噻唑類化合物的殺蟲活性及其在農業(yè)生產中的應用

朱 彬

（遵義師范學院化學化工學院，貴州 遵義 563006）

綠色農藥是對環(huán)境友好、用量超低、選擇性高、對人類健康安全無害并通過綠色工藝流程生產出來的農藥[1]。

隨著有機合成技術的快速發(fā)展，越來越多新型、高效、對環(huán)境友好的綠色農藥應運而生。其中含氮、含硫雜環(huán)農藥的開發(fā)是近年來學者們研究的重點，噻唑類化合物作為雜環(huán)化合物的一個重要分支，為更多綠色農藥的開發(fā)利用提供了廣闊空間。

唑類殺蟲劑具有高效、安全、與環(huán)境相容性高等特點，在防治害蟲方面發(fā)揮著重要作用。噻唑是含氮原子和硫原子的五元芳香雜環(huán)化合物，易與其他分子形成氫鍵，易與金屬離子配位。噻唑類化合物具有優(yōu)良的殺蟲活性，在農業(yè)領域已得到廣泛應用。噻唑環(huán)對溫血動物毒性低，對鳥類、魚類比較安全，生物活性好，用量少，在環(huán)境中易于降解，將其引入不同底物分子中，通過結構修飾和優(yōu)化，可得到不同生物活性的化合物，已成為現代綠色農藥的重點研究領域之一[2]。

保松噻（levamisole）1 是一種毒性低、用量少、療效高的驅蟲藥劑和殺螨劑，也是防止松樹枯干的樹干注射劑，1976 年由日本保土谷化學工業(yè)公司和三菱油化精細化學公司研發(fā)。此后為尋找和開發(fā)高效農藥，噻唑類化合物受到各大農藥公司和學者的廣泛關注，相繼成功研制出數十個商品化的噻唑類殺蟲劑，如噻唑磷（fosthiazate）2、噻蟲嗪（thiamethoxam）3、噻蟲胺（clothianidin）4、噻蟲啉（thiacloprid）5、蛾蠅腈（thiapronil）6 等，這些化合物高效、綠色環(huán)保、對人畜無害，廣泛應用于農業(yè)病蟲害的防治[3,4]。作者按噻唑類衍生物的結構類型對各類噻唑化合物的殺蟲活性進行了總結。

1 新煙堿類化合物

含噻唑雜環(huán)結構的新煙堿類殺蟲劑目前已有多個品種商品化，如噻蟲嗪、噻蟲胺、噻蟲啉、氯噻啉（imidaclothiz）7 和AKD-1022 8 等[4,5]。

1991 年，以氯代噻唑取代氯代吡啶為雜環(huán)開發(fā)了硝基胍類高效低毒殺蟲劑噻蟲嗪，可葉面噴霧和土壤灌根處理，對害蟲具有胃毒、觸殺及內吸活性，對刺吸式害蟲如飛虱、葉蟬、蚜蟲、粉虱等以及鞘翅目、鱗翅目、特別是同翅目害蟲有高活性，能有效防治稻類、甜菜、油菜、煙草、馬鈴薯、大豆、菜豆、向日葵、花生、棉花和果樹等上的蚜蟲、葉蟬、粉虱、飛虱、幼蟲、線蟲、馬鈴薯甲蟲、地面甲蟲、潛葉蛾等害蟲及對多種類型殺蟲劑產生抗性的害蟲。與烯啶蟲胺、啶蟲脒、吡蟲啉無交互抗性，對作物無藥害[6]。但對蜜蜂高毒，可誘導蜜蜂中腸細胞結構的變化和凋亡[7]。諾華公司報道的化合物9，對棉鈴象甲、豆蚜、煙粉虱等也具有較好的防治效果[8]。

通過研究噻蟲嗪的代謝產物，日本武田公司發(fā)現了噻蟲胺。噻蟲胺的殺蟲活性與吡蟲啉相當但更具廣譜性，是一種具有觸殺、胃毒和內吸活性、高選擇、低毒性、高效安全的噻唑類殺蟲劑。主要用于防治果樹、水稻、蔬菜及其他作物上的薊馬、飛虱、蚜蟲、葉蟬等蟲害，用量少、藥效期長、對作物無藥害、與其他常用農藥無交互抗性，是一種可替代高毒有機磷農藥的高效殺蟲劑[9]。但對蜜蜂高毒，可立即關閉其神經元中的線粒體[10]。構效關系研究發(fā)現噻蟲胺結構中的噻唑環(huán)和胍基是其發(fā)揮藥效的基本結構[11]。

我國南通江山化工公司開發(fā)并商品化了第二代新煙堿類強內吸性殺蟲劑氯噻啉，活性是啶蟲脒、吡蟲啉的20 倍。低毒、廣譜，符合無公害農業(yè)生產要求，已用在多種作物上，可高效防治水稻二化螟、三化螟及水稻葉蟬、薊馬、飛虱和雙翅目、鞘翅目和鱗翅目害蟲[12]。氯噻啉對鳥類中毒、魚低毒，對哺乳動物較為安全，但對蜜蜂、家蠶高毒，在桑田附近及作物開花期不宜使用[13]。

AKD-1022 也是含氯代噻唑環(huán)的新煙堿類殺蟲劑，由Agro Kanesho 公司研究開發(fā)。AKD-1022 是噻蟲胺的閉環(huán)衍生物，具有廣譜和內吸活性，適用于果樹、水稻、蔬菜及其他園藝作物[5]。

拜耳公司報道了化合物10～12。在100mg/L 濃度下，化合物10 可100%殺死桃蚜[14]，化合物11、12可100%殺死草地貪夜蛾[15,16]。

于海波報道了化合物13～15。在600mg/L 濃度下，化合物13 對鱗翅目害蟲小菜蛾的防效達100%?；衔?4、15 對甜菜夜蛾分別表現了100%和80%的殺蟲活性[17]。

1997 年，拜耳公司開發(fā)了一種廣譜、內吸性新煙堿類殺蟲劑噻蟲啉，對一般殺蟲劑難以殺滅的天牛具有快速防治效果，對美國白蛾、松毛蟲、蚜蟲、尺蠖、粉虱、各種甲蟲和鱗翅害蟲都有較好防效?？商幚砬o葉，也可處理種子，和其他農藥混用可提高藥效且無互抗性。在推薦用量48～180g a.i./hm2下，噻蟲啉對葡萄上白粉虱施藥后7d 的防效為94.65%，施藥后14d 的防效為90.40%；對美國白蛾1～5 齡幼蟲48h 防效大于90%；對松墨天牛、黃斑星天牛、楊樹天牛防效好、防效期長；對馬尾松毛蟲3～4 齡幼蟲和蜀柏毒蛾4～5 齡幼蟲的防效分別為96.1%和94.5%；對板栗主要害蟲的防效為60.69%～94.71%；對茶尺蠖和假眼小綠葉蟬在施藥后14d 防效大于80%[19]。拜耳公司報道的化合物18 也具有很好的殺蟲效果，在20mg/L濃度下，化合物18 可100%殺死蔬菜根結線蟲[20]。

段崇慶報道了化合物19、20。在濃度為200ppm時，化合物19 對朱砂葉螨的致死率達81%，化合物20 對小葉蛾的致死率達89%；構效關系顯示含氟基團可提高化合物的生物活性[21]。

拜耳公司報道了硝基烯胺類化合物21，在100mg/L 濃度下，化合物21 對桃蚜的致死率為100%；美國杜邦公司報道了化合物22，在55g/hm2劑量下化合物22 對褐稻虱、棉籽象鼻蟲、葉蟬、苜蓿蚜的致死率大于80%[8]。華東理工大學Zhang 等報道了化合物23，其對豆蚜的LC50 為6.3mg/L[22]。

杜邦公司開發(fā)了針對鱗翅目昆蟲的新煙堿類介離子殺蟲劑二氯噻吡嘧啶（dicloromezotiaz）24，對小菜蛾、黏蟲、桃蚜具有較高的活性。35%二氯噻吡嘧啶水分散粒劑對小白菜菜青蟲或甘藍小菜蛾低齡幼蟲期兌水噴霧使用，在有效成分75～100g/hm2劑量下，藥后1d 防效為60%～70%，藥后3～7d 防效為80%～90%[23]。

巴斯夫公司研發(fā)了全新結構的介離子殺蟲劑fenmezoditiaz 25，其R型對映體具有優(yōu)良殺蟲活性，S 型對映體則無殺蟲活性。R 型對映體在1mg/L 濃度下對黑尾葉蟬、豇豆蚜、稻褐飛虱的防效為100%、90%、90%，在10mg/L濃度下對薊馬的防效為100%；其外消旋體在相同濃度下對豇豆蚜、薊馬、稻褐飛虱、黑尾葉蟬的防效為80%、73%、54%、50%。Fenmezoditiaz 特別適用于禾谷類、油料作物、蔬菜、香料、根系作物、觀賞植物等防治半翅目、纓翅目刺吸式口器害蟲，對雙翅目刺吸式口器害蟲也有防效；對動物安全，可有效防治動物體內外的寄生蟲，用量低，藥效期長[24]。

2噻唑甲酰胺類化合物

目前報道的生物活性較好的噻唑甲酰胺類殺蟲劑，酰胺位置多在噻唑5 位，也有部分化合物酰胺位置在噻唑4 位或噻唑烷3 位，氨基上所連的基團可以是取代的苯基、聯(lián)苯基、雜環(huán)、環(huán)烷基、芳基烷基等。

Clough等報道的化合物26 在劑量為5×10-5mg/kg時對螨的殺死率大于80%；Mattew等報道的化合物27 在600g a.i./hm2劑量下對馬鈴薯葉蟬和桃蚜的殺死率均為60%[25-27]。

Shiga 等報道了化合物28，在5×10-5mg/kg 劑量下，化合物28 對螨的防效大于80%[4,28]。

拜耳農作物科學公司合成了化合物29，在500g/hm2劑量下，化合物29 對辣根猿葉甲、桃蚜、草地夜蛾防效均大于80%[29,30]。

范井旺報道，在10ppm 濃度時化合物30、31 對稻飛虱防治效果突出，校正死亡率達到75.68%和74.37%[31]。

拜耳農作物科學公司合成了化合物32，在20mg/L濃度下，化合物32 對斜紋夜蛾卵孵化抑制率為100%[29,32]。

噻螨酮（hexythiazox）33 是日本曹達公司研發(fā)的一種高效、低毒內吸性殺螨劑，可有效殺滅仁果類、葡萄、棉花、柑橘、茶葉、草莓、蔬菜上多種植食性螨類的幼蟲、若蟲及蟲卵。該殺蟲劑可與波爾多液、石硫合劑等農藥混用，對人、畜低毒，在推薦劑量下對蜜蜂、魚類及害蟲天敵的影響小[33-35]；Ishimitsu等報道了化合物34，對二斑葉螨具有良好的殺滅效果[34,36]。

Tokkyo 報道了系列化合物35，其中R=CnH2n+1，R1=五元環(huán)、Ar，R2=C5～C7的環(huán)烷基、雜環(huán)，Z、Z1=O、S?；衔?5 在125～500mg/L 濃度下具有很好的殺蟲、殺螨活性；Balko 等合成了具有很好殺蟲活性的化合物36，對大豆瓢蟲有良好的防效[34,37,38]。

3 2-氨基噻唑類化合物

目前報道的該類化合物噻唑2 位均為氨基或形成酰胺。根據文獻[39]報道，具有殺蟲、殺螨活性的2-氨基噻唑類衍生物具有37 的通式，其中R1=CN、氟烷基，R2=X、SCN、Ar，R3=H、Ar、C1～C6鏈狀烷基、磺酰基，R4=取代芳基、苯基、環(huán)烷基、烷基等，X=O、S。這類化合物對甲蟲類、雙翅目昆蟲、同翅目昆蟲等具有較高的防效。

Anthony 報道了化合物38，在1.25×10-4mg/kg劑量下，化合物38 對黏蟲、小菜蛾和葉螨的防效達100%；Mueller 報道了化合物39，在濃度為600mg/L時，化合物39 能完全殺死黑豆蚜[25,39,40]。

Iwataki等報道了9 個氨基噻唑類化合物40，在125mg/L 濃度下9 個化合物對黏蟲的殺死率均為100%；除1個化合物（R1=Br R2=2,4-F2C6H3X=O）外，其余8 個化合物可100%殺死小菜蛾；有5 個化合物（R1=Cl R2=2,4-Cl2C6H3X=O、R1=Cl R2=3-F3CC6H4X=O、R1=Br R2=3,4-Cl2C6H3X=O、R1=Br R2=4-F3CC6H4X=O、R1=Br R2=2,4-F2C6H3X=O）對螨的防效為100%。其構效關系顯示，R2為間位或對位取代苯基時殺蟲活性較好，且苯環(huán)上的取代基為CF3時殺蟲活性最好；另外，由于Cl具有很好的親脂性，當R1或R2上有Cl 取代時活性增加[4,41]。

趙金浩等采用活性亞結構拼接法，以擬除蟲菊酯的藥效團——菊酸、2-氨基噻唑為原料，合成了新型的系列N-（取代噻唑-2-基）-菊酰胺類化合物41 以及2-氨基噻唑婁化合物42。對于化合物41，當R1=H R2=NO2R3=CH3R4=CH3、R1=H R2=NO2R3=Cl R4=Cl、R1=H R2=NO2R3=CF3R4=Cl、R1=H R2=NO2R3=Br R4=Br、R1=CH2COOEt R2=H R3=CH3R4=CH3時；對于化合物42，當R1= CH3R2=H、R1=CH2COOEt R2=H時，在600mg/L濃度下對小菜蛾具有100%的殺蟲活性，對于化合物41，當R1=CH3R2=H R3=CH3R4=CH3時，在600mg/L 濃度下對蠶豆蚜具有90%的殺蟲活性[42,43]。

南開大學范志金等報道的化合物43 在50mg/L濃度下對蠶豆蚜、黏蟲以及小菜蛾的致死率均在50%左右[44]。

4 噻唑2-取代亞胺類化合物

拜耳公司開發(fā)了殺螨劑氟螨噻（flubenzimin）44，在500mg/L濃度下能有效殺滅李樹、仁果類上的螨，對蚜蟲也有殺滅作用[45]。

Immer 報道的噻螨胺（cymiazole）45、噻螨威（tazimcarb）46、保松噻均具有優(yōu)良的殺蟲殺螨效果[34,45]。

Ishimitsu 等報道了廣譜、高效的殺蟲劑47，在1000mg/L 濃度下，化合物47 能100%殺死黑尾葉蟬和斜紋夜蛾[34,46]。

徐曉勇等合成的化合物48，在500mg/L濃度下對家蠅飛行具有28.9%的抑制率[47]。

拜耳農作物科學公司報道的化合物49在500g/hm2劑量下對桃蚜的防效大于80%[42,48]。

5 丙烯腈類化合物

丙烯腈衍生物殺蟲能力強，對哺乳動物和魚類低毒、安全。根據目前的文獻報道，該類化合物在噻唑的2 位或4 位形成丙烯腈結構，氰基和噻唑環(huán)位于雙鍵的同一側，雙鍵的另一側為酯基、羥基、芳環(huán)、芳醚或取代的烷基等[42]。

1980 年，德國Schering 公司研制了丙烯腈類殺蟲劑蛾蠅腈（thiapronil）6（又名噻丙腈），可有效殺滅馬鈴薯甲蟲、菜蛾（抗性菜蛾）、梨木虱等害蟲，對魚類和蜜蜂毒性低，對作物無危害。在600mg/L 濃度下能殺死100%的黏蟲和小菜蛾，殺死95.1%的桃蚜，殺死70.6%的朱砂葉螨[49]。

日本日產化學工業(yè)株式會社及日本曹達公司合成的3 種噻唑丙烯腈類化合物50～52 具有良好的殺蟲活性，且化合物51 在25mg/L 濃度下，能100%殺死桃蚜和成年雌性瓜薊馬[42,50-52]。

楊鵬等報道了化合物53、54，在250mg/L 濃度下對棉紅蜘蛛的致死率分別為89.8%和85.5%[53]。

6 肼類化合物

Dekeyser 等合成的噻唑苯肼類化合物55 具有優(yōu)良的生物活性，在1×10-3mg/kg 劑量下，對成螨及幼蟲殺死率為100%[4,54]。

Mahran 等報道的系列化合物56、57 對線蟲具有一定的活性。構效關系顯示，取代基R 為含硫烷基，化合物的活性增加；取代基R 為含氧烷基，活性降低；改變R 中的烷基鏈長短，對化合物的生物活性影響不大，用芳基取代R 后化合物生物活性降低[34,55]。

7 有機磷類化合物

噻唑磷（fosthiazate）11 和噻唑硫磷（fosthiazate）59 是由日本石原產業(yè)公司開發(fā)的具有內吸性的殺蟲劑，對植物寄生線蟲和對傳統(tǒng)殺蟲劑產生抗性的各種害蟲具有較強的殺滅活性，適用于無公害蔬菜、觀賞植物、柑橘、香蕉、咖啡、煙草的種植，推薦用量為1～4kg a.i./hm2[34,58,59]。

8 苯并噻唑類化合物

Pudhom等報道了苯并噻唑化合物60，在25mg/kg/d劑量時化合物60 對瘧原蟲的致死率為89%；Tripti等報道了化合物61，在濃度5mg/mL 下，化合物61對美洲大蠊具有致死活性[55,60,61]。

9 醚類化合物

南開大學報道了肟醚結構的化合物62，在200mg/L 濃度下，化合物62 對豆蚜的殺死率為100%，對紅葉螨的殺死率為95%[62]。

張畫輕[63]等將新煙堿類殺蟲劑活性基團2-氯-5-噻唑甲基引入鄰甲酰胺基苯甲酰胺類殺蟲劑結構中，合成了6 種含氯代噻唑甲氧基氯蟲苯甲酰胺類化合物63。生物活性測試顯示：6 種合成的化合物在1mg/L濃度下能100%殺死小菜蛾；在100mg/L濃度下能100%殺死桃蚜；在10mg/L 濃度下能殺死74%～85%的稻飛虱，均優(yōu)于氯蟲苯甲酰胺對三種農業(yè)害蟲的防治效果。

10 砜類化合物

Fitzjohn等合成的化合物64、65 對甜菜夜蛾、二斑葉螨、桃蚜蟲、家蠅成蟲等昆蟲和馬鈴薯金線蟲、根結線蟲、甜菜胞囊線蟲等線蟲都有不同的防治效果。構效關系研究顯示，R5=CH2CH2F 比R5=CH2F、CHF2、CF3、CF2CF3化合物的活性高[4,64]。

于海波報道了化合物66～68，在10mg/L劑量下，化合物66～68 對桃蚜的致死率分別為100%、93%、80%[17]。

11 苯基噻唑類化合物

Roush 等合成的化合物69 具有較好的殺螨活性，在5×10-5mg/kg劑量下，當R為CH3時，對棉葉螨的殺死率為100%；當R 為CF3時，對棉葉螨的殺死率為96%[25,65]。

Lzumi 等報道的化合物70、71 具有較好的殺蟲活性，在劑量為1.25×10-4mg/kg 時，種子處理對棉蚜的防效均為100%[66]。

Schnatterer 等報道了噻唑啉類系列化合物72，當R=OC2H5時，在3×10-4mg/kg 劑量下，化合物72對二斑葉螨的防效為100%；當R=OCH2CF3時，化合物72 對黃瓜甲蟲的防效為100%。構效關系研究表明，當R=OC2H5時，其活性大于R=OCH3、OC3H7-n，此外OC2H5在吡啶基的2-位取代優(yōu)于3-位取代和4-位取代[4,67]。

12 甲氧基丙烯酸甲酯類化合物

Miyazawa 等報道了化合物73、74 具有良好的殺蟲活性，在125mg/L 劑量下，化合物73、74 能殺死80%以上的小地老虎、蚜蟲等鱗翅目、同翅目害蟲[4,68]。

13 哌嗪類化合物

李剛月等采用活性基團拼接原理，以2-氯-5-氯甲基噻唑與哌嗪反應生成2-氯噻唑-5-基甲基哌嗪，再與異硫氰酸酯加成合成了同時含噻唑基和哌嗪基活性基團的化合物75、76，通過生物活性測試發(fā)現，兩個化合物對孑孓表現出較好的殺滅活性，特別是化合物76在50mg/L劑量下對孑孓的防效達100%[25,69]。

14 異黃酮類化合物

異黃酮類化合物具有高效的殺蟲活性，用噻唑雜環(huán)替代異黃酮類化合物3-位的苯環(huán)得到的噻唑異黃酮化合物77 在濃度250mg/L時，對紅蜘蛛蛛的殺滅效果大于90%[50,70].

15 其他噻唑類化合物

翁建全等合成了系列化合物78（R=CnH2n+1、Ar），能有效殺滅二斑葉螨、黑尾夜蛾、黑豆蚜等害蟲[34,71]；Fishman報道的化合物79 對家蠅和粉蟲有很好的殺滅效果[34,72]。

16 結語

以上總結了部分噻唑類殺蟲劑的結構及其生物活性，其中不少化合物已商品化并廣泛應用于農業(yè)生產中。從構效關系的研究結果可以看出，分子中含有吸電子基團如Cl、F、CF3等能提高化合物的殺蟲活性。通過構效關系的深入研究，越來越多結構新穎、高效低毒、對環(huán)境友好的噻唑類殺蟲劑將不斷得到開發(fā)和應用，推動我國綠色農業(yè)的發(fā)展。