日常生活中,蚊帐、灭蚊灯、电蚊拍、蚊香等早已成为寻常百姓家中价格低廉、使用方便、效果显著的实用驱蚊灭蚊方法。蚊香被点燃后因不完全燃烧释放烟雾以达到灭蚊功效,这与烟雾中独特的化学成分密不可分。有趣的是,这类物质其实最早来源于一类独特的植物——除虫菊。
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除虫菊属于菊科多年生草本植物,原产于地中海地区,被发现于塞尔维亚。早在19世纪,人们就发现它的花对昆虫具有很强的毒杀作用,于是聪明的人们就将除虫菊的花收集起来并晾干,与木屑和香料等混在一起制成烟熏剂,这也成了最早的天然“蚊香”雏形。1885年,除虫菊经美国传到日本并在当地进行培植,1955年前后,大日本除虫菊公司(大日本除虫菊株式会社)的创始者上山 英一郎(うえやま えいいちろう)利用除虫菊,发明了螺旋形蚊香。
20世纪20年代开始,化学家们就对除虫菊中的杀虫物质产生了浓厚兴趣并尝试对其中的化学物质进行提取、分离等研究。1922年化学家Hermann Staudinger和Leopold Ruika首先从大量的除虫菊中分离得到杀虫活性物质——除虫菊酯。通过化学降解,他们提出除虫菊酯其实由两种化学结构极其相似的pyrethrin I和pyrethrin II物质组成。受此启发,他们决定对除虫菊酯的结构进行改造来获得更强杀虫作用的物质,然而尝试多次均以失败告终,尤其是他们始终无法合成天然除虫菊酯中的五元环及环上的联烯支链,究其原因,这是受限于他们早期对除虫菊酯的结构研究不够深入。
按常理,除虫菊酯这样一种来源于植物的天然除虫剂应该会受到更多科学家的关注,可它生不逢时遇到了“鼎鼎大名”的合成杀虫剂DDT,1939年瑞士化学家保罗米勒(Paul Hermann Müller)发现DDT可以迅速杀死蚊子、虱子和农作物害虫并且安全性高,1942年商品化的DDT上市并在二战后期大大降低了疟疾、伤寒和霍乱等传染病的发病率。此后DDT便一直占据杀虫剂市场,聚焦于天然除虫菊酯的研究则相对较少,直到上世纪60年代科学家发现DDT在环境中极难降解,并且会在动物体内蓄积,严重破坏了生态平衡。1962年,美国海洋生物学家雷切尔卡森(Rachel Louise Carson)在所著《寂静的春天》一书中论述了农药与环境污染,极大唤醒了公众的生态环保意识。
鉴于除虫菊酯优良的杀虫效果,人们试图在它的母核结构上进行修饰以期获得更好的杀虫效果。迄今为止,人们已经成功“改造”了数十种除虫菊酯衍生物,并且广泛用于商品化的杀虫剂中。此外,人们发现许多化合物本身并无杀虫效果或杀虫效果微弱,一旦与除虫菊酯混合则能大大提高杀虫能力,这类物质被称为增效剂(synergists),例如40mg的除虫菊酯与420mg酰胺(N-isobutylundecylenamide)混合后可以发挥超过100mg单独除虫菊酯的杀虫能力。
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