1965年联合碳化合物公司开发的涕灭威，1966年杜邦公司开发的灭多威和1967年FMC公司开发的克百威等化合物，具有杀虫高效、广谱、持效期长等特点，打破了甲萘威等第一代氨基甲酸酯类杀虫剂杀虫谱相对较窄的不足。然而这类化合物的毒性太高，如何降低这类杀虫剂对哺乳动物的毒性，而又不影响其杀虫活性，成了氨基甲酸酯类杀虫剂研究的一个重点。
对高毒的氨基甲酸酯类杀虫剂的低毒衍生化是从对马拉硫磷的代谢机理的研究中得到启示。在氨基氮原子上引入取代基，使新的衍生物在昆虫体内转变成母体化合物而具有杀虫活性，而在动物体内通过酯酶转变成酚类而解毒，从而达到此类农药低毒化的目的。马拉硫磷在昆虫和动物体内存在不同的代谢途径而具有选择性。在昆虫体内，经多功能氧化酶（MFO）的作用，能使没有抑制胆碱酯酶活性的PS键，转化成能抑制AChE的PO键，从而具有杀虫活性。但在动物体内，由于羧酸酯酶的作用，使马拉硫磷的酯基降解成酚类而解毒。
经过研究人员的大量实验比较，在氨基甲酸酯类杀虫剂的结构上引入含N-S键的衍生物，并由此开发出一系列的由N-S键引出的不同的氨基甲酸酯类化合物的衍生物。
1．芳基和烷基硫基类衍生物
一些含N－芳基和N－烷基硫基的衍生物均对家蝇和蚊子表现出较高的杀虫活性。对小白鼠的毒性比母体化合物低。
2．二烷基氨基硫基类衍生物
这类衍生物中最成功的是1974年由FMC公司开发的丁硫克百威。丁硫克百威是克百威的衍生物，其杀虫活性与克百威相当，但毒性远低于克百威，对大鼠的急性经口毒性只有克百威的1/31.25倍。丁硫克百威具有较高的内吸性和较长的持效期，是一种广谱的杀虫剂。
3．N，N′－硫双氨基类型
该类型是在两个相同或不同的氨基甲酸酯的氮原子上连接一个硫原子的衍生物。一系列的生物活性测定数据表明，硫双氨基甲酸酯与其母体的杀虫活性相当，而对小白鼠的毒性仅为原来母体化合物的1/5～1/29。该类型的突出代表是由美国联合碳化合物公司商品化生产的硫双灭多威，其对大白鼠的急性口服毒性约为灭多威的1/23。
汽巴－嘉基公司研制开发的呋线威是不对称取代的衍生物，也具有卓越的杀虫活性，呋线威具有内吸、触杀和胃毒作用。
4．N－磷酰氨硫基类型
Nelson等人合成了许多灭多威磷酰胺衍生物和灭多威环磷酰胺衍生物。美国Upjohn公司合成的U-47319（磷亚威）和U-56295（磷硫灭多威）的分子结构中，既含有氨基甲酸酯类的基本结构，又含有有机磷酸酯类杀虫剂的基本结构。故对鳞翅目幼虫的杀虫活性与灭多威大体相等，但对植物药害较轻，并具有较长的持效期，且大大降低了对哺乳动物的毒性。
5．N－氨基酸酯硫基类型
日本大塜公司合成的丙硫克百威，是克百威的类似物。有非常高的杀虫活性，而毒性又比较低。在昆虫体内代谢成克百威和3－羟基克百威而起作用。