Enantioselectivityinenvironmentalsafetyofcurrentchiralinsecticides手性農藥在環境安全方面的對映體選擇性作用（+）表示右旋，（-）表示左旋手性農藥目前大約占全部使用農藥的25%，隨著農藥結構越來越復雜，手性農藥的比例正在逐漸增加。手性廣泛發生在擬除蟲菊酯類殺蟲劑和有機磷類殺蟲劑等這些現代殺蟲劑的支柱的合成中。盡管公眾高度關切殺蟲劑的使用，但大家對目前使用的殺蟲劑中手性的環境意義了解很少。事實上，許多現代農藥也含有手性結構，即包括對映異構體。具有相同化學組成的對映異構體具有完全相同的理化性質，因此在標準分析中體現出單一化合物的性質。由于經濟原因，手性農藥主要用作外消旋體的混合物。然而，對映體是已知選擇性地與生物系統相互作用并且通常表現截然不同的化合物。人們對農藥的對映選擇性在環境安全中的作用了解很少。其中知識缺口反映在人們像管理非手性農藥一樣管理正在使用的手性農藥。在這項研究中，他們做了一些擬除蟲菊酯類和有機磷殺蟲劑的對映異構體農藥在手性柱中的特點的研究并且評估了對映選擇性在水生生物毒性和生物降解中的表現。他們運用了手性選擇性色譜的拆分方法去分離對映異構體，并且通過這些對映異構體對兩種水生無脊椎動物（兩種水蚤）的急性毒性的結果差異表征他們的區別。意外觀察到一對對映異構體對淡水無脊椎動物（兩種水蚤）的急性毒性具有的顯著差異，揭示了水生生物毒性主要來源于外消旋體中的一個特定的對映異構體。對映選擇性通過在野外和實驗室兩種條件下的沉積物中的微生物降解過程中的峰電位進一步來評估。在沉積物中，左旋異構體的沉積物優先退化，導致右旋異構體相對濃縮。在實驗室環境下培養的的沉積物中也觀察到了對映異構體的選擇性降解。1、MaterialsandMethods材料與方法（1）Chemicals.藥品每個選定的殺蟲劑（或同分異構體）包含一對對映異構體。實驗化合物的化學結構：a順式聯苯菊酯b順式二氯苯醚菊酯c反式二氯苯醚菊酯d地蟲硫膦e丙漠磷（2） ChromatographicSeparationandAnalysis.色譜分離與分析運用高效液相色譜法，使用98%正己烷和2%乙醇（含5%甲醇和5%異丙醇）為流動相。注射量為20微升。紫外檢測波長為230±15nm。通過使用一個在線激光旋光檢測器測定，實現對極性的拆分，手性檢測器的光源是一個激光（675納米），和細胞路徑為50毫米。濃度測定采用峰面積，假設相同的響應因子對映體來自相同的化合物。電子捕獲檢測器（ECD）系統用于定量分析實驗來評估選擇性降解的沉積物。ECD溫度設定為310度，補充氮氣。初步實驗表明，在實驗條件下對映異構體之間沒有相互轉換發生。（采用峰面積計算濃度，假設一對對映體的相應因子相同。）（3） AquaticToxicityAssays.水生生物毒性試驗對映選擇性對水生動物毒性的影響差異均通過96h急性毒性實驗得到。實驗動物是水生生物的兩種水蚤。在一個20ml的硼硅酸鹽玻璃瓶中準備15ml含有給定的已知濃度范圍的對映體（或外消旋體）試驗溶液。施用于5只健康的年齡不大于20h的鱉，所有瓶子都是每隔24小時檢測一次直到96小時。兩種水蚤的試驗程序相同，除了測試溶液的體積為50ml，施用于5只成年水蚤。在靜態環境下試驗96小時，LC50用TOXCALC進行概率值分析法。（4） AnalysisofFieldSediments沉積物分析沉積物樣品風干，混合，經過0.5mm篩。提取物濃縮至小體積進行氣相色譜分析。（5） IncubationExperiments.培養試驗通過實驗室條件下的培養試驗進一步評估選擇性降解。沉積物采樣的表面層（0至5厘米），并使用沒有空氣干燥，以保持原有的微生物活性。5g（干重）的沉積物被放置在一個20毫升的玻璃瓶和5ml的去離子水混合。樣品瓶用鋁箔覆蓋，室溫孵育（21±1°C）。樣品在不同時間取出，并存儲在一個冷凍室（21°）進行分析。沉積物的分析時,定量轉移到聚四氟乙烯離心管,與正己烷-丙酮混合（1:1vol）,然后離心。除去上清液后，沉積物相用新鮮溶劑提取兩次。將提取物用50g無水硫酸鈉干燥，然后濃縮進行氣相色譜分析。2、ResultsandDiscussion結果與討論（1）EnantiomerSeparationandAnalysis對映異構體的拆分和分析對映異構體的拆分，在高效液相色譜和色譜分析中都有較高的特異性。一、對選定的擬除蟲菊酯和有機磷農藥中的幾種對映異構體農藥通過高效液相色譜hplc中的手性色譜柱的分離：（從保留時間可以看出右旋的對映體先于左旋的對映體洗脫出來）Table1.Separationofenantioinerso'fselectedsyntheticpyrethroidsandorganophosphatesonchiralHPLCcolumnsCompoundRetentiontime,min(+)Enantiorrers(-)Enantiomersd5-BifenthrinJ10.5711.25c/5-Permethrin*17.4119.06trans-Perrriethrin*27322S.29Fonofos1127314.86Profenofo5*23.2927.35*RemitsfromtheSumichralOA-25DOIcolumn.1Result!fromtheChiralcelQIcolunnn.二、同時在氣相色譜GC分析中，以上是不同深度（0-15cm、15-30cm、30-45cm）的沉積物中順式聯苯菊酯的手性氣相色譜圖：Fiq_2.ChiralGCchromatogramsofcf￡-bifen1hririinagedsedimentsfromdifferentdepths.Re^wlts^reshownfordepthsofG-1515-30and30-45（c）cm.隨著深度的增加，左旋對映體的峰面積越來越小，同時右旋對映體總是比左旋對映體先洗脫出來，與hplc的測定結果一致。由光學性質直到右旋異構體的手性碳構型為R型，則左旋異構體的手心碳構型為S型。（2）EnantioselectivityinAquaticToxicity水生生物毒性中的對映選擇性分別觀察單個的對映異構體和外消旋體對c.dubiaandD.magna兩種水蚤的急性水生毒性。下表是選定的擬除蟲菊酯和有機磷殺蟲劑中的幾種對映異構體農藥和他們

的外消旋體的半數致死濃度。可以看出外消旋體對兩種水蚤的毒性很大，基本半數致死中量都小于1,然而同一種農藥的左旋和右旋兩種對映異構體的lc50是差別很大的。事實上，當其中一種異構體的活性很高時，它對應的另一個異構體的活性就會比較低。從選擇的這幾種農藥中還能看到大多數右旋異構體比左旋異構體的活性高。因此對于目前的手性殺蟲劑，盡管外消旋體在商業上使用，但事實上只有一對對映異構體的其中一個異構體對急性毒性有顯著貢獻。Table2- 狀EugInof&nantiom&rE（+or-）and （±）ofs&l&ct&ds^nth^ticpyrathmidandorganophospliateinsecticidescompoundC.dabiaIT(-)crs-SF0J44Jz0.0170.076±0.0161.342zt0JI650.175上o.oai+o.oi41?@D3=L0.211d54PM0.539±0.0270.156±0.027^6.0O.7eB±0J120388±0.070^6.0trans-PM0519±0.0550.197±0.030>6.0O.73B±O.C4€0307±0.045>6.0Fonofos0.22±0.032.24±0.290,15±0.04D.5B±0.043.45±0.33023±0.05Prcfenofos0.17±0.021.6B±0.950.14±0.070.69±0.11±232±0L21035±0.08BFjbifenttirin;PM,penmfi?thrin.（3）EnantioselectivityinDegradation.降解中的對映選擇性觀察聯苯菊酯和二氯苯醚菊酯的對映異構體的濃度和苗圃沉積物處理廠的沉積物的對映體比率。A、B、C代表三種不同樣品采集地點。商業配方的聯苯菊酯的對映體比率er為1.02,商業配方的二氯苯醚菊酯er為0.99,均接近于1。且聯苯菊酯在同一地點不深度的er顯著增長，同一深度的左旋異構體比右旋異構體優先降解。二氯苯醚菊酯同理且趨勢更明顯。Table3.Concentrationsin^g-kg-1ofbifenthrinandpermethrirnenantiomersandERinsedimentsfromanurserysedimentdisposalshe（n-3）￡Z)-€J5-bifenthrin cis-PermethrinSamplenotapplicable.A,notapplicable.A,%wndCindicatesamplinglocation.兩種擬除蟲菊酯類殺蟲劑（a聯苯菊酯b二氯苯醚菊酯）在實驗室條件下污染沉積物中的er（對映異構體比率）隨培養時間的變化。黑點是池塘沉積物，白點是河道沉積物。可以看出，無論是順式聯苯菊酯還是順式二氯苯醚菊酯，無論是在池塘還是河道沉積物中，左旋異構體優先降解與右旋異構體。(+)㈠ffl【十）(-)A*0-15cm€9.7±136S.1I±1.21.02±0.0226.7±1.925.3±1.6\05±0.0215-30cm933±1384.0±LIL11±0.0345.6±L635.0±1.7130±0.02315cm50.3±10.63S.3±15132±0.0315.8±1.510.3±1.41.54±0.03B*0-15cm152.9±23149?6±2.41.02±0.03433±1.241.5±1?41?02±0.0315^-30cm177.2±1.515^.9±2.5L11±0.0365.5±1.24B.S±1J1.33±0.02c*C-15cm1432±2.4139.9±2.4±0.02M.S±L34B.2±121.Q5±0.0315-30cm189J±2517O?4±3.JL11±0.0380.7±15&03±1.6132±0.03Formulation1.02±0.030?99±0?02

K—Mt-K—Mt-J總EJ3EOM8匚山bvMiJ.Bm」-aLDQcEUUJ以上是室溫下培養的不同時間段的沉積物中順式聯苯聚酯的手性氣相色譜圖：（40天、220天、446天）。可以看出選擇性降