異唑啉類化合物的殺蟲活性研究進展

陳士慧，王新宇，冀經倫，張 靜，2，高一星，2*，張立新，2*

（1.沈陽化工大學功能分子研究所，遼寧省綠色功能分子設計與開發重點實驗室，沈陽市靶向農藥重點實驗室，沈陽110142；2.廣西思鉞生物科技有限責任公司，南寧530000）

目前在全球范圍內使用殺蟲劑治理農業害蟲仍然是最有效的方式。殺蟲劑種類大多為神經毒劑，如魚尼丁受體類、新煙堿類、γ-氨基丁酸受體（GABA）類和擬除蟲菊酯類等。為了保持現代農藥在高效低毒、農藥抗性、環境友好和經濟可行性等方面的優勢，仍然需要持續發現和開發新產品，其中異唑啉類化合物在這種形勢下脫穎而出。異 唑啉類化合物是一類作用于離子型γ-氨基丁酸（GABA）受體特異性位點的新型殺蟲劑，具有廣譜性、高活性、高選擇性等特點，對半翅目（Hemiptera）、纓翅目（Thysanoptera）、雙翅目（Diptera）以及鱗翅目（Lepidoptera）和螨類等農業害蟲都具有較好的生物活性[1-3]。目前該類化合物在獸用寄生蟲領域已有產品上市，如阿福拉納（afoxolaner）、氟雷拉納（fluralaner）、洛替拉納（lotilaner）、沙羅拉納（sarolaner）和fluxametamide。

圖1 中以氟雷拉納為代表的6個商品化化合物的殺蟲活性表現良好，相關研究目前仍在廣泛的進行中。近年來，先正達、日產化學、住友化學等公司已合成了一系列的化合物并對其進行生物活性測試，表現出優異的治理活性，有望在未來上市使用。筆者對這些化合物按其研發公司在結構和活性上進行分類總結，為后續異 唑啉類化合物的合成開 發提供一定的參考價值。

圖1 異 唑啉類商品化化合物結構式

如圖2所示，目前殺蟲活性表現較好的異 唑啉類化合物結構通式可大致分為Part A、Part B和Part C 3個部分，各大研發公司主要針對Part C部分進行結構優化。

圖2 異 唑啉類化合物結構通式

1 先正達農業有限公司相關報道

化合物1～16是由先正達農業有限公司公開報道（圖3）。其中化合物1～3和已知物氟雷拉納結構類似，將芳酰基部分替換成芳硫基。化合物1在3 mg/L下對煙蚜夜蛾（Heliothis virescens）、小菜蛾（Plutella xylostella）和玉米根蟲（Diabrotica balteata）的致死率可達100%；同樣化合物2和3進一步優化，分別由亞磺酰基和磺酰基取代，在低濃度下對煙蚜夜蛾、小菜蛾和玉米根蟲也有較優的防治效果[4]。化合物4和5在12 mg/L下對桃蚜（Myzus persicae）的致死率可達80%以上，在200 mg/L時對煙蚜夜蛾、小菜蛾和玉米根蟲有80%以上的防治效果[5]。

化合物6～8引入磺酰基取代的四元雜環，都分別表現出優良的殺蟲活性。化合物6在0.8 mg/L的較低濃度下對小菜蛾幼蟲、海灰翅夜蛾（Spodoptera littoralis）幼蟲、煙薊馬（Thrips tabaci）致死率可達100%[6]，而化合物7僅僅在0.2 mg/L下對海灰翅夜蛾幼蟲致死率就可達到100%的效果[7]。化合物8在酰胺部位引入烷氧基取代基，Part A部位也引入氟（F）原子取代，在200 mg/L時對大豆褐蝽（Euschistus heros）、海灰翅夜蛾有80%以上的防治效果，對小菜蛾、玉米根蟲、二斑葉螨（Tetranychus urticae）、煙薊馬也具有較好的防治效果[8]。

化合物9～12分別引入帶有不同取代基的異唑烷基團，化合物9由磺酰基異 唑烷取代，12 mg/L低濃度下對海灰翅夜蛾有80%以上的防治效果[9]。化合物10在酰胺部位引入取代基也表現出較好的殺蟲活性[10]。化合物11和12由雙氫異 唑基取代，在200 mg/L時對海灰翅夜蛾和鱗翅目等害蟲有80%以上的致死率[11-12]。

化合物13的Part C部分為四元硫雜環取代基，對大豆植物的大豆褐蝽有很好的治理效果，在6 mg/L下就顯示出80%以上的殺蟲活性。化合物14為二氧代硫雜環，對大豆褐蝽的治理效果更佳[13]。

化合物15對Part B部分進行優化，引入苯并環戊烷，測試結果顯示在50 mg/L時對大豆褐蝽的控制效果可達80%，在1.5 mg/L較低濃度下對二斑葉螨致死率也可達到80%甚至更佳[14-15]。化合物16引入三唑基在50 mg/L時對玉米根蟲也顯示出80%以上的防治效果[14,16]。

2 日產化學有限公司相關報道

化合物17～27由日產化學公司公開報道（圖4）。化合物17在Part C部分引入苯甲醚基團，對菜螟（Hellula undalis）、棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）等鱗翅目害蟲在低濃度下有可觀的致死率，尤其是對菜螟在10 mg/L時致死率可達到80%，對稻褐飛虱（Nilaparvata lugens）、薊馬類和一些蜱螨類害蟲同樣有較好的防治效果[17]。化合物18為氟雷拉納衍生物，不同的是，在Y位點取代基為氨基，對白蟻（Reticulitermes flavipes）表現出很好的治理效果[17]。化合物19和20在異 唑基團部分引入溴（Br）原子，同時改變Part A部分的取代基，同樣有較好的殺蟲活性，在10 mg/L低濃度下對小菜蛾和斜紋夜蛾（Spodoptera litura）表現出80%以上的致死率[18]。

圖3 先正達農業有限公司研發的化合物結構式

圖4 日產化學有限公司研發的化合物結構式

化合物21引入含氧異脲基，在較低濃度下對二斑葉螨、桃蚜和小菜蛾等鱗翅目害蟲有很好的防治效果，在專利JP2010083883A中就化合物21和22對棉鈴蟲的殺蟲活性做了比較，測試結果顯示化合物21在3.3 mg/L時就表現出100%的致死率，化合物22是將N原子替換成硫（S）原子，在100 mg/L時對上述害蟲致死率也可達到100%[19]。化合物23引入磺酰基，在0.3 mg/L較低濃度時對棉鈴蟲表現出100%的致死率，其次對小菜蛾、斜紋夜蛾等鱗翅目害蟲也有良好的治理活性，在100 mg/L時對美洲犬蜱（Dermacentor variabilis）也有較好控制效果[20]。

化合物24的結構與上述化合物的結構存在較大差異，在Part C部分僅有甲硫基取代，也表現出了優良的殺蟲活性，在100 mg/L時對小菜蛾、斜紋夜蛾等有80%以上致死率[21]。化合物25引入異丁基，在10 mg/L時對小菜蛾、斜紋夜蛾有80%以上的致死率[22]。化合物26引入嘧啶基，在10 mg/L濃度時對小菜蛾、斜紋夜蛾也有80%以上致死率，尤其是對茶長卷葉蛾（Homona magnanima），在3 mg/L時致死率可達100%[23]。化合物27由吡啶基取代，不僅是對小菜蛾等害蟲有效，在較低濃度下對白蟻、家蠅（Musca domestica）和赤擬谷盜（Tribolium castaneum）也有優異的防除活性[24]。

3 巴斯夫股份公司相關報道

化合物28～39由巴斯夫公司公開報道（圖5）。化合物28和29引入噻唑基，對小菜蛾、斜紋夜蛾、煙蚜夜蛾、桃蚜和西花薊馬（Frankliniella occidentalis）有較好的防治效果，特別是化合物28在0.1 mg/L的較低濃度時對斜紋夜蛾表現出100%的殺蟲效果[25]。化合物30和31對小菜蛾、斜紋夜蛾、棉蚜（Aphis gossypii）、豇豆蚜（Aphis craccivora）和蘭花薊馬（Dichromothrips corbetti）在300 mg/L濃度時表現出至少75%的致死率，同樣對銀葉粉虱（Bemisia argentifolii）也有75%的致死率[26]。化合物32和33出自專利WO2011073444A2，在Part C部分分別為三氟甲基亞磺酰基和三氟乙基酰胺基取代。化合物33對小菜蛾、蘭花薊馬和西花薊馬表現出良好的殺蟲活性，化合物32有更廣譜的殺蟲活性，不僅是對以上害蟲，對豇豆蚜、地中海實蠅（Ceratitis capitata）、斜紋夜蛾和煙蚜夜蛾也有一定的殺蟲活性[27]。

化合物34～36在Part B部分為苯并環戊烷，不同的是，化合物34在Part C部分為環丙基取代，化合物35為嘧啶基取代，二者在100 mg/L時對大豆褐蝽和茶翅蝽（Halyomorpha halys）表現出至少75%的致死率，對蘭花薊馬、小菜蛾和煙蚜夜蛾也有優異的殺蟲活性，而化合物35在1 mg/L較低濃度時對斜紋夜蛾有75%以上的致死率[28]。化合物36是二氧代硫雜環取代，測試結果顯示在10 mg/L時對斜紋夜蛾有75%的致死率，在100 mg/L時對茶翅蝽和大豆褐蝽有75%的致死率，對稻綠蝽（Nezara viridula）、蘭花薊馬和小菜蛾也有很好的防治效果[29]。

圖5 巴斯夫股份公司研發的化合物結構式

化合物37～39分別引入不同的雜環基團，對鱗翅目、薊馬類和蝽類等害蟲有良好的防除效果。化合物37引入丁二酰亞胺，對小菜蛾表現出優異的防除效果，在0.1 mg/L的較低濃度下就有100%的致死率，對蘭花薊馬、桃蚜、墨西哥棉鈴象和稻綠蝽也有一定的殺蟲活性[30]。化合物38引入二氧代哌啶基，在10 mg/L時對斜紋夜蛾有75%的致死率，在100 mg/L時對茶翅蝽、大豆褐蝽也有75%的防除效果，其次對稻綠蝽、蘭花薊馬和小菜蛾也有一定的防治效果[31]。化合物39為沙羅拉納衍生物，測試結果顯示在10 mg/L的低濃度時對斜紋夜蛾有75%的致死率，并且對上述害蟲如小菜蛾、蘭花薊馬、茶翅蝽和大豆褐蝽也有優異的防治效果[32]。

4 住友化學有限公司相關報道

化合物40～44由住友化學公司公開報道（圖6）。化合物40和41測試了對小菜蛾的防治效果，結果顯示在500 mg/L時對小菜蛾至少有80%的致死率[33]。化合物42～44在Part C部位引入酰肼基團，化合物42在500 mg/L時對家蠅致死率達100%，對小菜蛾、斜紋夜蛾和淡色庫蚊（Culex pipiens pallens）也有優異的防治效果[34]。化合物43和44在此濃度下對家蠅雌成蟲、小菜蛾、斜紋夜蛾和淡色庫蚊有100%的防除效果，此外，化合物44對德國小蠊（Blattella germanica）和棉褐帶卷夜蛾（Adoxophyes orana）也有一定的治理活性[35]。

圖6 住友化學有限公司研發的化合物結構式

5 其他公司相關報道

化合物45～48由拜耳公司公開報道（圖7）。化合物45為亞氨基取代的苯并呋喃，在100 mg/L時對斜紋夜蛾、黃瓜守（Aulacophora femoralis）和家蠅有100%的致死率，對二斑葉螨表現出98%的殺蟲防治效果[36]。化合物46在100 mg/L時對二斑葉螨也有98%的致死率，對斜紋夜蛾、黃瓜守、桃蚜和家蠅也有較好防除活性[37]。對斜紋夜蛾幼蟲和黃瓜守的治理活性進行測試，化合物47和48在100 mg/L濃度時表現出100%的致死率[38]。

化合物49～50由杜邦公司公開報道，為已知物阿福拉納的衍生物（圖8）。化合物49在250 mg/L時對小菜蛾和草地粘蟲（Spodoptera frugiperda）表現出良好的生物活性[39]。化合物50在50 mg/L時對小菜蛾和草地粘蟲顯示出至少80%的致死率[40]。

圖7 拜耳公司研發的化合物結構式

圖8 杜邦公司研發的化合物結構式

6 結果與討論

綜上所述，各大農藥公司對異 唑啉類化合物的研究大多圍繞其商品化品種展開，在此基礎上進行結構修飾和生物活性測試，對農業害蟲的防治效果顯著，特別是對小菜蛾、稻褐飛虱等鱗翅目害蟲表現優異。目前異 唑啉類化合物在農用殺蟲劑領域也取得了突破性進展，未來隨著對此類化合物的深入研究探索，預期一定會有更廣闊的應用前景。然而，國內對此類化合物研究尚且缺乏，希望能夠加強對異 唑啉類化合物的研究探索。