丁氟螨酯研發(fā)歷程及其在作物害蟲防控中應(yīng)用前景

摘要：丁氟螨酯是一種新型酰基乙腈類非內(nèi)吸性殺螨劑，對各形態(tài)害螨都有很高活性，是一種具有較高應(yīng)用價值的殺螨劑，在農(nóng)業(yè)蟲害防控中發(fā)揮重要作用。本文介紹了丁氟螨酯的化學性質(zhì)及特有的生物活性機制，闡述了丁氟螨酯的研發(fā)歷程、理化性質(zhì)及作用機理、環(huán)境相容性和應(yīng)用現(xiàn)狀，展望了未來農(nóng)藥發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞：丁氟螨酯；作用機制；化學性質(zhì)；殺螨劑；農(nóng)藥研發(fā)

中圖分類號：TQ454.2 文獻識別碼：A 文獻編號：1005-6114（2024）06-006-03

植食性害螨繁殖能力強、生命周期短，易產(chǎn)生抗藥性，是造成農(nóng)作物減產(chǎn)的主要害蟲。近年來，該類害螨危害形勢加重，化學防治仍是目前最有效防治的手段。現(xiàn)有的殺螨劑導(dǎo)致螨蟲抗藥性增加，因而迫切需要開發(fā)新型藥劑，其中丁氟螨酯因具有高效低毒、作用方式新穎等優(yōu)點，是受到廣泛關(guān)注的殺螨劑［1］；同時，因其速效性好、藥效持久，且對環(huán)境友好、對非靶標生物安全，極大地促進了其在有害生物綜合治理上的應(yīng)用［1］。本文就丁氟螨酯的研發(fā)歷程、作用機理、環(huán)境影響及應(yīng)用現(xiàn)狀等方面進行綜述，展望了其發(fā)展前景。

1 研發(fā)歷程

20世紀90年代后期開始新型殺蟲劑和殺螨劑研究，有農(nóng)業(yè)技術(shù)研究人員發(fā)現(xiàn)吡唑烷二酮衍生物具有殺蟲、殺螨和除草活性，其獨特的酮-烯醇互變異構(gòu)結(jié)構(gòu)（1）提供了獨特的研究視角，探索中發(fā)現(xiàn)，在吡唑烷酮衍生物的活潑甲基中引入鹵原子和硝基后所形成的化合物（2）具有良好的殺螨活性，對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，得到了化合物（3）并將其作為開發(fā)殺蟲劑的候選化合物；1988年經(jīng)過田間實驗發(fā)現(xiàn)，該化合物具有很好的殺蟲活性，但由于合成工藝問題，不得不放棄對化合物（3）的開發(fā)（圖1）［2］。但這一研究為丁氟螨酯的探索打下了良好的基礎(chǔ)。

在之后的研究中，嘗試將氯原子引入酮式結(jié)構(gòu)中的活性亞甲基碳原子上，在苯甲酰基丙烯腈衍生物中引入氯原子后，化合物展現(xiàn)出顯著的殺蟲和殺螨效果，形成了首個先導(dǎo)化合物，隨后開展了當取代基Z為鹵原子時的合成研究。經(jīng)過不斷試驗，最后確定丁氟螨酯（圖2）對螨類活性最高，因此將其確定為最終的殺螨化合物［2］。

2 理化性質(zhì)及作用機制

丁氟螨酯的理化性質(zhì)見表1 ［3］。作為一種固體化合物，其具有標志性的晶體結(jié)構(gòu)，正常環(huán)境壓力下的熔點在80℃左右，其沸點較高，超過200℃，在常壓條件下的揮發(fā)性較低。丁氟螨酯的熔點和沸點證明了其穩(wěn)定的固態(tài)性質(zhì)，使其在多種環(huán)境條件下依然保持良好的效力和持久性。

丁氟螨酯在水中的溶解度相對較低，報告值約為0.0281 mg/L，表明其在水環(huán)境中的遷移性較弱。然而，在有機溶劑中，如丙酮、二氯甲烷和乙醇、丁氟螨酯則展現(xiàn)出更好的溶解性，使得其成為配制農(nóng)藥噴灑液的理想選擇，其疏水性質(zhì)也決定了丁氟螨酯在處理作物時能夠更加持久地附著在植物表面，從而保證了施用效果。

已有研究表明，丁氟螨酯在螨體內(nèi)經(jīng)羧酸酯酶代謝后轉(zhuǎn)化為其去酯化代謝產(chǎn)物［螨的主要代謝產(chǎn)物AB-1（C20H18F3NO，圖3）］，AB-1能以極低的濃度強烈抑制線粒體復(fù)合物II，影響丙酮酸羧化酶（PDC）的活性，螨蟲的呼吸作用受到抑制，最終導(dǎo)致死亡［4，5］。由于這一靶標在哺乳動物體內(nèi)不是必需的，使得丁氟螨酯對人類和其他非靶標生物的毒性較低，因而具有巨大的應(yīng)用前景。

3 代謝及環(huán)境行為

丁氟螨酯易降解，能被特定的酯酶水解為活性烯醇代謝物，不僅清除目標生物效果好，且對非目標生物安全，不具有生物放大作用。目前，其環(huán)境行為研究主要集中在水、土壤介質(zhì)和水-沉積物系統(tǒng)中［1］。李敏敏［6］發(fā)現(xiàn)丁氟螨酯在環(huán)境中能代謝為鄰三氟甲基苯甲酰胺和鄰三氟甲基苯甲酸，其水解速度受多種環(huán)境因素的影響，在堿性條件下和較高溫度下水解較快，并且不同水質(zhì)也會影響其降解速度。

盡管目前的試驗和田間應(yīng)用均表明丁氟螨酯對非靶標生物的影響相對較低，但在農(nóng)藥大量使用與環(huán)境累積下，對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生影響，尤其是長期超量使用會對生態(tài)系統(tǒng)的自凈作用與生物多樣性造成威脅。楊靜等［7］研究發(fā)現(xiàn)，丁氟螨酯及其代謝物在枸杞中的降解率均小于30%，消解動態(tài)試驗表明，環(huán)境對枸杞中丁氟螨酯的降解有一定的影響。因此，研究和分析丁氟螨酯在不同環(huán)境條件下的行為和效果變化具有重要意義。通過了解其在環(huán)境中的行為和歸宿，可以為農(nóng)藥合理使用、環(huán)境風險評估以及農(nóng)藥管理政策制定提供科學依據(jù)［8］。

4 應(yīng)用現(xiàn)狀與未來展望

丁氟螨酯產(chǎn)品于2007年上市，市場價值達到千萬美元。世界各大洲都有一定量的銷售，其中以巴西、美國、日本等為主，達到全球銷售額的70%左右，主要防治柑橘、蘋果等果樹螨蟲［9］。由于其在地下水和地表水中的代謝物B-3（C8H6F3NO，圖4）可能存在潛在的基因毒性，歐盟委員會綜合考慮評估國和EFSA評估草案以及同行評議結(jié)果，決定修改丁氟螨酯批準法規(guī)（EU）No 22/2013和歐盟活性物質(zhì)批準清單（EU）No 540/2011：除施用于溫室內(nèi)的非土培作物之外，每年7-9月不得使用含丁氟螨酯的植物保護產(chǎn)品。但在國內(nèi)仍沒有明確的法律法規(guī)對其使用進行限制［10］。

由于丁氟螨酯對葉螨科害螨具有高度的選擇性，對天敵等非靶標生物具有安全性以及對環(huán)境的友好性，因此丁氟螨酯可以與害螨的天敵一起使用，應(yīng)用于害螨綜合管理。喬巖等［11］將葉螨天敵智利小植綏螨與丁氟螨酯聯(lián)合使用，應(yīng)用于草莓二斑葉螨防治時發(fā)現(xiàn)，丁氟螨酯對智利小植綏螨的毒性低，且聯(lián)合應(yīng)用時能顯著提高對草莓二斑葉螨的防治效果，28 d防治效率仍保持在95%以上，表明智利小植綏螨與丁氟螨酯聯(lián)合使用具有協(xié)同增效的作用。

由于丁氟螨酯作用于葉螨科害螨各個生長階段，對環(huán)境友好，且對天敵等非靶標生物安全，與現(xiàn)有的殺蟲、殺螨劑多無交互抗性，具有寬廣的潛在應(yīng)用市場，該化合物專利于2020年8月10日到期，市場上可能會有更多的廠家生產(chǎn)和銷售丁氟螨酯，從而促進更多相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和應(yīng)用，因此以丁氟螨酯為先導(dǎo)化合物的新藥研發(fā)也將會是未來發(fā)展趨勢，目前正在研發(fā)中的高活性化合物SYP-10898就是以丁氟螨酯為基礎(chǔ)，使用苯基替換甲氧基進行合成［12］。

綜上，丁氟螨酯作為一類高效的殺螨劑，在化學農(nóng)藥發(fā)展史上占有重要地位，因其用途廣泛以及對環(huán)境友好，使其成為研究和應(yīng)用熱點。隨著技術(shù)進步，丁氟螨酯有望在未來殺螨劑市場占據(jù)更加重要的作用。值得注意的是，未來研究在保持其殺蟲效果的同時，還需關(guān)注其環(huán)境安全與生態(tài)影響，推動農(nóng)藥科學向著環(huán)境更為友好的方向發(fā)展。

參考文獻

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