農(nóng)藥化學(xué)-緒論(2011)-1-(1、2)-S

1、1,農(nóng)藥化學(xué)主講教師：賀紅武、陳瓊,2011學(xué)年度,2,農(nóng)藥化學(xué)講授提綱本課程合計(jì)36學(xué)時(shí)，其中講授占28學(xué)時(shí)，調(diào)研，完成小論文6學(xué)時(shí)，考試2學(xué)時(shí)，講授學(xué)時(shí)安排如下：一、緒論（4學(xué)時(shí)）二、農(nóng)藥的代謝與選擇性原理（4學(xué)時(shí)）三、殺蟲(chóng)劑概述（6學(xué)時(shí)）四、除草劑概述（4學(xué)時(shí)）五、殺菌劑概述（4學(xué)時(shí)）六、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑（2學(xué)時(shí)）七。殺鼠劑（2學(xué)時(shí)）八、生物源農(nóng)藥簡(jiǎn)介（2學(xué)時(shí)）參考書(shū)目：1、陳茹玉，楊華錚、徐本立，農(nóng)藥化學(xué)，清華大學(xué)出版社，2002。2、趙善歡，植物化學(xué)保護(hù)，中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，第四版。3、吳文君，農(nóng)藥學(xué)原理，中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社。4、唐除癡等，農(nóng)藥化學(xué)，南開(kāi)大學(xué)出版社，1988年。,3,課程要求,

2、1，平時(shí)成績(jī)(40%)1),課堂學(xué)習(xí)態(tài)度及考勤2),閱讀或調(diào)研農(nóng)藥相關(guān)的資料，完成一篇小論文：“農(nóng)藥與人類社會(huì)”2,閉卷考試：農(nóng)藥化學(xué)的基本概念（60%）相關(guān)雜志：世界農(nóng)藥、農(nóng)藥、現(xiàn)代農(nóng)藥農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào)、中國(guó)農(nóng)藥、農(nóng)藥應(yīng)用與研究,4,我校相關(guān)的農(nóng)藥研究機(jī)構(gòu)或組織,農(nóng)藥化學(xué)研究所（1978年開(kāi)始組建）農(nóng)藥學(xué)碩士點(diǎn)(1996)農(nóng)藥學(xué)博士點(diǎn)(1998)農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(2003)農(nóng)藥學(xué)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科(2008)。農(nóng)藥學(xué)為我校的校級(jí)重點(diǎn)學(xué)科和優(yōu)勢(shì)學(xué)科農(nóng)藥學(xué)為湖北省省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科農(nóng)藥學(xué)湖北省高等學(xué)?？茖W(xué)研究?jī)?yōu)勢(shì)與特色領(lǐng)域,5,第一章緒論,一、農(nóng)藥研究的意義1.農(nóng)藥的重要性2.我國(guó)農(nóng)藥工業(yè)的現(xiàn)狀

3、二、農(nóng)藥與環(huán)境三、農(nóng)藥的基本概念四、農(nóng)藥的分類五、農(nóng)藥的毒性與安全性評(píng)價(jià)六、農(nóng)藥登記七、農(nóng)藥發(fā)展、回顧與未來(lái)展望,6,1.農(nóng)藥的重要性,人類在二十一世紀(jì)面臨五大挑戰(zhàn):人口和糧食環(huán)境和環(huán)境質(zhì)量資源和能源醫(yī)療福利新的信息系統(tǒng),21世紀(jì)人類面臨的挑戰(zhàn)中，人口與糧食仍然是并存的嚴(yán)峻問(wèn)題和最嚴(yán)重的挑戰(zhàn)之一。糧食對(duì)人類生存與發(fā)展具有重要意義。世界農(nóng)業(yè)面臨每年增加7000萬(wàn)人口的巨大壓力。,7,人口成倍增長(zhǎng),糧食增長(zhǎng)極少目前世界上仍有近10億人處于饑餓的狀況。,8,農(nóng)藥對(duì)人類的貢獻(xiàn),在全世界，農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)草害種類有十多萬(wàn)種,其中，昆蟲(chóng)1萬(wàn)種，線蟲(chóng)8-10萬(wàn)種，微生物2千種，雜草1千種，,據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年有10

4、億噸左右的莊稼毀于病蟲(chóng)害，由于病、蟲(chóng)、草、鼠害等造成的作物減產(chǎn)幅度達(dá)2030，如果一旦停止用藥或嚴(yán)重的用藥不當(dāng)，一年后將減少收成2540（與正常用藥相比），兩年后將減少4060以至絕產(chǎn)。,9,使用農(nóng)藥提高農(nóng)作物耕地單位面積產(chǎn)量,據(jù)統(tǒng)計(jì)，農(nóng)藥挽回了每年因其造成的30-35%谷物損失，大約每年價(jià)值3000億美元。,10,國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀,我國(guó)人口13億，人多地少(以占世界7%耕地養(yǎng)活占世界22%的人口)，土地等可利用資源的使用已接近極限。1994年美國(guó)Brown博士以“誰(shuí)來(lái)養(yǎng)活中國(guó)”為題預(yù)測(cè)2030年我國(guó)將進(jìn)口食物24億噸，超過(guò)當(dāng)前世界食物貿(mào)易總量（2億噸）。,糧食問(wèn)題歷來(lái)具有重要戰(zhàn)略意義。因此合理使用農(nóng)

5、藥防治病、蟲(chóng)、草、鼠害,提高單位面積產(chǎn)量、增強(qiáng)作物品質(zhì)是解決我國(guó)糧食問(wèn)題的重要出路之一.,11,我國(guó)農(nóng)藥工業(yè)的現(xiàn)狀,2005年，我國(guó)化學(xué)農(nóng)藥制造業(yè)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，我國(guó)農(nóng)藥出口金額開(kāi)始超過(guò)進(jìn)口額成為凈出口國(guó)。,1986年我國(guó)農(nóng)藥總產(chǎn)量為10.2萬(wàn)噸，到2005年農(nóng)藥總產(chǎn)量達(dá)到103.94萬(wàn)噸，19年間產(chǎn)量擴(kuò)大了10.2倍。,12,我國(guó)農(nóng)藥產(chǎn)品結(jié)構(gòu),目前我國(guó)農(nóng)藥生產(chǎn)品種已趨齊全，達(dá)310余個(gè)，占17.3%，具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品13個(gè)，占4.15%。覆蓋了殺蟲(chóng)劑、殺菌劑、除草劑和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的主要類型。,2005年實(shí)現(xiàn)了農(nóng)藥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的重大調(diào)整,占農(nóng)藥總量殺蟲(chóng)劑、殺菌劑、除草劑1990年78%

6、9%10%2005年41.8%10.1%28.6%2010年40%5000除草劑洋地黃0.4強(qiáng)心劑秋水仙堿1.7消炎劑醫(yī)藥品消炎痛1.2消炎劑阿斯匹林400解熱劑嗎啡120-250鎮(zhèn)靜劑,61,對(duì)致癌原因的認(rèn)識(shí),家庭主婦認(rèn)為癌病專家認(rèn)為食品添加劑43.5%1%農(nóng)藥24%0%吸煙11.5%30%大氣污染、公害9%2%鍋巴4%0%病毒1%10%通常食物0%35%性生活、生育0%7%職業(yè)0%4%酒0%3%放射線、紫外線0%3%醫(yī)藥品0%1%工業(yè)品0%1%,62,1962年，美國(guó)海洋生物學(xué)家蕾切爾卡遜（RachelCarson）經(jīng)過(guò)4年時(shí)間，調(diào)查了使用化學(xué)殺蟲(chóng)劑對(duì)環(huán)境造成的危害，出版了寂靜的春天（Si

7、lentSpring）一書(shū)。在書(shū)中，蕾切爾卡遜闡述了農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染，用生態(tài)學(xué)的原理分析了化學(xué)殺蟲(chóng)劑對(duì)人類賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)的危害?？ㄟd認(rèn)為，農(nóng)業(yè)有害生物的防治需要另覓“蹊徑”。,近年來(lái)，用生物農(nóng)藥代替化學(xué)農(nóng)藥的呼聲甚高。1992年在巴西里約熱內(nèi)盧召開(kāi)的聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)就曾提出“到2000年，生物農(nóng)藥的用量要占農(nóng)藥60%”的號(hào)召。,1962年美國(guó)海洋生物學(xué)家蕾切爾卡遜提出:化學(xué)農(nóng)藥讓“春天”“寂靜”,63,（2）人們?cè)毡檎J(rèn)為生物農(nóng)藥將在20世紀(jì)末代替化學(xué)農(nóng)藥。（占農(nóng)藥使用面積60），然而2000年底，全世界生物農(nóng)藥僅占農(nóng)藥總量的3.5%。（以耕地面積計(jì)）說(shuō)“替代”為時(shí)尚早。,生物農(nóng)藥

8、緣何“叫好不叫座”？我國(guó)生物農(nóng)藥的研究始于20世紀(jì)50年代初，至今已有50多年的歷史，目前雖然有了一定的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模，但銷售困難，處于“叫好不叫座”的尷尬境地。生物農(nóng)藥能否讓“春天”不再“寂靜”科學(xué)時(shí)報(bào)訪中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)藥專家陳萬(wàn)義教授,64,生物農(nóng)藥優(yōu)點(diǎn)：選擇性強(qiáng)，多數(shù)對(duì)人畜較安全，與環(huán)境相容性好；對(duì)天敵安全；不易產(chǎn)生抗性；生產(chǎn)工藝較簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)與登記費(fèi)用低于化學(xué)農(nóng)藥。,生物農(nóng)藥不足：（1）有的生物農(nóng)藥對(duì)人畜毒性較高或?qū)Νh(huán)境影響較大.；（2）穩(wěn)定性較差，貯存條件苛刻，貨架壽命短；根據(jù)1998年英國(guó)出版的生物農(nóng)藥手冊(cè)）中收錄的60種微生物活體農(nóng)藥統(tǒng)計(jì)，其貨架壽命達(dá)兩年的僅15%，30%的微生物活體農(nóng)

9、藥的貨架壽命低于3個(gè)月，10%的微生物活體農(nóng)藥要求貨到即用。（3）缺乏標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法；（4）防效緩慢，防治對(duì)象單一；（5）質(zhì)量不穩(wěn)定，尤其是活體；（6）植物農(nóng)藥差異性大（時(shí)間、地點(diǎn)、土壤等,其藥效發(fā)揮緩慢，難以穩(wěn)定。,65,優(yōu)點(diǎn)：1.高效、速效2.使用方便，適應(yīng)性廣3.便于規(guī)模生產(chǎn)4.經(jīng)濟(jì)效益顯著（成本低，農(nóng)本低）1：8101：3050（花卉、果樹(shù)、藥材）,化學(xué)農(nóng)藥的特點(diǎn),因此，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，與化學(xué)藥物在醫(yī)藥中的地位類似，在農(nóng)林水產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，將長(zhǎng)期出現(xiàn)化學(xué)農(nóng)藥占據(jù)主導(dǎo)地位，生物農(nóng)藥占據(jù)輔助地位的局面。,66,（二）世界農(nóng)藥的發(fā)展趨勢(shì),近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境生態(tài)保護(hù)的要求，農(nóng)藥經(jīng)歷了

10、以下變化過(guò)程：1,藥效從常效、高效到目前的超高效(5000-20000mg/kg.近年，農(nóng)藥正處于更新?lián)Q代時(shí)期。在環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益增強(qiáng)的背景下，高活性、環(huán)境相容性好的農(nóng)藥正在逐漸取代老一代品種,2,農(nóng)藥對(duì)人類的危害正在由高毒、低毒發(fā)展到無(wú)公害,68,殺生-調(diào)控低效-超高效高毒高殘留-無(wú)公害,化學(xué)農(nóng)藥正經(jīng)歷重大轉(zhuǎn)變,20000-100克/畝毒性10-500mg/Kg1/2000,100-50克/畝毒性500-1000mg/Kg1/10000,5000mg/Kg1/80000,廣泛性-選擇性高抗性-低抗性污染-環(huán)境生態(tài)友好,轉(zhuǎn)變,有機(jī)氯、磷，氨基甲酸酯滅生,菊酯,酰胺，苯氧酸等,雜環(huán)與含氟衍生物,

11、昆蟲(chóng)神經(jīng)毒殺、激素除草、需光除草,昆蟲(chóng)生長(zhǎng)調(diào)控、植物酶抑制、植物免疫激活,1940s1960s1970s-1990s1990s-,不同年代藥效、毒性、成功率、結(jié)構(gòu)、特征的變遷,69,（三）世界農(nóng)藥開(kāi)發(fā)新特點(diǎn),1.形成新的農(nóng)藥品種體系2.“仿生”合成成為了開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)3.生物源農(nóng)藥開(kāi)發(fā)再掀高潮4.光學(xué)活性農(nóng)藥合成越來(lái)越受到人們關(guān)注5.生物技術(shù)的應(yīng)用,70,1.形成新的農(nóng)藥品種體系,1.1殺蟲(chóng)劑從傳統(tǒng)的有機(jī)磷、氨基甲酸酯、擬除蟲(chóng)菊酯類殺蟲(chóng)劑，到后來(lái)的苯甲酰脲類、噠嗪酮類；最近又出現(xiàn)了以吡蟲(chóng)啉為首的新煙堿類殺蟲(chóng)劑及吡咯類殺蟲(chóng)劑、嘧啶胺類殺蟲(chóng)劑、酰肼類殺蟲(chóng)劑等微生物源殺蟲(chóng)劑也形成了體系，如從阿維菌素類衍生

12、出依維菌素、?，斁亍ｇ昀Z菌素、道拉菌素和其類似的彌拜霉素,71,1.2殺菌劑,傳統(tǒng)的二硫代氨基甲酸酯類殺菌劑已趨淘汰，苯并咪唑類、三唑類殺菌劑壟斷殺菌劑市場(chǎng)的歷史將被改換。嗎啉類、酰胺類殺菌劑正逐步形成氣候，各種雜環(huán)類殺菌劑不斷誕生。而甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑系列的形成可謂是殺菌劑領(lǐng)域的一大里程碑。嘧啶胺類殺菌劑也將一露頭角。此外，農(nóng)用抗生素類殺菌劑也十分引人注目。,72,1.3除草劑,有機(jī)膦酸類、酰胺類、均三嗪類、吡啶苯氧酸類等，磺酰脲類、咪唑啉酮類、二苯醚類、環(huán)已烯酮類、芳氧苯氧丙酸類等也成為了除草劑市場(chǎng)的主體。酞酰亞胺類、嘧啶類、雙嘧啶吡唑啉酮類、嘧啶并三唑（四唑）新系列的形成，也為

13、中間體的合成提供了挈機(jī)和課題。,73,2.“仿生”合成成為了開(kāi)發(fā)熱點(diǎn),從天然物質(zhì)中尋找新農(nóng)藥的先導(dǎo)化合物無(wú)疑是十分有效的途徑之一2.1以天然源物質(zhì)為先導(dǎo)物進(jìn)行“仿生”合成2.2從害物靶標(biāo)著手進(jìn)行模擬“仿生”合成新農(nóng)藥,74,2.1以天然源物質(zhì)為先導(dǎo)物進(jìn)行“仿生”合成,植物源：除蟲(chóng)菊擬除蟲(chóng)菊酯（44個(gè)）；毒扁豆堿氨基甲酸酯類（67個(gè)）；煙堿新煙堿類（7個(gè)）；魚(yú)藤酮噠嗪酮類（3個(gè)）,75,微生物源：Strobilurine甲氧基丙烯酸類；二氧吡咯菌素溴蟲(chóng)腈；吡咯霉素拌種咯,動(dòng)物源：沙蠶沙蠶毒類；蝦、蟹殼聚糖,76,2.2從害物靶標(biāo)著手進(jìn)行模擬“仿生”合成新農(nóng)藥,對(duì)害物靶標(biāo)特有酶結(jié)構(gòu)的剖析，模擬仿生

14、合成與其可配伍或結(jié)構(gòu)相近的化合物創(chuàng)制新農(nóng)藥（如ALS酶、ACC酶、原卟啉原氧化酶及幾丁質(zhì)合成酶）利用昆蟲(chóng)等害物特有的物質(zhì)如信息素，進(jìn)行“仿生”合成來(lái)控制害蟲(chóng),77,3生物農(nóng)藥源開(kāi)發(fā)再掀高潮,有機(jī)化學(xué)合成農(nóng)藥的問(wèn)世，使早期的植物農(nóng)藥如魚(yú)藤酮、煙堿等漸趨萎縮擬除蟲(chóng)菊酯類的誕生，又使在20世紀(jì)70年代曾一度興起的微生物農(nóng)藥又大受沖擊由于化學(xué)農(nóng)藥開(kāi)發(fā)難度的增加及環(huán)境壓力所至，微生物農(nóng)藥的開(kāi)發(fā)再度興旺，開(kāi)發(fā)主力從70年代的日本移向了美國(guó)和西歐大公司，新的微生物農(nóng)藥也不斷誕生。例如繼阿維菌素后又開(kāi)發(fā)了彌拜霉素、多殺菌素等,78,通過(guò)化學(xué)的手段對(duì)存在著某些不足的生物農(nóng)藥或生物物質(zhì)經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)改造，開(kāi)發(fā)了一批新的高效、安全的農(nóng)藥。如阿維菌素、依維菌素、?，斁亍ｇ昃睾偷览?79,4光學(xué)活性農(nóng)藥合成越來(lái)越受到人們關(guān)注,很多化學(xué)物質(zhì)具有手光學(xué)活性，農(nóng)藥也不例外。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上現(xiàn)有的2000余個(gè)農(nóng)藥品種中，有30%左右具有光學(xué)活性，其中尤以擬除蟲(chóng)菊酯類最為突出通過(guò)對(duì)光學(xué)活性的拆分、轉(zhuǎn)位，開(kāi)發(fā)了一批純光學(xué)活性的農(nóng)藥。其不僅提高了效果，還大大節(jié)約的成本,80,5.生物技術(shù)的應(yīng)用,毒素Bt基因的獲得Bt作用機(jī)制的研究遺傳工程作物（轉(zhuǎn)基