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农药合成.ppt

1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 绪论,农药:主要用来防治危害农林牧业的有害生物(害虫、害螨、线虫、病原菌、杂草及鼠类),及调节植物生长的化学药品。,通常也把改善有效成分物理或化学性状的各类助剂也包含其内。,1.从化学结构看农药的发展,公元前,9世纪古希腊:硫磺熏蒸,(S)

2、古罗马:砷杀虫,(As),16世纪:烟碱防治橡皮虫,1867年:亚砷酸铜,Cu3(AsO3)2,,防控科罗拉多甲虫,第一个立法农药,1885年:波尔多液,(CaO+CuSO4),19世纪末20世纪初:石硫合剂,(CaO+S),1913年:有机汞做种子处理剂,(RHgX),1932年:二硝基邻甲苯酚用做除草剂,1934年:福美双广谱杀菌剂,1942,年,:DDT,1942,年:,2,4-,D,1944,年:对硫磷,农药结构从,无机,到,有机,从,天然,到,人工,种类繁多,品种丰富,用途多样,农药中绝大部分品种为有机化合物,所以农药合成主要为有机合成。,什么是有机合成?,无机农药的特点,无机农药

3、由天然矿物原料加工制成的农药。如:砷酸钙、砷酸铅、硫酸铜、磷化铝、波尔多液、石灰硫黄合剂等。主要成分为无机化学物质,农药作用单一、品种少、药效低、且容易发生药害,大部分已被有机农药取代。,有机合成,有机合成:一般指通过一系列有机反应,将一些易得的、廉价的原料制备成新的、较为复杂的、更有价值的有机化合物的过程。,而由较复杂的有机物降解为结构相对简单的有机物的过程也属此列。,有机合成的任务,制备有机物,特别是具有特殊功能、特殊药效的新化合物;,对天然药物的结构验证、改造或结构修饰;,理论研究,农药合成的任务,运用以化学为基础的有机化学的理论及技术,研究农药设计和合成的原理及方法,不断研制出高效

4、低毒、低残留的农药,并找到各种农药的最佳合成路线及方法,以达到降低成本、提高生产效益、减少三废的目的。,化学合成农药,化学合成的农药结构复杂、品种繁多(目前国内常用的约300多种以上,国际注册的品种千余种以上,且每年在逐步增加),生产量大,是目前农药应用的主体。,应用范围广、很多品种的药效高,而且原料来源广(主要为石油化工产品),资源丰富。,化学合成农药的发展阶段,20世纪50年代中期以前:开创期;,20世纪50年代末-60年代末期:发展期;,20世纪70年代-至今:高速发展期。,现阶段农药合成的特点:,1)高药效:降低使用量,减少对环境的污染及治理负担,2)环境要求日益提高,农药管理及登记

5、越来越严格,新品种发展速度降低,,因毒性或残留等原因部分老品种禁用。,农药对环境污染:内分泌干扰(,EDCs)的干扰功能分类,EDCs,雌激素干扰物,雄激素干扰物,甲状腺干扰物,胰岛素干扰物,糖皮质激素干扰物,肾上腺皮质激素干扰物,按照对,EDCs的认识程度分类,引自,Illinois EPA Endocrine Diruptor Strategy,1997,天然,激素化合物:如植物激素大豆异黄酮,药物 如类固醇类、己烯雌酚、避孕药等。,工农业用原料、产品及排放的废弃物,工业原料:如某些溶剂(如壬基酚)、增塑剂,农用物资:,如某些杀虫剂、除草剂、塑料薄膜,生活用品:如塑料、油漆、,室内杀虫剂,

6、医用塑料器具:如塑料输液器,汽车尾气、垃圾焚烧,环境中EDCs,的来源,暴露途径:呼吸道、,消化道、皮肤、血液(如输液、透析),暴露水平:多种,EDCs的暴露,水平难以确定,人群EDCs暴露,蓄积效应:多数,EDCs能蓄积在体内脂肪组织,而且在应激、妊娠及营养不良时释放出来进入血液,生物富集:多数,EDCs,沿食物链富集,如,DDT,浓度在各营养级间呈几何级数增长,发育异常,生殖障碍,出生缺陷,某些癌症,EDCs的有害效应,EDCs,对动物的有害效应,Missing limbs,They have extra limbs,Missing eyes,有机氯农药与儿童期肿瘤的关系,机制,:父母于孕

7、前或孕期暴露于有机氯农药,而导致父母生殖细胞变性、遗传物质改变或在激素和免疫功能方面改变,从而导致儿童期内分泌相关肿瘤发生。,人群研究,1970年1996年有关使用有机氯杀虫剂与儿童期肿瘤的关系的研究提示:经常性的职业暴露和家庭使用杀虫剂与儿童期的白血病和脑瘤有关,其他相关的肿瘤有Wilm s肿瘤,Ewings 肿瘤和生殖细胞肿瘤。,化学合成农药发展趋势,新品种的发展,尤其是具有特异性能的新品种;,提高合成农药的质量,由低纯度的粗制品向精细化工品发展;,更新筛选方法,提高新化合物的命中率,,“生物农药”,“环境和谐农药”发展。,有机氯杀虫剂的问世,有机合成农药出现的一个重要标志是缪勒(P.M,

8、ller)于1939年发现了人工合成的有机氯杀虫剂滴滴涕,具有优异的广谱杀虫作用:,英国的法拉第(M.Faraday)于1925年首次合成了六六六,但在1945年(英国)和1942年(法国)才相继发现其具有杀虫活性。,有机磷杀虫剂的出现,20世纪40年代初,出现了另一类重要的杀虫剂:有机磷杀虫剂,由德国拜耳公司(Bayer)施拉德研究小组开发。1943年第一个商品化的有机磷杀虫剂特普(TEPP)投入市场,用于农业害虫防治。,有机磷杀虫剂是我国应用最广的杀虫剂,品种繁多,性能也差别很大;,杀虫谱宽:可防治多种农林害虫,也可防治卫生害虫,及家畜、寄生虫;,杀虫方式多样化:大多数具有触杀和胃毒作用,

9、有些具有内吸或渗透作用,个别具有熏蒸作用。杀虫机理是抑制害虫体内的胆碱酯酶活性,破坏神经系统的传导,引起神经系统中毒症状,导致死亡。,缺点:对环境危害大,残留时间长。部分品种已被禁用。,我国农药领域的发展概况,从无到有,从仿制到创制,从跟踪到自主创新,2.农药合成概述,2.1 概念:是利用化学方法将单质、简单的无机物或有机物制备成具有农药功能的物质的过程。,农药合成包括两个领域:,原药的工业生产和新农药的开发,。,2.2 先导化合物(,Lead compound),2.2.1 概念:是指通过生物测定,从众多的化合物中发现和选定的具有某种农药活性的新化合物,一般具有新颖的化学结构,并有衍生化和改

10、变结构的发展潜力,可以用作起始研究模型,经过结构优化,开发出受专利保护的农药品种。,(,1)经验筛选 :创制农药的基本方法,能发现结构新颖和作用机制独特的农药。,(2)类推合成:me-too molecules,成功率高,省力。,(3)天然产物模型:成功率较高,但大多结构复杂,合成困难很大。,(4)生物合理设计:针对某一生化过程中的关键靶标合理设计其抑制剂。,2.2.2 先导化合物的发现途径,经验筛选,敌草隆,敌草腈,无除草活性,灭幼脲,除虫脲,特异杀虫活性,类同合成,氯磺隆,甲磺隆,豆磺隆,嘧磺隆,单嘧磺隆,天然产物模型,毒扁豆碱,氨基甲酸酯类杀虫剂,沙蚕毒素,杀螟丹,杀虫双,除虫菊素,氯氰

11、菊酯,溴氰菊酯,烟碱,吡虫啉,2.3 小试研究,(1)选择合成路线,:,原料来源,设备条件,能源消耗,反应收率,成本核算,(,2)合成条件优化:,原料配比,投料顺序,催化种类,物料浓度,反应温度,反应压力,(,3,)测定和合成有关的理化数据:热量、黏度,(,4,)制定原料、中间体、产品的分析方法,(,5,)进行物料能量衡算,初步评价其经济效益,(,6,)提供样品,进行田间药效试验和安全性评价,2.4中试研究,(,1)验证小试研究结果,(2)建立一定规模的中试试验装置:考验工艺流程的合理性和操作条件的可靠性,测定物料平衡、热量平衡及制定过程控制方案。,(3)主要设备材质选择和设备选型,(4)较长周期稳定和连续运转,(5)三废治理方案,(6)原材料、中间体及产品分析方法和建立产品质量标准,(7)产品应用研究,(8)中试技术及中间评价,(9)基础设计与最终评价,小试研究,中试试验,基础设计,概念设计,基础研究,工业规模,过程控制,新农药研究开发过程,

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