异噁唑啉类：当前植保领域具备高增长潜力的杀虫剂新品类

摘要：″ IRAC第30组新分类的代表性品类，异噁唑啉类杀虫剂凭借其创新作用机理成为当前植保领域的前沿热点。这类化合物作为γ-氨基丁酸(GABA)门控氯离子通道变构调节剂，通过抑制神经递质传导引发害虫快速致死，展现出独特的速效优势。该品类有望重构全球杀虫剂市场格局，

″ IRAC第30组新分类的代表性品类，异噁唑啉类杀虫剂凭借其创新作用机理成为当前植保领域的前沿热点。这类化合物作为γ-氨基丁酸(GABA)门控氯离子通道变构调节剂，通过抑制神经递质传导引发害虫快速致死，展现出独特的速效优势。该品类有望重构全球杀虫剂市场格局，成为继双酰胺类之后最具增长潜力的杀虫剂新品类。″

异噁唑啉类一览表/图：

相较于传统杀虫剂，其具备三大核心突破：

突破性抗性管理：与有机磷类、新烟碱类、双酰胺类等主流杀虫剂无交互抗性，尤其适用于已产生多重抗性的害虫种群治理。

广谱杀虫效能：对鳞翅目（棉铃虫、小菜蛾等）、鞘翅目（甲虫类）、蜱螨目（红蜘蛛卵/成螨）、半翅目（蚜虫）、缨翅目（蓟马）等六大目害虫均展现卓越防效，兼具有触杀、胃毒及内吸多维作用方式。

环境友好特性：对蜜蜂等传粉昆虫安全性显著提升，且持效期长达14天以上，耐雨水冲刷性能优异。

1、化合物类型

异噁唑啉类兽用杀虫剂品种

异噁唑啉类杀虫剂是日本 Nihon Nohyaku 公司在对邻苯二甲酸和邻氨基苯甲酰胺的研究中偶然发现的，此后，异噁唑啉类衍生物成为了一种具有重要研究价值的新型杀虫剂。目前，有异噁唑啉类兽用杀虫剂商品化品种和农用商品化品种：

异噁唑啉类农用杀虫剂品种

异噁唑啉类杀虫剂首先是在农业化学领域中发现的，但用于粮食作物的新的活性药用分子需要的注册批准时间更长，所以目前得到商业化的异噁唑啉类农用杀虫剂只有两种，Fluxametamide，Isocycloseram，结构如下图所示：

噁唑啉类农用杀虫剂新品种

2、作用机制

2.1 作用靶标

异噁唑啉类杀虫剂的作用靶标为同属于半胱氨酸环配体门控氯离子通道(CysLGCCs)超家族中的γ-氨基丁酸门控氯离子通道(GABACls)和谷氨酸门控氯离子通道(GluCls)。

同时GluCls 是无脊椎动物特有的，所以异噁唑啉杀虫剂具有很高的安全性。

2.2 作用机理

异噁唑啉类杀虫剂直接作用于γ-氨基丁酸门控氯离子通道，阻断氯离子内流，通过影响昆虫的神经传导来使昆虫的麻痹，最终死亡。

2.3 研究历程

2014 年，Gassel 等利用膜电位荧光染料实验也证明氟雷拉纳作用靶标为昆虫γ-氨基丁酸受体和谷氨酸受体。

2014 年，Shoop等在电生理学研究中证明阿福拉纳也是作用于黑腹果蝇GABACls，IC50值为3.7nM，且未检测到交叉耐药性。Casida等用各种放射性标记配体比较结合位点的研究中发现异噁唑啉靶作用位点与伊维菌素、狄氏剂等不同。

2022 年，先正达公司对异噁唑啉杀虫剂异噁唑虫酰胺的作用机制进行了研究，通过电生理实验研究和昆虫症状观察明确了异噁唑虫酰胺是GABA反应的高效拮抗剂，而且异噁唑虫酰胺与GABA门控氯离子通道中某些位点有非常高的亲和力。

2023年，南京农业大学赵春青课题组利用计算生物学、电生理和CRISPR/Cas9 基因编辑技术证明了氟雷拉纳作用于昆虫 GABA受体 RDL亚基G3’MTMD3位点。

3、结构衍生与构效关系

2005 年日产化学株式会社首次报道异噁唑啉类化合物具有杀虫效果后，含有异噁唑啉结构的化合物被大量的创制研究，筛选出了一些高活性化合物。整理这些高活性异噁唑啉类化合物，可以发现该类化合物的基本骨架结构如下图所示，整个骨架可以分为三个部分：A 部分为不同取代的芳环，B 部分为异噁唑啉环，C部分为不同取代的芳环。

3.1 异噁唑啉类化合物A部分修饰

2007 年，杜邦公司报道一些含三氮唑的异噁唑啉类化合物，探讨了不同取代苯环的生物活性差异。发现化合物56−61的杀虫活性好且杀虫谱广，在250 μg/mL 时对西花蓟马、小菜蛾、草地贪夜蛾等的杀虫活性达到 80%以上。

3.2 异噁唑啉类化合物B部分修饰

2005年，日产化学株式会社Mita在首次报道异噁唑啉类杀虫剂时，就对异噁唑啉环 5位的取代基进行了初步的活性筛选。当取代基为CF3和CF2Cl时，杀虫活性最好，而其它取代基如含苯环、氰基、氟烷氧基、含氟硫醚等都活性较差甚至没有活性。

2007年，日产化学株式会社对异噁唑啉环的 4位取代基进行了研究，并测试了其对生物活性的影响。当取代基为Br或CH3时，杀虫活性最好，当取代基为Cl时，杀虫谱减少，更换为其它基团时，活性较差甚至没有活性。

2008年，先正达Thomas等也研究了异噁唑啉4位取代对杀虫活性的影响，发现4位取代基为卤素原子或甲基时生物活性较高。

3.3 异噁唑啉类化合物C部分修饰

3.3.1 异噁唑啉环3-位苯环取代

比如：下图化合物62−64在100 μg/mL时对柑橘锈螨、甜菜夜蛾和蓟马等的杀虫活性达到80%及以上。如下图化合物65−67在100 μg/mL时对南方蓝蓟马、柑橘黄蓟马和斜纹夜蛾的杀虫活性达80%以上。

3.3.2 异噁唑啉环3-位萘基取代

如下图中化合物 117 和 118 在 50 μg/mL时对小菜蛾、草地贪夜蛾和蓟马的杀虫活性达到了80%以上；化合物119和120在50 μg/mL时对小菜蛾、草地贪夜蛾、蓟马和蚜虫的杀虫活性达到了80%以上。化合物121和122在200 μg/mL 时对小菜蛾、烟芽夜蛾、二斑叶螨和蓟马的杀虫活性达到了 80%以上。