碳轴双手性中心农药异丙甲草胺的分离分析及高效安全的立体选择性
发布时间：2021-06-08 13:07
许多广泛使用的农药具有手性特征,通常以外消旋体或者几种异构体的混合物形式使用。开发使用具有高靶标活性的异构体能够有效地减少农药使用量,降低环境风险。异丙甲草胺是一种酰胺类除草剂,使用广泛,其分子中具有特殊的碳轴双手性中心结构。但是目前对于其完全分离后双手性结构的认识还不够完善,尤其是轴手性之间的差异。因此以异丙甲草胺为主要的研究对象,建立其异构体全基线分离分析方法,研究各异构体的选择性除草活性和环境内分泌干扰效应,以期对异丙甲草胺的农业生产和环境监管提供更科学的数据支持和理论依据,取得的主要研究成果如下:（1）使用半制备型高效液相色谱对6种手性农药（异丙甲草胺及其相关的甲霜灵、氟虫腈、腈菌唑、乙酰甲胺磷和顺式联苯菊酯）进行了对映体的分离制备,得到了高纯度对映体单体。利用实验和计算电子圆二色谱相结合的方法,对制备得到的具有不同手性中心的对映体单体进行了绝对构型表征。（2）通过超高效合相色谱串联质谱（UPC2-MS/MS）对8种手性农药（异丙甲草胺及其相关的甲霜灵、敌草胺、异丙草胺、乙草胺、腈菌唑、乙酰甲胺磷和氟虫腈）的对映体分离分析方法进行了研究,建立了8种手性农药...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
天然除虫菊素的结构（除虫菊素Ⅰ、除虫菊素Ⅱ、瓜菊素Ⅰ、瓜菊素Ⅱ、茉莉菊素Ⅰ和茉莉菊素Ⅱ）
浙江大学博士学位论文1绪论13分仍然具有手性碳原子，如氯氟氰菊酯、丙烯菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯等，它们的分子结构中含有3个手性碳原子，具有8个立体异构体。早期的SPs的开发中，科学家认为菊酸的三元碳环结构是菊酯杀虫活性必不可少的部分。日本住友公司的大野信夫用苯基异戊酸代替三元碳环菊酸，合成了具有优良杀虫活性的氰戊菊酯[133]。氰戊菊酯分子结构中不含有三元碳环，但是酸基团部分含有手性碳原子，醇的α位也为手性碳原子，从而构成了一类特殊的不含三元碳环的双手性中心的SPs，与氰戊菊酯结构相似的拟除虫菊酯类双手性中心农药还有氟胺氰菊酯、氟氰戊菊酯、溴氟菊酯和乙氰菊酯等，这些化合物的分子结构中也含有两个手性中心，存在4个立体异构体。本论文主要讨论含有双手性中心的拟除虫菊酯，将他们分为两类，分别是碳碳双手性中心拟除虫菊酯和三元碳环双手性中心拟除虫菊酯。（1）碳碳双手性中心拟除虫菊酯的手性研究进展碳碳双手性中心拟除虫菊酯的种类不多，主要有氰戊菊酯、氟氰戊菊酯、氟胺氰菊酯、溴氟菊酯、乙氰菊酯和溴灭菊酯，其中氰戊菊酯、氟氰戊菊酯和氟胺氰菊酯的手性研究较多，相关结构如图1.2所示。图1.2氰戊菊酯、氟氰戊菊酯、氟胺氰菊酯的结构Figure1.2Thestructuresoffenvalerate,flucythrinateandfluvalinate
浙江大学博士学位论文1绪论16图1.3联苯菊酯和氯菊酯的结构Figure1.3Thestructuresofbifenthrinandpermethrin分子结构中含有三元碳环的拟除虫菊酯双手性中心农药非常广泛，通常含有4个立体异构体，但是少数分子结构中含有顺反异构的情况，会出现8个异构体，如苄烯菊酯、丙氟菊酯和甲氧苄氟菊酯等，也有一些农药在使用时就以单一异构体使用，如苄呋烯菊酯、氯氟醚菊酯和噻恩菊酯等。此类拟除虫菊酯中联苯菊酯、氯菊酯、胺菊酯、甲醚菊酯以及苄呋菊酯等最为常用。如图1.3所示，联苯菊酯的分子结构中含有三元碳环，含有4个立体异构体，但是目前市售和使用的联苯菊酯都为顺式联苯菊酯（cis-联苯菊酯），cis-联苯菊酯中含有1S-cis-联苯菊酯和1R-cis-联苯菊酯两个对映异构体，cis-联苯菊酯的异构体分离技术较成熟，如表1.4所示，在HPLC、GC等常见的色谱仪器上都取得了很好的拆分效果[142,143]，4个异构体的分离研究较少。氯菊酯的4个异构体能够在ChiralcelOJ-H和SumichiralOA‐2500‐Icolumn上取得基线分离[143,144]，但是在SFC上的拆分效果还不尽如人意，仍然有待进一步的研究[145]。关于联苯菊酯的生物活性以及毒性等的研究较为成熟，特别是联苯菊酯可能具有内分泌干扰效应（如表1.5所示）。此前研究主要集中在cis-联苯菊酯的两个异构体上，其对于靶标害虫的杀虫活性具有对映体选择性，1R异构体的杀虫活性比1S异构体强300倍以上，具有显著差异[150]，然而1R异构体也表现出了更强的水生生物毒性，例如具有更强的对角突网纹蚤和大型蚤的急性毒性，以及对斑马鱼胚胎的发育毒性[143,150]。在细胞毒性以及内分泌干扰作用方面，1S-异构体具有更强的人肝癌细胞和巨噬细胞毒性[150,151]，能够更加显著地抑制大鼠嗜铬细胞的活性[152]，1S-异构体对性激
【参考文献】：
期刊论文
[1]高效液相色谱-串联质谱法结合多糖衍生物手性固定相拆分氰戊菊酯[J]. 董超,李晶,杨秦,安文进,张耀海,赵其阳,焦必宁. 分析试验室. 2020(04)
[2]手性杀菌剂在有机蔬菜中的残留特征[J]. 孙彦,杨方星. 环境化学. 2019(12)
[3]超高效合相色谱法对6种三唑类农药对映体的拆分及其在黄瓜中的残留分析[J]. 张文华,谢文,侯建波,陈钦可,李淑敏,祝泽龙,邹学权,徐敦明. 色谱. 2019(12)
[4]顺式联苯菊酯对映体对H295R细胞肾上腺皮质激素分泌的选择性干扰效应[J]. 王春蕾,杨叶,朱光平,刘克澄,姚春冀,吴南翔. 环境与职业医学. 2019(10)
[5]三唑醇杀菌剂对雄性丽斑麻蜥性腺系统的对映选择性影响[J]. 胡晓,李济彤,常静,郭宝元,王会利. 生态毒理学报. 2019(05)
[6]QuEChERS-LC-MS/MS同时测定土壤中3种典型手性农药对映体[J]. 黄玉芬,骆冲,黄健祥,唐雪妹,王富华,万凯. 农产品质量与安全. 2019(02)
[7]腈菌唑在茶园土壤中的对映体选择性降解与碳同位素分馏[J]. 刘冰月,张冬冬,何玲,朱优峰. 地学前缘. 2019(06)
[8]氟环唑对映体绝对构型的确定及残留分析方法研究[J]. 张春艳,刘志伟,苟高章,杨倩文,施海燕,王鸣华. 分析化学. 2018(11)
[9]固相萃取/高效液相色谱法对火龙果中手性苯醚甲环唑的分离测定[J]. 张利强,邢淑莲,林丽云,林玲,叶剑芝,杨春亮. 分析测试学报. 2018(08)
[10]3种三唑类杀菌剂对映体对镰刀菌的选择性活性[J]. 李纳,张丽阳,刁雪,闭贤凤,刘承兰. 华南农业大学学报. 2017(05)
博士论文
[1]三类典型手性除草剂的对映体选择性[D]. 谢婧倩.浙江大学 2017
[2]两种酰胺类手性农药在动物体内及体外的代谢及毒性研究[D]. 王新茹.中国农业大学 2016
[3]苯醚甲环唑手性异构体活性差异及其在稻田的立体环境行为[D]. 贺敏.中国农业科学院 2016
[4]几种手性农药在栅藻和蝌蚪中的选择性富集及毒性效应研究[D]. 黄竻丹.中国农业大学 2015
[5]苯醚甲环唑手性异构体对两种水生生物毒性研究[D]. 刘永.中国农业大学 2015
[6]纤维素类和环糊精类手性固定相的制备及手性农药拆分研究[D]. 刘润强.湖南农业大学 2014
[7]手性农药丙环唑立体异构体稻田环境行为及其生物活性、毒性研究[D]. 程有普.沈阳农业大学 2014
[8]几种典型手性三唑类杀菌剂对映体的分析、环境行为及其生物毒性研究[D]. 李远播.中国农业科学院 2013
[9]典型有机磷和拟除虫菊酯对PC12胞毒性的氧化应激机制及对映体选择性[D]. 陆娴婷.浙江大学 2012
[10]三唑类手性杀菌剂苯醚甲环唑的立体选择性生物活性与环境行为研究[D]. 李晶.中国农业科学院 2012
硕士论文
[1]两种拟除虫菊酯类手性农药对大型蚤的对映体选择性毒理研究[D]. 李雪妍.华侨大学 2019
[2]四种典型手性农药在全国土壤及人体尿液中对映体残留分析[D]. 姚小珊.中南民族大学 2018
[3]甲霜灵对映体对土壤微生物影响研究[D]. 陶怡.中国农业科学院 2018
[4]精甲霜灵的合成工艺研究[D]. 徐朝洁.河北科技大学 2017
[5]手性农药在红曲菌发酵过程中的立体选择性降解研究[D]. 刘银兰.浙江工业大学 2017
[6]两种手性农药在蔬菜中选择性降解及对映体生物活性研究[D]. 吉哲蓉.海南大学 2017
[7]拟除虫菊酯对斑马鱼不同生命阶段的毒性效应及作用机制[D]. 陈楚楚.浙江工业大学 2016
[8]氟胺氰菊酯的立体选择性毒性及蓄积行为研究[D]. 贾琪.中国农业科学院 2015
[9]TDDFT模拟电子圆二色谱确定分子绝对构型的初步研究[D]. 周相勇.山东大学 2015
[10]温度、盐度对两种手性拟除虫菊酯斑马鱼胚胎毒性的影响[D]. 陆彬.浙江工业大学 2015
本文编号：3218519
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
天然除虫菊素的结构（除虫菊素Ⅰ、除虫菊素Ⅱ、瓜菊素Ⅰ、瓜菊素Ⅱ、茉莉菊素Ⅰ和茉莉菊素Ⅱ）
浙江大学博士学位论文1绪论13分仍然具有手性碳原子，如氯氟氰菊酯、丙烯菊酯、氯氰菊酯、溴氰菊酯等，它们的分子结构中含有3个手性碳原子，具有8个立体异构体。早期的SPs的开发中，科学家认为菊酸的三元碳环结构是菊酯杀虫活性必不可少的部分。日本住友公司的大野信夫用苯基异戊酸代替三元碳环菊酸，合成了具有优良杀虫活性的氰戊菊酯[133]。氰戊菊酯分子结构中不含有三元碳环，但是酸基团部分含有手性碳原子，醇的α位也为手性碳原子，从而构成了一类特殊的不含三元碳环的双手性中心的SPs，与氰戊菊酯结构相似的拟除虫菊酯类双手性中心农药还有氟胺氰菊酯、氟氰戊菊酯、溴氟菊酯和乙氰菊酯等，这些化合物的分子结构中也含有两个手性中心，存在4个立体异构体。本论文主要讨论含有双手性中心的拟除虫菊酯，将他们分为两类，分别是碳碳双手性中心拟除虫菊酯和三元碳环双手性中心拟除虫菊酯。（1）碳碳双手性中心拟除虫菊酯的手性研究进展碳碳双手性中心拟除虫菊酯的种类不多，主要有氰戊菊酯、氟氰戊菊酯、氟胺氰菊酯、溴氟菊酯、乙氰菊酯和溴灭菊酯，其中氰戊菊酯、氟氰戊菊酯和氟胺氰菊酯的手性研究较多，相关结构如图1.2所示。图1.2氰戊菊酯、氟氰戊菊酯、氟胺氰菊酯的结构Figure1.2Thestructuresoffenvalerate,flucythrinateandfluvalinate
浙江大学博士学位论文1绪论16图1.3联苯菊酯和氯菊酯的结构Figure1.3Thestructuresofbifenthrinandpermethrin分子结构中含有三元碳环的拟除虫菊酯双手性中心农药非常广泛，通常含有4个立体异构体，但是少数分子结构中含有顺反异构的情况，会出现8个异构体，如苄烯菊酯、丙氟菊酯和甲氧苄氟菊酯等，也有一些农药在使用时就以单一异构体使用，如苄呋烯菊酯、氯氟醚菊酯和噻恩菊酯等。此类拟除虫菊酯中联苯菊酯、氯菊酯、胺菊酯、甲醚菊酯以及苄呋菊酯等最为常用。如图1.3所示，联苯菊酯的分子结构中含有三元碳环，含有4个立体异构体，但是目前市售和使用的联苯菊酯都为顺式联苯菊酯（cis-联苯菊酯），cis-联苯菊酯中含有1S-cis-联苯菊酯和1R-cis-联苯菊酯两个对映异构体，cis-联苯菊酯的异构体分离技术较成熟，如表1.4所示，在HPLC、GC等常见的色谱仪器上都取得了很好的拆分效果[142,143]，4个异构体的分离研究较少。氯菊酯的4个异构体能够在ChiralcelOJ-H和SumichiralOA‐2500‐Icolumn上取得基线分离[143,144]，但是在SFC上的拆分效果还不尽如人意，仍然有待进一步的研究[145]。关于联苯菊酯的生物活性以及毒性等的研究较为成熟，特别是联苯菊酯可能具有内分泌干扰效应（如表1.5所示）。此前研究主要集中在cis-联苯菊酯的两个异构体上，其对于靶标害虫的杀虫活性具有对映体选择性，1R异构体的杀虫活性比1S异构体强300倍以上，具有显著差异[150]，然而1R异构体也表现出了更强的水生生物毒性，例如具有更强的对角突网纹蚤和大型蚤的急性毒性，以及对斑马鱼胚胎的发育毒性[143,150]。在细胞毒性以及内分泌干扰作用方面，1S-异构体具有更强的人肝癌细胞和巨噬细胞毒性[150,151]，能够更加显著地抑制大鼠嗜铬细胞的活性[152]，1S-异构体对性激
【参考文献】：
期刊论文
[1]高效液相色谱-串联质谱法结合多糖衍生物手性固定相拆分氰戊菊酯[J]. 董超,李晶,杨秦,安文进,张耀海,赵其阳,焦必宁. 分析试验室. 2020(04)
[2]手性杀菌剂在有机蔬菜中的残留特征[J]. 孙彦,杨方星. 环境化学. 2019(12)
[3]超高效合相色谱法对6种三唑类农药对映体的拆分及其在黄瓜中的残留分析[J]. 张文华,谢文,侯建波,陈钦可,李淑敏,祝泽龙,邹学权,徐敦明. 色谱. 2019(12)
[4]顺式联苯菊酯对映体对H295R细胞肾上腺皮质激素分泌的选择性干扰效应[J]. 王春蕾,杨叶,朱光平,刘克澄,姚春冀,吴南翔. 环境与职业医学. 2019(10)
[5]三唑醇杀菌剂对雄性丽斑麻蜥性腺系统的对映选择性影响[J]. 胡晓,李济彤,常静,郭宝元,王会利. 生态毒理学报. 2019(05)
[6]QuEChERS-LC-MS/MS同时测定土壤中3种典型手性农药对映体[J]. 黄玉芬,骆冲,黄健祥,唐雪妹,王富华,万凯. 农产品质量与安全. 2019(02)
[7]腈菌唑在茶园土壤中的对映体选择性降解与碳同位素分馏[J]. 刘冰月,张冬冬,何玲,朱优峰. 地学前缘. 2019(06)
[8]氟环唑对映体绝对构型的确定及残留分析方法研究[J]. 张春艳,刘志伟,苟高章,杨倩文,施海燕,王鸣华. 分析化学. 2018(11)
[9]固相萃取/高效液相色谱法对火龙果中手性苯醚甲环唑的分离测定[J]. 张利强,邢淑莲,林丽云,林玲,叶剑芝,杨春亮. 分析测试学报. 2018(08)
[10]3种三唑类杀菌剂对映体对镰刀菌的选择性活性[J]. 李纳,张丽阳,刁雪,闭贤凤,刘承兰. 华南农业大学学报. 2017(05)
博士论文
[1]三类典型手性除草剂的对映体选择性[D]. 谢婧倩.浙江大学 2017
[2]两种酰胺类手性农药在动物体内及体外的代谢及毒性研究[D]. 王新茹.中国农业大学 2016
[3]苯醚甲环唑手性异构体活性差异及其在稻田的立体环境行为[D]. 贺敏.中国农业科学院 2016
[4]几种手性农药在栅藻和蝌蚪中的选择性富集及毒性效应研究[D]. 黄竻丹.中国农业大学 2015
[5]苯醚甲环唑手性异构体对两种水生生物毒性研究[D]. 刘永.中国农业大学 2015
[6]纤维素类和环糊精类手性固定相的制备及手性农药拆分研究[D]. 刘润强.湖南农业大学 2014
[7]手性农药丙环唑立体异构体稻田环境行为及其生物活性、毒性研究[D]. 程有普.沈阳农业大学 2014
[8]几种典型手性三唑类杀菌剂对映体的分析、环境行为及其生物毒性研究[D]. 李远播.中国农业科学院 2013
[9]典型有机磷和拟除虫菊酯对PC12胞毒性的氧化应激机制及对映体选择性[D]. 陆娴婷.浙江大学 2012
[10]三唑类手性杀菌剂苯醚甲环唑的立体选择性生物活性与环境行为研究[D]. 李晶.中国农业科学院 2012
硕士论文
[1]两种拟除虫菊酯类手性农药对大型蚤的对映体选择性毒理研究[D]. 李雪妍.华侨大学 2019
[2]四种典型手性农药在全国土壤及人体尿液中对映体残留分析[D]. 姚小珊.中南民族大学 2018
[3]甲霜灵对映体对土壤微生物影响研究[D]. 陶怡.中国农业科学院 2018
[4]精甲霜灵的合成工艺研究[D]. 徐朝洁.河北科技大学 2017
[5]手性农药在红曲菌发酵过程中的立体选择性降解研究[D]. 刘银兰.浙江工业大学 2017
[6]两种手性农药在蔬菜中选择性降解及对映体生物活性研究[D]. 吉哲蓉.海南大学 2017
[7]拟除虫菊酯对斑马鱼不同生命阶段的毒性效应及作用机制[D]. 陈楚楚.浙江工业大学 2016
[8]氟胺氰菊酯的立体选择性毒性及蓄积行为研究[D]. 贾琪.中国农业科学院 2015
[9]TDDFT模拟电子圆二色谱确定分子绝对构型的初步研究[D]. 周相勇.山东大学 2015
[10]温度、盐度对两种手性拟除虫菊酯斑马鱼胚胎毒性的影响[D]. 陆彬.浙江工业大学 2015
本文编号：3218519
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