农药全组分分析与农药中原药的杂质分析

第九章农药全组分分析与农药原药中的杂质一、农药登记产品化学原药全组分分析的含义原药全组分分析是农药原药登记产品化学的一项重要内容。原药全组分分析是指对原药所进行的全面分析，包括物理化学性质的确定、有效成分红外光谱、紫外光谱、核磁共振、质谱等定性分析与鉴定，有效成分含量的测定，0.1％以上及微量对哺乳动物、环境有明显危害的杂质名称、结构式、含量及必要的定性分析。原药全组分分析检验需要一些特殊的仪器设备，如紫外分光光度计、红外分光光度计、气相色谱仪、液相色谱仪、气质联用仪、液质联用仪、核磁共振仪、高分辨质谱、多级质谱甚至液相色谱－NMR联机等一系列大型仪器，也要求检测人员具有一定经验和专业培训。二、原药全组分分析试验与农药登记注册原药是指经合成、提纯后的原产物，一般不能直接使用，需加工配制成制剂使用。进行农药原药全分析试验的目的一是为了解产品物理化学性质的稳定性，因为如果原药物理化学性质很差，所配制的制剂就不能充分发挥作用；二是确定所登记成分的真实性，保证进行药效、毒理学、残留、环境等一系列试验的可靠；三是原药有效成分应具有一定含量，限制杂质及其含量，特别是限制有害杂质，因为有效成分含量低可能使制剂加工发生困难，过高的杂质影响到农药制剂质量，从而影响农产品质量、污染环境，人食用含有过高杂质的农产品后还可能致畸、致癌等可能危害。农药原药全组分分析试验与农药药效、毒理、环境试验一样，是农药登记试验中必不可缺的试验，是农药登记评审的重要内容之一，它与药效、毒理、环境试验既有联系又有区别，农药原药全组分分析试验关系到农药产品的质量，关系到药效果的好坏，关系到药毒性的大小，关系到环境是否安全，也关系到药效、毒理、环境试验的可靠、真实性，它是农药药效、毒理、环境等一系列试验的源头，只有完成原药全组分分析试验，确定原药及其杂质成分，方可合理安排药效、毒理、环境等登记试验的进行。三、农药分析良好实验室规范（GLP）按照国际惯例，农药原药全组分分析试验是农药安全性试验的一项内容。国际上绝大部分国家在农药登记时，对农药原药全组分分析报告的要求高于我国，他们要求试验必须由认定的GLP(良好实验室规范)实验室进行，例如：美国、欧盟国家(简称EU)、经济与合作发展组织(OrganizationforEconomicco－operationandDevelopment，简称OECD)等。GLP实验室是对试验单位的一种极为严格的管理，它是就实验室工作可影响到试验结果准确性的所有方面进行的管理，可严格控制影响试验结果准确性的各种主客观因素，降低试验误差，确保试验结果的真实性。中国国家质检总局和国家经贸委近几年加强了对农药生产许可证和批准证书的管理，尤其加强了对农药质量的管理，在发放农药生产许可证和批准证书时，要求其质量检测单位必须是由其考核认定的，并对检测单位进行了公告。近年来，中国的农药分析GLP实验室建设也在进行之中。四、农药生产中的杂质不同条件、不同原材料、不同合成路线生产出的含同一活性成分的工业级产品，在其化学组成上有很大差异。杂质对农药产品的毒理学特性有极大的影响。与活性成分相比，有些杂质可能表现出明显的毒害作用，影响药剂的植物毒性或物理学特性，在食品中产生残留，或者引起环境污染。因此，在农药登记管理中，要求厂家生产实际的原药与在毒理学测试中使用的测试品具有相同或更高的活性成分含量，含有相同或更低浓度的杂质。不论是原药生产还是进行加工生产的农药制剂产品，要确保其安全性必须包括以下三个基本步骤：•第一，必须鉴定杂质及其化学结构。包括主要杂质的确定，所有与毒理学和环境有关的重要杂质和痕量杂质（＝0.1％）的特性的描述。•第二，除了对活性成分的最低含量的确定以外，正式的农药规格中还应列出相关杂质及其可允许的最大浓度。•第三，提供杂质的检测和定量分析方法,并应用于实际生产和质量控制。五、IUPAC农用化学品和环境委员会对农药杂质管理的一些建议1.应及时将登记注册农药原药组成的详细信息和产品的毒理学研究等报告到有关管理机构。2.“相关杂质”（relevantimpurity,orsignificantimpurity）应该具有以下特征，即其毒性比活性成分大，或可引起显著毒理学反应，或在使用中引起作物药害，或可影响产品储存、影响制剂的物理学特性，或可导致在食品和环境中的有害物质残留。3.应鉴定出产品的相关杂质，并且在登记文件和产品规格中，具体说明杂质的最大允许浓度。4.FAO和WHO的农药残留专家联席会议定期对一定的工业级产品的毒理学报告进行分析，以评估其残留的安全性。5.农药登记部门应评估由不同生产者分别生产出的农药产品。没有产品的生产者和生产产地的说明，不应该允许登记。制剂生产商还应说明农药原药供应的来源及其质量分析情况。6.农药登记部门必须对农药的安全性和药效进行评估，以确保产品的安全与合理使用。使用者必须正确贮存农药，并依据标签进行使用。7.应把市场上的农药产品的质量以及其相关杂质含量做为农药质量控制的一个重要部分。8.应避免农药贮存中的变质和产品中杂质组成发生显著变化。由于活性成分降解而必须增加使用次数以达到防除效果时，必须充分考虑杂质的变化是否会对该农药的安全性发生影响。9.鼓励从事农药组分与杂质的研究，确认潜在的有毒杂质，对提高农药应用的安全性发挥巨大的作用。10.农药原药生产者应严格检验工业级产品的化学组成以确保其组成与质量说明书相一致。11.进行农药杂质分析的测试应使用原药生产中典型的批次产品。12.由于生产过程和使用材料的不同造成产品组分杂质组成的不同，如果某种农药有多个生产厂家，那么每种产品使用之前必须经过CIPAC方法或者权威方法验证。说明书中应提供附件说明典型的活性成分的光谱和色谱图谱。六、农药制剂产品中一些重要的杂质存在于工业农药产品中各种化学级别的杂质，可能是从原始材料中带去的，也可能是在贮存和使用过程中产生的。农药原药中一些重要的相关杂质有：卤代苯并呋喃、氯代偶氮苯、亚硝胺类、乙撑硫脲、联苯二醚、苯胺和亚苯胺类、联氨类、取代苯酚、异硫代磷酸酯、有机磷和氨基甲酸酯化合物的衍生产物等。1．工业马拉硫磷中的杂质及其在贮存中的变化工业马拉硫磷中的可能主要杂质H3COPOH3COSHCH2CCOOC2H5COOC2H5H3CSHCH2CCOOC2H5COOC2H5CHH2CCOOC2H5COOC2H5SCHCH2COOC2H5COOC2H5SH3COPOHH3COSmalaoxondiethyl2-methyl-thiolsuccinatetetraethyldithiodisuccinateO,O-dimethylphosphorothioicacide贮存对马拉硫磷的作用2.在某些情况下，地亚农能变质生成有害物质，尤其有机溶剂含有少量水（0.1－2％）时。空气，光照，温度的升高促进monothiotep（O,S-TEEP)和硫特普(S,S-TEEP)的生成。这些化合物是潜在的胆碱酯酶抑制剂，并且有较高毒性。3.S-甲基杀螟硫磷是杀螟硫磷中的主要杂质，尤其在长期贮存于外界温度之下的样品中。杀螟硫磷氧化产物和其它杂质含量在贮存过程中不增长，说明这些化合物是生产过程中的副产物。4.一些有机磷化合物，尤其是一些phenylphosphonthioates可能在人类和试验动物中产生迟发性神经毒性。如对溴磷和它的一些杂质产生神经毒性的相对可能性如下：desbromoleptophos纯对溴磷工业对溴磷对溴磷oxon。研究发现desbromoleptophos是神经毒性最强的。5.硫特普是一种高毒性杂质，在毒死蜱中有微量存在。毒死蜱是一种对哺乳动物有温和毒性的有机磷杀虫剂。许多国家，硫特普的最大浓度限制在0.3％或0.5H3COPOH3CSSCHH2COOCC2H5C2H5OOH3COPOH3CSSCHH2COOHCC2H5(-C2H5)OOH3CSPOH3COSCHH2COOCC2H5C2H5OOH3COPOH3COSCHH2COOCC2H5C2H5OOStorageSurfactants(-H)iso-malathionmalaoxonmalathionH2OCH3OH％。某些国家的检测数据表明一些地区的农药生产者生产毒死蜱时，硫特普的浓度达到17％。6.PCDDs的生成有几种来源。例如，通过苯氧基苯酚的氯代形成，苯氧基苯酚来源于合成苯氧乙酸的杂质；也可通过取代氯苯的水解形成，氯苯一般用于生产氯代苯酚或氯代二苯醚。另外，它们可能是经过紫外照射或热解形成的。例如，dibenzofurans可以通过二苯醚或phenylodiols形成,phenylodiols可能是chlorinatedphenols的杂质。一些二噁英（dioxins）可能是在苯氧乙酸类除草剂（如2，4，5－T,2,4-D）、杀真菌剂pentachlorphenol、hexachlorophene的生产过程中形成的。7．农药的N-亚硝基衍生物可能表现致突变和致畸作用。如NDMA。据报道，NDMA的大鼠口服，内吸，胃毒LD50分别为40，37，43mg/kg.8．乙撑硫脲（ETU）是在EBDC类农药（如代森锰、代森锰锌、福美双）的生产中形成的，也可能在贮存期或使用过程中形成。研究发现，大鼠口服或皮肤暴露在ETU中时，可导致畸胎，同时引起CNS和骨骼异常。大鼠小鼠口服ETU，可导致甲状腺癌和heptomas发生率的升高。女性工作者暴露于ETU的研究中没有发现甲状腺癌发生率的升高。1993年，JMPR建议ETU的日允许摄入量为0.004mg/kg体重。9．挥发性较好的一些除草剂在某些情况下可引起非靶标作物的伤害。如苯氧乙酸类除草剂2，4－D，2，4，5－T的酯。10．据报道，用于杀虫剂喹螨醚（fenazaquin）合成的试剂，有少量（大约0.5％）存在于纯化后的工业产品中。这种杂质迁移到工业产品晶体的表面，大大降低晶体成团的熔点，使颗粒变大。由这种工业材料制备的悬浮剂不稳定，表现低的生物学活性。由另一种不使用offending试剂合成路线制备的产品很好。七、由于杂质产生的残留问题的例子杀虫剂三氯杀螨砜，tetradifon中含的DDT及其相关化合物比三氯杀螨砜,tetradifon本身有更长的残留期。因此，这些含DDT的制剂的使用可能导致食品中残留的DDT超过MRL值。全氯代苯（Hexachlorobenzene，HCB)是五氯硝基苯、百菌清中的杂质。因为HCB表现出比五氯硝基苯更长的环境持效性，这种杂质在农产品中的残留远高于母体化合物的残留。百菌清应用时有类似的问题。硫特普是存在于二嗪农（diazinon）中的高毒杂质，比二嗪农有更强的抗水解能力。农药撒到土壤，水中，水解是二嗪农的主要解毒机制。因此，硫特普就成为废物处理和降解过程中的残留难题。硫特普也可在其它有机磷农药商业化制剂中检测到，如：蝇毒磷、毒死蜱、对硫磷、内吸磷、乙拌磷、线虫磷、伏杀磷和特丁硫磷。八、农药登记时对原药组成与性质方面建议提供的信息和材料•生产过程和合成技术路线，包括有毒杂质、原材料中有毒杂质的详细信息。•工业产品的典型组成（应由权威实验室证明），包括主要杂质（=1%)的确认，所有与毒理学和环境相关的杂质，痕量杂质（=0.1%)的性质。•适于检测一批相同工业级产品的分析方法，包括检测出相关杂质的谱图，以及UV-VIS,IR,NMR,MS等信息。•确认相关杂质的分析程序和分析标准。•至少一批次典型工业产品样本。九、农药登记中农药的毒理学评估建议与农药杂质•应该提供生产用于毒理学测试工业产品的厂家的执照。•不同程序、不同条件下生产的新产品成分与用于毒理学测试的老产品的比较。在以下情况，两者是可以比较的：新产品的活性成分含量等于或高于老产品，杂质浓度等于或低于老产品。而如果新产品中含有一种老产品中没有的杂质，则两者是不可以比较的。•如果可以比较，则毒理学测试的结果是可以接受的。•如果不能证实这种可比较性，需要进行另外的毒理学研究。十、农药质量控制分析实验室的作用与注意事项•可将登记提供的工业材