异唑啉类化合物的杀虫活性研究进展

陈士慧，王新宇，冀经伦，张 静，2，高一星，2*，张立新，2*

（1.沈阳化工大学功能分子研究所，辽宁省绿色功能分子设计与开发重点实验室，沈阳市靶向农药重点实验室，沈阳110142；2.广西思钺生物科技有限责任公司，南宁530000）

目前在全球范围内使用杀虫剂治理农业害虫仍然是最有效的方式。杀虫剂种类大多为神经毒剂，如鱼尼丁受体类、新烟碱类、γ-氨基丁酸受体（GABA）类和拟除虫菊酯类等。为了保持现代农药在高效低毒、农药抗性、环境友好和经济可行性等方面的优势，仍然需要持续发现和开发新产品，其中异唑啉类化合物在这种形势下脱颖而出。异 唑啉类化合物是一类作用于离子型γ-氨基丁酸（GABA）受体特异性位点的新型杀虫剂，具有广谱性、高活性、高选择性等特点，对半翅目（Hemiptera）、缨翅目（Thysanoptera）、双翅目（Diptera）以及鳞翅目（Lepidoptera）和螨类等农业害虫都具有较好的生物活性[1-3]。目前该类化合物在兽用寄生虫领域已有产品上市，如阿福拉纳（afoxolaner）、氟雷拉纳（fluralaner）、洛替拉纳（lotilaner）、沙罗拉纳（sarolaner）和fluxametamide。

图1 中以氟雷拉纳为代表的6个商品化化合物的杀虫活性表现良好，相关研究目前仍在广泛的进行中。近年来，先正达、日产化学、住友化学等公司已合成了一系列的化合物并对其进行生物活性测试，表现出优异的治理活性，有望在未来上市使用。笔者对这些化合物按其研发公司在结构和活性上进行分类总结，为后续异 唑啉类化合物的合成开 发提供一定的参考价值。

图1 异 唑啉类商品化化合物结构式

如图2所示，目前杀虫活性表现较好的异 唑啉类化合物结构通式可大致分为Part A、Part B和Part C 3个部分，各大研发公司主要针对Part C部分进行结构优化。

图2 异 唑啉类化合物结构通式

1 先正达农业有限公司相关报道

化合物1～16是由先正达农业有限公司公开报道（图3）。其中化合物1～3和已知物氟雷拉纳结构类似，将芳酰基部分替换成芳硫基。化合物1在3 mg/L下对烟蚜夜蛾（Heliothis virescens）、小菜蛾（Plutella xylostella）和玉米根虫（Diabrotica balteata）的致死率可达100%；同样化合物2和3进一步优化，分别由亚磺酰基和磺酰基取代，在低浓度下对烟蚜夜蛾、小菜蛾和玉米根虫也有较优的防治效果[4]。化合物4和5在12 mg/L下对桃蚜（Myzus persicae）的致死率可达80%以上，在200 mg/L时对烟蚜夜蛾、小菜蛾和玉米根虫有80%以上的防治效果[5]。

化合物6～8引入磺酰基取代的四元杂环，都分别表现出优良的杀虫活性。化合物6在0.8 mg/L的较低浓度下对小菜蛾幼虫、海灰翅夜蛾（Spodoptera littoralis）幼虫、烟蓟马（Thrips tabaci）致死率可达100%[6]，而化合物7仅仅在0.2 mg/L下对海灰翅夜蛾幼虫致死率就可达到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时对大豆褐蝽（Euschistus heros）、海灰翅夜蛾有80%以上的防治效果，对小菜蛾、玉米根虫、二斑叶螨（Tetranychus urticae）、烟蓟马也具有较好的防治效果[8]。

化合物9～12分别引入带有不同取代基的异唑烷基团，化合物9由磺酰基异 唑烷取代，12 mg/L低浓度下对海灰翅夜蛾有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现出较好的杀虫活性[10]。化合物11和12由双氢异 唑基取代，在200 mg/L时对海灰翅夜蛾和鳞翅目等害虫有80%以上的致死率[11-12]。

化合物13的Part C部分为四元硫杂环取代基，对大豆植物的大豆褐蝽有很好的治理效果，在6 mg/L下就显示出80%以上的杀虫活性。化合物14为二氧代硫杂环，对大豆褐蝽的治理效果更佳[13]。

化合物15对Part B部分进行优化，引入苯并环戊烷，测试结果显示在50 mg/L时对大豆褐蝽的控制效果可达80%，在1.5 mg/L较低浓度下对二斑叶螨致死率也可达到80%甚至更佳[14-15]。化合物16引入三唑基在50 mg/L时对玉米根虫也显示出80%以上的防治效果[14,16]。

2 日产化学有限公司相关报道

化合物17～27由日产化学公司公开报道（图4）。化合物17在Part C部分引入苯甲醚基团，对菜螟（Hellula undalis）、棉铃虫（Helicoverpa armigera）等鳞翅目害虫在低浓度下有可观的致死率，尤其是对菜螟在10 mg/L时致死率可达到80%，对稻褐飞虱（Nilaparvata lugens）、蓟马类和一些蜱螨类害虫同样有较好的防治效果[17]。化合物18为氟雷拉纳衍生物，不同的是，在Y位点取代基为氨基，对白蚁（Reticulitermes flavipes）表现出很好的治理效果[17]。化合物19和20在异 唑基团部分引入溴（Br）原子，同时改变Part A部分的取代基，同样有较好的杀虫活性，在10 mg/L低浓度下对小菜蛾和斜纹夜蛾（Spodoptera litura）表现出80%以上的致死率[18]。

图3 先正达农业有限公司研发的化合物结构式

图4 日产化学有限公司研发的化合物结构式

化合物21引入含氧异脲基，在较低浓度下对二斑叶螨、桃蚜和小菜蛾等鳞翅目害虫有很好的防治效果，在专利JP2010083883A中就化合物21和22对棉铃虫的杀虫活性做了比较，测试结果显示化合物21在3.3 mg/L时就表现出100%的致死率，化合物22是将N原子替换成硫（S）原子，在100 mg/L时对上述害虫致死率也可达到100%[19]。化合物23引入磺酰基，在0.3 mg/L较低浓度时对棉铃虫表现出100%的致死率，其次对小菜蛾、斜纹夜蛾等鳞翅目害虫也有良好的治理活性，在100 mg/L时对美洲犬蜱（Dermacentor variabilis）也有较好控制效果[20]。

化合物24的结构与上述化合物的结构存在较大差异，在Part C部分仅有甲硫基取代，也表现出了优良的杀虫活性，在100 mg/L时对小菜蛾、斜纹夜蛾等有80%以上致死率[21]。化合物25引入异丁基，在10 mg/L时对小菜蛾、斜纹夜蛾有80%以上的致死率[22]。化合物26引入嘧啶基，在10 mg/L浓度时对小菜蛾、斜纹夜蛾也有80%以上致死率，尤其是对茶长卷叶蛾（Homona magnanima），在3 mg/L时致死率可达100%[23]。化合物27由吡啶基取代，不仅是对小菜蛾等害虫有效，在较低浓度下对白蚁、家蝇（Musca domestica）和赤拟谷盗（Tribolium castaneum）也有优异的防除活性[24]。

3 巴斯夫股份公司相关报道

化合物28～39由巴斯夫公司公开报道（图5）。化合物28和29引入噻唑基，对小菜蛾、斜纹夜蛾、烟蚜夜蛾、桃蚜和西花蓟马（Frankliniella occidentalis）有较好的防治效果，特别是化合物28在0.1 mg/L的较低浓度时对斜纹夜蛾表现出100%的杀虫效果[25]。化合物30和31对小菜蛾、斜纹夜蛾、棉蚜（Aphis gossypii）、豇豆蚜（Aphis craccivora）和兰花蓟马（Dichromothrips corbetti）在300 mg/L浓度时表现出至少75%的致死率，同样对银叶粉虱（Bemisia argentifolii）也有75%的致死率[26]。化合物32和33出自专利WO2011073444A2，在Part C部分分别为三氟甲基亚磺酰基和三氟乙基酰胺基取代。化合物33对小菜蛾、兰花蓟马和西花蓟马表现出良好的杀虫活性，化合物32有更广谱的杀虫活性，不仅是对以上害虫，对豇豆蚜、地中海实蝇（Ceratitis capitata）、斜纹夜蛾和烟蚜夜蛾也有一定的杀虫活性[27]。

化合物34～36在Part B部分为苯并环戊烷，不同的是，化合物34在Part C部分为环丙基取代，化合物35为嘧啶基取代，二者在100 mg/L时对大豆褐蝽和茶翅蝽（Halyomorpha halys）表现出至少75%的致死率，对兰花蓟马、小菜蛾和烟蚜夜蛾也有优异的杀虫活性，而化合物35在1 mg/L较低浓度时对斜纹夜蛾有75%以上的致死率[28]。化合物36是二氧代硫杂环取代，测试结果显示在10 mg/L时对斜纹夜蛾有75%的致死率，在100 mg/L时对茶翅蝽和大豆褐蝽有75%的致死率，对稻绿蝽（Nezara viridula）、兰花蓟马和小菜蛾也有很好的防治效果[29]。

图5 巴斯夫股份公司研发的化合物结构式

化合物37～39分别引入不同的杂环基团，对鳞翅目、蓟马类和蝽类等害虫有良好的防除效果。化合物37引入丁二酰亚胺，对小菜蛾表现出优异的防除效果，在0.1 mg/L的较低浓度下就有100%的致死率，对兰花蓟马、桃蚜、墨西哥棉铃象和稻绿蝽也有一定的杀虫活性[30]。化合物38引入二氧代哌啶基，在10 mg/L时对斜纹夜蛾有75%的致死率，在100 mg/L时对茶翅蝽、大豆褐蝽也有75%的防除效果，其次对稻绿蝽、兰花蓟马和小菜蛾也有一定的防治效果[31]。化合物39为沙罗拉纳衍生物，测试结果显示在10 mg/L的低浓度时对斜纹夜蛾有75%的致死率，并且对上述害虫如小菜蛾、兰花蓟马、茶翅蝽和大豆褐蝽也有优异的防治效果[32]。

4 住友化学有限公司相关报道

化合物40～44由住友化学公司公开报道（图6）。化合物40和41测试了对小菜蛾的防治效果，结果显示在500 mg/L时对小菜蛾至少有80%的致死率[33]。化合物42～44在Part C部位引入酰肼基团，化合物42在500 mg/L时对家蝇致死率达100%，对小菜蛾、斜纹夜蛾和淡色库蚊（Culex pipiens pallens）也有优异的防治效果[34]。化合物43和44在此浓度下对家蝇雌成虫、小菜蛾、斜纹夜蛾和淡色库蚊有100%的防除效果，此外，化合物44对德国小蠊（Blattella germanica）和棉褐带卷夜蛾（Adoxophyes orana）也有一定的治理活性[35]。

图6 住友化学有限公司研发的化合物结构式

5 其他公司相关报道

化合物45～48由拜耳公司公开报道（图7）。化合物45为亚氨基取代的苯并呋喃，在100 mg/L时对斜纹夜蛾、黄瓜守（Aulacophora femoralis）和家蝇有100%的致死率，对二斑叶螨表现出98%的杀虫防治效果[36]。化合物46在100 mg/L时对二斑叶螨也有98%的致死率，对斜纹夜蛾、黄瓜守、桃蚜和家蝇也有较好防除活性[37]。对斜纹夜蛾幼虫和黄瓜守的治理活性进行测试，化合物47和48在100 mg/L浓度时表现出100%的致死率[38]。

化合物49～50由杜邦公司公开报道，为已知物阿福拉纳的衍生物（图8）。化合物49在250 mg/L时对小菜蛾和草地粘虫（Spodoptera frugiperda）表现出良好的生物活性[39]。化合物50在50 mg/L时对小菜蛾和草地粘虫显示出至少80%的致死率[40]。

图7 拜耳公司研发的化合物结构式

图8 杜邦公司研发的化合物结构式

6 结果与讨论

综上所述，各大农药公司对异 唑啉类化合物的研究大多围绕其商品化品种展开，在此基础上进行结构修饰和生物活性测试，对农业害虫的防治效果显著，特别是对小菜蛾、稻褐飞虱等鳞翅目害虫表现优异。目前异 唑啉类化合物在农用杀虫剂领域也取得了突破性进展，未来随着对此类化合物的深入研究探索，预期一定会有更广阔的应用前景。然而，国内对此类化合物研究尚且缺乏，希望能够加强对异 唑啉类化合物的研究探索。