吡虫啉

吡虫啉（英文名：Imidacloprid），又称咪蚜胺、高巧，其化学名称为1-（6-氯-3-吡啶基甲基）-N-硝基亚咪唑烷[wán]-2-基胺。分子式为C₉H₁₀CLN₅O₂，分子量为255.66。吡虫啉的外观为无色晶体或浅褐色粉末，存在微弱气味。在20摄氏度的条件下，蒸气压为0.2μPa，密度为1.543g/cm，在水中的溶解度为0.51g/L。沸点为442.30℃，熔点为143~144℃，在pH5~11条件下稳定，且受热分解，并产生有毒气体。

发现历史

吡虫啉最初是在模仿烟碱的过程中合成出的杀虫药物。烟碱是一类存在于烟草的生物碱，早在19世纪末，就有烟草浸出物防治蚜虫的记载。但由于烟碱生产成本较高，且对人畜高毒，在农业应用上存在诸多不便，因此许多科学家利用其作用机制开始了研发工作。1970年，壳牌公司通过模拟烟碱的结构合成出了2-（二溴硝甲基）-3-甲基吡啶。1978年，在国际纯化学与应用化学协会（IUPAC）会议上，Soloway等人报道了这一类被称为硝基甲撑的化合物，并提出其中活性最高的为四氢-1,3-噻嗪[qín]。由于该分子的2-硝基亚甲基基团遇光分解，因此在当时并未能进行商品化生产。20世纪80年代，日本岐阜大学的Shinzo Kagabu和拜耳公司的Koichi Moriya等人在后续的研究中发现了2-硝基甲基咪唑系列。之后他们将研究重点放在了硝基咪唑烷基团，发现硝基亚氨基衍生物是此类化合物中活性最强的杀虫成分。他们在2-硝基亚甲基一咪唑烷五六环系统的取代基上引入了含氮原子的芳杂环甲基基团，成功合成出了一系列氯代烟碱类化合物，其中就包括吡虫啉。

理化性质

吡虫啉的化学名称为1-（6-氯-3-吡啶基甲基）-N-硝基亚咪唑烷-2-基胺，分子式为C₉H₁₀CLN₅O₂，分子量为255.66。从结构上看，吡虫啉属于新烟碱类化合物，是在烟碱结构中导入氯吡啶[dìng]甲基后形成的化合物，存在嘧啶和咪唑两个杂环。其中，6-氯-烟碱基、硝基亚甲基、硝基亚氨基皆具有生物活性，但发挥主要作用的是6-氯-烟碱基，而硝基亚甲基是发挥活性必不可缺的成分，在2位用其他取代基团取代时，活性完全消失或很低，硝基亚氨基则大大增加了整个分子结构的稳定性。

吡虫啉分子结构

吡虫啉的外观为无色晶体或浅褐色粉末，存在微弱气味。在20摄氏度的条件下，蒸气压为0.2μPa，密度为1.543g/cm，在水中的溶解度为0.51g/L，二氯甲烷中为50~100g/L，异丙醇中为1~2g/L，甲苯中为0.5~1g/L，正乙烷中＜0.1g/L。沸点为442.30℃，熔点为143~144℃，在pH5~11条件下稳定。加热或燃烧时都可产生有毒气体，且受热分解时，可产生氮氧化物及氯化物。

吡虫啉外观

对人的毒性

毒性

吡虫啉属低毒杀虫剂，一般经口或皮肤接触中毒，急性经皮LD50约为450mg/kg，急性经口LD50大于5000mg/kg，对眼有轻微刺激作用，无皮肤刺激作用，且无致畸、致癌作用。一些动物实验表明，吡虫啉具有一定的生殖毒性、肝毒性、神经毒性以及遗传毒性，但目前对于哺乳动物的中毒机制尚未完全明确。此外，在大鼠的饲喂实验中发现，吡虫啉能引起NOS活性的增强和NO含量的升高，而这些物质与在学习记忆过程中发挥着至关重要的作用，因此，一定浓度范围内的吡虫啉可能会对学习记忆产生潜在影响。

中毒表现

口服中毒是一种常见情况，患者中毒后通常会迅速出现症状。这些症状与尼古丁中毒相似，包括恶心、呕吐、腹胀、腹泻、焦躁、麻木、嗜睡、精神混乱、大量出汗、肌肉震颤无力、呼吸困难、电解质紊乱，以及口鼻分泌物带有烟味的白色分泌物等。在严重情况下，患者可能会出现手脚痉挛、肺部湿罗音，并进一步出现嗜睡、呼吸抽搐样症状，最终呼吸衰竭、瞳孔扩大、光反射消失。

急救措施

1.皮肤接触者应用肥皂水和大量清水冲洗。吸入者应及时脱离现场，并吸入新鲜空气和氧气。2.如果有人误服有害物质导致中毒，应该立即催吐，并用大量清水洗胃和引导排便。同时，要及时清理口腔分泌物。对于昏迷的患者，应该立即侧卧，以防止误吸，并提供吸氧、吸痰等护理措施，必要时进行气管切开或插管。3.为缓解电解质紊乱，加速药物排出，可采取静脉输液治疗。4.注意保暖，保护胃黏膜。在出现毒蕈碱样症状时，可以使用阿托品进行静脉注射，而当血压下降时，可以考虑使用肾上腺素进行静脉注射。

杀虫特性

作用机制

吡虫啉通过作用于烟酸乙酰胆碱酯酶受体来达到杀虫效果。乙酰胆碱受体（nAChR）是一个在神经信号传递过程中起调节作用的配体门控离子通道。吡虫啉吡啶环上的氨基N原子可与乙酰[xiān]胆碱受体的α亚基作用，激活突触膜，质子化的N原子进一步与受体上的阴离子部位结合，生成不能被乙酰胆碱酯酶水解的复合体，产生去极化作用。由于昆虫的神经传导系统受到干扰，神经通路阻塞，造成神经递质乙酰胆碱在突触部位积累，引发昆虫神经麻痹，最终造成虫体死亡。

吡虫啉作用机制简单示意图及目标物种

作用特点

高效、广谱，具有胃毒及触杀作用。该药物具有内吸性，持效期长，能够有效地防治刺吸式昆虫，同时对鞘翅目、双翅目和鳞翅目害虫也有较好的防治效果，但是对线虫和红蜘蛛无效。由于该药与传统的杀虫剂拥有完全不同的作用机制，因此无交互抗性。此外，由于使用量较少，因此对天敌安全，对环境不造成污染。

使用方法

用途

吡虫啉是一种常见的新烟碱类杀虫剂，主要用于控制谷物、玉米、棉花、高粱、水果、马铃薯、水稻、大豆、甜菜以及其他多种作物上的农业害虫，如蚜虫、马铃薯甲虫、稻飞虱、蓟马、粉虱等。此外，吡虫啉还可以用来治疗猫狗身上的寄生虫。

使用方法

注意事项

1.不宜与碱性农药或其他呈碱性的物质混用。2.拌过药剂的种子禁止食用或饲用，如有误服，应立即就医。3.施药时应做好个人防护，施药后及时用肥皂水洗脸、洗手。4.储存时应放置于干燥阴凉处，避免受潮或曝晒。5.本品在水稻和柑橘上的安全间隔期为14天，在十字花科叶菜类蔬菜上的安全间隔期为10天，且每季（或每年）最多使用2次。6.该药对蜜蜂、家蚕、鱼类等存在毒性，因此在开花植物、蚕室、桑园及养鱼稻田附近禁用。施药后的田水不得排入河塘等水域，且不得在河塘等水域内清洗施药器具。7.由于水稻褐飞虱对该药已产生极高抗性，因此不宜将该药用于水稻大田中稻飞虱的防治。

制备方式

2-氯-5-氯甲基吡啶是制备吡虫啉必需的中间体，所谓吡虫啉的不同合成路线，即为中间体2-氯-5-氯甲基吡啶的不同合成路线。其制备方法主要有3-甲基吡啶法、2-氨基-5-甲基吡啶法、吗啉-丙醛环合法、苄[biàn]胺-丙醛环合法、环戊二烯环合法等。

3-甲基吡啶法

首先利用-甲基吡啶进行氧化和氯化反应，得到2-氯-5-甲基吡啶。然后进一步对2-氯-5-甲基吡啶进行氯化反应，并与N-硝基亚咪唑烷-2-基胺缩合后，即可制得吡虫啉。

2-氨基-5-甲基吡啶法

首先将2-氨基-5-甲基吡啶经重氮化和氯化反应，得到2-氯-5-甲基吡啶。然后加入乙二胺经进行缩合后再与硝基胍进行反应，即可制得吡虫啉。

检测方法

吡虫啉通常采用高效液相色谱法进行测定，该方法的大致步骤如下：首先利用乙腈将吡虫啉残留从检测物中提取出来，然后用碱性盐溶液萃取，去除其中部分杂质。接着将浓缩液经固相萃取净化后，用高效液相色谱仪在波长270nm处测定，然后根据色谱峰的保留时间定性，外标法定量。

安全事宜

GHS分类

环境影响

根据一些研究结果显示，吡虫啉在红土、黑土和水稻土中的降解半衰期分别为4.0天、10.7天和11.1天。在pH5、7、9的溶液中，吡虫啉的降解半衰期分别为30.5天、13.5天和7.9天，而在光照条件下的半衰期则为6.81小时，因此，吡虫啉属于易降解、低残留的农药品种。不仅如此，吡虫啉的挥发性较低，其蒸气压仅为0.2μPa，在田间使用时很难对大气造成污染。同时，吡虫啉在土壤中具有一定的吸附性和中等的移动性，且用药量较少，溶解度低，因此，正常使用时一般不会造成土壤中的积累和对水体的污染。吡虫啉对鱼类和水蚤的毒性很低，24小时LC₅₀分别为50,4mg/L和38.8mg/L，但对虾类毒性较高，其48小时LC₅₀为0.034mg/L，不过由于使用量较小，在稻田中使用时不会对水域中的虾类造成影响。此外，吡虫啉对蜜蜂和家蚕的毒性较高，因此使用时应注意避开桑园及开花植物周围。

吡虫啉在环境中最终去向

参考资料

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该页面最新编辑时间为 2024年5月31日