作者:馮玲
引言
丙硫菌唑是拜耳公司于2004年開發上市的新型三唑硫酮類殺菌劑,因其獨特的性能,良好的內吸活性,優異的保護、治療和鏟除性能,且殺菌譜廣,持效期長,從而使其迅速攀升至三唑類殺菌劑的前列,并成為拜耳的重點產品。
主要用于禾谷類作物,如小麥、大麥、水稻、花生、油菜及豆類等,防治眾多病害,如對小麥和大麥上的白粉病、紋枯病、枯萎病、葉斑病、銹病、菌核病、網斑病、云紋病等具有很好的防治效果;此外還能防治油菜和花生的土傳病害,如菌核病,以及主要葉面疾病,如灰霉病、黑斑病、褐斑病、黑脛病、菌核病和銹病等病害。由于丙硫菌唑殺菌譜廣、應用范圍廣、使用時機靈活、植物吸收迅速、有良好的耐雨淋性,且持效期長,這些優點綜合在一起,使其成為防治植物病害的新標桿。
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圖1丙硫菌唑化學結構式
市場情況
丙硫菌唑是一個商業化開發非常成功的產品,亦已成為全球殺菌劑中的優秀產品。丙硫菌唑自2004年上市以來,迅速成為全球市場上用戶非常喜愛的殺菌劑產品,市場增長非常迅速,上市當年全球銷售額達到2400萬歐元,第二年2005年就取得1.13億美元銷售額業績,當時就成為躋身于拜耳公司銷售12強產品行列之內。
隨后,在以后的5年內,丙硫菌唑便迎來了其產品銷售上升的黃金時期,成為拜耳公司最具有增長活力的產品之一,并迅速確立了在拜耳公司產品中的領先地位。丙硫菌唑2007年全球銷售額達到2.39億美元,2009年更升至4.21億美元,同比增長率達32.8%,從2005年2009年這5年復合年增長率高達69.6%。雖然2010年,由于歐盟和美國的市場的走弱,以及價格競爭等因素,造成丙硫菌唑的全球銷售額(3.85億美元)有所下滑;但自此以后,丙硫菌唑市場便迎來強勁反彈,2011年全球銷售額升至5.10億美元,較上年增長了32.4%,已經超越三唑類殺菌劑龍頭產品戊唑醇,且在全球殺菌劑銷售額中位列第五。2012年銷售額更攀升增至6.25億美元,2013年為7.50億美元,而2014更創造出新高度,全球銷售額高達8.55億美元,已經占據全球殺菌劑銷售額市場第三的地位。
2015年由于全球氣候惡劣,整個農藥產品都呈現下降趨勢,丙硫菌唑也不例外,2015年全球銷售額有所下降,但也達到8.00億美元,位居全球殺菌劑第三(次于嘧菌酯13.05億美元和吡唑醚菌酯8.50億美元),而2015年丙硫菌唑在拜耳公司十強產品銷售額中位列第一(遠超第二位的肟菌酯6.7 0億美元和第三位吡蟲啉6 .20億美元)。2016年,其全球銷售額為7.90億美元,在全球殺菌劑排行榜中,攀升至第2位,次于嘧菌酯(12.70億美元),成功超越吡唑醚菌酯(7.65億美元)。
目前丙硫菌唑已在60多個國家上市,各國市場銷售大小不一。
作用機理
丙硫菌唑主要抑制在真菌中存在的甾醇前體—羊毛甾醇或者2,4-亞甲基二氫羊毛甾醇14位上的脫甲基化作用,即脫甲基化抑制劑(DMIs),具有很好的內息活性,優異的保護治療和鏟除活性,持效期長。
合成路線
目前文獻報道的合成方法主要有四種:
合成路線1:鋅格氏試劑法
以鄰氯芐基氯為起始原料經格氏反應、碳?;磻频茫?/span>2 - 氯芐基)- ( 1 - 氯環丙基)酮,與(CH3)SOCI反應得到(2 - 氯芐基)- ( 1 - 氯環丙烷)環氧乙烷,再與1,2,4-三氮唑反應得到2- ( 1 -氯丙烷基)-3( - 2 氯苯基)- 2 羥基丙基-1,2,4-三唑,最后與硫發生親電加成反應制得丙硫菌唑。該路線第一和第二步收率都較高,但第三步收率較低,影響產品的總收率,從而造成該路線成本高,不易工業化生產。
合成路線2:三氮唑法
以2 - 氯-1 ( 1 - ) 氯環丙基)乙酮為原料,經過親核取代反應制得(1,2,4-三唑-1-基- 甲基)- ( 1 - 氯環丙烷V 基- ) 甲酮,再與鄰氯芐格氏試劑反應制得2-( 1 -氯丙烷基)-3 ( - 2 氯苯基)- 2 -羥基丙基-1,2,4-三唑,最后與硫發生親電加成反應制得丙硫菌唑。該路線第一和第二步收率都較低,且成本較高,活性點多,及空間位阻對一、二步反應影響較大。因此,該路線不易工業化生產。
合成路線3:鎂格氏試劑法
以1-乙基酰-1氯環丙烷為原料,經氯化、格氏反應、親核加成、親核取代、親電加成制得丙硫菌唑。該路線收率較高、反應溫和、成本較低、易于工業化生產。
合成路線4:水合肼法
以1-乙基酰-1氯環丙烷為原料,經氯化、格氏反應、親核加成、親核取代、閉環反應制得丙硫菌唑。該路線各中間體收率較高,但最后一步反應條件比較苛刻,工業化價值不是很高。
合成路線5:1 - 氯- 1 氯乙基酰環丙烷為起始原料,經格氏反應、縮合反應、硫的親電加成反應,最終得到丙硫菌唑產品。在國內大多認為該路線合成丙硫菌唑比較合適,在這方面開展研制工作較多。
登記情況
丙硫菌唑的國外主要登記歷程:
2004年,丙硫菌唑在英國和德國取得登記和上市。
2006年,拜耳在澳大利亞和法國登記了丙硫菌唑。
2007年3月27日,丙硫菌唑在美國獲準登記。
2007年,丙硫菌唑還在加拿大取得登記。
2008年,丙硫菌唑在巴西登記。
截至2017年9月,歐盟共有26個成員國登記了丙硫菌唑。在2009—2017年間,拜耳在意大利、德國、美國、加拿大、阿根廷、英國、土耳其、巴西、印度、智利等國登記和上市了丙硫菌唑的許多產品(見圖2)。
圖2:丙硫菌唑相關產品不完全統計
截至目前,在我國登記有效期內的丙硫菌唑產品有21個(見圖3),其中,原藥登記15個;單劑產品2個,復配劑產品4個,劑型以懸浮劑和乳油為主。
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圖3:丙硫菌唑登記情況(截止2023年3月23號)
目前我國登記較少的原因主要是由于丙硫菌唑的健康風險問題。
根據丙硫菌唑的毒性資料,其對蜂、鳥、魚、蠶、水藻、大型溞、赤眼蜂和蚯蚓等安全。在動物、植物、土壤/環境中,丙硫菌唑的主要代謝物包括:脫硫-丙硫菌唑、S-甲基-丙硫菌唑和1 ,2,4-三唑等。在這些代謝物中,脫硫-丙硫菌唑比丙硫菌唑對哺乳動物的毒性高很多。使用過程中,丙硫菌唑藥液在暴露表面,如在處理過的種子、噴霧后的作物表面、施藥設備、衣服、暴露的人體表面等都會轉化生成一定量的脫硫-丙硫菌唑。
因此,在對丙硫菌唑進行風險評估時,脫硫-丙硫菌唑的風險也不容忽視。丙硫菌唑的風險主要在于危害人體健康,特別是對女性生殖系統有潛在危害,“常規噴霧”易導致女性不孕不育;而脫硫-丙硫菌唑具有致畸性,會導致幼兒畸形。在美國、德國等農業發達國家,大農場較多,機械化操作普遍,施藥人員有專業的防護服和安全裝置,丙硫菌唑對人體危害的風險基本可控。而在國內,散戶較多,施藥設備不太先進,丙硫菌唑對施藥人員的健康風險需要多加考慮。
市場前景
丙硫菌唑的化學結構不同于以前的三唑類,由于硫酮結構的引入,賦予了丙硫菌唑獨特的性能,使其成為一種藥效高、低毒性、低殘留和無環境風險的新穎殺菌劑。許多田間藥效試驗結果表明,丙硫菌唑防治效果好,增產明顯,且對作物具有良好的安全性,同時與其他殺菌劑,如三唑類殺菌劑相比,具有更廣泛的殺菌譜。
在對施用丙硫菌唑進行風險評估時,對其主要代謝物脫硫丙硫菌唑的風險(具有致畸性)不容忽視。國內開發的丙硫菌唑原藥和產品已經登記和上市,必將迎來今后國內的大發展,但在使用該產品時,相比國外可控的安全操作,國內散戶較多,噴施方式不太先進;因此,采用密封機械和無人機操作施藥,及必須對施用人員進行專業培訓,取得上崗證才能施藥。
丙硫菌唑經過十多年的使用,實際證明該產品十分適合當代農藥產品市場發展的需要。因此在解決施藥人員的健康風險問題后,國內丙硫菌唑的市場值得展望。
參考文獻:
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