1、农药化学医学宣教农药化学医学宣教一、授课对象：一、授课对象：制药工程专业制药工程专业20102010级本科生。级本科生。二、教材及参考教材：二、教材及参考教材：1.1.教材教材:唐除痴主编唐除痴主编 ，19981998年版年版农药化学农药化学，南开大，南开大学出版社。学出版社。2.2.参考教材：参考教材：农药化学合成基础农药化学合成基础，孙家隆主编，化学工业，孙家隆主编，化学工业 出版社，出版社，20082008年年7 7月月 。农药化学农药化学，陈茹玉主编，清华大学出版社，陈茹玉主编，清华大学出版社，20092009年年1212月月 。三、课程类别三、课程类别 专业基础课程，必修，考试方式为
2、闭卷考试。专业基础课程，必修，考试方式为闭卷考试。教教 学学 计计 划划2农药化学医学宣教1 1 平时成绩平时成绩 (40%)(40%)1)1)课堂学习态度及考勤课堂学习态度及考勤 2)2)阅读或调研农药相关的资料，完成一篇小论文：阅读或调研农药相关的资料，完成一篇小论文：“农农药与人类社会药与人类社会”2 2 闭卷考试：农药化学的基本概念和重要农药品种的合成闭卷考试：农药化学的基本概念和重要农药品种的合成(60%)(60%)相关杂志：相关杂志：世界农药世界农药 、农药农药、现代农药现代农药农药学学报农药学学报 、中国农药中国农药、农药应用与研究农药应用与研究 课 程 要 求3农药化学医学宣教
3、讲讲 授授 提提 纲纲 本课程合计本课程合计4848学时，其中讲授占学时，其中讲授占2424学时；实验学时；实验1818学时；学时；调研，实习调研，实习4 4学时，考试学时，考试2 2学时，讲授学时安排如下：学时，讲授学时安排如下：一、绪论一、绪论 （4 4学时）学时）二、杀虫剂二、杀虫剂 （6 6学时）学时）三、杀菌剂三、杀菌剂 （6 6学时）学时）四、除草剂四、除草剂 （6 6学时）学时）五、植物生长调节剂（五、植物生长调节剂（2 2学时）学时）4农药化学医学宣教第一章第一章 绪绪 论论一、农药研究的意义一、农药研究的意义1.农药的重要性农药的重要性 2.我国农药工业的现状我国农药工业的现
4、状二、农药与环境二、农药与环境三、农药的基本概念三、农药的基本概念四、农药的分类四、农药的分类五、农药的毒性与安全性评价五、农药的毒性与安全性评价六、农药代谢原理六、农药代谢原理七、农药登记七、农药登记八、农药发展、回顾与未来展望八、农药发展、回顾与未来展望5农药化学医学宣教1.1.农药的重要性农药的重要性人类在二十一世纪面临五大挑战人类在二十一世纪面临五大挑战:人口和粮食人口和粮食 环境和环境质量环境和环境质量 资源和能源资源和能源 医疗福利医疗福利 新的信息系统新的信息系统 21世纪人类面临的挑战中，人口与粮食仍然是并存的严峻问题和最严重的挑战之一。粮食对人类生存与发展具有重要意义。世界农
5、业面临每年增加7000万人口的巨大压力。6农药化学医学宣教7农药化学医学宣教农药对人类的贡献 在全世界，农业病虫草害种类有十多万种在全世界，农业病虫草害种类有十多万种,其中，其中，昆虫昆虫1 1万种，万种，线虫线虫8-108-10万种，万种，微生物微生物2 2千种，千种，杂草杂草1 1千种，千种，据统计，全世界每年有据统计，全世界每年有10亿吨左右的庄稼毁于病虫害，由于病、亿吨左右的庄稼毁于病虫害，由于病、虫、草、鼠害等造成的作物减产幅度达虫、草、鼠害等造成的作物减产幅度达2030，如果一旦停止用药或严重的用药不当，一年后将减少收成如果一旦停止用药或严重的用药不当，一年后将减少收成2540（与
6、正常用药相比），两年后将减少（与正常用药相比），两年后将减少4060以至绝产。以至绝产。8农药化学医学宣教使用农药提高农作物耕地单位面积产量使用农药提高农作物耕地单位面积产量据统计，农药挽回了每年因其造成的据统计，农药挽回了每年因其造成的30-35%谷物损失，大谷物损失，大约每年价值约每年价值3000亿美元。亿美元。9农药化学医学宣教国内现状国内现状我国人口我国人口1313亿，人多地少亿，人多地少(以占世界以占世界7%7%耕地养活耕地养活占世界占世界22%22%的人口的人口)，土地等可利用资源的使用已接近极限。，土地等可利用资源的使用已接近极限。1994年美国年美国Brown博士以博士以“谁来
7、养活中国谁来养活中国”为题预测为题预测2030年我国将进口食物年我国将进口食物24亿吨，超过当前世界食物贸易总量亿吨，超过当前世界食物贸易总量（2亿吨）。亿吨）。粮食问题历来具有重要战略意义。因此粮食问题历来具有重要战略意义。因此合理使用农药防合理使用农药防治病、虫、草、鼠害治病、虫、草、鼠害,提高单位面积产量、增强作物品提高单位面积产量、增强作物品质是解决我国粮食问题的重要出路之一质是解决我国粮食问题的重要出路之一.10农药化学医学宣教2.我国农药工业的现状我国农药工业的现状 2005年，我国化学农药制造业实现了快速发展，我国农年，我国化学农药制造业实现了快速发展，我国农药出口金额开始超过进
8、口额成为净出口国。药出口金额开始超过进口额成为净出口国。1986年我国农药总产量为年我国农药总产量为10.2万吨，到万吨，到2005年农药总产量年农药总产量达到达到103.94万吨，万吨，19年间产量扩大了年间产量扩大了10.2倍。倍。11农药化学医学宣教我国农药产品结构我国农药产品结构 目前目前我国农药生产品种已趋齐全，达我国农药生产品种已趋齐全，达310310余个，占余个，占17.3%17.3%，具有我国自主知识产权的产品具有我国自主知识产权的产品1313个，占个，占4.15%4.15%。覆盖了杀虫。覆盖了杀虫剂、杀菌剂、除草剂和植物生长调节剂的主要类型。剂、杀菌剂、除草剂和植物生长调节剂
9、的主要类型。2005年实现了农药产品结构的重大调整年实现了农药产品结构的重大调整占农药总量 杀虫剂、杀菌剂、除草剂1990年 78%9%10%2005年 41.8%10.1%28.6%2010年年 40%5000除草剂 洋地黄0.4强心剂 秋水仙碱1.7消炎剂医药品 消炎痛1.2消炎剂 阿斯匹林400解热剂 吗啡120-250镇静剂78农药化学医学宣教对致癌原因的认识对致癌原因的认识家庭主妇认为家庭主妇认为癌病专家认为癌病专家认为食品添加剂 43.5%1%农药农药 24%0%吸烟 11.5%30%大气污染、公害 9%2%锅巴 4%0%病毒 1%10%通常食物 0%35%性生活、生育 0%7%职
10、业 0%4%酒 0%3%放射线、紫外线 0%3%医药品 0%1%工业品 0%1%79农药化学医学宣教1962年，美国海洋生物学家蕾切尔卡逊（Rachel Carson）经过4年时间，调查了使用化学杀虫剂对环境造成的危害，出版了寂静的春天寂静的春天（Silent SpringSilent Spring）一书。在书中，蕾切尔卡逊阐述了农药对环境的污染，用生态学的原理分析了化学杀虫剂对人类赖以生存的生态系统带来的危害。卡逊认为，农业有害生物的防治需要另觅“蹊径”。近年来，用生物农药代替化学农药的呼声甚高。1992年在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会就曾提出“到到2000年，生物农药的用量要占
11、农药年，生物农药的用量要占农药60%”的号召的号召。1962年美国海洋生物学家蕾切尔卡逊提出:化学化学农药让农药让“春天春天”“”“寂静寂静”80农药化学医学宣教（2 2）人们曾普遍认为生物农药将在）人们曾普遍认为生物农药将在2020世纪末代替化学农世纪末代替化学农药。药。（占农药使用面积60），然而然而20002000年底，全世界生物农药仅占农药总量的年底，全世界生物农药仅占农药总量的3.5%3.5%。（以耕地面积计）说说“替代替代”为时尚早为时尚早 。生物农药缘何生物农药缘何“叫好不叫座叫好不叫座”？我国生物农药的研究始于我国生物农药的研究始于20世纪世纪50年代初，至今已有年代初，至今已
12、有50多年的历史，目多年的历史，目前虽然有了一定的产业化规模，但销售困难，处于前虽然有了一定的产业化规模，但销售困难，处于“叫好不叫座叫好不叫座”的尴的尴尬境地。尬境地。生物农药能否让生物农药能否让“春天春天”不再不再“寂静寂静”科学时报科学时报 访中国农业大学农药访中国农业大学农药专家陈万义教授专家陈万义教授81农药化学医学宣教生物农药优点生物农药优点：选择性强，多数对人畜较安全，与环境相容性好；对天敌安全；不选择性强，多数对人畜较安全，与环境相容性好；对天敌安全；不易产生抗性；生产工艺较简单，开发与登记费用低于化学农药。易产生抗性；生产工艺较简单，开发与登记费用低于化学农药。生物农药不足生
13、物农药不足：（1）有的生物农药对人畜毒性较高或对环境影响较大）有的生物农药对人畜毒性较高或对环境影响较大.；（2）稳定性较差，贮存条件苛刻，货架寿命短；）稳定性较差，贮存条件苛刻，货架寿命短；根据根据1998年英国出版的年英国出版的生物农药手册生物农药手册）中收录的）中收录的60种微生物活种微生物活体农药统计，体农药统计，其货架寿命达两年的仅其货架寿命达两年的仅15%，30%的微生物活体农药的微生物活体农药的货架寿命低于的货架寿命低于3个月，个月，10%的微生物活体农药要求货到即用。的微生物活体农药要求货到即用。（3）缺乏标准检测方法；）缺乏标准检测方法；（4）防效缓慢，防治对象单一；）防效缓
14、慢，防治对象单一；（5）质量不稳定，尤其是活体；）质量不稳定，尤其是活体；（6）植物农药差异性大（时间、地点、土壤等）植物农药差异性大（时间、地点、土壤等,其药效发挥缓慢，其药效发挥缓慢，难以稳定。难以稳定。82农药化学医学宣教优点：1.高效、速效 2.使用方便，适应性广 3.便于规模生产 4.经济效益显著（成本低，农本低）1：810 1：3050（花卉、果树、药材）化学农药的特点化学农药的特点因此，在可预见的将来，与化学药物在医药中的地位类似，在农林水产业的发展中，将长期出现化学农药占据主导地位将长期出现化学农药占据主导地位，生物农药占据辅助地位的局面，生物农药占据辅助地位的局面。83农药化
15、学医学宣教 随着农药科学的飞速发展，农药对人类的危害程度己显著的降低，不断开发成功的新农药己逐渐 由高毒 LD5030 mg/kg.发展到低毒 LD50 500-5000 mg/kg.发展到无公害 LD505000-20000 mg/kg.近年，农药正处于更新换代时期。在环境保护意识日益增强的背景下，高活性、环境相容性好的农药正在逐渐取代老一代品种 2,农药对人类的危害正在由高毒、低毒发展到无公害农药对人类的危害正在由高毒、低毒发展到无公害85农药化学医学宣教杀生杀生 -调控调控低效低效 -超高效超高效高毒高残留高毒高残留-无公害无公害化学农药正经历重大转变化学农药正经历重大转变 20000-
16、100克克/亩亩毒性毒性 10-500mg/Kg 1/2000 100-50克克/亩亩毒性毒性 500-1000mg/Kg 1/10000 5000 mg/Kg 1/80000广泛性广泛性-选择性选择性高抗性高抗性-低抗性低抗性污染污染 -环境生态友好环境生态友好转转变变有机氯、磷，有机氯、磷，氨基甲酸酯氨基甲酸酯灭生灭生菊酯菊酯,酰胺，苯氧酸等酰胺，苯氧酸等杂环与含氟衍生物杂环与含氟衍生物昆虫神经毒杀、激昆虫神经毒杀、激素除草、需光除草素除草、需光除草昆虫生长调控、植物酶抑昆虫生长调控、植物酶抑制、植物免疫激活制、植物免疫激活1940s1960s 1970s-1990s 1990s-不同年代
17、药效、毒性、成功率、结构、特征的变迁不同年代药效、毒性、成功率、结构、特征的变迁86农药化学医学宣教（三）世界农药开发新特点（三）世界农药开发新特点 1.1.形成新的农药品种体系形成新的农药品种体系 2.2.“仿生仿生”合成成为了开发热点合成成为了开发热点 3.3.生物源农药开发再掀高潮生物源农药开发再掀高潮 4.4.光学活性农药合成越来越受到人们关注光学活性农药合成越来越受到人们关注 5.5.生物技术的应用生物技术的应用87农药化学医学宣教1.1.形成新的农药品种体系形成新的农药品种体系 1.1 1.1 杀虫剂杀虫剂 从传统的有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯类杀虫剂，从传统的有机磷、氨基甲酸酯
18、、拟除虫菊酯类杀虫剂，到后来的苯甲酰脲类、哒嗪酮类；最近又出现了以吡到后来的苯甲酰脲类、哒嗪酮类；最近又出现了以吡虫啉为首的新烟碱类杀虫剂及吡咯类杀虫剂、嘧啶胺虫啉为首的新烟碱类杀虫剂及吡咯类杀虫剂、嘧啶胺类杀虫剂、酰肼类杀虫剂等类杀虫剂、酰肼类杀虫剂等 微生物源杀虫剂也形成了体系，如从阿维菌素类衍生微生物源杀虫剂也形成了体系，如从阿维菌素类衍生出依维菌素、埃玛菌素、埃珀利诺菌素、道拉菌素和出依维菌素、埃玛菌素、埃珀利诺菌素、道拉菌素和其类似的弥拜霉素其类似的弥拜霉素 88农药化学医学宣教1.2 1.2 杀菌剂杀菌剂 传统的二硫代氨基甲酸酯类杀菌剂已趋淘汰，传统的二硫代氨基甲酸酯类杀菌剂已趋淘
19、汰，苯并咪唑类、三唑类杀菌剂垄断杀菌剂市场的历史将苯并咪唑类、三唑类杀菌剂垄断杀菌剂市场的历史将被改换。被改换。吗啉类、酰胺类杀菌剂正逐步形成气候，吗啉类、酰胺类杀菌剂正逐步形成气候，各种杂环类杀菌剂不断诞生。各种杂环类杀菌剂不断诞生。而甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂系列的形成可谓是杀菌剂而甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂系列的形成可谓是杀菌剂领域的一大里程碑。领域的一大里程碑。嘧啶胺类杀菌剂也将一露头角。此外，嘧啶胺类杀菌剂也将一露头角。此外，农用抗生素类杀菌剂也十分引人注目。农用抗生素类杀菌剂也十分引人注目。89农药化学医学宣教1.3 1.3 除草剂除草剂 有机膦酸类、酰胺类、均三嗪类、吡啶苯氧酸类等，有机
20、膦酸类、酰胺类、均三嗪类、吡啶苯氧酸类等，磺酰脲类、咪唑啉酮类、二苯醚类、环已烯酮类、芳磺酰脲类、咪唑啉酮类、二苯醚类、环已烯酮类、芳氧苯氧丙酸类等也成为了除草剂市场的主体。氧苯氧丙酸类等也成为了除草剂市场的主体。酞酰亚胺类、嘧啶类、双嘧啶吡唑啉酮类、嘧啶并三酞酰亚胺类、嘧啶类、双嘧啶吡唑啉酮类、嘧啶并三 唑（四唑）新系列的形成，也为中间体的合成提供了挈唑（四唑）新系列的形成，也为中间体的合成提供了挈机和课题。机和课题。90农药化学医学宣教2.2.“仿生仿生”合成成为了开发热点合成成为了开发热点 从天然物质中寻找新农药的先导化合物无疑是从天然物质中寻找新农药的先导化合物无疑是十分有效的途径之一
21、十分有效的途径之一 2.1 2.1 以天然源物质为先导物进行以天然源物质为先导物进行“仿生仿生”合成合成 2.2 2.2 从害物靶标着手进行模拟从害物靶标着手进行模拟“仿生仿生”合成新合成新农药农药 91农药化学医学宣教2.12.1以天然源物质为先导物进行以天然源物质为先导物进行“仿生仿生”合合成成植物源：植物源：除虫菊除虫菊拟除虫菊酯（拟除虫菊酯（4444个）；个）；毒扁豆碱毒扁豆碱氨基甲酸酯类（氨基甲酸酯类（6767个）；个）；烟碱烟碱新烟碱类（新烟碱类（7 7个）；个）；鱼藤酮鱼藤酮哒嗪酮类（哒嗪酮类（3 3个）个）92农药化学医学宣教微生物源微生物源：StrobilurineStrob
22、ilurine甲氧基丙烯酸类；甲氧基丙烯酸类；二氧吡咯菌素二氧吡咯菌素溴虫腈；溴虫腈；吡咯霉素吡咯霉素拌种咯拌种咯 动物源动物源：沙蚕沙蚕沙蚕毒类；沙蚕毒类；虾、蟹虾、蟹壳聚糖壳聚糖93农药化学医学宣教2.2 2.2 从害物靶标着手进行模拟从害物靶标着手进行模拟“仿生仿生”合成新农合成新农药药 对害物靶标特有酶结构的剖析，模拟仿生合成对害物靶标特有酶结构的剖析，模拟仿生合成与其可配伍或结构相近的化合物创制新农药与其可配伍或结构相近的化合物创制新农药（如（如ALSALS酶、酶、ACCACC酶、原卟啉原氧化酶及几丁质酶、原卟啉原氧化酶及几丁质合成酶）合成酶）利用昆虫等害物特有的物质利用昆虫等害物特
23、有的物质如信息素，进行如信息素，进行“仿生仿生”合成来控制害虫合成来控制害虫 94农药化学医学宣教3 3 生物农药源开发再掀高潮生物农药源开发再掀高潮 有机化学合成农药的问世，使早期的植物农药如鱼藤有机化学合成农药的问世，使早期的植物农药如鱼藤酮、烟碱等渐趋萎缩酮、烟碱等渐趋萎缩 拟除虫菊酯类的诞生，又使在拟除虫菊酯类的诞生，又使在2020世纪世纪7070年代曾一度兴年代曾一度兴起的微生物农药又大受冲击起的微生物农药又大受冲击 由于化学农药开发难度的增加及环境压力所至，微生由于化学农药开发难度的增加及环境压力所至，微生物农药的开发再度兴旺，开发主力从物农药的开发再度兴旺，开发主力从7070年代
24、的日本移年代的日本移向了美国和西欧大公司，新的微生物农药也不断诞生。向了美国和西欧大公司，新的微生物农药也不断诞生。例如继阿维菌素后又开发了弥拜霉素、多杀菌素等例如继阿维菌素后又开发了弥拜霉素、多杀菌素等 95农药化学医学宣教 通过化学的手段对存在着某些不足的生物农药通过化学的手段对存在着某些不足的生物农药或生物物质经过结构改造，开发了一批新的高或生物物质经过结构改造，开发了一批新的高效、安全的农药。如阿维菌素、依维菌素、埃效、安全的农药。如阿维菌素、依维菌素、埃玛菌素、埃珀菌素和道拉菌素玛菌素、埃珀菌素和道拉菌素96农药化学医学宣教4 4 光学活性农药合成越来越受光学活性农药合成越来越受到人
25、们关注到人们关注 很多化学物质具有手光学活性，农药也不例外。很多化学物质具有手光学活性，农药也不例外。据统计，世界上现有的据统计，世界上现有的20002000余个农药品种中，余个农药品种中，有有30%30%左右具有光学活性，其中尤以拟除虫菊左右具有光学活性，其中尤以拟除虫菊酯类最为突出酯类最为突出 通过对光学活性的拆分、转位，开发了一批纯通过对光学活性的拆分、转位，开发了一批纯光学活性的农药。其不仅提高了效果，还大大光学活性的农药。其不仅提高了效果，还大大节约的成本节约的成本 97农药化学医学宣教5.5.生物技术的应用生物技术的应用毒素毒素BtBt基因的获得基因的获得BtBt作用机制的研究作用
26、机制的研究遗传工程作物（转基因作物）遗传工程作物（转基因作物）基因工程在农业上的应用主要有以下几个方面：基因工程在农业上的应用主要有以下几个方面：将苏云金杆菌的杀虫基因转移到农作物上，使农作物具有将苏云金杆菌的杀虫基因转移到农作物上，使农作物具有杀虫功能。杀虫功能。将某种土壤菌的抗除草剂基因转移到农作物上，使农作物将某种土壤菌的抗除草剂基因转移到农作物上，使农作物对某种除草剂有耐药性对某种除草剂有耐药性 将某种抗病毒的基因转移到农作物上，使农作物具有抗病将某种抗病毒的基因转移到农作物上，使农作物具有抗病毒作用毒作用 98农药化学医学宣教学习要点学习要点基本概念基本概念 农药农药、生物农药、化学农药生物农药、化学农药、农药分类农药分类 急性毒性急性毒性、LD50、经口经口LD50、经皮经皮LD50 慢性毒性慢性毒性、农药残留农药残留、农药农药三证三证 99农药化学医学宣教课后阅读：相关杂志：相关杂志：世界农药、农药、现代农药 农药学学报、中国农药、农药应用与研究 100农药化学医学宣教101农药化学医学宣教
