新型殺螨劑丁氟螨酯的特性及在柑橘上的應用

姚周麟 吳韶輝 平新亮 林媚

（浙江省柑橘研究所臺州 318026）

丁氟螨酯（cyflumetofen），化學名 2-methoxyethyl(RS)- 2-( 4-tert-butylphenyl)- 2-cyano- 3-oxo- 3-( 2-trifluor omethylphenyl)propanoate，是由日本大冢化學公司開發的新型酰基乙腈類手性殺螨劑，2007年首次在日本獲準登記并銷售，用于果樹、蔬菜、茶樹等農作物和花卉主要螨類[1]的防治。丁氟螨酯可抑制害螨的線粒體復合體II，其去酯化代謝產物（螨的主要代謝產物AB- 1）能以極低的濃度抑制線粒體復合物II[2]，對螨類具有長效的持久控制能力[3]，其對若螨的活性更高，對昆蟲、甲殼類動物或脊椎動物則比較安全[2]，與現有的多數殺螨劑無交互抗性[4]。丁氟螨酯不能與堿性農藥混合使用，無內吸性，主要通過觸殺起效，藥劑處理的成蟲在24 h內癱瘓[5]，同時具有一定的殺卵活性。

1 丁氟螨酯的合成及結構確證

丁氟螨酯的合成工藝研究報道，有以下對叔丁基苯乙腈為原料，經酯化、酯交換得到中間體 2-( 4-叔丁基苯基)-氰基乙酸( 2-甲氧基)乙基酯（ I）；鄰三氟甲基氯苯發生格氏反應后，通入二氧化碳得到鄰三氟甲基苯甲酸，經氯化亞砜氯化得到中間體鄰三氟甲基苯甲酰氯（II）。中間體 2-( 4-叔丁基苯基)-氰基乙酸( 2-甲氧基)乙基酯（ I）在碳酸鈉催化下與中間體鄰三氟甲基苯甲酰氯（II）在相轉移催化下得到目的產物丁氟螨酯，總收率43.1%（以對叔丁基苯乙腈計）。何麗英等[7]以對叔丁基苯乙腈為起始原料，經親核取代和酯交換反應得到丁氟螨酯，其結構經氣相色譜/質譜（LC/MS）、核磁共振（1HNMR）確證。在優化條件下，合成總收率達50%。李愛軍等[8]以對叔丁基氯芐為原料經氰化、縮合、酯交換、酰化反應合成丁氟螨酯。在優化的反應條件下，反應總收率60.3%（以對叔丁基氯芐計），含量98.2%。收率高、操作簡便、產品純度高，該方法適合工業化生產。

丁氟螨酯的化學結構如圖1，何麗英等經液-質聯用、1HNMR對其結構進行確證[7]。張一鳴等[9]對其紅外吸收光譜（IR）、紫外吸收光譜（UV）、質譜（MS）及核磁共振波譜（包括1HNMR、13C NMRDEPT、1H-1HCOSY、1H-13CHSQC、1H-13CHMBC）進行了測定，明確了其UV和IR譜圖特征吸收峰對應的基團，并對其1H和13CNMR信號進行了歸屬，確證了丁氟螨酯的結構。

圖1 丁氟螨酯（對映體）結構

2 丁氟螨酯的檢測方法

2.1 丁氟螨酯的外消旋檢測方法

丁氟螨酯的外消旋檢測方法有液相色譜法（HPLC）、液-質聯用法（HPLC-MS）和氣-質聯用法等。陳建波等[5]采用高效液相色譜法測定20%丁氟螨酯懸浮劑中有效成分質量分數，Kromasil C18色譜柱（200mm× 4.6mm，粒徑 5μ m），流動相為乙腈+水，檢測波長220nm。在20～500mg/L范圍內，線性相關系數達 0.9999，方法相對標準偏差為 0.82%，平均添加回收率為99.8%。李敏敏等[10]建立了農產品、水及土壤中丁氟螨酯及其代謝產物的超高效液相色譜串聯質譜（UPLC-MS）殘留分析方法。前處理樣品經乙腈：水（ 9: 1）提取、10mg多壁碳納米管凈化，m/z448＞173、m/z189＞145、m/z190＞173定量。在0.005～ 1.0mg/kg的濃度范圍內，相關系數在 0.9977以上。LODs范圍是 0.2～ 3.0mg/kg，LOQs范圍是 0.7～ 9.8mg/kg。趙來成[11]和王磊[12]均建立了超高效液相色譜-質譜/質譜法（UPLC-MS/MS）檢測草莓中丁氟螨酯殘留分析方法。前處理樣品采用乙腈提取，QuEChERS凈化，在 2～100μg/L濃度范圍內，線性 R2= 0.9999，回收率在82%～102%，相對標準偏差＜10%，方法的檢出限為 1μ g/kg。Minmin Li等[13]建立了氣相色譜質譜聯用法測定水、土壤和水果中的丁氟螨酯殘留，用乙腈萃取，基質匹配標準在三個濃度水平（ 0.05、 0.5和 1.0mg/kg）下，總體平均回收率在76.3%～101.5%之間，相對標準偏差在1.2%～11.8%之間（n= 5），計算得出的檢出限和定量限低于 0.005和 0.015g/kg。MinminLi等[14]開發了將多壁碳納米管用于分散固相萃取結合超高效液相色譜-串聯質譜同時測定動植物來源樣品中丁氟螨酯及其主要代謝產物殘留方法，采用正負離子切換模式， 4min即可完成檢測。平均回收率為79.3%～117.6%，相對標準偏差低于 7.6%，LOQs范圍是 0.7～ 9.8μ g/kg。

2.2 丁氟螨酯的手性檢測方法

丁氟螨酯的手性檢測方法研究較少，Xiu Chen等[15]用高效液相色譜法在黃瓜，番茄和蘋果中手性測定了丁氟螨酯對映體。在25℃的Chiralpak AD-H色譜柱上，以正己烷和 2-丙醇（95： 5，v/v）的混合物作為流動相，在 1.0mL/min的流速下檢測到出色的分離234nm。對映體的拆分度高達 5.5。對映體的LOQ在黃瓜和番茄中為 0.5mg/kg，在蘋果中為 0.33mg/kg，回收率在71.4%～102.0%，RSD值均低于14.8%。對映體的洗脫順序由在線OR-2090檢測器在相同的色譜條件下確定，第一個洗脫的是(-)-丁氟螨酯，第二個洗脫的為(+)-丁氟螨酯。Na Liu等[16]和Guo等[17]均建立了一種超高效合相色譜串聯三重四極桿質譜（UPC 2–MS/MS）對土壤中丁氟螨酯對映異構體手性拆分的方法 。 色譜 柱 AMY 1（150mm× 2.1mmi.d.,2.5μ m）即直鏈淀粉-三( 3, 5-二甲基苯基氨基甲酸酯)，背壓2000psi，柱溫40℃，流動相組成CO2/異丙醇（96.5： 3.5，v/v），兩個對映體在土壤中的LOQs分別為 9.45和15.79μ g/kg。各對映體的回收率在78.3%～119.9%之間，相對標準偏差低于14.0%。

3 丁氟螨酯在柑橘上的應用效果

丁氟螨酯具有較好的速效性和持效性，同時對柑橘安全。柑橘全爪螨是重要的柑橘害蟲之一，對多種化學農藥已產生抗性，王彥博等[18]采用改進浸葉法對柑橘全爪螨雌成螨進行了室內毒力測定，并開展了田間藥效試驗，表明丁氟螨酯對柑橘全爪螨（ 4.645mg/L）具有速效性好且持效期長，曹相余等[19]也得出同樣結果。

丁氟螨酯對多數殺螨劑無交互抗性。丁氟螨酯對葉螨屬和全爪螨具有很高的活性，但對鱗翅目、同翅目和纓翅目害蟲幾乎無活性。該藥劑對葉螨各發育階段的螨均有較好的活性，且對幼螨的防效遠高于成螨。蒲占湑[1]和楊國璋[20]均發現，該藥劑與其他殺螨劑無交互抗性，對已產生抗性的螨類防治效果顯著，可與現有殺螨發現劑輪換使用，更經濟有效地防治柑橘全爪螨。

丁氟螨酯與結構類似的藥劑可產生交互耐藥風險。Wang等[21]研究朱砂葉螨對丁氟螨酯的敏感性和耐藥性，發現其最終耐藥率達到21.33%。Khalighi[22]研究指出，丁氟螨酯和腈吡螨酯對一系列特征明確的耐弧菌Tetranychus urticae 有交叉耐藥風險，協同實驗也表明 P450單加氧酶與耐藥有關。Feng等[23]選擇了兩個對丁氟螨酯具有抗藥性的螨蟲種群（CyR和YN-CyR）持續進行了104和12代的研究，分別產生了104.7倍和25.6倍的耐藥性。同時，交叉抗藥性研究表明，丁氟螨酯與其他四種殺螨劑（阿維菌素，甲氰菊酯，克螨特和聯苯肼酯）之間沒有交叉抗性，但對噠螨靈的交叉抗性達到了63.8倍的高水平。Zhang等[23]發現一個microRNA- 1基因片段tci-miR-1- 3 p通過朱砂葉螨中靶向谷胱甘肽 S-轉移酶參與了螨對丁氟螨酯的抗藥性，其中TCGSTM 4是負責螨對丁氟螨酯抵抗的功能基因。

丁氟螨酯可與其他藥劑復配，產生更好的防治效果。田亞等[24]采用共毒因子法、共毒系數法對丁氟螨酯和伊維菌素復配的最佳配比進行篩選，并進行田間防效試驗。當伊維茵素:丁氟螨酯為 1: 1時，防效最佳。

4 丁氟螨酯的代謝及環境行為

丁氟螨酯在環境中的主要代謝物為 2-(三氟甲基)苯甲酸（B- 1）和 2-(三氟甲基)苯甲酰胺（B- 3）。不同環境條件和土壤類型對丁氟螨酯半衰期有顯著影響。在有氧環境下，丁氟螨酯在四種類型的土壤（黑土、灰鈣土、紅壤和潮土）的半衰期分別為11.2、10.3、12.4和11.4 d；在無氧條件下，這四類土壤半衰期分別為13.1、10.8、13.9和12.8d。丁氟螨酯在水中的半衰期與pH值之間有很強的相關性。在有氧環境下，丁氟螨酯在三種類型的水（東北湖，湖南稻田和北京上莊水庫）中的半衰期分別為15.4、16.9和15.1 d，厭 氧條件 下為16.5、17.3和16.1 d[25]。20%丁氟螨酯SC以最高推薦使用量和 1.5倍最高推薦使用量對草莓各施藥 1次和 2次。草莓果實上原始沉積量為0.5882mg/kg，半衰期為 9.364 d[26]。采用風險商方法進行評估，不同施藥濃度、施藥次數下丁氟螨酯用藥后 1～21 d的草莓對 2～ 4歲、18～30歲和60～70歲人群的風險均較低（風險商為 0.001～ 0.020）。

不同的環境條件對于丁氟螨酯對映體的代謝反應不同。Liu等[16]研究了溫室條件下丁氟螨酯兩個對映在土壤中的半衰期分別為12.2和13.6 d，具有選擇性。而Sun等[27]認為露地條件下，(-)-丁氟螨酯和(+)-丁氟螨酯在土壤中的半衰期分別為 6.37 d和6.99 d，兩對映體幾乎無選擇性。同時Sun等[27]研究表明，(-)-丁氟螨酯和(+)-丁氟螨酯在柑橘中的半衰期分別為16.5 d和19.8d ，發生了選擇性降解。郭靜等[17]在 5倍施用劑量下，(-)-丁氟螨酯和(+)-丁氟螨酯在蘋果中的半衰期分別為22.13 d和22.23 d， 1.5倍的劑量，各對映體的半衰期分別為22.42 d和23.64 d。在高濃度、低濃度丁氟螨酯懸浮液噴施條件下，蘋果中丁氟螨酯兩個對映體的降解趨勢基本保持一致[4]，無選擇性。

5 丁氟螨酯的安全性

丁氟螨酯[28]可作為線粒體電子傳輸鏈復合物II的抑制劑，其去酯化代謝產物抑制力更強，可抑制包括對大多數農藥產生抗性的二斑葉螨。丁氟螨酯及其去酯化代謝物都是TuGSTd 05結合的潛在底物，同時 Y107和N 103等幾種氨基酸參與了相互作用。丁氟螨酯可通過氧化損傷、激活 P38蛋白和JNK蛋白誘導人經神經母細胞瘤細胞SH-SY 5 Y細胞 G 1期阻滯和凋亡[29]。Toshinori Yoshi-da 1等[30]通過在10只雄性和10只雌性大鼠飼料中按10、10、300、1000和3000ppm丁氟螨酯的劑量水平90 d重復口服毒性研究，根據實驗結果，丁氟螨酯的無可見有害作用水平（NOAEL）判定為雄性和雌性大鼠均口服300ppm的添加劑量（雄性為16.5mg/kg· d，雌性為 19.0mg/kg· d）。使用 MTT，LDH，ROS，MDA，SOD和CAT的指標評估丁氟螨酯對映異構體對HepG2細胞的對映選擇性細胞毒性和氧化應激，觀察到劑量和結構形式依賴性現象，毒性順序為(-)-丁氟螨酯＞rac-丁氟螨酯＞(+)-丁氟螨酯。盡管有相似的環境降解行為，CYF對映異構體的毒性仍顯示出很大差異，基于安全考慮，(+)-丁氟螨酯可被開發為rac-丁氟螨酯的潛在替代品[27]。