第二讲 杀虫剂的主要代表性品种1（有机氯和有机磷杀虫剂）在线视频

同学们大家好

我是来自中国农业大学

植物保护学院的梁沛

大家好

从这节开始呢

我们主要按照化学药剂的结构不同

把主要类型的常用的杀虫药剂呢

向大家逐一做一下介绍

第一类呢

是有机氯类杀虫药剂

那么这类药剂呢

根据它合成原料的不同

可以分为两类

一类呢是以苯为合成原料的

主要包括DDT和六六六

第二类呢是不以苯为原料的

包括毒杀芬 狄氏剂 艾氏剂等等

那么整个有机氯类杀虫药剂它的特点呢

就是稳定性比较强

然后脂溶性也很高

容易被动植物所吸附

在生物体内里

具有很强的副作用

在环境里面残留时间比较长

不易分解

那么这个里面硫丹

和林丹

它的这个残留相对比较弱一点

所以一直在用

首先我们来看一下第一个代表性品种

DDT

DDT是1874年

由奥地利化学家Othmar Zeidler

那么他在德国合成的

这个化合物合成以后呢

就一直没有开发它的利用价值

直到1939年

瑞士化学家Paul Hermann Müller

发现了DDT具有很好的杀虫活性

那么因为这个DDT

它的化学性质十分稳定

持效期也很长

杀虫谱很广

可以同时防治多种害虫

那么对高等动物也没有明显的皮肤刺激作用

所以一经发现就获得了广泛应用

尤其是在美国的这个部队

那么在控制斑疹伤寒

和疟疾的流行方面

发挥了巨大的作用

Paul Müller也因为发现DDT的杀虫活性

于1948年获得了诺贝尔医学奖

由于在环境中残留时间过长

容易在生物体内富集

对高等动物等非靶标生物的影响比较大

所以DDT在用了20多年之后

在上个世纪70年代

被许多国家禁止使用或限制使用

但是由于这个DDT对蚊虫类的

防治效果非常好

所以从2000年开始

在非洲一些国家

没有很好的替代药剂的情况下

又被重新用于防治蚊虫

以控制疟疾的传播

接下来我们看一下DDT的作用机制

那么这类药剂呢

它主要作用于神经细胞膜上的Na+通道

使Na+通道的关闭延迟

引起动作电位的重复后放

导致神经系统的过度兴奋

最终阻断了神经信号的传递

引起昆虫死亡

另外

DDT还能抑制昆虫神经系统里面的

Na+ K+ ATP酶

Mg2+-ATP酶等等的活性

破坏Ca2+在轴突膜内外的平衡

使轴突膜更容易去极化

从而促进了重复后放的产生

第二个代表性品种是六六六

那么这个化合物是1825年首次发现的

那么一直到1940年

才由法国和英国的昆虫学家

发现了它的杀虫活性

六六六总共有6个异构体

其中丙体六六六

它具有最高的杀虫活性

所以专门给丙体六六六

又取了个名字叫林丹

另外还有

毒杀芬

狄氏剂

艾氏剂等等

这些药剂和六六六

也是属于同一个作用机制的药剂

那么在这些药剂里面

只有林丹和硫丹一直在使用

其它品种也都是因为

在环境里面残留期较长

已经禁止使用了

那么硫丹呢

由于对高等动物的这个毒性

相对比较高

属于中等毒性

那么在2019年年底的话也会被禁止使用

这类药剂的作用机制

主要是作用于昆虫神经系统中的

促使Cl-通道开放

造成神经膜电位超极化

形成抑制性突触后电位

致使虫体对兴奋性的信号传递

反应不灵敏

影响了正常的神经信号的传导

最终导致昆虫的死亡

那么第二类药剂呢

是有机磷酸酯类杀虫剂

这个最早是在1938年

德国人叫Schrader

那么他合成了第一个有机磷杀虫剂

叫四乙基焦磷酸酯

到1941年

他又合成了具有内吸性的

八甲基焦磷酸酰胺

那么1944年

同样是在Schrader的领导下又合成了E605

也就是我们说的对硫磷

那么这个对硫磷的合成呢

是农药史上的一个重大的突破

同时通过对E605的结构进行修饰

又得到了多个活性良好的类似物

像氯硫磷

倍硫磷

甲基对硫磷等等

1950年

美国氰胺公司

合成了对哺乳动物低毒的马拉硫磷

1952年呢

又合成了具有优异杀虫活性的

敌敌畏和速灭磷等等

那么直到21世纪

那么还有不断有新的

这个有机磷杀虫剂被合成开发

接下来我们看一下

有机磷杀虫药剂的类型

那么在有机磷杀虫药剂中

磷酸分子中的氧原子被硫原子置换

称为硫代磷酸

根据替代的硫原子数目

分为一硫代

二硫代

三硫代磷酸酯

根据硫原子和磷原子的连接方式不同

可以分为硫逐磷酸酯

和硫赶磷酸酯两大类

那么这类药剂的理化性质

主要有一下四个方面

第一点

多数都是油状液体

少数是固体

颜色都比较深

一个比较特殊的

就是说它具有大蒜臭味

所以这在田间使用的时候

很远就能闻到

第二点是它的沸点一般都很高

常温下蒸气压很低

除了敌敌畏蒸汽压高

其它的蒸汽压都很低

所以不能作为熏蒸剂使用

第三点就是大多数不溶于水

或者微溶于水

但是容易有机溶剂

那么极少数的品种水溶性大

像敌百虫

乐果

甲胺磷和磷胺

第四点就是在碱性条件下

容易分解失效

因为它本身

本质上属于酯类的化合物

所以在碱性条件下

很容易分解为酸和醇两部分

那么有机磷杀虫药剂的特点

主要有一下几个方面

第一个是高效 广谱

速效性也很好

对绝大多数的害虫都有很好的防治效果

第二点就是作用方式比较多样

那么有的具有触杀作用

有的具有胃毒作用

有的具有熏蒸作用

像敌敌畏这样的等等

第三点呢就是持效期长短不一

有些持效期比较短

像马拉硫磷

辛硫磷只有几天时间

那么有的就持效期比较长

像甲拌磷

如果通过拌种使用的话

它的持效期可以达到1-2月

第四点是有些品种具有内吸作用

有的具有很强的渗透作用

也就是说

施于叶片的正面

那么它可以穿透叶片到达叶片的背面

对叶背部的害虫也有很好的防治效果

第五点是生物体内

以及环境里面比较容易降解

所以没有残留的风险

对环境比较安全

那么这类药剂的作用机制

主要是抑制神经突触传递中的

递质水解酶—乙酰胆碱酯酶

那么这个乙酰胆碱酯酶被抑制以后呢

那么在神经冲动传递过程中

释放到突触间隙的乙酰胆碱

就会大量积累

从而阻断了神经系统的信号传递

导致昆虫死亡

第三类药剂

是氨基甲酸酯类杀虫剂

那么这个最早是在17 18世纪

尼日利亚的爱菲克斯人

发现豆科植物毒扁豆的种子里面

含有一种剧毒物质

他们把它命名为

毒扁豆碱

然后这种活性物质一直到1864年

才分离出来

那么1925年确定了毒扁豆碱的化学结构

这是首次发现的

天然存在的

氨基甲酸酯类化合物

所以根据天然存在的这个毒扁豆碱的结构

1931年杜邦公司开发出福美双

代森钠这两种药

发现它具有一定的拒食作用

和杀螨的活性

但是进一步研究发现

这两种药剂呢

它的杀菌活性比杀虫活性还高

所以最终是作为杀菌剂进入市场

那么到了40年代

瑞士的嘉基公司

合成了第一个真正的氨基甲酸酯类的杀虫剂

叫地麦威

这个药于1951年商品化

1953年

美国的联合碳化物公司又合成了甲萘威

1957年正式生产

1954年

Metcalf 和其他的一些合作伙伴

又合成了一系列脂溶性的

不带电荷的

毒扁豆碱类似物

这其中就包括害扑威

异丙威

二甲威

速灭威等等

这些都被成功的开发为杀虫药剂

广泛使用

那这些药剂的开发

确定了N-甲基氨基甲酸芳基酯类化合物

在杀虫剂中的地位

上世纪六十年代

美国联合碳化物公司又引入了肟基

开发了具有触杀和内吸活性的杀虫

杀螨和杀线虫剂

像涕灭威

灭多威

还有杀线威等等

接下来我们看一下

这类药剂的化学结构和分类

氨基甲酸酯类

是指在甲酸酯类化合物中

碳原子上的氢被氨基取代得到的化合物

作为杀虫剂

它结构上的变化主要是在酯基

也就是R1上

其次是氮原子上的两个取代基

R2和R3

根据取代基的变化

氨基甲酸酯类化合物

可分为N,N-二甲基氨基甲酸酯

N-甲基氨基甲酸芳香酯

N-甲基氨基甲酸肟酯

和N-酰基

N-甲基氨基甲酸酯类

4类

那么这类杀虫药剂的特点

有以下几个方面

第一

毒力大小与分子结构的关系比较密切

第二

多数品种的速效性比较好

持效期短

选择性比较强

第三

在环境中容易降解

残留比较低

第四

在碱性条件下容易分解

那么对高等动物的毒性

大部分的氨基甲酸酯类

比有机磷杀虫剂的毒性要低

尤其对鱼类比较安全

但是对蜜蜂具有相对较高的毒性

对人畜等高等动物的毒性也都比较小

不同品种

它的毒性相差也比较大

目前对低毒品种我们仍然保留应用

对高毒品种的话限制使用

或者禁止使用

根据氨基甲酸酯类杀虫药剂

对大白鼠的急性经口毒性的大小

把它分为这么三类

第一类是高毒品种

也就是说

包括克百威

灭多威

涕灭威等等

把它称为中等毒性的品种

包括丁硫克百威

丙硫克百威

异丙威

残杀威

硫双灭多威等等

我们就称为低毒品种

主要有甲萘威

双氧威

这类药剂的作用机制

和有机磷杀虫药剂相同

都是抑制乙酰胆碱酯酶的活性

使乙酰胆碱在突触间隙大量积累

从而阻断神经系统的信号传导

引起昆虫死亡

好

这部分我们主要介绍了早期的

有机合成类杀虫剂

包括有机氯

有机磷

和氨基甲酸酯类的药剂的

一些特点

和应用的一些情况

好这部分就讲到这儿