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手性农药约占农药总量的25﹪。外消旋手性农药含有等量的不同对映体。尽管对映体的生物活性不同,大多数手性农药至今仍以其外消旋体形式出售并施用。有关手性农药对映体的分离及其选择性环境行为的研究尚十分有限。本报告对几种典型手性农药对映体的分离和生物毒性进行研究。主要包括以下内容:
(1)研究了水中禾草灵和禾草酸对映体的同时分离分析方法。采用手性高效液相色谱(HPLC)拆分,荧光检测器分析对映体浓度。结果表明,柱温20。c下以体积比为90/10/0.2的正已烷/异丙醇/醋酸为流动相且其流速为0.5mLmin4时,禾草灵和禾草酸的四个对映体在ChiralcelOJ手性色谱柱上同时获得基线分离。讨论了流动相中异丙醇和乙酸添加量、柱温对对映体分离的影响,判定了分离后各个对映体的洗脱顺序。在优化实验条件下,测定了水中禾草灵和禾草灵酸的对映体,回收率>85﹪,相对标准偏差<5.0﹪。
(2)研究了壤虫磷对映体的分离及其水生生物毒性。采用ChiralcelOJ手性色谱柱对壤虫磷对映体进行拆分,以Cdubia和D.magna为受试生物评价其水生生物毒性。结果表明,在室温条件下以体积比为90/5/5的正已烷/正庚烷/乙醇为流动相且流速为1.0mLmin-1时,两个对映体在ChiralcelOJ柱上可达到基线分离。分离的对映体以旋光性标识并以GC-MS进行结构鉴定。水生毒性实验表明,(-)-壤虫磷的毒性比(+)-壤虫磷大8-11倍。这部分研究揭示了壤虫磷对水生生物毒性的对映体选择性。
(3)研究了甲胺磷对映体的分离及其生物毒性。采用ChiralcelOD手性色谱柱分离甲胺磷对映体,以纯对映体标样对乙酰胆碱酯酶(AChE)的抑制能力和对D.magna的急性毒性评价生物毒性。结果表明,甲胺磷对映体在ChiralcelOD手性色谱柱上可实现分离。(-)-甲胺磷对AChE的抑制能力是(+)一甲胺磷的8.0-12.4倍,但(+)一甲胺磷对D.magna的急性毒性(48h)约为㈠一甲胺磷7.0倍,外消旋体的毒性介于两个对映体之间。这部分研究表明甲胺磷生物毒性存在对映体选择性,同时也揭示对映体在体内与体外毒性的不一致性。
(4)研究了咪唑啉酮类除草剂包括咪草烟、灭草烟和灭草喹等对映体的手性HPLC拆分方法。比较了4种手性柱ChiralpakAS,ChiralpakAD,ChiralcelOD和ChiralcelOJ对唑啉酮类除草剂对映体的分离能力。结果表明ChiralcelOJ对上述3种农药的对映体分离能力最好。分离的对映体以275nm处的圆二色信号标识并通过HPLC-MS进行结构鉴定。讨论了流动相中极性和酸性改性剂、柱温等对咪唑啉酮除草剂对映体在ChiralcelOJ柱上分离的影响,初步探讨了可能的手性分离机理。
本研究工作表明采用分析级手性HPLC可以分析和制备少量的手性农药对映体。壤虫磷和甲胺磷的生物毒性存在着显著的对映体选择性。鉴于此,手性农药的环境行为应当在对映体层面上加以研究。