手性农药选择性生物活性与毒性效应研究进展

手性农药因对映体在生物活性、毒性、环境行为等方面的差异性而备受关注,充分了解对映体的立体选择性对开发高活性农药及减量使用具有重要意义。本文聚焦手性农药对映体的立体选择性效应,系统地调研了对映体生物活性和毒性选择性差异,并进行了分类梳理,重点综述了手性农药对映体的生物活性及毒性和环境风险的差异性,阐述了手性农药对非靶标生物造成的氧化应激、内分泌干扰等慢性毒性,同时关注选择性的规律与机制,为环境友好型高效手性农药的开发、手性农药的风险评估及管理、手性农药对映体立体选择性机制研究提供参考。     

手性农药毒性机制的对映体选择性

综述了手性农药在急性毒性、慢性毒性、细胞毒性、藻类与植物毒性及生物体富集方面的对映体选择性差异。大量研究显示,手性农药的不同对映异构体对于非靶标作用体的毒性存在显著差异,这种选择性差异既取决于手性农药的对映异构体,同时又与作用的受体相关。探讨了手性农药毒理学研究的重点和发展方向——在对映体水平上对手性农药的毒理机制进行全面深入的研究,对于评价农药对健康的风险及生产绿色高效的单一或复合的对映体农药具有指导意义。     

手性农药的机遇

1简介全世界商业化的农药中有25％为手性化合物，销售占26％。尽管单一异构体在法规、知识产权及经济方面都有潜在的优势，而它们的市场占有份额仅为7％，这主要是由于手性原料及合成路线方面的原因使一单异构体的农药比人们预想的要少。开发出更多的手性合成路线，将会使这些潜在的优势成为现实。许多化学反应在所产生的异构体之间无选择性，它们总是成对出现，形成不具旋光性的外消旋体。医药及农药行业在生产或使用的许多化合物都是含有手性中心的外消旋体，但当它们被施用后，其生化作用及受体对它们的反应却因异构体而异，有些情况下，…     

手性有机磷农药对映体在纤维素类手性固定相上的分离

引　　言手性有机磷农药由于分子中含有一个手性磷原子,可形成一对光学异构体,在生物活性方面往往具有显著的立体差异。随着手性化合物分离技术的发展,手性农药对映体的分离也越来越引起人们的广泛重视,已有许多关于菊酯类,芳基羧酸类,三唑类手性农药对映体分离的报道[1]。这些手性农药分子中都含有手性碳原子,而对于含有手性磷的手性农药虽然也有一些报道[2,3],但相对较少。胺草磷(amiprophos)类化合物是一类具有高除草活性的有机磷农药。我们曾对此系列39个化合物采用高效液相色谱方法,在Pirkle类型手性固定相上进行了对映体分离的研究[4…     

腈菌唑在番茄果实中的立体选择性降解

为明确田间条件下手性杀菌剂腈菌唑对映体在番茄果实中的降解规律,采用Lux Cellulose-1手性色谱柱及超高效液相色谱-串联三重四极杆质谱 (UPLC-MS/MS) 分析方法,研究了腈菌唑对映体的分离及其在番茄果实中的选择性降解。样品经乙腈提取,采用QuEChERS 方法净化。分析方法验证结果表明:在0.000 5~0.05 mg/L线性范围内,腈菌唑对映体的峰面积与其浓度间呈良好的线性关系,R2均大于0.99;在0.005、0.05和0.25 mg/kg 3个添加水平下,腈菌唑对映体在番茄中的平均回收率在92%~96%之间,相对标准偏差 (RSD) 在1.0%~3.0%之间。降解试验结果显示:腈菌唑对映体在番茄果实中的降解规律符合一级反应动力学方程,其降解半衰期在2.77~4.08 d之间;腈菌唑对映体在番茄果实中的降解具有明显选择性,随时间延长,其对映体分数 (F_E) 值由最初的0.47下降为0.24,其中S-(+)-腈菌唑优先降解,从而导致R-(–)-腈菌唑的相对富集。本研究从对映体的角度评价了腈菌唑在番茄中的降解,可为手性农药对映体的环境行为研究提供基础数据。     

环境样品中手性农药对映体浓度测定方法研究进展

论述了开展环境样品中手性污染物对映体浓度的测定方法研究的重要意义，评述了该研究课题的研究现状，讨论了环境样品手性分析的难点，介绍了本课题组的相关研究成果，最后建议了应加强研究的3个方向。     

二氯菊酸光学纯度的毛细管气相色谱法测定研究

使用以 2 ,6 -二 -O-戊基 - 3-O-丁酰基 -β-环糊精作手性固定相制成的毛细管手性柱 ,用气相色谱法在 120℃成功地分离了外消旋二氯菊酸甲酯对映体 ,其中对顺、反外消旋二氯菊酸甲酯对映体的手性分离因子分别达到 1.03和 1.04 ,均大于测定光学纯度 (e.e.% )值所要求的 1.02。测定了 4种手性二氯菊酸甲酯的光学纯度 ,方法简便易行 ,可用于二氯菊酸的光学纯度测定     

《手性农药与农药残留分析新方法》

<正>出版时间:2015-03-01出版社:科学出版社ISBN:9787030436344定价:$280.00元开本:16内容简介:本书介绍了多种手性农药的分离分析方法及环境行为。利用色谱技术建立了不同环境样本中手性农药对映异构体的分离分析方法,系统地总结了手性农药对映异构体在土壤、水体、动物和植物等样本中的选择性行为,较为详细地描述了手     

乙草胺和异丙草胺对映异构体的拆分

利用Chiralpak AS-H手性色谱柱,以正己烷为流动相,以有机醇为极性改性剂,采用正相高效液相色谱法分别对乙草胺和异丙草胺的对映体进行了手性拆分,并结合紫外-可见、圆二色、旋光检测器和八区律规则对其对映体的绝对构型进行了判定。结果表明:乙草胺和异丙草胺的第一洗脱峰在220 nm检测波长下均具有负的康顿(Cotton)效应和旋光(ORD)信号,根据八区律判定其构型为aR-型,具有相反信号的第二洗脱峰为aS-型。以正己烷-异丙醇(97∶3,体积比)为流动相时,乙草胺和异丙草胺分离度分别为2.23和1.52。其手性拆分过程均受焓驱动,且分子中的N-烷氧取代基在对映体与手性固定相作用过程中具有重要作用。     

丙溴磷对映异构体在柑橘中的残留分析及选择性降解

基于手性固定相/高效液相色谱- 串联质谱结合QuEChERS前处理技术建立了柑橘中丙溴磷对映体残留的分析方法,并通过田间试验研究了丙溴磷对映异构体在柑橘中的选择性降解行为。柑橘样品经乙腈快速提取,多壁碳纳米管净化。丙溴磷对映体采用ND(2)-RH手性色谱柱分离,正离子多反应监测模式 (MRM) 检测,基质匹配标准曲线法定量。方法验证结果表明,丙溴磷对映体在2.5~250 μg/L质量浓度范围内线性关系良好 (r ≥ 0.999 6),方法定量限 (LOQ) 为5 μg/kg。在3个添加水平(5、100、500 μg/kg)下,丙溴磷对映体的平均回收率为76%~83%,相对标准偏差 (RSD) 为2.6%~6.0%。田间试验结果表明,丙溴磷对映体在柑橘中的降解规律符合一级反应动力学方程,(+)-丙溴磷和 (?)-丙溴磷的降解半衰期分别为12.53 d和14.14 d;在施药后30 d,丙溴磷2个对映体的对映体分数值达到0.43,表明其在柑橘中的降解存在明显的对映体选择性差异。     

马拉硫磷对映体对人成神经细胞瘤细胞生长影响的选择性差异

首次报道了马拉硫磷及其对映体对神经细胞生长的影响及其对映体对神经细胞毒性的选择性差异。以人成神经细胞瘤(SH-SY5Y)细胞为体外研究模型,利用高效液相色谱法对马拉硫磷进行手性拆分,分别研究其外消旋体(rac-)、R- 和S-体对神经细胞生长的影响。用10-7~10-4 mol/L 的马拉硫磷及其对映体分别处理SH-SY5Y细胞,通过噻唑兰(MMT)法分析细胞的生长率,同时用显微镜观察细胞的生长状态以评价化合物的毒性。结果表明:SH-SY5Y细胞生长受到马拉硫磷的抑制,且对时间、剂量呈现出一定的依赖性。10-4 mol/L浓度下其抑制作用最为显著,在该浓度下处理48 h马拉硫磷R-体对细胞生长的相对抑制率为75%左右,比S-体的作用强近2倍。显微观察结果显示,处理后的SH-SY5Y细胞形态发生了一定的变化,出现细胞变形、增大等现象。研究结果表明,马拉硫磷对SH-SY5Y神经细胞生长具有一定的抑制作用,且其对神经细胞的毒性存在着明显的对映体选择性。     

三种三唑类杀菌剂对映体生物活性的研究

采用高效液相色谱法(HPLC)拆分了戊唑醇(tebuconazole)、粉唑醇(flutriafol)和己唑醇(hexaconazole)3种杀菌剂的外消旋体,并且制备了对映体的纯品。以花生褐斑病菌Cercospora arachidicola、番茄早疫病菌Alternaria solani、油菜菌核病菌Sclerotinia sclerotiorum、苹果轮斑病菌Alternaria mali、甜菜褐斑病菌Cercospora beticola等5种植物病原菌为供试菌,采用琼脂稀释法测定了3种杀菌剂的外消旋体及对映体的生物活性,比较了对映体之间抗菌活性的差异。结果表明:(-)-戊唑醇的抗菌活性优于(+)-戊唑醇;(+)-粉唑醇的抗菌活性优于(-)-粉唑醇;(-)-己唑醇的抗菌活性优于(+)-己唑醇。     

手性农药的环境行为研究进展

本文对手性农药在环境中的行为研究进行了综述.从手性农药环境行为研究意义、手性农药环境行为研究方法、手性农药环境行为研究现状(有机氯、拟除虫菊酯类杀虫剂、苯氧羧酸类除草剂、酰苯胺类杀菌剂、手性分子作为环境示踪物)和手性农药代谢研究发展趋势等方面进行了论述.在宏观研究环境危害的同时,建议开展微观的手性农药代谢研究.以确定其对人类及其他动植物及微生物的毒力和毒理,更好地指导手性农药的应用.     

拟除虫菊酯类农药对哺乳动物神经毒理的研究进展

对拟除虫菊酯类(SPs)农药对哺乳动物的神经毒理学研究过程及其最新进展进行了综述。拟除虫菊酯类农药是目前使用广泛的一类神经毒性杀虫剂,主要用于农业和卫生害虫的防治。已有研究结果显示拟除虫菊酯类农药对非靶标野生动物和人类的神经系统有一定的毒性作用,其对哺乳动物的神经毒性主要表现为急性和慢性神经毒性,而且其毒性作用与拟除虫菊酯类农药的立体结构相关,有一定的对映体选择性差异。     

高效液相色谱法对氯氟吡氧乙酸1-甲基庚酯对映体的拆分

为了对氯氟吡氧乙酸1-甲基庚酯对映体进行分离分析,合成了纤维素-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)(CDMPC),并将其涂敷在球形氨丙基硅胶(APS)上制成液相色谱手性固定相,采用该固定相在正相色谱条件下首次成功地对氯氟吡氧乙酸对映体进行了拆分。考察了流动相中异丙醇含量以及流速对拆分的影响,并对拆分的机理进行了探讨。当流动相组成为正已烷+异丙醇(99∶1,体积比),流速为0.5 mL/min时,对映体分离因子a为1.16,分辨率Rs为1.13。结果表明,氯氟吡氧乙酸1-甲基庚酯对映体在氨丙基硅胶柱上能得到较好的拆分,依此可建立一个有效的对映体分析方法。     

三唑醇对映体的反相高效液相色谱拆分热力学研究

在高效液相色谱反相条件下,利用涂敷型纤维素-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)手性固定相(CDMPC-CSP)对三唑醇4个对映异构体进行了直接手性拆分研究。考察了不同流动相组成和柱温对三唑醇对映体的色谱保留及分离的影响。同时,利用热力学方法对三唑醇对映体与固定相之间的色谱保留和分离的热力学机理进行了探讨。结果表明:在以甲醇-水(70∶ 30,体积比)为流动相、流速0.8 mL/min、柱温15 ℃,或在以乙腈-水(30∶ 70,体积比)为流动相、流速1.0 mL/min、柱温45 ℃的条件下,三唑醇对映体可以得到较好分离。     

敌草胺对映体的高效液相色谱分离及手性拆分热力学研究

利用直链淀粉三-(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)手性固定相(AD-RH柱)和纤维素三-(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯)手性固定相(OD-RH柱),以乙腈-水为流动相,对敌草胺对映体进行了直接手性拆分研究。考察了流动相组成、流速、柱温等对敌草胺对映体的色谱保留和分离的影响,并对敌草胺对映体与固定相之间的色谱保留和分离的热力学机理进行了讨论。结果表明,在流速为0.5mL/m in、乙腈-水为50∶50(体积比)、柱温在1035℃条件下,AD-RH和OD-RH柱的△△H0值分别为-1 160.79和-673.40J/mol,即AD-RH柱的拆分能力优于OD-RH柱,二者都能实现基线分离。     

环丙唑醇对映体的反相高效液相色谱分离及其热力学研究

在高效液相色谱反相条件下,利用手性色谱柱Lux Cellulose-1(纤维素-三(3,5-二甲基苯基氨基甲酸酯,粒径分别为3μm和5μm)对环丙唑醇4个对映异构体进行了直接手性拆分研究。考察了不同粒径、流动相组成和柱温对环丙唑醇对映体色谱保留及分离的影响;并采用在线旋光检测器研究了环丙唑醇对映体的洗脱顺序;同时,利用热力学方法对对映体与固定相之间的色谱保留和分离的热力学机理进行了探讨。结果表明:以乙腈-水为流动相比甲醇-水具有更好的拆分效果,柱温降低有利于对映体的拆分;在以V(乙腈)∶V(水)=60∶40为流动相、柱温为20℃的条件下,环丙唑醇对映体在3μm(流速0.3 m L/min)和5μm(流速1.0 m L/min)色谱柱上均可得到较好分离,在满足对映体完全分离的情况下,建议优先使用3μm色谱柱,异构体洗脱顺序为(+/+/-/-);而当流动相由乙腈-水变为甲醇-水时,对映体的洗脱顺序则变为(+/-/+/-)。热力学研究结果表明:在5~40℃试验温度范围内,van't Hoff方程的线性关系良好(R20.92);以乙腈-水作为流动相时,环丙唑醇对映体的拆分过程受焓驱动;而以甲醇-水为流动相时,对映体的拆分过程既受焓驱动又受熵驱动。     

手性农药己唑醇和腈菌唑对黄酒酿造微生物酶活性的影响

在食品发酵过程中,残留的农药会对酿造微生物及产品组分产生一定影响,而酶在此过程中发挥着关键作用。作者在对映异构体水平上研究了手性农药己唑醇和腈菌唑对黄酒酵母和米曲霉中典型酶的酶活性和蛋白质含量的影响。结果表明:不同农药对映异构体对微生物酶活性的影响存在显著差异,其中:（+）-己唑醇对黄酒酵母超氧化物歧化酶（SOD酶）活性具有较明显的抑制作用,而（-）-己唑醇则对其有激活作用;低浓度的（+）-腈菌唑对黄酒酵母脂肪酶活性的抑制作用小于（-）-腈菌唑,而高浓度（+）-腈菌唑对脂肪酶活性的抑制作用却大于（-）-腈菌唑;（+）-己唑醇对米曲霉中的脂肪酶活性有明显的激活作用,而（-）-己唑醇对其则有抑制作用。本研究结果证明,手性农药对映异构体对发酵微生物酶活性的影响存在差异,并可能影响黄酒的组分和品质,使黄酒安全性存在较大风险。     

茚虫威对映体在番茄、葡萄及水中的液相色谱-串联质谱检测方法

建立了反相条件下茚虫威在对映体水平上的液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)残留分析方法。采用基质匹配标准品的外标法定量,比较分析了基质分散萃取与固相萃取2种净化方法中基质效应的影响。番茄和葡萄样品均采用乙腈提取,NH2/Carb复合固相萃取小柱净化;水样直接采用C18-H固相萃取小柱富集净化。手性拆分的色谱条件为:Chiralpak AD-RH手性分离柱,以V(乙腈)∶V(水)=65∶35为流动相,柱温25 ℃,流速0.4 mL/min。结果表明:在0.005~0.5 mg/kg(水样为mg/L)添加水平范围内,茚虫威对映体在3种基质中的回收率在65.5% ~117.0%之间,相对标准偏差(RSD,n=5)为4.1% ~18.1%。对映体的检出限(LOD)为1.4~4.3 μg/kg(μg/L),定量限(LOQ)为4.7~14.2 μg/kg(μg/L)。方法操作简便,结果稳定可靠,可用于茚虫威对映体在番茄、葡萄和水样品中残留的分析。