杂环农药刍议

方恩华 郑向华 严丽娟 林立毅 徐敦明



杂环农药刍议

方恩华 郑向华 严丽娟 林立毅 徐敦明

厦门出入境检验检疫局技术中心

1 杂环农药概述

杂环农药（Heterocyclic Pesticides）是指具有杀虫、除草和除菌效果的各种杂环化合物，由于其在农业生产中作为农药使用，故称为杂环农药。

此类农药从本质上属于杂环化合物的各种分支，由于在学术和商业上更多的是从用途和效果上分类，所以尽管有些化合物是同系列的杂环化合物，可是却被归类为不同应用领域的农药。作为分析工作者，从痕量农药残留分析的角度看，更关注的是化学分类，这是因为结构是化合物的本质，结构上的相似性决定了检测方法开发时，同类化合物在前处理和色谱分离条件上具有相似性。所以从结构上对杂环农药进行分类，对检测分析工作具有重要指导意义。

本文作者试图从结构分类法的角度对现有杂环农药进行一番梳理，建立一套杂环农药的系统分类法，以助于杂环农药多残留分析方法的系统有序开发。

2 杂环农药

成环碳链中的某些位置被O，S，N等这些非碳元素代替的环状化合物称为杂环化合物，杂环农药一般是环系比较稳定，且都具有不同程度芳香性的杂环化合物，其中以五元和六元杂环最为重要，其余各种更为复杂的稠杂环化合物都可以看作五元环或六元环的派生物。

3 杂环农药“OSN56分类法”

由于杂环农药中的杂原子一般是指氧、硫、氮、而这些杂原子是化合物具有生物活性的本质根源，所以分类的第一个层次应该是杂原子；农药在使用中需要稳定存在，而环系物又以五元环和六元环最为稳定，因此以环大小为分类法的第二层次；N原子的存在与否和个数多少都对杂环农药的化学性质、生物活性起到关键作用，此为第三层次。根据这三个层次对杂环农药进行分类的方法可以简称为“OSN56分类法”。

具体来说，杂环农药“OSN56分类法”从以下三个层次分类排序：

（1）所有杂环农药按照氧杂、硫杂、氮杂环分三大类；

（2）每一类内按照五元杂环以及派生、六元杂环以及派生排序；

（3）五元环或六元环子类内部按照1个N原子~3个N原子取代细分。

在这种杂环农药“OSN56分类法”中，如表1所列的六种杂环化合物是核心基础。

表1 杂环农药“OSN56分类法”核心化合物

以下根据杂环农药“OSN56分类法”进一步介绍各种类型的杂环农药。

4 含氧杂环农药

“OSN56分类法”中含氧杂环农药分别以氧杂五元环呋喃和氧杂六元环吡喃分为两大类（内含苯并环系列），另外在氧杂的基础上增加一个氮原子取代，分别派生出噁唑和吗啉类农药。具体关系参见表2 。

表2 “OSN56分类法”中含氧杂环农药系列

从表2可以看出：

对于氧杂五元环及派生环，可以细分为呋喃，苯并呋喃，二苯并呋喃，噁唑，苯并噁唑。此类中代表性农药有：呋草黄(benfuresate)，呋线威（furathiocarb）等。

对于氧杂六元环及派生环，可以细分为吡喃，香豆素，异香豆素，氧杂蒽，吩噁嗪，吗啉。此类中代表性农药有：吡喃灵 (pyracarbolin)，十二环吗啉(dodemorph)等。

5 含硫杂环农药

“OSN56分类法”中含硫杂环农药分别以硫杂五元环噻吩和硫杂六元环噻喃分为两大类（内含苯并环系列），另外在硫杂的基础上增加一个氮原子取代，分别派生出噻唑和噻二嗪类农药。具体关系参见表3 。

表3 “OSN56分类法”中含硫杂环农药系列

从表3可以看出：

对于硫杂五元环及派生环，可以细分为噻吩，苯并噻吩，二苯并噻吩，噻唑，苯并噻唑。此类中代表性农药有：草除灵(benazolin)，甲基苯噻隆(methabenzthiazuron)等。

对于硫杂六元环及派生环，可以细分为噻喃，二氢苯并噻喃，噻吨，吩噻嗪，氧硫杂环己烯。此类中代表性农药有：噻草酮(cycloxydim)等。

6 含氮杂环农药

6.1 含氮五元杂环

氮杂五元环中的氮原子一般可以达到三个，从含有N原子数量的多少可以初步分为三类；对于多氮杂环，环内氮原子的位置可以有领位、间位的差异，含有两个氮以上的五元杂环一般称为“唑”。具体关系参见表4 。

表4 “OSN56分类法”中含氮五元杂环农药系列

从表4可以看出：

对于含有1N的五元环及派生环，可以细分为吡咯，吲哚，异吲哚，咔唑。此类中代表性农药有：溴虫腈(chlorfenapyr)，拌种咯(fenpiclonil)等。

对于含有2N的五元环及派生环，一般统称唑，可以细分为咪唑，苯并咪唑，吡唑，苯并吡唑，嘌呤。此类中代表性农药有：多菌灵(carbendazim)，吡咪唑(rabenzazole)，噻菌灵(thiabendazole)等。

对于含有3N的五元环及派生环，一般统称三氮唑，可以细分为1,2,3-三氮唑，1,2,4-三氮唑。此类中代表性农药有：氧环唑(azaconazole)，烯唑醇(diniconazole)等。

6.2 含氮六元杂环

氮杂六元环中的氮原子最多可以有四个，从含有N原子数量的多少可以初步分为四类；对于多氮杂环，环内氮原子的位置可以有领、间、对位的差异，这种位置差异对化学、生物活性影响很大。具体关系参见表5 。

表5 “OSN56分类法”中含氮五元杂环农药系列

续表5

2N-六元环：苯并领、间、对位cin-noline，噌啉quina-zoline，喹唑啉quino-xaline，喹喔啉phen-a-zine，吩嗪 3N-六元环三氮嗪：均、连、间位1,3,5-triazine，均三嗪1,2,3-triazine，连三嗪1,2,4-triazine，间三嗪 4N-六元环四氮嗪：邻，对位1,2,3,4-tetrazine，1,2,3,4-四嗪1,2,4,5-tetrazine，1,2,4,5-四嗪

从表5可以看出：

对于含有1个N的六元环及派生环，可以细分为吡啶，喹啉，异喹啉，吖啶。此类中代表性农药有：乙氧喹啉(ethoxyquin)，苯氧喹啉(quinoxyfen) 等。

对于含有2个N的六元环及派生环，可以细分为哒嗪，嘧啶，吡嗪，蝶啶，咯嗪，噌啉，喹唑啉，喹喔啉，吩嗪。此类中代表性农药有：乙嘧酚(ethirimol)，氯苯嘧啶醇(fenarimol)，嘧菌腙(ferimzone)等。

对于含有3个N的六元环及派生环，一般统称三嗪，可以细分为，均三嗪，连三嗪，间三嗪。此类中代表性农药有：异丙净(dipropetryn)，莠去津(atrazine)等。

对于含有4个N的六元环及派生环，一般统称四嗪，可以细分为1,2,3,4-四嗪，1,2,4,5-四嗪。此类中代表性农药有：四螨嗪(clofentezine)等。

杂环农药“OSN56分类法”体系的建立对农药残留检测实践工作在大方向上起到“举一反三”的指导作用，同类型农药在检测方法开发中可以适用类似的前处理和仪器色谱条件。

[1] Eicher T., Hauptmann S. 杂环化学—结构、反应、合成与应用[M].李润涛,葛泽梅,王欣,译.北京:化学工业出版社,2005.

[2] 陈敏为,甘礼骓.有机杂环化合物[M].北京:高等教育出版社,1990.

[3] 金桂玉.含稠杂环新农药的研究进展[J].农药学学报,2000, (4):1-10.

[4] 廖世纯.20世纪的农药发展概况[J].广西农业科学,1999,(4): 220-222.