52918-63-5 / 溴氰菊酯

【背景及概況】^[1][2][3]

擬除蟲菊酯（Pyrethroids）是一類重要的仿生性殺蟲劑，是國家提倡推廣的 農藥產品，據專家預測，仿生農藥仍將是21世紀新農藥開發的熱點。我國從20 世紀70年代就開始對這類殺蟲劑進行研制，它的合成和應用是繼有機氯殺蟲劑、 有機磷殺蟲劑、氨基甲酸酯殺蟲劑之后的一個新突破，也是殺蟲劑史上的第三個 重要的里程碑。它是目前使用面積廣、用量大的農用及衛生殺蟲劑，占殺蟲劑總 產量的20%，占整個殺蟲劑使用面積的25%。

溴氰菊酯是一種殺蟲活性高、殺蟲譜廣、藥效迅速、對作物安全的擬除蟲菊酯殺蟲劑，以觸殺和胃毒作用為主，兼有一定的驅避和拒食作用，無內吸和熏蒸作用。可防治棉花紅鈴蟲、棉鈴蟲及葉跳蟲，棉蚜、薊馬、菜青蟲、小菜蛾、斜紋夜蛾、茶尺 蠖，此外防治水稻三化螟、稻薊馬、稻縱卷葉螟、大豆食心蟲、柑桔潛葉蛾、梨小食心蟲、桃小食心蟲等。溴氰菊酯在植物體內分解快，殘毒低，對人畜安全，對環境無不良影響。目前中國有少數幾個廠家生產原藥，其農業用產品為乳油制劑。乳油制劑均主要采用芳香族 有機溶劑作為載體配制。由于芳香族有機溶劑如二甲苯、甲苯、溶劑油等對環境的污染問題，有關環保組織已對此類溶劑的使用進行控制，不用或少用芳香族有機溶劑已成為研制制劑的方向。水乳劑這種油水分散體系早在19世紀初期已有人開始在農藥制劑開發中研究，但是水乳劑屬于不穩定體系，因其穩定性不是很好，易發生分層等現象，迄今在常規農藥制劑品種中水乳劑占據份額極小。

【理化性質及結構】^[4]

溴氰菊酯的化學名稱為(S)-α-氰基苯氧芐基(1R，3R)-3-(2，2-二溴乙烯基)-2，2-二甲基環丙烷羧酸酯；分子式為C₂₂H₁₉Br₂NO₂，含有鹵素雙鍵、酯鍵、氰基和芐基碳等官能團，在化學組成中有三個不對稱碳原子，即有8個旋光性異構體，其中僅1R，3R，2S及1R，3S，2S兩種具有殺蟲活性，它們是商品殺蟲劑敵殺死、凱素靈的主要成分；分子量505.24；對光、熱、空氣穩定，在40℃儲藏6個月不分解，在堿、漂白粉中易分解。

【毒性】^[4]

1. 溴氰菊酯的急性毒性　

溴氰菊酯的固有毒性很大，但由于其代謝較快，因此使用不同的染毒途徑、不同的載體時，吸收速率不同而使毒力差別較大。有報道溴氰菊酯用淀粉糊調配后灌胃，其經口LD₅₀> 5000 mg/kg。因此，采用合適的載體并指明染毒途徑能較合理地反映受試物的實際毒性。已有的實驗表明：小白鼠以花生油載體經口染毒LD₅₀為14 mg/kg；大白鼠以聚乙烯油200載體經口染毒LD₅₀為67～ 66 mg/kg；靜脈染毒毒性最大，大鼠靜脈染毒LD₅₀為2～2.6 mg/kg；大鼠經皮LD₅0> 2940 mg/kg，吸入LC₅₀為600 mg/m3。狗經口LD₅₀為300 mg/kg；家兔急性經皮LD₅₀大于2000 mg/kg，2.5%乳油涂于家兔皮膚，見輕微刺激作用，引起磷狀上皮脫落；0.1%的乳油無刺激作用。實驗動物急性中毒的主要表現為興奮、大量流涎，四肢痙攣，軀體扭曲及強直性抽搐等神經中毒癥狀。溴氰菊酯的毒性對于不同的生物種類及其不同發育階段有較大差異。溴氰菊酯對黃鱔（體長11～15 cm，平均體重3.6 g/尾）魚種的半致死濃度(96 h LC₅₀)為6.40 ug/L，安全濃度(SC)為0.64 ug/L；

2. 溴氰菊酯的亞慢性毒性　

用溴氰菊酯進行亞慢性染毒的實驗動物，主要表現為生長緩慢，體重減輕，并可見肝腫大及肝臟、中樞神經和周圍神經的病理損害。其最大無作用劑量存在著種屬差異，大鼠為50 pg/kg，小鼠為100 pg/kg，狗為40 pg/kg。對大鼠和狗90 d經口染毒、最大劑量為10 mg/kg時，大鼠在第42天對噪聲刺激反應亢進外，未見其他中毒表現，病例檢查也無異常。狗在染毒初期曾出現流涎、嘔吐、水樣便以及震顫、頭和四肢不隨意運動等中毒表現，從35 d起上述癥狀逐漸減輕。病理檢查臟器、中樞和周圍神經組織均未見異常。

3. 溴氰菊酯的致畸、致突變性

多年來，對溴氰菊酯的致畸、致突變性已作一定的研究，許多試驗結果表明溴氰菊酯有一定的致突變性，但目前仍有農藥專著將溴氰菊酯記載為無致突變性農藥。已有在小鼠上的研究證明DM有明顯的蓄積作用，一定劑量下可引起骨髓嗜多染紅細胞微核率和睪丸精母細胞染色體畸變率增加，表明溴氰菊酯有一定的致突變性；DM還可損傷小鼠腦細胞的DNA，可能誘發神經細胞的凋亡；實驗表明濃度為0.025%的溴氰菊酯可使紫露草花粉母細胞染色體受損、微核率升高。

【合成】^[5]

方法1：鹵交換法合成溴氰菊酯：

1） 三溴菊酸合成

向反應瓶中加入 50 g Al Br₃及 400 g CH₂Br₂，攪拌下降溫至-5℃～-10℃，開始滴加 250 g右旋順式二氯菊酸 CH₂Br₂溶液（50 g 右旋順式二氯菊酸溶于 200g CH₂Br₂中），同時由導氣管通入干燥的 HBr氣體，控制 2 h 滴完，滴畢續通氣體 1 h，低溫保溫2 h，液譜中控至二氯菊酸小于 0.5%，合格后將反應液滴入10%的鹽酸中水解，水解溫度 25～30℃，水解畢分層，水層用CH₂Br₂萃取一次，合并油層，水洗，脫溶，得三溴菊酸晶體 441 g，含量 94.7%，產率 92%。

2）二溴菊酸合成

向反應瓶中加入 80 g 三溴菊酸、200 g 水和200 g 甲苯，攪拌下滴加 30%液堿至 pH=9～10，滴畢，保溫 1h。保畢，靜置分層，水層以 50 g 甲苯萃取一次，合并油層水洗至中性，脫溶，得粗品，用 50%的醋酸水溶液重結晶得灰白色二溴菊酸晶體58.5g，含量 93%，產率 91%～92%。

方法2：臭氧化法合成溴氰菊酯：

1） 臭氧化反應

向反應瓶內加入 240 g 右旋順式菊酸和 240 g溶劑，攪拌下通入一定量的 O₃，中控至右旋順式菊酸全部反應，降溫，分批加入 120 g Zn 粉，過濾除去 Zn 鹽，水洗，脫溶即得蒈醛酸內酯，收率 80.9%，含量≥95%。

2）Wittig 反應

向反應瓶中加入120 g內酯、240 g THF 及365 g CB_r4，低溫下滴加 139 g P[N(CH₃)₂]₃，滴加時間 2 h，滴畢保溫 3 h，分層，萃取，油層用飽和鹽水洗滌 3次，負壓脫溶即得白色晶體二溴菊酸，收率 67%～70%，含量≥98%。

3） 二溴菊酸酰氯化

向反應瓶內加入 210 g二溴菊酸、200 g甲苯及少量催化劑，50～60℃下滴入 100 g SOCl₂，滴加時間 1～1.5 h，滴畢保溫 4 h，反應畢脫溶精餾得二溴酰氯無色液體，含量≥98%，收率≥95%。

4） 溴氰菊酯合成

向反應瓶中加入一定量的 NaCN、間苯氧基苯甲醛及水、催化劑和甲苯，攪拌降溫至 0～5℃，滴加一定量的二溴酰氯，滴加時間 2 h，滴畢保溫 6 h。保溫畢，加入一定量的水，分層，水層用甲苯萃取2 次，油層合并，水洗 3 次，負壓脫溶得淡棕紅色溴氰菊，含量≥96%，收率≥95%。

【應用】^[1][4]

溴氰菊酯的常用劑型有凱素靈（K-othrin，為2.5%溴氰菊酯可濕性粉劑）、凱保安（為2.5%溴氰菊酯乳油）、敵殺死（Decis，25%溴氰菊酯乳油）等。由于溴氰菊酯具有高效殺蟲特性，殺蟲效率比DDT大100倍、比西維因大80倍、比對硫磷大40倍，它在世界上應用非常廣泛，在中國也是用量增長最快的農藥之一。

【參考文獻】

[1] 溫雷.一種用于檢測溴氰菊酯的試劑盒及其應用. CN201310500092.5 ，申請日 2013-10-22

[2] 楊壽海；齊武；楊瑞成；陶興標；張阿金.溴氰菊酯水乳劑及其制備工藝. CN200510040381.7 ，申請日 2005-06-03

[3] 徐鑫, 錢坤. 蚊蟲對擬除蟲菊酯類殺蟲劑抗性研究進展[J]. 首都公共衛生, 2018, 12(1): 9-12.

[4] 鄭偉華, 趙建莊, 馬德英, 等. 溴氰菊酯的毒性和致突變性的研究進展[J]. 北京農學院學報, 2004, 19(1): 77-80.

[5] 孔勇. 溴氰菊酯合成[J]. 現代農藥, 2003, 2(6): 5-6.