溴蟲腈
【背景及概述】[1][2][3]
二惡吡咯霉素是美國的氰胺公司在1987年從微生物鏈霉菌Streptomyces中分離得到的，其后發(fā)現(xiàn)該化合物具有良好的殺蟲殺螨性，繼而開發(fā)出新型芳基吡咯腈類殺蟲殺螨劑-溴蟲腈，用于防治各類害蟲，應用非常廣泛。
溴蟲腈是美國氰胺公司于80年代后期發(fā)現(xiàn)并開發(fā)的芳基吡咯類殺蟲、殺螨劑，是通過對天然抗生素的化學結構改造而得以成功開發(fā)的具有獨特作用機理的一類新穎殺蟲殺螨劑，經過10多年的應用開拓，已發(fā)展成為一個頗受關注的高效殺蟲殺螨劑，高效廣譜，對咀嚼和刺吸式害蟲及害螨都具有優(yōu)異的活性，可以用來防治小菜蛾、斜紋夜蛾、菜青蟲、菜蚜等農業(yè)害蟲，尤其對氨基酸酯類、有機磷類和擬除蟲菊酯類農藥已產生抗性的害蟲和害螨，如小菜蛾、斜紋夜蛾等有特效。它作為一種前體殺蟲劑，在昆蟲體內經脫去N-乙氧基乙基之后轉化成一種氧化磷酸化解偶劑，由于解偶聯(lián)劑本身不存在靶標部位，也就不可能產生靶標部位抗性，因而對許多抗性昆蟲的防治有特效。溴蟲腈的作用方式以胃毒為主，兼有觸殺和殺卵活性，沒有明顯的內吸活性。與觸殺為主的殺蟲劑相比，其速效性稍差，施藥時期盡量在低齡幼蟲盛發(fā)期，同時由于其沒有明顯內吸活性，因此不太適宜用于通過內吸作用防治的害蟲防治。
溴蟲腈于1994年進入實際應用階段，迄今已在美國、澳大利亞、巴西、墨西哥、埃及、阿根廷、以色列、土耳其、日本、韓國、印尼、南非等 30多個國家登記使用。10% 除盡懸浮劑也已進入我國市場，用于蔬菜害蟲防治。目前該產品在中國登記在十字花科作物上使用，年銷售額已達1000萬美元2001年美國 EP A還批準溴蟲腈作為試驗用藥，用于防治白蟻及其它侵害木材或木質制品的害蟲，該殺白蟻劑/殺蟲劑產品已在美國33個州進行應用試驗，并在不久后投放市場。美國氰胺公司還在繼續(xù)開拓新的應用領域。該農藥在全球農藥市場的銷售額已超過 1億美元。
【藥品概況】
通用名稱：溴蟲腈
英文名稱：chlorfenapyr
商品名：除盡；Pirate；Stalker
化學名：4-溴-2-(對氯苯基)-1-乙氧基甲基-5-(三氟甲基)吡咯-3-腈
Cas No：122453-73-0
分子量：407.62
分子式：C15H11Br ClF3N2O
結構式：
 
【性狀】[4]
溴蟲腈外觀為白色固體，氣味為典型的酮味，熔點100-101℃，揮發(fā)性小、 水溶性低，具有強烈的親脂性和電子親和性，易溶于丙酮，在去離子水中溶解度為 0.13-0.14 /l（pH=7）。在土壤中降解時間可長達半年。
【藥理作用】[4]
溴蟲腈是一種殺蟲劑前體，本身對昆蟲無毒殺作用。其作用機制是昆蟲取食或接觸溴蟲腈后，在昆蟲體內經過多功能氧化酶轉變?yōu)榫邭⑾x活性化合物（CL303，268），然后作用于標靶蟲體細胞內線粒體，破壞氧化磷酸化ADP轉變成 ATP 的生理過程。 ATP 是細胞維持生命的化學能，在線粒體積累高能量的H+離子，這些離子為線粒體生理學過程（例如氧化磷酸化）提供能量來源；具有生物活性的CL303，268滯留在線粒體的內膜和外膜，在線粒體內膜與H+結合并釋放于外膜，使線粒體內膜不積累H+離子。缺少H+離子，ADP 轉化為 ATP 的氧化磷酸化過程就因缺少能量而停止，不能產生 ATP，細胞就停止生命功能，最終導致害蟲死亡。
【毒性研究】[4]
溴蟲腈按中國毒性分類屬于低毒，大鼠急性經口LD50為626 mg/kg；兔急性經皮LD5> 2000 mg/kg（M/F），兔急性吸入LC50為083/> 27 mg/L（M/F），對兔眼睛有輕微刺激性，對兔皮膚無刺激；日本鯉魚LC50為0.5 mg/ kg；經改進的Ames試驗及中國倉鼠卵巢試驗表明無致突變性。溴蟲腈對水生生物及蜜蜂、 鵪鶉等的毒性較高。為確定溴蟲腈是否具有遺傳毒性，李利用單細胞凝膠電泳技術檢測了溴蟲腈對小鼠脾、肝細胞的 DNA 損傷作用，并在同等劑量下，比較了脾、肝兩種組織細胞DNA對溴蟲腈毒性敏感性的差異，試驗結果表明，無論是脾細胞還是肝細胞，419-1916 mg/kg劑量范圍內溴蟲腈所致的受損細胞率和 DNA 損傷程度與陰性對照組比較均具有顯著性差異，說明溴蟲腈可引起脾細胞和肝細胞DNA的損傷。國內已經以多種害蟲為靶標進行了溴蟲腈的室內毒力和田間防效研究，如甜菜夜蛾、小菜蛾、棉鈴蟲、棉紅蜘蛛等等，以溴蟲腈對不同齡期甜菜夜蛾的毒力及田間防效的研究為例，溴蟲腈在試驗濃度范圍內，顯著好于高效氯氰菊酯的防治效果。
【合成路線】 [5][6][7]
方法1：以對氯芐胺、三氟乙酸甲酯、2-氯丙烯腈和氯甲基乙基醚為主要原材料，經酰化、氯化、環(huán)加成、溴化和乙氧基甲基化等5步反應合成溴蟲腈，該工藝具有原料易得、反應條件溫和、環(huán)境污染小、中間體的純度和收率高等特點，具有工業(yè)應用價值，具體反應過程如下：

方法2：（1）對氯芐胺在三氯化磷的存在下與三氟乙酸發(fā)生反應，三氟乙?；玫絅-對氯芐基三氟乙酰胺；（2）N -對氯芐基三氟乙酰胺在三氯氧磷的存在下通過氯化得到對氯芐基氯偕三氟乙酰亞胺；（3）對氯芐基氯偕三氟乙酰亞胺在堿的存在下與氯代丙烯腈發(fā)生1,3偶極環(huán)加成反應，區(qū)域定向性的得到2-對氯苯基-5-（三氟甲基）吡咯-3-腈；（4）2-對氯苯基-5-（三氟甲基）吡咯-3-腈在氯苯中與溴發(fā)生取代反應，得到2-對氯苯基-4-溴-5-（三氟甲基）吡咯-3-腈；（5）2-對氯苯基-4-溴-5-（三氟甲基）吡咯-3-腈在堿的作用下分別與氯溴甲烷、乙醇鈉反應，得到目標產物溴蟲腈。具體反應過程如下：

方法3：以對氯苯甘氨酸、三氟乙酸、2- 氯丙烯腈為原料，經內酯化、吡咯環(huán)化、溴代和乙氧甲基化 4 步反應合成溴蟲腈，總收率大于 73.4 ％，純度大于 99 ％，均高于國內同行水平 4 ％～5 ％。該路線采用價格低廉的三氟乙酸和二乙氧基甲烷代替昂貴的三氟乙酸酐和二溴甲烷，大大降低了原料成本，避免了強致癌物的使用，條件溫和，對工藝要求不高，所有原料在國內皆有生產，來源豐富，適宜于工業(yè)化生產。具體反應過程如下：

【應用】[4]
溴蟲腈由于其獨特的殺蟲原理，對作物安全，有效施用量低。該農藥可防治包括鱗翅目、鞘翅目、半翅目和雙翅目在內的多種害蟲，還可防治多種害螨（包括葉螨），所以它被廣泛使用在蔬菜、水果及作物上，為廣大農戶所歡迎。其中 10%溴蟲腈懸浮劑的開發(fā)，使該農藥的應用前景更加開闊，可有效防治萵苣、甘藍、番茄、甜椒、黃瓜、馬鈴薯和甜菜等各種蔬菜上的害蟲，防效超過蘇云金桿菌，毒死蜱、氰戊菊脂、滅多威、速滅磷、氯菊脂和硫雙滅多威等常規(guī)殺蟲劑。許多蔬菜害蟲，例如甜菜夜蛾（Spodopteraexigua）、小菜蛾（P lutellaxylostella）、 馬鈴薯葉甲（Leptinotarsadecemlineata）和葉螨（Tetranychusspp）對傳統(tǒng)殺蟲劑已產生抗性，但用10%溴蟲腈懸浮劑可達到有效控制，除此以外，對菜螟、薊馬和潛夜蛾也有相當?shù)姆佬?，藥劑的使用濃度一般建議在 1000-2000倍。
10% 溴蟲腈懸浮劑也可用于防治果樹蟲害，尤其對大多數(shù)害螨、銹螨、典型的食葉害蟲-卷葉蛾和潛夜蛾，用10 %溴蟲腈懸浮劑約500-1000倍均可有效控制，另外對蚧殼類蟲害有一定的防效。
10% 溴蟲腈懸浮劑還可有效防治非抗性和對菊脂、有機磷、有機氯和氨基甲酸脂產生抗性的害蟲，例如實夜蛾（Heliothis.）、夜蛾（Spodopteraspp.）、粉紋夜蛾（Trichoplusiaspp.）、尺夜蛾（Pseudoplusiaspp.）和葉螨（Tetranychusspp .）。試驗表明，10% 溴蟲腈懸浮劑與上述已產生抗性的害蟲品系無交互抗性，所以， 10% 溴蟲腈懸浮劑對全球棉花害蟲的抗性治理及防治有潛在價值。10 % 溴蟲腈懸浮劑防治葉螨效果等同于或高于常規(guī)殺螨劑，使用50 ml有效成分/hm2的低計量同樣可達到效果。防治害螨的持效期與使用計量呈正相關性。10%溴蟲腈懸浮劑對二點葉螨表現(xiàn)出殺卵活性。綜上所述，10% 溴蟲腈懸浮劑劑型的殺蟲譜廣，并且被廣泛應用于蔬菜、果樹及部分的作物，并且表現(xiàn)出高效而用量低的特點。
【新劑型開發(fā)】[4]
目前國內普遍劑型為懸浮劑，巴斯夫產品為10% 懸浮劑，國內自行開發(fā)的也有5 %、10 % 懸浮劑、5% 溴蟲腈+高效氯氰菊酯、還有10% 乳油。
1. 試驗發(fā)現(xiàn)，蘇云金桿菌與10% 溴蟲腈以3 : 1的比例相混合，不僅具有速效性，而且具有持效性。
2. 2004報道了10% 溴蟲腈微乳劑的開發(fā)，該乳劑是由溴蟲腈 、 乳化劑、溶劑及水混配而成的一種新型環(huán)保殺蟲劑，對蔬菜、果樹、觀賞植物等作物上的多種害蟲有很好的防治效果。10%溴蟲腈微乳劑每 hm2用量 300-600 m l 藥后 1d ，防效達 85% -90%，藥后 5- 7d，防效最高達 95 % 以上。
3. 2006年成功進行了環(huán)保型納米溴蟲腈制劑的研究，利用硬脂酸對Ag2+/TiO2表面進行改性，其表面由親水性變?yōu)橛H油性，將溴蟲腈農藥、改性Ag2+/TiO2和相應的添加劑混合制成顆粒分布較均勻、平均粒徑約為100n m的納米農藥新劑型-溴蟲腈納米功能化制劑。該新制劑室內、 田間藥效對比試驗表明，比常規(guī)制劑具有更強的毒力，是乳油毒力的 1.77倍，用量下降，施藥劑量減少一半的條件下，納米制劑防治甘藍斜紋夜蛾的田間防效高于溴蟲腈乳油。同時易于光降解，不至于在環(huán)境中造成殘留，是一種非常具有開發(fā)前景的新劑型。
【主要參考資料】
[1] 裴暉等. 溴蟲腈的殺蟲活性及作用方式研究. 現(xiàn)代農藥. 2006, 5(1):33-35.
[2] 徐尚成等. 溴蟲腈的研究與開發(fā)進展. 農藥.2003, 42(2):5-8.
[3] 謝建武等. 新型芳香吡咯類農藥溴蟲腈的合成工藝探究. 浙江師范大學學報（自然科學版）. 2015,38(2):185-189.
[4] 孫國強等. 溴蟲腈農藥的作用機理、應用及開發(fā)前景. 安徽農學通報. 2007, 13(7 ): 69-71.
[5] 程繹南等. 溴蟲腈合成新方法. 農藥. 2010, 49(8):560-562.
[6] 陸陽等. 新型吡咯類殺蟲劑溴蟲腈合成研究.化工中間體.2007,6:13-15.
[7] 付慶等. 溴蟲腈的合成.農藥.2006,45(6):385-386.