漫话呋虫胺

时间：2024-07-28

曾雪珍张冬梅谢素雯

(江西应用技术职业学院应用化学系，江西赣州 341000)

呋虫胺(dinotefuran)为日本三井公司研发的烟碱类杀虫剂。其与现有的烟碱类杀虫剂的化学结构可谓大相径庭，是烟碱类杀虫剂唯一不含氯原子和芳环的，它的四氢呋喃基取代了以前的氯代吡啶基、氯代噻唑基，被称为第三代烟碱类杀虫剂。同时，在性能方面也与烟碱有所不同，故而，目前人们将其称为“呋喃烟碱”。具有高效、内吸、广谱、用量少、毒性低、持效期长、对作物无药害、使用安全、与常规农药无交互抗性等优点。

一、理化性质

呋虫胺(dinotefuran)的化学名称：

(RS)-1-甲基-2-硝基-3-(四氢-3呋喃甲基)胍；

英文名称：

(RS)-1-methyl-2-nitro-3-(tetrahy-dro-3-furylmethyl)guanidine

试验号MIT-446；CA索引号165252-70-0；结构式如下：

分子式：C7H14N4O3；分子量：202.21。

纯品为白色结晶，熔点：107.5℃，蒸气压<1.7×10-6Pa(30℃)，溶解度(20℃)：甲醇57g/L、水40g/L、丙酮8g/L，难溶于环己烷(9.0×10-6g/L)、二甲苯(73×10-3g/L)等有机溶剂。

二、生物活性

呋虫胺具有很高的杀虫活性和植物内吸性。对抗性害虫的治理十分重要。

呋虫胺杀虫谱如下表：

呋虫胺的优势体现在药效上，在水稻上主要治疗飞虱和二化螟。相比其它新烟碱类产品，呋虫胺最大的特性在于水溶性更强，呋虫胺的水溶性是第二代烟碱类的8倍，是第一代烟碱类产品的80倍，这意味着呋虫胺更容易被吸收。

2010年，椿象造成宾夕法尼亚州苹果损失达3700元美元。美国环保署临时批准扩大呋虫胺使用以应对椿象的入侵。这种农药会对蜜蜂产生毒害，必须在蜜蜂授粉完成后方可施用。此前几个州曾向EPA申请在桃树、苹果、梨树上使用呋虫胺，现在在葡萄等作物上使用。目前，呋虫胺是防控椿象的最好方法。

呋虫胺杀虫谱表

三、安全性

呋虫胺对哺乳动物、鸟类及水生生物十分安全。

呋虫胺对小峰熊蜂工蜂24h的LC50值为0.75mg/L，经过48h连续胃毒作用LC50值为0.54mg/L；呋虫胺对小峰熊蜂雄性蜂24h的LC50值为2.16mg/L，经过48h连续胃毒作用LC50值为1.47mg/L；按照我国现行的农药毒性划分标准，呋虫胺对小峰熊蜂工蜂为高毒[1]。

对家蚕的急性食下毒性很强。中毒症状为头胸抬起、摇摆、吐液较多，胸部膨大，头尾向背弯曲等。

对大多数传粉昆虫亦高毒[2]，在美国，当需要户外使用呋虫胺时，国家环境保护署要求必须测定其对非靶标昆虫传粉昆虫——蜜蜂的影响。蜜蜂急性接触毒性的测定方法是对每只蜜蜂局部点滴药剂，计算半数致死剂量LD50。如果LD50<2μg/只蜜蜂，说明杀虫剂是高毒性的。呋虫胺的LD50在0.1μg/只蜜蜂以下。呋虫胺一旦应用到作物上，作物的根或叶片就能吸收，并通过维管束运输到木质部，杀虫剂在木质部持续停留几个星期。一般来说，杀虫剂是不太可能从叶片输送到果实中的，然而，有越来越多的研究表明，新烟碱类杀虫剂在一定程度上能被输送到花粉和花蜜中。研究结果表明，花粉和花蜜中呋虫胺残留物对传粉昆虫的潜在危险性取决于杀虫剂在开花期的给药时间和给药方式。

2013年6月，在美国俄勒冈州大约5万只蜜蜂被发现死于某停车场的椴树周围，而这些椴树被喷洒了新烟碱类农药呋虫胺。在事件发生后，俄勒冈州农业部发出一项临时使用禁令，其中包括呋虫胺在内的18种农药。2014年，所有在俄勒冈州进行销售或分销的含有呋虫胺的产品必须具有禁止在椴树中使用的标签说明。

美国联邦法典40CFR 180.63对呋虫胺在仁果和核果水果中的残留限量从1.0ppm提高到2.0ppm，此次修订自2014年1月22日起生效，至2015年12月31日期满。

美国食品标准中涉茶农药残留呋虫胺为50PPM，登记时间为2012年9月12日。

日本规定大米中呋虫胺农药最高残留限量(MRL)为0.01—2mg/kg。[3]

四、使用方法

呋虫胺对植物有优良的内吸性，能被水稻、蔬菜等各种作物的根部和茎叶部迅速吸收。再加上其有高的杀虫活性，速效和长的残效，故采用茎叶喷雾、土壤处理、粒剂本田处理和育苗箱处理等方法，均可以发挥高的效果。[4]

呋虫胺对柑橘木虱具有很高的生物活性，敏感品系的LC95值为12.37mg/L。在推广呋虫胺的过程中，一定要与有机磷、拟除虫菊酯类及其他杂环类等作用机理不同的杀虫剂轮换施用或使用低剂量的复混制剂，以免产生抗药性。[5]

安徽省宿松县复兴镇农业技术推广站等单位进行了20%呋虫胺SG防治棉盲蝽象田间药效试验。试验结果表明：呋虫胺SG对棉盲蝽象有很好的防效，具有速效性好、持效期长、对棉花安全的特点，是防治棉盲蝽象理想药剂，具有推广价值。从防治效果和药剂成本综合分析，建议20%呋虫胺SG防治棉盲蝽象用量：中等偏轻发生年份用量为150—225a.i./hm2，中等以上发生程度年份用量为225—300a.i./hm2。[6]

目前，在农业生产实际过程中，防治害虫最容易是害虫抗药性的产生。呋虫胺与许多化学杀虫剂一样，长期、连续、单一使用，都会产生抗药性。不同品种成分进行复配，是防治抗性害虫很常见的方法，不同成分进行复配，根据实际应用效果，来判断某种复配是增效、加和还是拮抗作用。现在国内外很多科研工作者致力于呋虫胺的复配技术，并产生了多项呋虫胺复配技术的专利。

迟海军，韦荣相等发现将呋虫胺与醚菊酯、溴虫腈、溴氰菊酯、虫酰肼、茚虫威、乙虫腈复配后能产生很好的增效作用。[7]

哈茨山公司研究发现呋虫胺与甲氧普林合用会杀灭成体跳蚤，并且对猫或狗无刺激，这种杀虫剂对与人接触是安全的，也不会污染到家具、地毯等，能够安全地使用并避免了许多传统局部杀虫剂的常见毒副作用。[8]

FMC有限公司研究发现拟除虫菊酯和呋虫胺的杀虫组合物用于常见家庭害虫(常见家庭害虫选自德国小蠊、美洲大蠊、烟色大蠊、东方蠊、普通家蝇、咬蝇、家蝇、输入性红火蚁(RIFA)、臭家蚁、木蚁、法老蚁、阿根廷蚁、蚊子、壁虱、跳蚤、潮虫、鼠妇、蜈蚣、蜘蛛、蝎子、臭虫和蠹虫)时能显著提高击倒和致死特性。[9]

华南理工大学何道航研究制备鱼藤酮与呋虫胺混配微乳剂，对蚜虫和烟粉虱等蔬菜害虫具有显著的药效；对环境、人畜及其它有益生物安全，不易产生药害；混剂中的各成分在施用过程中可协同发挥作用，弥补了单剂农药的自身不足，使用该类农药尤其适于防治已产生严重抗药性的害虫；制剂贮存稳定性良好，可以存放1年半以上；制剂成本低廉，配制工艺简单，适宜于大面积推广应用。[10]

三井化学株式会社樱井诚也、贵志淳郎发明了一种植物病虫害防除组合物，这种组合物含有呋虫胺、噻虫胺、硝胺烯啶、赛虫嗪、吡虫啉、噻虫啉、吡虫清中的至少1种新烟碱类化合物，和通用名为吡噻菌胺的(RS)-N-[2-(1，3-二甲基丁基)噻吩-3-基]-1-甲基-3-三氟甲基-1H-吡唑-4-甲酰胺作为有效成分。其中，所述至少1种新烟碱类化合物包含呋虫胺。这种组合物用于植物种子，组合物与植物种子的接触方法为对植物种子进行喷播处理、涂沫处理、浸渍处理或包衣处理。所述植物种子选自玉米、大豆、棉花、水稻、糖萝卜、小麦、大麦、向日葵、西红柿、黄瓜、茄子、菠菜、青豌豆、南瓜、甘蔗、烟草、青椒及甘蓝型油菜的种子，芋头、马铃薯、甘薯及魔芋的种薯，食用百合及郁金香的球根。组合物选自可湿性粉剂、悬浮剂、水分散颗粒剂、粉剂及乳剂。该发明能够用于植物种子的病虫害预防方法，对植物发生的病虫害发挥高度预防效果和残效性，并且即使用于对现有药剂具有耐性的菌或具有抗药性的害虫也具有稳定的预防效果。利用该发明的植物病虫害防除组合物及植物病虫害的预防方法，能够期待减少有效称分量、降低对哺乳类、鱼类的影响或抑制药害等效果。[11]

江苏辉丰农化股份有限公司仲汉根发明了含有二元复配的杀虫剂组合物，即一种包含吡蚜酮和选自乙酰甲胺磷、氯噻啉、呋虫胺、丁醚脲其中的一种活性成分组成的杀虫组合物。该发明的组合物可以加工的剂型可以有乳油、可湿性粉剂、微乳剂、水分散粒剂、水乳剂、胶囊剂、微胶囊剂、颗粒剂、可溶性粒剂、可溶性液剂等。该发明的组合物可以广泛用于防治农业上危害作物生长的刺吸式口器害虫，包括：小麦(如小麦吸浆虫、蚜虫)、水稻(如蓟马、叶蝉、稻飞虱、稻瘿蚊、稻黑蝽)、棉花(如棉蚜、棉叶蝉)、果树(如蚜虫、粉虱、木虱、蚜虫、介壳虫)。另外对于农业上的鞘翅目(如稻水象甲、跳甲、金针虫)、直接目(稻蝗、蝼蛄、蟋蟀)、鳞翅目(如潜叶蛾、稻螟虫)等咀嚼式口器害虫也有较好的防治效果。该发明的优点和积极效果为：(1)增效作用明显。与单剂相比，该组合物对刺吸式害虫具有增效作用，明显提高了防治效果；(2)安全性好。该发明的组合物在环境中降解，不易污染环境，对环境安全，同时对人畜低毒、对作物安全，符合当前无绿色无公害农业发展的需要；(3)持效期长。田间示范试验结果表明，施用本发明杀虫剂在1000-2000倍使用时，药后第20天对棉蚜的防效仍达90%以上，显示出较好的持效性；(4)作用机制独特，复配增效作用显著。该发明组合物中，个活性组分之间不存在交互抗性问题，且制剂性能稳定，对于抗性害虫也有一定的防治效果，达到了克服和延缓抗药性发生的目的；(5)该发明中的活性组分在实际应用属于低毒特性，随着我国禁用剧毒、高毒农药措施的实施，该发明的组合物将会成为甲胺磷、呋喃丹等高毒农药最为合适的替代品之一。[12]

华南农业大学徐汉虹、江定心等发明了一种杀虫组合物，具体涉及一种噻嗪酮和呋虫胺复配的杀虫组合物，用于防治危害植物的害虫。噻嗪酮对飞虱、叶蝉等同翅目害虫若虫具有良好的防治作用，缺点是对同翅目害虫成虫防治效果不明显，另外目前已发现稻飞虱等害虫对噻嗪酮产生了低-中等水平的抗性。该发明旨在提供一种适合农业上使用的、对同翅目害虫从若虫到成虫均具有出色防治效果的安全高效杀虫剂组合物。徐汉虹、江定心等通过大量试验，发现噻嗪酮和呋虫胺以一定的比列复配，在防治同翅目害虫方面具有显著的增效作用。噻嗪酮和呋虫胺的质量比列为50：1-1：50，较好的比例为10：1-1：10。该发明组合物可以用已知的方法制备成适合农业使用的任意一种剂型，比较好的剂型为微乳剂、悬浮剂、水乳剂、水分散粒剂、乳油和可湿性粉剂等，制剂中有效成分的总含量为1—80%。该发明的杀虫组合物主要用于水稻、棉花、果树、蔬菜上的同翅目害虫。与单剂相比，该发明组合物对同翅目害虫具有明显的增效作用，尤其适用于水稻、棉花、果树、蔬菜防治飞虱、叶蝉、粉虱等多种同翅目害虫。与单剂相比，该发明组合物具有速效与持效性。该发明组合物防治范围覆盖了防治害虫的所有虫龄阶段。该发明组合物有利于克服病害抗药性和延缓病害抗药性的产生，该发明组合物可替代高毒农药，并大幅度减少田间用药量，降低对环境的危害和农药残留。[13]

扬州大学陈小军、王爽、杨益众发明了一种杀虫效率高，对刺桐姬小蜂有特效防治作用的农药制剂。该发明的技术方案是：防治刺桐姬小蜂的农药制剂是由喹硫磷按重量计5.0-40.0%，呋虫胺按重量计1.0-30%，其余为辅剂组成。该发明的主剂所选用的喹硫磷、呋虫胺具有很强的渗透性、内吸性、药剂很容易渗透进入刺桐叶片组织内部而杀死刺桐姬小蜂的各个龄期的害虫，能够及时大面积有效地控制刺桐姬小蜂的扩散和传播，所选混配的药剂属于不同作用机制的化合物，混配后增效作用明显，刺桐姬小蜂对其不易产生抗药性，并且所选药剂均是中低毒，对环境选择压力低，价格低廉，在较长时间内均具有良好的防治效果。可以制成乳油、微乳剂、水乳剂或药膏。[14]

陕西韦尔奇作物保护有限公司张伟、曹巧利等针对目前单独使用呋虫胺和毒死蜱防治害虫用药量大、成本高、重复使用害虫易产生抗性的实际问题，提供一种复配的呋虫胺与毒死蜱杀虫组合物。由于呋虫胺与毒死蜱对靶标害虫的作用机制完全不同，两者复配使用可充分提高药效，提高杀虫效果，减少用药量，降低成本，延缓害虫抗药性的产生。所述的含呋虫胺与毒死蜱的杀虫组合物可制成可湿性粉剂、悬浮剂。该发明的优点在于：(1)呋虫胺和毒死蜱复配后，具有明显增效和持效作用；(2)扩大了杀虫谱，对水稻三化螟、二化螟、稻纵卷叶螟；蔬菜小菜蛾、甜菜夜蛾、斜纹夜蛾等鳞翅目害虫及蚜虫有较高活性；(3)减少了农药的用药量，降低了农药在作物上的残留量，减轻了环境污染；(4)对人畜安全、环境相容性好、害虫不易产生抗药性。[15]

五、作用机理

呋虫胺以游离碱的形式到达作用点，通过与昆虫神经肤后膜的乙酰胆碱受体作用而使害虫致死。有内吸作用，对黑尾叶蝉、稻褐飞虱类，蚜虫等半翅目害虫，稻根象等甲虫目害虫均具卓效，可广泛用于植物上刺吸式及咀嚼式口器害虫的防治，除具有直接杀虫效果外，还发现影响害虫摄食、交尾、产卵、飞翔行动等及引起生育不良和产卵减少等生理作用。

呋虫胺通过与昆虫的烟碱乙酰胆碱受体结合，扰乱昆虫的神经传递系统，使害虫引起麻痹从而发挥杀虫作用。而实验证明该药剂与乙酰胆碱受体结合部的结合活性低于其他的硫代烟碱类药剂，但药效却高于此类产品，由此认为呋虫胺还存在着不同的结合部位，这可能由于呋虫胺中存在着特殊的呋喃结构，故可能同时具有异同于其他烟碱类杀虫剂的作用机理。[16]

六、合成现状

目前国内合成呋虫胺的方法主要有如下五种[17][18][19]：

方法一：3-四氢呋喃甲基三氟甲基磺酸酯法

此种方法总收率为39.4%[以(四氢-3-呋喃)-甲醇计]，在这种方法中由于三氟甲磺酸酐价格贵，用量大，无法工业化。

方法二：1，3-二甲基-2-硝基异(硫)脲与四氢呋喃甲胺反应，反应方程式如下：

收率为36.36%[以(四氢-3-呋喃)-甲胺计]，此种方法收率太低，无法实现工业化。

方法三：O(S)-甲基-N-硝基-N`-邻苯二甲酰异(硫)脲与3-四氢呋喃甲胺反应，所得中间产物O(S)-甲基-N-硝基-N`-(3-四氢呋喃甲基)异(硫)脲再与甲胺反应，反应方程式如下：

两步总收率为51.6%[以(四氢-3-呋喃)-甲胺计]，这种方法反应过程中会放出甲硫醇气体，环境污染大，也无法工业化。

方法四：1，5-二甲基-2-硝基亚氨基-1，3，5-六氢三嗪和3-甲磺酰基四氢呋喃反应，所得中间产物1-(3-四氢呋喃甲基)-2-硝基亚氨基-1，3，5-六氢三嗪再在酸性或碱性条件下进行水解反应，反应方程式如下：

目前许多厂家是用该方法合成呋虫胺的。该法合成的产品杂质多，分离较困难，也是制约该方法的主要原因。

方法五：3-四氢呋喃甲基对甲苯磺酸酯法，反应方程式如下[20]：

七、中毒急救

中毒症状表现为抽搐、痉挛、恶心呕吐等。

不慎吸入，应将病人移至空气流通处。

眼睛溅药：立即将眼脸翻开，用清水冲洗至少15分钟，再请医生诊治。

发生吸入：立即将吸入者转移到空气新鲜处，如果呼吸不正常或是呼吸停止立即进行人工呼吸，注意保暖和休息，请医生诊治。

误服：请勿引吐，立即携带标签，宋义就诊，紧急医疗措施；使用医用活性炭洗胃，洗胃时注意防止胃容物进入呼吸道。

八、应用进展

呋虫胺是1993年由日本三井公司和北兴化学公司开始研发，于1995年在日本植物防疫协会进行了公开委托实验，于2002年首次引入日本市场，用于水稻、果、蔬，并以商品名Starkle和Albarin投放市场。2003年3月，呋虫胺的三种制剂产品引入南韩市场。2005年进入美国市场，在美国以Shuriken Cockronch名称销售，用于棉花、葡萄藤、蔬菜、马铃薯和非作物用途；该产品可用于动物健康和家庭害虫防控，住友子公司Summit VetPharm 2008年在美国推出含有呋虫胺的Vectra用于猫狗宠物跳蚤防除。2008年进入欧盟市场。2012年，呋虫胺在印度刮起了一阵旋风，仅仅一年时间销售额超过1亿元人民币。2013年3月6日20%呋虫胺可溶性粒剂(商品名：护瑞)首次在中国获准登记，标志着新一代烟碱类杀虫剂正式登陆中国市场。该产品由中国农资集团中农立华生物科技股份有限公司总经销。

目前，巴斯夫宣布正式推出杀虫剂Alpine WSG(呋虫胺，dinotefuran)的水分散粒剂。Alpine是有效防控害虫的专用药，登记用于室内外害虫控制，使用剂量灵活。Alpine被环保署授予低风险产品，允许用于公共卫生领域。它使用方便，能控制多种常见害虫，包括蚂蚁、虱子、跳蚤，普通家蝇和德国蟑螂、应用区域包括阁楼、屋檐、壁板以及人行道和室外庭院。