新型殺螨劑丁氟螨酯的特性及在柑橘上的應(yīng)用

姚周麟 吳韶輝 平新亮 林媚

（浙江省柑橘研究所臺(tái)州 318026）

丁氟螨酯（cyflumetofen），化學(xué)名 2-methoxyethyl(RS)- 2-( 4-tert-butylphenyl)- 2-cyano- 3-oxo- 3-( 2-trifluor omethylphenyl)propanoate，是由日本大?；瘜W(xué)公司開發(fā)的新型酰基乙腈類手性殺螨劑，2007年首次在日本獲準(zhǔn)登記并銷售，用于果樹、蔬菜、茶樹等農(nóng)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(fù)合體II，其去酯化代謝產(chǎn)物（螨的主要代謝產(chǎn)物AB- 1）能以極低的濃度抑制線粒體復(fù)合物II[2]，對(duì)螨類具有長效的持久控制能力[3]，其對(duì)若螨的活性更高，對(duì)昆蟲、甲殼類動(dòng)物或脊椎動(dòng)物則比較安全[2]，與現(xiàn)有的多數(shù)殺螨劑無交互抗性[4]。丁氟螨酯不能與堿性農(nóng)藥混合使用，無內(nèi)吸性，主要通過觸殺起效，藥劑處理的成蟲在24 h內(nèi)癱瘓[5]，同時(shí)具有一定的殺卵活性。

1 丁氟螨酯的合成及結(jié)構(gòu)確證

丁氟螨酯的合成工藝研究報(bào)道，有以下對(duì)叔丁基苯乙腈為原料，經(jīng)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(fā)生格氏反應(yīng)后，通入二氧化碳得到鄰三氟甲基苯甲酸，經(jīng)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(zhuǎn)移催化下得到目的產(chǎn)物丁氟螨酯，總收率43.1%（以對(duì)叔丁基苯乙腈計(jì)）。何麗英等[7]以對(duì)叔丁基苯乙腈為起始原料，經(jīng)親核取代和酯交換反應(yīng)得到丁氟螨酯，其結(jié)構(gòu)經(jīng)氣相色譜/質(zhì)譜（LC/MS）、核磁共振（1HNMR）確證。在優(yōu)化條件下，合成總收率達(dá)50%。李愛軍等[8]以對(duì)叔丁基氯芐為原料經(jīng)氰化、縮合、酯交換、酰化反應(yīng)合成丁氟螨酯。在優(yōu)化的反應(yīng)條件下，反應(yīng)總收率60.3%（以對(duì)叔丁基氯芐計(jì)），含量98.2%。收率高、操作簡便、產(chǎn)品純度高，該方法適合工業(yè)化生產(chǎn)。

丁氟螨酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1，何麗英等經(jīng)液-質(zhì)聯(lián)用、1HNMR對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行確證[7]。張一鳴等[9]對(duì)其紅外吸收光譜（IR）、紫外吸收光譜（UV）、質(zhì)譜（MS）及核磁共振波譜（包括1HNMR、13C NMRDEPT、1H-1HCOSY、1H-13CHSQC、1H-13CHMBC）進(jìn)行了測定，明確了其UV和IR譜圖特征吸收峰對(duì)應(yīng)的基團(tuán)，并對(duì)其1H和13CNMR信號(hào)進(jìn)行了歸屬，確證了丁氟螨酯的結(jié)構(gòu)。

圖1 丁氟螨酯（對(duì)映體）結(jié)構(gòu)

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(zhì)聯(lián)用法（HPLC-MS）和氣-質(zhì)聯(lián)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(zhì)量分?jǐn)?shù)，Kromasil C18色譜柱（200mm× 4.6mm，粒徑 5μ m），流動(dòng)相為乙腈+水，檢測波長220nm。在20～500mg/L范圍內(nèi)，線性相關(guān)系數(shù)達(dá) 0.9999，方法相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為 0.82%，平均添加回收率為99.8%。李敏敏等[10]建立了農(nóng)產(chǎn)品、水及土壤中丁氟螨酯及其代謝產(chǎn)物的超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（UPLC-MS）殘留分析方法。前處理樣品經(jīng)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(nèi)，相關(guān)系數(shù)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(zhì)譜/質(zhì)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(nèi)，線性 R2= 0.9999，回收率在82%～102%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)譜聯(lián)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(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)在三個(gè)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.2%～11.8%之間（n= 5），計(jì)算得出的檢出限和定量限低于 0.005和 0.015g/kg。MinminLi等[14]開發(fā)了將多壁碳納米管用于分散固相萃取結(jié)合超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜同時(shí)測定動(dòng)植物來源樣品中丁氟螨酯及其主要代謝產(chǎn)物殘留方法，采用正負(fù)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)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(duì)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(dòng)相，在 1.0mL/min的流速下檢測到出色的分離234nm。對(duì)映體的拆分度高達(dá) 5.5。對(duì)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(duì)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(gè)洗脫的是(-)-丁氟螨酯，第二個(gè)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(lián)三重四極桿質(zhì)譜（UPC 2–MS/MS）對(duì)土壤中丁氟螨酯對(duì)映異構(gòu)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(dòng)相組成CO2/異丙醇（96.5： 3.5，v/v），兩個(gè)對(duì)映體在土壤中的LOQs分別為 9.45和15.79μ g/kg。各對(duì)映體的回收率在78.3%～119.9%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差低于14.0%。

3 丁氟螨酯在柑橘上的應(yīng)用效果

丁氟螨酯具有較好的速效性和持效性，同時(shí)對(duì)柑橘安全。柑橘全爪螨是重要的柑橘害蟲之一，對(duì)多種化學(xué)農(nóng)藥已產(chǎn)生抗性，王彥博等[18]采用改進(jìn)浸葉法對(duì)柑橘全爪螨雌成螨進(jìn)行了室內(nèi)毒力測定，并開展了田間藥效試驗(yàn)，表明丁氟螨酯對(duì)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(jié)果。

丁氟螨酯對(duì)多數(shù)殺螨劑無交互抗性。丁氟螨酯對(duì)葉螨屬和全爪螨具有很高的活性，但對(duì)鱗翅目、同翅目和纓翅目害蟲幾乎無活性。該藥劑對(duì)葉螨各發(fā)育階段的螨均有較好的活性，且對(duì)幼螨的防效遠(yuǎn)高于成螨。蒲占湑[1]和楊國璋[20]均發(fā)現(xiàn)，該藥劑與其他殺螨劑無交互抗性，對(duì)已產(chǎn)生抗性的螨類防治效果顯著，可與現(xiàn)有殺螨發(fā)現(xiàn)劑輪換使用，更經(jīng)濟(jì)有效地防治柑橘全爪螨。

丁氟螨酯與結(jié)構(gòu)類似的藥劑可產(chǎn)生交互耐藥風(fēng)險(xiǎn)。Wang等[21]研究朱砂葉螨對(duì)丁氟螨酯的敏感性和耐藥性，發(fā)現(xiàn)其最終耐藥率達(dá)到21.33%。Khalighi[22]研究指出，丁氟螨酯和腈吡螨酯對(duì)一系列特征明確的耐弧菌Tetranychus urticae 有交叉耐藥風(fēng)險(xiǎn)，協(xié)同實(shí)驗(yàn)也表明 P450單加氧酶與耐藥有關(guān)。Feng等[23]選擇了兩個(gè)對(duì)丁氟螨酯具有抗藥性的螨蟲種群（CyR和YN-CyR）持續(xù)進(jìn)行了104和12代的研究，分別產(chǎn)生了104.7倍和25.6倍的耐藥性。同時(shí)，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(lián)苯肼酯）之間沒有交叉抗性，但對(duì)噠螨靈的交叉抗性達(dá)到了63.8倍的高水平。Zhang等[23]發(fā)現(xiàn)一個(gè)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(zhuǎn)移酶參與了螨對(duì)丁氟螨酯的抗藥性，其中TCGSTM 4是負(fù)責(zé)螨對(duì)丁氟螨酯抵抗的功能基因。

丁氟螨酯可與其他藥劑復(fù)配，產(chǎn)生更好的防治效果。田亞等[24]采用共毒因子法、共毒系數(shù)法對(duì)丁氟螨酯和伊維菌素復(fù)配的最佳配比進(jìn)行篩選，并進(jìn)行田間防效試驗(yàn)。當(dāng)伊維茵素:丁氟螨酯為 1: 1時(shí)，防效最佳。

4 丁氟螨酯的代謝及環(huán)境行為

丁氟螨酯在環(huán)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(huán)境條件和土壤類型對(duì)丁氟螨酯半衰期有顯著影響。在有氧環(huán)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(qiáng)的相關(guān)性。在有氧環(huán)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(duì)草莓各施藥 1次和 2次。草莓果實(shí)上原始沉積量為0.5882mg/kg，半衰期為 9.364 d[26]。采用風(fēng)險(xiǎn)商方法進(jìn)行評(píng)估，不同施藥濃度、施藥次數(shù)下丁氟螨酯用藥后 1～21 d的草莓對(duì) 2～ 4歲、18～30歲和60～70歲人群的風(fēng)險(xiǎn)均較低（風(fēng)險(xiǎn)商為 0.001～ 0.020）。

不同的環(huán)境條件對(duì)于丁氟螨酯對(duì)映體的代謝反應(yīng)不同。Liu等[16]研究了溫室條件下丁氟螨酯兩個(gè)對(duì)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(rèn)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(duì)映體幾乎無選擇性。同時(shí)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(fā)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(duì)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(gè)對(duì)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(fù)合物II的抑制劑，其去酯化代謝產(chǎn)物抑制力更強(qiáng)，可抑制包括對(duì)大多數(shù)農(nóng)藥產(chǎn)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(jié)合的潛在底物，同時(shí) 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(dǎo)人經(jīng)神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞SH-SY 5 Y細(xì)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(fù)口服毒性研究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)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(biāo)評(píng)估丁氟螨酯對(duì)映異構(gòu)體對(duì)HepG2細(xì)胞的對(duì)映選擇性細(xì)胞毒性和氧化應(yīng)激，觀察到劑量和結(jié)構(gòu)形式依賴性現(xiàn)象，毒性順序?yàn)?-)-丁氟螨酯＞rac-丁氟螨酯＞(+)-丁氟螨酯。盡管有相似的環(huán)境降解行為，CYF對(duì)映異構(gòu)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(fā)為rac-丁氟螨酯的潛在替代品[27]。