立體選擇性降解

立體選擇性降解是一種立體異構體比另一種立體異構體優先降解的化學特性。手性農藥在環境中遷移轉化過程中其對映異構體會因各種環境作用而在吸收、運輸、降解及轉化等方面產生差異，從而產生不同的環境行為特性。這種手性農藥對映體比例發生變化的過程稱為立體選擇性降解。

基本介紹

• 中文名：立體選擇性降解
• 外文名：Stereoselective degradation

1. 立體選擇性降解的判定指標

大量研究表明，手性農藥進入自然界後，其在環境媒介中的降解代謝過程往往都是具有立體選擇性的。一般以ER值(enantiomeric ratio)，對映體比例或EF值(enantiomer fraction)，對映體分數)作為評價手性農藥對映體比例指標。ER值在0~∝之間，而EF值則在0~1之間；外消旋體ER=1，EF值=0.5，偏離這2個數值的均表明存在對映體過量現象。相比之下，EF值因閾值範圍窄且更直觀，因而更適合多個樣本間的比較。

2. 立體選擇性降解研究的背景及意義

為了考察農藥對人類健康和環境安全的影響，以前的學者將農藥在生態環境中的降解、代謝和轉化一般當作一個化合物來看待，然而整個生物界完全是一個“手性”的世界，生物體中許多生化反應都是在手性環境條件下發生的，並且在生命的產生和演變過程中自然界會偏向於其中的某一種手性。因而越來越多的研究表明，手性農藥在進入生態環境及被各種生物體攝取吸收後，其對映體在生態環境中的消解與歸趨往往存在較大差異。

目前全球市場上商業化的農藥化合物中有28%農藥是手性的，較1996年25%的統計結果有穩步增長。根據已有研究發現，手性農藥的生物活性往往只存在於一個或少數幾個對映體中，並且其對映體在環境中的消解和歸趨往往也有明顯的不同。因此，在當前我國要求大力建設可持續發展農業的形勢下，從對映體水平上研究手性農藥的環境行為有著重要的理論和實際套用價值，不僅可以進一步弄清手性農藥的歸趨、轉化機制和生態效應，更深層次的開展農藥安全性評價研究，而且可以最大限度地減緩、控制或修復農藥殘留物對生態系統的破壞，同時對手性農藥的合理使用、環境友好農藥的開發及高效污染物修復技術的創製與發展提供依據。

3. 環境中的立體選擇性降解種類

（一）水體中手性農藥的立體選擇性降解

關於手性農藥對映體在水體環境中選擇性行為研究，之前的研究主要集中在有機氯類農藥，包括琢-六六六、氯丹和o,p'-滴滴涕等高毒和長殘留的農藥，隨著研究手段和檢測技術的進步，目前已擴展到其他類型農藥，如三唑類、咪唑類殺菌劑。

研究結果表明，同一種農藥在不同水域中可能存在不同的選擇性降解行為，而不同農藥在同一水域的選擇性行為也可能存在差異。而隨著研究手段的不斷進步，不少科研工作者已開始將研究逐步深入到探索不同種類手性農藥產生這種現象的原因。通過研究結果可以得知，影響不同水體中手性農藥的立體選擇性因素較多且複雜，其中包括水體中微生物種類、水體形態、手性農藥的種類及季風等。

（二）土壤中手性農藥的立體選擇性降解

土壤作為重要的農業生態系統單元，不僅是分解農藥的主要場所，而且還存在影響手性農藥發生對映體選擇性行為的諸多關鍵因素。目前關於手性農藥在土壤中選擇性降解的報導已不少，其中多數集中於有機氯和苯氧羧酸類2類農藥。

研究表明，不同手性農藥在土壤中普遍存在選擇性降解行為，但是其表現形式卻不盡相同。手性農藥在土壤中發生選擇性降解較為普遍，然而不同手性農藥及不同區域土壤中的對映體表現形式與異構化過程卻不盡相同；同時我們還發現，影響土壤中產生這種差異的因素較為複雜，還有待進一步更全面、更深入的開展相關研究。

（三）植物體內手性農藥的立體選擇性降解

目前有關手性農藥在植物體中選擇性降解的研究較土壤及動物體內的研究相對偏少，但是隨著農產品質量要求的逐步提高，已有更多的科研人員將注意力轉移到這個研究領域中來，而開展相關研究的手性農藥也多集中在苯氧羧酸類及醯胺類除草劑、三唑類及醯胺類殺菌劑等種類。

通過研究可以發現，目前關於植物體內手性農藥選擇性行為的研究還多集中在檢測方法的開發及動態降解規律等方面，且不同農藥在相同植物體內及相同農藥在不同植物體內的對映體降解規律也存在差異，然而有關產生這種差異的內在原因及手性農藥在植物體內的代謝機理等方面的研究還鮮有報導。

4. 立體選擇性降解研究的前景與展望

大量研究結果已表明，由於環境中各種生物體自身所具有的手性特徵，手性農藥對映體間在不同生物和環境介質中均會發生不同程度的選擇性代謝行為，而且隨著儀器設備的進步和研究技術的發展，關於手性農藥的環境行為學研究出現了以下轉變趨勢：單一農藥對映體間的分析到多種農藥對映體間的同時分析、簡單環境介質到複雜基質背景、對映體間的簡單分離測定到各自的代謝途徑及特徵。然而在公眾越來越關注環境安全的背景下，手性農藥在生態環境中的立體選擇性研究無疑顯得更加緊迫和關鍵，這就要求廣大科研工作者不僅要在手性農藥的降解動力學、手性穩定性及構型轉化等方面開展更廣泛的研究，而且亟待深入到手性農藥的毒理學機制及代謝機理等方面，並在蛋白和基因水平上來闡釋產生這種對映體選擇性的根源。這樣才能為更準確的評估其生態風險性及對人類飲食健康的影響，更加科學合理地使用現有的手性農藥品種，更大限度地減緩、控制及修復農藥殘留對生態系統的破壞提供理論支持。