手性农药草铵膦对映异构体环境选择性及水生生物毒性研究

Currently, the glufosinate for production and use is racemate, and the exposure assessment for glufosinate is also based on the racemate. The selective environmental behavior study of chiral pesticide glufosinate has not been reported. The project for the application is going to take the chiral pesticide glufosinate as the research object, with executing semipreparative separation of glufosinate ramemate on chiral stationary phases by high-performance liquid chromatography,two enantiomers (excess values are higher than 95%) have been obtained. The selective behaviour of glufosinate enantiomers will be studied and various factors on environmental behaviour and chiral stability will be examined in this research. The toxicities to zebrafish and scenedesmus obliquus will be studied using two pure enantiomers and racemate, and the mechanism of stereoselective toxicity will be disscussed.Today, more and more racemate pestcides have been replaced by pure enantiomer which has high activity. The research of environmental behavior and aquatic toxicity in the level of enantiomers will provide comprehensive information to environmental safety and ecological risk evaluation of glufosinate, all the studied data will be the foundation for further application and safety evaluation of the chiral pesticide glufosinate.

目前，生产和使用环节的草铵膦都是外消旋体的，有关这种农药的暴露风险评估也是基于外消旋体的，手性农药草铵膦的选择性环境行为研究还未见报道。此申请课题以手性农药草铵膦为研究对象，通过高效液相色谱手性固定相法直接拆分草铵膦对映异构体,获得ee值达到95%以上的纯光学异构体；开展草铵膦对映体在自然水体和土壤中环境行为立体选择性及影响因素研究、手性稳定性研究；开展草铵膦对映体对水生生物斑马鱼和斜生栅藻的选择性毒性研究,比较其立体选择性毒性差异，并进行差异机制研究。随着越来越多的外消旋体农药被仅含一个活性对映体的光学纯农药所取代，在对映体层面上进行草铵膦环境性为和水生生物毒性研究，为明确手性农药草铵膦对映体在环境和水生生物体中的选择性归趋提供大量翔实的数据，为全面评价该农药的环境安全性奠定基础，同时对该手性农药的合理使用也有很好的指导作用。

用冠醚手性固定相分离草铵膦对映异构体，以6%甲酸为流动相建立了手性分离制备草铵膦纯对映体的优化条件，分离制备了草铵膦纯对映体，纯对映体e.e值均高于98%。.在缓冲溶液中草铵膦对映体的降解速度很慢，100 d降解率基本等于零。在未灭菌的池塘水中100天时的降解率低于22%，在两种自然水样（池塘水和河水）中，L-草铵膦的降解速度略快。.在四种未灭菌土壤样品中 D-草铵膦的半衰期(t1/2)为5.82−28.88 d，L-草铵膦的半衰期(t1/2)为3.41−11.55 d，L-草铵膦优先降解。在两种灭菌土壤样品中，两个对映体在土壤中的降解速率相同。草铵膦在土壤降解过程中，大多数情况下，代谢物MPP的浓度大于NAG。草铵膦纯对映体在五种水溶液和四种土壤培养试验中，两个对映体不相互转化，对映体在水溶液和土壤中手性构型稳定。.在湖南和贵州大田环境下施用草铵膦水剂，草铵膦主要沉积在杂草中，D-草铵膦和L-草铵膦在杂草的消解半衰期T1/2为0.71- 2.37 d，两地均为L-草铵膦优先降解。D-草铵膦和L-草铵膦在两地大田土壤中都没有表现出选择性，降解速度一致，但在实验室条件下两地土壤中，L-草铵膦优先降解。大田条件下，土壤中MPP、NAG、MPA产生的量显著小于实验室条件下培养的土壤样品。.考察了外消旋草铵膦（rac-草铵膦）及L-草铵膦对斜生栅藻的生长抑制，rac-草铵膦、L-草铵膦96h-EC50分别为57.22、25.54 mg/L，对斜生栅藻的毒性均为低毒，L-草铵膦的毒性大于rac-草铵膦。在1.8、3.6、9、18、36mg/L浓度水平下，药物浓度越高，斜生栅藻叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量及可溶性蛋白含量都逐渐减少，rac-草铵膦和L-草铵膦差异不明显。在1.8-36mg/L浓度水平下，经过L-型草铵膦处理的藻细胞SOD活性要比Rac-草铵膦处理后的SOD活性要高，说明L-型草铵膦的毒性高于Rac-草铵膦的毒性。. 外消旋rac-草铵膦及L-草铵膦对斑马鱼的致死中浓度LC50均大于100 mg/L，均为低毒。建立了斑马鱼体中的草铵膦对映体残留检测方法，2个处理浓度下，0-7d斑马鱼对草铵膦的生物富集系数(BCFs)均为＜0.2，根据评价标准，草铵膦对斑马鱼为低富集性。