手性農藥對映異構體的拆分及在動物組織中的殘留分析方法

1、項目研究意義目的：項目研究意義目的：以高效液相色譜手性固定相法建立6種手性農藥對映異構體的拆分及在動物組織中的殘留分析方法，手性農藥分別包括兩種殺蟲劑馬拉硫磷和水胺硫磷、兩種除草劑乳氟禾草靈和乙氧呋草黃及兩種殺菌劑甲霜靈和己唑醇。通過口服和注射兩種途徑對大鼠和家兔進行手性農藥對映體的選擇性代謝行為研究。測定排泄物包括尿液和糞便、血樣中對映體的含量及相對比值（ER值）隨時間的變化情況，最終檢測肝臟、心臟、肌肉、脂肪、腦等組織中農藥對映體的

2、含量及ER值并確定對映體的選擇性代謝及殘留行為，代謝產物通過質譜進行確證，探討代謝機理。研究手性農藥對映體在動物體內的選擇性代謝行為能更加真實的反映相關農藥污染對人類健康的影響，為其污染治理、指導合理用藥、制定相關的分析方法及殘留限量等標準提供依據(jù)，將農藥污染等副作用對人類的影響減至最小。關鍵詞關鍵詞手性農藥；代謝；選擇性；動物（一）立項依據(jù)與研究內容（一）立項依據(jù)與研究內容（40008000字）：1.項目的立項依據(jù)項目的立項依據(jù)（研究

3、意義、國內外研究現(xiàn)狀及分析，附主要參考文獻目錄。）農藥是防治病、蟲、草、鼠害不可缺少的重要手段，為農業(yè)的增收作出巨大貢獻，但是由于農藥的大量使用，對環(huán)境造成了嚴重的污染，直接或間接地威脅了人類的健康。絕大多數(shù)農藥是有機化合物，普遍存在著手性現(xiàn)象。在以往的研究中，通常不區(qū)分手性農藥的對映異構體，正因如此，對農藥的風險評估所依據(jù)的數(shù)據(jù)是不完全真實的。由于立體化學的發(fā)展手性現(xiàn)象已引起了人們的廣泛關注，手性是指呈鏡像而不重合的關系，如同人的左右

4、手互為鏡像但又不能重合。手性化合物中存在兩種或以上不同構象的分子，這些分子以鏡像關系成對的存在，互稱為對映異構體。醫(yī)藥、農藥等研究已深入到分子立體異構領域，尤其是在醫(yī)藥方面，主要表現(xiàn)在大量手性藥物單一異構體的研究和使用上，很多手性藥物對映體的性質已研究的比較清楚。在農藥領域相關方面的研究相對滯后，手性農藥的各種性質通常是以外消旋體的形式加以研究的，缺乏單一對映體的詳細數(shù)據(jù)。手性農藥對映異構具有完全相同的化學和物理性質，但在生物體系中可能

5、存在截然不同的生物活性、毒性、毒理及代謝途徑等，如具有一個手性中心的多蟲畏、蓋草能、敵草胺、甲霜靈等生物活性主要集中于其中的12對映體，而另一個對映體幾乎無效；通常生產的氯菊酯、速滅殺丁等只有14是高效體其余3個則為低效或無效成分；氯氰菊酯、溴氰菊酯和丙烯菊酯等僅18是高效體其余的7個異構體則相對低效或幾乎無效。在目前通常使用的農藥中，約25％具有手性，其中只有少數(shù)品種具有光學純的商品，而且主要集中于菊酯類殺蟲劑，絕大部分是以外消旋體的

6、形式銷售和使用。投入使用的外消旋體中的低效或無效異構體不僅不能有效地防治作物病蟲草害，浪費人力物力，而且污染環(huán)境、降低農產品質量，還可能產生毒副作用，引起藥害，嚴重影響了人類的健康。目前，通常通過直接測定農藥對高等動物的毒性、毒理及體內代謝途徑等來評價對人類可能造成的影響，在這些研究中農藥的手性特征往往被忽略，同時對映體間不同的毒性、毒理及代謝方式因而也被忽略。農藥可以在使用過程中直接或殘留于農產品、環(huán)境介質中間接的進入人體，由于人體內

7、的很多酶、蛋白等都普遍存在著手性，是一個手性環(huán)境，因此手性農藥對映體進入人體后可能存在著選擇性的代謝行為。這種選擇性表現(xiàn)在幾個方面，一方面，農藥外消旋體發(fā)生了構型轉化，原本為1：1的兩種對映異構體，經過代謝作用，某種對映異構體可能占有絕對優(yōu)勢；或者，光學純異構體可能發(fā)生外消旋化或完全轉化成另一種對映異構體；另一方面，其中一種優(yōu)先被代謝成其它代謝產物，另一種則相對穩(wěn)定而不被代謝或代謝較慢。目前在進行手性農藥的毒性毒理評價時，是將含有兩種或

8、兩種以上對映異構體的外消旋體農藥當作一種農藥來處理，沒有考慮到對映異構體的構型轉化或優(yōu)先代謝的特性，因此使得傳統(tǒng)上對手性農藥的風險評估是不可靠的，即在進行手性農藥的毒性毒理評價時所得的數(shù)據(jù)是不真實的。這種對映體的代謝及轉化行為使得對手性農藥的研究變得更為復雜。研究手性農藥對映異構體在動物體內構型轉化或優(yōu)先代謝等行為能夠更真實的反映其對人類健康的2、項目的研究內容、研究目標、項目的研究內容、研究目標以及擬解決的關鍵問題。以及擬解決的關鍵問

9、題。研究內容（1）基于以往對數(shù)十種手性農藥的分離、分析基礎，利用高效液相色譜手性固定相法建立并優(yōu)化6種選定農藥對映異構體的手性分離、分析方法。（2）建立選定手性農藥對映體殘留于動物組織中的提取、凈化及檢測方法。（3）對試驗動物進行飼養(yǎng)，通過飼喂和靜脈注射兩種途徑進行所選農藥的代謝研究，對喂養(yǎng)和注射農藥的濃度進行試驗篩選。（4）測定排泄物包括尿液和糞便、血樣中對映體的含量及相對比值（ER值）隨時間的變化情況，最終檢測肝臟、心臟、肌肉、脂肪

10、、腦等組織中農藥對映體的含量及ER值并確定對映體間的轉化、選擇性代謝及殘留行為。（5）通過質譜確證代謝產物。（6）進行同一種動物對不同手性農藥及同一種手性農藥在不同動物中的選擇性代謝行為的系統(tǒng)研究，加以比較，探討代謝機理。研究目標：（1）建立所選定的6種手性農藥對映體的分離分析方法；（2）建立手性農藥對映體在動物組織中的殘留分析方法；（3）測定手性農藥對映異構體在動物體內的變化趨勢，研究手性農藥對映體在動物體內的轉化、選擇性代謝及殘留行

11、為；（4）通過對不同的手性農藥對映體在不同動物體內及不同的組織中的選擇性代謝行為差異的比較，探討選擇性轉化、代謝及殘留機理；（5）為制定手性農藥相關的法規(guī)提供依據(jù)，指導合理用藥，提高安全性，減少污染。擬解決的關鍵問題：(1)手性農藥光學對映體的分離。由于對映體具有相同的物理化學性質，將其分離一直是相關研究的難題。結合以前手性農藥的拆分基礎，建立選定手性農藥的分析方法，即ER值的測定方法，是進行手性農藥對映體殘留行為研究的基礎。(2)手性

12、農藥使用濃度的確定、測定樣本的收集。由于研究對象是活體的動物，農藥使用的濃度若太高會導致死亡，若太低則檢測困難；其尿液、糞便、血樣的收集相對較麻煩。(3)動物組織中的手性農藥的提取、凈化和檢測。本項目檢測殘留于動物組織的手性農藥要依賴于高效液相色譜法，與傳統(tǒng)主要用于殘留農藥分析的氣相色譜法（GC）相比，對提取、凈化尤其是檢測方法的要求要高的多。(4)機理討論。3、擬采取的研究方案及可行性分析。擬采取的研究方案及可行性分析。（包括有關方法