生物化学与分子生物学-第十章第三节 氨基甲酸酯类农药
氨基甲酸酯类农药
➢所用施药区距饮水源必须在30米以 上。
2020/4/21
2.灭多威 methomyl (万灵) [杜邦Co.( 66)]
⑴内吸 触杀 胃毒作用 ⑵高毒 LD50口服＝17-24mg/kg，
LD50兔经皮﹥5000mg/kg ⑶药害 棉花 （24%万灵水溶液） ⑷防治 棉铃虫（杀幼虫、卵）、蚜虫
（1）理化性质：不溶于水，与丙酮、二氯甲烷 、乙醇、二甲苯互溶，酸性介质中易分解。
（2）克百威低毒化衍生物，杀虫谱广，有内吸 性。
（3）大鼠急性经口LD50为209mg/L，兔急性 经皮LD50 >2000mg/L。
2020/4/21
O
(CH2)3CH3
O C NS N
H3C O
CH3
(CH2)3CH3
• 国外四十年代中后期Gysin发现第 一个Carb杀虫剂—地麦威的杀虫活 性，后开发异索威、敌蝇威。
• 1953后US联合碳化公司合成甲萘 威，57年命名为西维因并商品化生 产，1971年美国产量超过2700吨 /年。
• 60’s日本开发取代苯基类Carb（ 防飞虱、叶蝉）
2020/4/21
• 70’s后出现内吸性和肟类Carb， 如呋喃丹、涕灭威、灭多威、拉维 因等。估计有20－40多个品种。
2020/4/21
茚虫威
美国杜邦公司于1992 年开发，并于 2019 年登记上市的氨基甲酸酯类杀虫 剂。
通用名为indoxacarb，商品名 :Ammate（全垒打），Avatar（安打 ）
2020/4/21
• 和传统的氨基甲酸酯杀虫剂不同，茚虫威 为钠通道抑制剂，而并非胆碱酯酶抑制剂 ，故无交互抗性。茚虫威主要通过阻断害 虫神经细胞中的钠通道，使靶标害虫的协 调受损，出现麻痹，最终致死。同时，害 虫经皮或经口摄入药物后，很快出现厌食 ，已在美国、澳大利亚、中国等国作为“ 降低风险产品”( reduced－risk product) 登记注册。
氨基甲酸酯类农药概述
氨基甲酸酯类农药概述氨基甲酸酯类农药是较早用法的含氮类农药。
在六六六禁用之后，氨基甲酸酯类农药已成为我国大量用法的一类农药。
按照《新编农药手册》收录，在我国记下的87个农药品种中，氨基甲酸酯类农药就占11种，且生产量较大，如叶蝉散和速灭威的年产量均已超千吨。
氨基甲酸酯类农药广泛用于杀虫、杀螨、杀线虫、杀菌和除草等方面。
作为杀虫剂的氨基甲酸酯类农药主要可分为：N-甲基氨基甲酸酯类、N，N-二甲基氨基甲酸酯类两大类。
因为前者杀虫谱广，作用强，以此类进展的农药品种尤多。
按照与氨基甲酰部分联结的基团的性质，N-甲基氨基甲酸酯类又可分为芳基氨基甲酸酯和肟基*甲基氨基甲酸酯，前者如甲萘威(西维因)、速灭威、害扑威、残杀威，后者如涕灭威等。
常用的氨基甲酸酯类农药有速灭威，化学名为甲氨基-3-甲苯酯；叶蝉散，又叫异丙威，化学名为甲氨基酸2一异丙基苯酯；残杀威，化学名为2-异丙氧基-苯基-N-甲基氨基甲酸酯；虫螨威又叫呋喃丹、卡巴呋喃，化学名为2，2-二甲基-2，3-氢苯并呋喃-7-氨基甲酸酯；甲萘威又称西维因，化学名为甲氨基-1-萘酯；抗蚜威，化学名为O-(2-二甲氨基-5，6-二甲基嘧啶-4-基)-N，N-二甲基氨基甲酸酯。
氨基甲酸酯类农药的毒性有以下特点：大多数品种速效性好，残效期短，挑选性强；多数品种对高等动物毒性低，除呋喃丹、涕灭威属剧毒，西维因、叶蝉散、速灭威属中毒外，其余常用品种均属低毒(在生物体和环境中易降解)。
氨基甲酸酯类农药是一种抑制胆碱酯酶的神经毒物，但氨基甲酸酯类和胆碱酯酶作用不形成氨基甲酰酯。
它是一种可逆性抑制剂，水解后可恢复成酯酶和氨基甲酸酯，因此它的中毒症状消逝快，并且没有迟发性神经毒性。
氨基甲酸酯类杀虫剂进入人体内，在胃中酸性条件下可与食物中的亚硝基化合物的前体物质亚硝酸盐和硝酸盐反应生成强致癌性的亚硝基化合物，因此认为氨基甲酸酯类杀虫剂可能具有致畸、致突变、致癌作用，并判断氨基甲酸酯类杀虫剂本身在环境中也能形成亚硝胺。
有机磷类和氨基甲酸酯类
有机磷类和氨基甲酸酯类是两种常见的农药。
它们主要通过干扰昆虫或其他害虫的生理过程来达到杀灭害虫的目的。
有机磷类农药是一类广谱、高效、低毒的杀虫剂。
它们主要通过抑制害虫体内酶的活性，破坏其神经系统的正常功能，导致害虫神经系统麻痹和死亡。
有机磷类农药具有杀效快、持效期长等优点，但它们也有较强的毒性，可能会对人类和其他生物造成危害。
氨基甲酸酯类农药是一类常见的有机磷酸酯类杀虫剂，也是一种常用的杀螨剂和杀蚊剂。
氨基甲酸酯类农药主要通过干扰害虫体内酶的活性，破坏其神经系统的正常功能，导致害虫神经系统麻痹和死亡。
氨基甲酸酯类农药具有高效、低毒、对环境污染较少等优点，但也存在较强的毒性和潜在的环境危害。
因此，在使用这些农药时，需要根据具体的情况合理选用，正确使用，并采取相应的防护措施来减少对人类和环境的危害。
生物化学与分子生物学-第十章第三节 氨基甲酸酯类农药
留期短及对人畜毒性比有机磷农药低。
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常见氨基甲酸酯类农药：甲萘威（西维因），克百威
(呋喃丹)，异丙威，涕灭威，灭多威，残杀威，苯
菌灵等。
苯菌灵
{1-[(丁氨基)甲酰]-1H-苯并咪唑-2基}氨基甲酸甲酯 {1[(Butylamino)carbonyl] -1H-benzimidazol-2-yl}carbamate
1-萘酚，甲胺
苯菌灵 多菌灵
多菌灵，2-氨基苯并咪唑，甲基（5-羟 基-1H-苯并咪唑-2-基）-氨基甲酸甲酯
同上
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• 毒性作用: 多数氨基甲酸酯类毒性低，但 呋喃丹，涕灭威属高毒，西维因，异丙 威，速灭威属中等毒性，虽氨基甲酸酯 类大多毒性低，但其具有致癌性，已被 国际组织定义为2A类致癌物。
ethylidenamino methylcarbamate
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二、理化特性
• 多为白色结晶，无特殊气味； • 易溶于有机溶剂，难溶于水； • 酸性溶液中稳定，遇碱分解失效，生成甲胺
和二氧化碳及相应的其他产物； • 高温下不稳定，受热易分解，随温度升高降
解速度加快。
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7min，50%B；流速0.25mL/min。 • 质谱： 采用多反应监测模式进行扫描。
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第三节氨基甲酸酯类农药 一、概述
氨基甲酸酯类农药(carbamate pesticides)：OPs和有机 氯农药之后的新型广谱杀虫、杀螨剂和除草剂。
O
R2：芳香烃基、脂肪烃基
• 结构通式 R1 NH C
O
R2
或其他环烷烃基 R1：甲基 杀虫剂 R1：芳香基 除草剂
氨基甲酸酯类杀虫剂
氨基甲酸酯类杀虫剂
氨基甲酸酯类杀虫剂
（1）氯甲酸酯法
（2）氨基甲酰法
氨基甲酸酯类杀虫剂
（3）异氰酸酯
氨基甲酸酯类杀虫剂
（1）克百威/丁硫克百威： 1.4亿美金
LD50=814mg/kg
LD50=185250mg/kg
拟除虫菊酯已成为农用及卫生杀虫剂的重要支柱之一。
除虫菊酯杀虫剂
拟除虫菊酯的一些优良品种大都具有低毒、广谱等特点， 特别对防治棉花害虫效果突出。在有机磷、氨基甲酸酯出 现抗性的情况下，其优点更为明显。
这种新型的人工合成除虫菊酷通常称为拟除虫菊酯。
除虫菊酯杀虫剂
1947年第一个合成除虫菊酯即烯丙菊酯问世。由于当时 有机氯、有机磷杀虫剂正处于发展时期, 而合成除虫菊酯 生产工艺复杂、成本高，所以对这类杀虫剂的研究开发 末引起足够重视。
60年代以来，由于有机氯、有机磷杀虫剂的大量使用， 对湿血动物高毒和对环境污染等问题日益严重，于是农 药更加重视天然来源杀虫剂的研究。
后来，这些化合物的几个在日本发展成杀虫剂品种，它们是 害扑威8、异丙威9、二甲威10、速灭威11。
氨基甲酸酯类杀虫剂
更重要的是，这项研究工作牢牢地确定了N-甲基氨基 甲酸芳基酯在杀虫剂中的地位，为后来大量新的氨基 甲酸酯杀虫剂的出现奠定了基础。
此外，在氨基甲酸酯杀虫剂的早期发展过程中， Casida研究小组在弄清氨基甲酸酯在机体及环境中的 归宿的化学及生物机制方面也有许多出色的工作。
氨基甲酸酯类杀虫剂
此后，Gysin把研究目的转向氨基甲酸酯杀虫剂，并且 认为最有希望的化合物是杂环烯醇的衍生物。
其中异索威5、敌蝇威6和地麦威4于50年代在欧洲相 继进入商品化生产。
3.氨基甲酸酯杀虫剂
§1、杀虫剂∽氨基甲酸酯类杀虫剂
西维因合成方法：
CH3NH2 + COCl2 = CH3NHCOCl + HCl
CH3NHCOCl = CH3NCO +HCl
OH CH3NCO + O-CO-NHCH3
§1、杀虫剂∽氨基甲酸酯类杀虫剂
2、克百威，又名呋喃丹；
CH3 O CH3NH-C-O O CH3
它是内吸性杀虫、杀螨和杀线虫剂，是防治棉花害虫的优良药剂， 对烟草、苜宿、甘蔗、马铃薯、花生、玉米等作物的害虫也有效。
§1、杀虫剂∽氨基甲酸酯类杀虫剂
克百威合成方法：
CH3 Claisen OCH2-C=CH2 NO2
H
+
CH2-C=CH2 O CH3 Fe + HCl
§1、杀虫剂∽氨基甲酸酯类杀虫剂
1、西维因：
O O-C-NHCH3
西维因为白色结晶固体，熔点mp：142°C，在30℃水中溶解度为 40×10－6，溶于多数极性有机溶剂。西维因是接触性杀虫剂，兼有一 些内吸活性，可防治果树、蔬菜、棉花和其它作物的多种害虫。 第二代产品以涕灭威、克百威为代表，出现了氨基甲酸杂环酯，和 氨基甲酸肟酯，这类结构的化合物属于高效杀虫剂，杀虫谱也较广，缺 点是毒性太高，使应用受到一定限制。 如何使这些高效高毒的品种低毒化，而又不降低其杀虫活性，是研 究开发氨基甲酸酯类杀虫剂的重点。
§1、杀虫剂∽氨基甲酸酯类杀虫剂
涕灭威合成方法：
CH3 CH3
C
CH2
+
NOCl ( NaNO2 + HCl )
CH3 CH3 C Cl CH2NO
CH3SNa
CH3 CH3 C CH3S CH = NOH
氨基甲酸酯类农药残留
氨基甲酸酯类农药残留1 基本概念和性质氨基甲酸酯类农药（carbamates）用作农药的杀虫剂、除草剂、杀菌剂等。
其毒理机制是抑制昆虫乙酰胆碱酶（Ache）和羧酸酯酶的活性，造成乙酰胆碱（Ach）和羧酸酯的积累，影响昆虫正常的神经传导而致死。
这类杀虫剂分为三大类:(一)稠环基氨基甲酸酯类（1）甲萘威（西维因）Carbaryl Union Carbide Co.(56)：水中溶解度低，30o C，40ppm，苯、二甲苯中溶解度低，稳定性好（光、热、酸），碱中易分解。
具有触杀、胃毒和微弱的内吸作用。
低毒，大白鼠LD50口服540～710mg/kg，LD50经皮＞2000mg/kg。
人体中酯酶水解为主，昆虫中MFO酶分解（非水解酶），在酸性条件下能转化为亚硝基苯化合物，具有致癌作用。
（2）克百威（呋喃丹）Carbofuran FMC(1967)：广谱性杀虫、杀线虫剂，可防治300多种害虫，如稻、棉、玉米、马铃薯、地下害虫。
胃毒、触杀、内吸，残效长、残留低。
高毒，鱼、牛、水生动物有毒。
不易积累，代谢快（水解、羟基化）。
不允许喷雾，桑树附近不使用。
（3）丙硫克百威（安克力，fenfuracarb）：难溶于水，溶于大多数有机溶剂，对光不稳定。
触杀、胃毒和内吸作用，持效期长。
中毒，大鼠急性经口LD50为138mg/L，急性经皮LD50 >2200mg/L。
（4）丁硫克百威（好安威，好年冬，carbosulfan）：不溶于水，与丙酮、二氯甲烷、乙醇、二甲苯互溶，酸性介质中易分解。
克百威低毒化衍生物，杀虫谱广，有内吸性。
大鼠急性经口LD50为209mg/L，兔急性经皮LD50 >2000mg/L。
（二）取代苯基类（1）异丙威（叶蝉散，isoprocarb）：不溶于卤代烷烃和水，难溶于芳烃，溶于丙醇、甲醇、乙醇、二甲亚砜、乙酸乙酯等有机溶剂。
在酸性条件下稳定，碱性溶液中不稳定。
较强的触杀作用，速效性强，主要防治水稻叶蝉、飞虱类害虫。
氨基甲酸酯类农药
阿托品单 重复用药 阿托品单 重复用药 次用量 间隔 次用量 间隔 （mg） （min） （mg） （min）
轻度中毒 0.5-1.0 中度中毒 1-2
60 30-60
1-2 2-3
30 15-30
重度中毒
2-3
15-30
3-5
10-15
• 东莨菪碱对本类农药中毒的治疗效果可能 优于阿托品。因为前者对腺体、睫状肌等 的M受体阻滞作用强于阿托品，而且小剂量 时可兴奋呼吸中枢，防止呼吸衰竭；大剂 量时具有明显的催眠作用，故不易导致惊 厥，用法东莨菪碱0.01-0.05mg/kg。肌注或 静脉注射，每30min/次，至症状缓解以后 维持24h.
中毒机理： 与有机磷农药相似，主要是抑制胆碱酯酶 活性，使酶活性中心丝氨酸的羟基被氨基甲酰 化，因而失去酶对乙酰胆碱的水解能力。氨基 甲酸酯类农药不需经代谢活化，即可直接与胆 碱酯酶形成疏松的复合体。由于氨基甲酸酯类 农药与胆碱酯酶结合是可逆的，且在机体内很 快被水解，胆碱酯酶活性较易恢复，故其毒性 作用较有机磷农药中毒为轻。
• • • • • •
治疗 1.清除毒物： a.洗胃； b.保留胃管负压引流； c.导泻； d.对于重症病例可考虑血液灌流治疗。
• • • •
2.解毒治疗 应及早应用阿托品、长托宁等抗胆碱类药物。 禁用肟类复能剂； 由于氨基甲酸酯类农药在体内代谢迅速，胆碱酯酶 活性恢复很快，肟类胆碱酯酶复能剂需要性不大； • 有些氨基甲酸酯类农药如急性西维因中毒，使用肟 类胆碱酯酶复能剂反会增强毒性和抑制胆碱酯酶活 性，影响阿托品治疗效果，故氨基甲酸酯类农药中 毒一般不使用肟类胆碱酯酶复能剂治疗。
• 3.对症治疗 • a.激素应用：防止肺水肿、脑水肿、抑制应激 反应等。 • b.控制惊厥：安定静脉应用。不用巴比妥类， 为肝药酶诱导剂，可促进毒物氧化，对毒物 快速解毒不利。 • c.对重症病例可考虑血液净化。 • d.维持水电解质平衡。
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二、理化特性
• 多为白色结晶，无特殊气味； • 易溶于有机溶剂，难溶于水； • 酸性溶液中稳定，遇碱分解失效，生成甲胺
和二氧化碳及相应的其他产物； • 高温下不稳定，受热易分解，随温度升高降
解速度加快。
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第三节氨基甲酸酯类农药 一、概述
氨基甲酸酯类农药(carbamate pesticides)：OPs和有机
氯农药之后的新型广谱杀虫、杀螨剂和除草剂。
O
R2：芳香烃基、脂肪烃基
• 结构通式 R1 NH C
O
R2
或其他环烷烃基 R1：甲基 杀虫剂 R1：芳香基 除草剂
R1：苯并咪唑 杀菌剂
• 特点：速效、内吸、触杀、易降解残
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O
涕灭威
N
2-甲基-2-(甲硫基)丙醛-O-[(甲基氨基)羰
S
O
NH 基]肟（2-methyl-2-(methylthio)-
propionaldehyd o-(methylcarbamoyl)oxime）
灭多威
1-(甲硫基)亚乙基氨甲基氨基 甲酸酯methylthio-1-
五、液相色谱-串联质谱法测定血浆中三 种氨基甲酸酯类农药
1. 原理： 加入内标物醚菊酯，用乙腈沉淀血浆中的
蛋白质，离心后取上清液，C18柱分离、质谱检 测、内标法定量。 同时测定血浆中呋喃丹、丁硫呋喃丹和仲丁威。
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2.样品处理
• 加内标：取100µL血浆至1.5mLEP管中，加5µL 0.5 µg/mL醚菊酯和20µLpH6.0乙酸盐缓冲液。
7min，50%B；流速0.25mL/min。 • 质谱： 采用多反应监测模式进行扫描。
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留期短及对人畜毒性比有机磷农药低。
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常见氨基甲酸酯类农药：甲萘威（西维因），克百威
(呋喃丹)，异丙威，涕灭威，灭多威，残杀威，苯
菌灵等。
苯菌灵
{1-[(丁氨基)甲酰]-1H-苯并咪唑-2基}氨基甲酸甲酯 {1[(Butylamino)carbonyl] -1H-benzimidazol-2-yl}carbamate
中毒即后可发恢病复快活，性临。床症状轻，症状消失快，中毒 程度与红细胞胆碱酯酶抑制的程度明显相关
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• 生物监测指标：
– 血中胆碱酯酶活性： – 生物样品中原型或代谢产物：反映机体接触
程度或中毒程度。
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四、样品采集及保存 • 同有机磷农药
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氧化产物:三羟基呋喃丹（毒性与呋 喃丹相当）
主要水解产物:酚类。3-羟基-7-苯酚-
克百威，3-酮基-7-苯酚克百威，7-
苯酚克百威
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名称
尿中主要代谢产物
涕灭威 克百威（呋喃丹） 甲萘威（西维因）
涕灭威丁腈、滴灭威亚砜、涕灭威砜
3-羟基呋喃丹，3-酮基呋喃丹，3-羟基7-苯酚-克百威，3-酮基-7-苯酚克百威， 7-苯酚
三、代谢和生物监测指标 • 吸收和分布: 经呼吸道、消化道吸收，经
皮肤吸收较慢、吸收量低。分布到各组 织器官 • 代谢：代谢迅速，无体内蓄积，主要从 尿中排出，少量经肠道排出。
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• 克百威（呋喃丹）代谢: 肝内代谢，
水解速率比氧化快3倍。
结合产物：酚类与葡萄糖醛酸或硫酸 结合成酯
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甲萘威
1-萘基-N-甲基氨基甲酸酯； 1-Naphthalenol methylcarbamate
克百威
2,3-二氢-2,2-二甲基-7-苯并呋喃基甲氨基甲 酸酯； 2,2-Dimethyl-2,2-dihydrobenzofuranyl7-N-methylcarbamate
• 沉淀杂质：加200µL乙腈沉淀血浆中蛋白质，漩 涡混合10s，3000r/min离心10min，取上清液进 样分析
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3. 仪器参考条件 • C18色谱柱：(50mm×2.0mm, 5m) • 流动相A：10mmol/L乙酸铵/水溶液；流动相B：
乙腈/水=95:5。 • 梯度洗脱程序：0min，0%B；2min，100%B；
• 临床表现：急性中毒临床表现与有机磷 农药类似，接触2~4h后发病，部分氨基 甲酸酯类可引起接触性皮炎。
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• 毒性机制：类似于有机磷农药中毒。
– 相同点：抑制神经组织，红细胞和血浆内的 乙酰胆碱酯酶
– 区别：氨基甲酸酯类抑制酶作用快，恢复快。 进入甲酰化酶；氨基 甲酰化酶易水解，一般4小时左右胆碱酯酶
1-萘酚，甲胺
苯菌灵 多菌灵
多菌灵，2-氨基苯并咪唑，甲基（5-羟 基-1H-苯并咪唑-2-基）-氨基甲酸甲酯
同上
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• 毒性作用: 多数氨基甲酸酯类毒性低，但 呋喃丹，涕灭威属高毒，西维因，异丙 威，速灭威属中等毒性，虽氨基甲酸酯 类大多毒性低，但其具有致癌性，已被 国际组织定义为2A类致癌物。