药剂的作用。
  3.2杀虫剂 业已知晓,现有的以吡虫啉为代表的新烟碱类杀虫剂及双酰胺类结构的杀虫剂也有其不足之处,前者对蜜蜂的毒性问题,以致全球不少地区对其禁止或者限制使用;后者则对刺吸式口器的害虫效果不
  十分理想。为此,人们在不断进行能克服上述不足的新颖杀虫剂的研发。以下介绍的2个品种可见一斑。
  3.2.1 氟啶虫酰胺(flonicamid)
  氟啶虫酰胺为日本石原产业创制,并与FMC公司合作开发。该剂具有烟碱结构,可用于谷物、果树、蔬菜、水稻、棉花等众多作物,防治刺吸式口器害虫。此杀虫剂施用后还能迅速引起害虫拒食,估计具有新的作用机制。由于氟啶虫酰胺对蜜蜂低毒,为>60μg/只(经口),而噻虫嗪、吡虫啉均为<0.30μg/只.故其有望作为替代吡虫啉、噻虫嗪等对蜜蜂高毒的新烟碱类杀虫剂。
  3.2.2cyclaniliprole
  该剂为日本石原产业公司所开发。它虽具双酰胺结构,但据报道其并非完全为鱼尼汀受体作用剂,与其他双酰胺杀虫剂一样,该剂对鳞翅目害虫有效,同时其还弥补了其他双酰胺杀虫剂之不足,对飞虱、蚜虫等刺吸式口器害虫亦有相当的防治效果,对此值得关注。
  3.3除草剂 新的除草剂问世品种甚多,但近几年未出现新的系列品种。然而,由于抗除草剂转基因作物的出现,使此类除草剂获得了相当的发展,包括制造工艺的改进及对品种的改造,包括对全球销售市场最大的传统品种——草甘膦、草铵膦也进行了改造。
  3.3.1 光活性草铵膦(glufosinate-P)
  光活性草铵膦系由日本明治制药公司所开发,为草铵膦的光学拆分物(P体)。该剂可使草铵膦的活性提高近1倍,现被推荐用于水稻、果树、蔬菜、花卉、树木等作物田。
  3.3.2 草甘膦钾盐
  草甘膦钾盐系将金属离子钾取代于膦酸基上而不是在传统的酸根上取代。该剂由原捷利康(现先正达公司)所开发。其改善了草甘膦三甲铵盐的药效。它的作用机制、毒性、施药方法、注意事项等可参见草甘膦。此草甘膦盐化合物的开发给人们提供了一种思路,此亦为开发新农药的一种方法。 

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