丁氟螨酯研發(fā)歷程及其在作物害蟲(chóng)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(duì)各形態(tài)害螨都有很高活性，是一種具有較高應(yīng)用價(jià)值的殺螨劑，在農(nóng)業(yè)蟲(chóng)害防控中發(fā)揮重要作用。本文介紹了丁氟螨酯的化學(xué)性質(zhì)及特有的生物活性機(jī)制，闡述了丁氟螨酯的研發(fā)歷程、理化性質(zhì)及作用機(jī)理、環(huán)境相容性和應(yīng)用現(xiàn)狀，展望了未來(lái)農(nóng)藥發(fā)展的方向。

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

中圖分類號(hào)：TQ454.2 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文獻(xiàn)編號(hào)：1005-6114（2024）06-006-03

植食性害螨繁殖能力強(qiáng)、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(chóng)。近年來(lái)，該類害螨危害形勢(shì)加重，化學(xué)防治仍是目前最有效防治的手段?，F(xiàn)有的殺螨劑導(dǎo)致螨蟲(chóng)抗藥性增加，因而迫切需要開(kāi)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(diǎn)，是受到廣泛關(guān)注的殺螨劑［1］；同時(shí)，因其速效性好、藥效持久，且對(duì)環(huán)境友好、對(duì)非靶標(biāo)生物安全，極大地促進(jìn)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(jī)理、環(huán)境影響及應(yīng)用現(xiàn)狀等方面進(jìn)行綜述，展望了其發(fā)展前景。

1 研發(fā)歷程

20世紀(jì)90年代后期開(kāi)始新型殺蟲(chóng)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(chóng)、殺螨和除草活性，其獨(dú)特的酮-烯醇互變異構(gòu)結(jié)構(gòu)（1）提供了獨(dú)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(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，得到了化合物（3）并將其作為開(kāi)發(fā)殺蟲(chóng)劑的候選化合物；1988年經(jīng)過(guò)田間實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該化合物具有很好的殺蟲(chóng)活性，但由于合成工藝問(wèn)題，不得不放棄對(duì)化合物（3）的開(kāi)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(chóng)和殺螨效果，形成了首個(gè)先導(dǎo)化合物，隨后開(kāi)展了當(dāng)取代基Z為鹵原子時(shí)的合成研究。經(jīng)過(guò)不斷試驗(yàn)，最后確定丁氟螨酯（圖2）對(duì)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(jī)制

丁氟螨酯的理化性質(zhì)見(jiàn)表1 ［3］。作為一種固體化合物，其具有標(biāo)志性的晶體結(jié)構(gòu)，正常環(huán)境壓力下的熔點(diǎn)在80℃左右，其沸點(diǎn)較高，超過(guò)200℃，在常壓條件下的揮發(fā)性較低。丁氟螨酯的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)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(duì)較低，報(bào)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(jī)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(shí)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(qiáng)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(chóng)的呼吸作用受到抑制，最終導(dǎo)致死亡［4，5］。由于這一靶標(biāo)在哺乳動(dòng)物體內(nèi)不是必需的，使得丁氟螨酯對(duì)人類和其他非靶標(biāo)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(biāo)生物效果好，且對(duì)非目標(biāo)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(huì)影響其降解速度。

盡管目前的試驗(yàn)和田間應(yīng)用均表明丁氟螨酯對(duì)非靶標(biāo)生物的影響相對(duì)較低，但在農(nóng)藥大量使用與環(huán)境累積下，對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生影響，尤其是長(zhǎng)期超量使用會(huì)對(duì)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(dòng)態(tài)試驗(yàn)表明，環(huán)境對(duì)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(guò)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(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及農(nóng)藥管理政策制定提供科學(xué)依據(jù)［8］。

4 應(yīng)用現(xiàn)狀與未來(lái)展望

丁氟螨酯產(chǎn)品于2007年上市，市場(chǎng)價(jià)值達(dá)到千萬(wàn)美元。世界各大洲都有一定量的銷售，其中以巴西、美國(guó)、日本等為主，達(dá)到全球銷售額的70%左右，主要防治柑橘、蘋果等果樹(shù)螨蟲(chóng)［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(huì)綜合考慮評(píng)估國(guó)和EFSA評(píng)估草案以及同行評(píng)議結(jié)果，決定修改丁氟螨酯批準(zhǔn)法規(guī)（EU）No 22/2013和歐盟活性物質(zhì)批準(zhǔn)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(hù)產(chǎn)品。但在國(guó)內(nèi)仍沒(méi)有明確的法律法規(guī)對(duì)其使用進(jìn)行限制［10］。

由于丁氟螨酯對(duì)葉螨科害螨具有高度的選擇性，對(duì)天敵等非靶標(biāo)生物具有安全性以及對(duì)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(shí)發(fā)現(xiàn)，丁氟螨酯對(duì)智利小植綏螨的毒性低，且聯(lián)合應(yīng)用時(shí)能顯著提高對(duì)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(gè)生長(zhǎng)階段，對(duì)環(huán)境友好，且對(duì)天敵等非靶標(biāo)生物安全，與現(xiàn)有的殺蟲(chóng)、殺螨劑多無(wú)交互抗性，具有寬廣的潛在應(yīng)用市場(chǎng)，該化合物專利于2020年8月10日到期，市場(chǎng)上可能會(huì)有更多的廠家生產(chǎn)和銷售丁氟螨酯，從而促進(jìn)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(huì)是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，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(jìn)行合成［12］。

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

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