引言
氟啶蟲胺腈(Sulfoxaflor)是美國陶氏益農公司(現科迪華)于2010年11月2日在英國倫敦召開的世界農藥會議上公布的防治吸汁類害蟲的磺酰亞胺類新殺蟲劑,作用于昆蟲乙酰膽堿受體,為乙酰膽堿受體激動劑。
氟啶蟲胺腈對蚜蟲、飛虱、粉虱等刺吸式口器害蟲高效,且因其化學結構新穎,與新煙堿類殺蟲劑無交互抗性,可用于抗性管理,防治對新煙堿類、菊酯類、有機磷類、氨基甲酸酯類殺蟲劑產生抗性的害蟲。得益于其優異的防效、廣泛的防治譜,氟啶蟲胺腈上市后銷售額基本保持高速增長態勢,2014-2019年復合年增長率為18.3%。本產品市場前景很好。
作用機理
雖然對氟啶蟲胺腈作用方式還在研究中,但已有資料表明,氟啶蟲胺腈和與之密切相關的Sulfoximine類殺蟲劑都是作用于昆蟲的神經系統、通過激活煙堿型乙酞膽堿受體內獨特的結合位點而發揮其殺蟲功能。氟啶蟲胺腈可經葉、莖、根吸收而進入植物體內,能有效防治刺吸式害蟲。由于新煙堿類殺蟲劑(Group4A)的作用位點親合力低,并具有抗單氧化酶代謝分解的能力,因此氟啶蟲胺腈與新煙堿類和其他已知類別殺蟲劑均無交互抗性,對非靶標節肢動物毒性低,具有高效、廣譜、安全、快速、殘效期長等特點。
應用
用于棉花、油菜、果樹、大豆、水果、小粒谷物、蔬菜、水稻、草坪和觀賞植物防治如蚜蟲、盲蝽、蝽象、粉虱、蚧殼蟲、飛虱、某些木虱、薊馬等多種刺吸式害蟲,能有效防治對煙堿類、菊酯類、有機磷類和氨基甲酸酯類農藥產生抗性的刺吸式害蟲。氟啶蟲胺腈被殺蟲劑抗性行動委員會(IRAC)認定為唯一的 Group 4C類全新有效成分。對非靶標節肢動物毒性低,是害蟲綜合防治方面的優選藥劑,是美國歷史上唯一一個出現的沒有通過正式登記即審批進行應用的農藥。
產品特點
1)作用方式多樣
氟啶蟲胺腈具有觸殺作用,可通過直接接觸殺死靶標害蟲;氟啶蟲胺腈具有滲透性,在植物葉片正面施藥,可滲透到植物葉片背面殺死靶標害蟲;氟啶蟲胺腈具有內吸傳導性,可在植物體內通過木質部由下向上傳導到新生組織葉片;氟啶蟲胺腈具有胃毒作用。
2)速效性快、持效期長
3)耐雨水沖刷:藥后2小時遇雨不影響藥效。
4)綠色無公害:無生殖毒性,無致突變作用,無致畸作用,無致癌作用,無神經毒作用
5)環保:土壤中可被微生物迅速分解,無殘留,不會污染地下水及地表水,在空氣中的存在水平非常低,不會在動物脂肪組織內累積。
登記情況
2011年,氟啶蟲胺腈首先在韓國登記,此后在全球開展登記。目前,氟啶蟲胺腈已經在中國、美國、澳大利亞、巴拿馬、巴西、阿根廷、加拿大、新西蘭、肯尼亞、英國、歐盟、印度尼西亞、危地馬拉、越南等眾多國家和地區登記、上市。
2013年5月氟啶蟲胺腈在中國獲得水稻、棉花和黃瓜上的臨時登記。氟啶蟲胺腈在小麥蚜蟲和柑橘介殼蟲上的登記于2014年3月份獲得。這也成為中國歷史上第一個與全球同步上市的農藥。目前氟啶蟲胺腈在中國登記情況如下:
2019年年底法國宣布禁止氟啶蟲胺腈的生產和銷售。法國政府稱,兩者作用機理與新煙堿類殺蟲劑相同,禁用這兩個品種旨在降低對傳粉昆蟲和生態系統的影響。
氟啶蟲胺腈在美國的銷售和應用可謂一波三折,考慮到對蜜蜂的潛在風險,美國環保署2015年發布一項決定,撤銷所有含氟啶蟲胺腈的產品登記。然而,在2016年,氟啶蟲胺腈再獲登記,取消了該殺蟲劑在一些作物上的使用,包括柑橘、棉花、大豆、草莓、南瓜、葫蘆等,并附加了限制條件,如禁止用于作物種子、桶混,需要設置緩沖區等。2019年,科迪華氟啶蟲胺腈產品Transform和Closer在美國擴作登記,取消了原來被排除在標簽標注外、不確定開花時間的作物使用限制;同年,美國環保組織針對氟啶蟲胺腈的應用提出訴訟。
專利情況
氟啶蟲胺腈仍在專利保護期內,其在歐洲、美國和中國的化合物專利都將于2027年期滿。這些專利皆由美國陶氏益農公司申請。
歐洲專利:EP1989184,申請于2007年2月9日,2027年2月8日專利到期;發明名稱:Insecticidal?N-substituted (6-haloalkylpyridin-3-yl)alkyl sulfoximines)。
美國專利:US7687634,申請于2007年2月9日,2027年2月9日專利到期;發明名稱:Insecticidal?N-substituted (6-haloalkylpyridin-3-yl)alkyl sulfoximines)。
中國專利:CN101384552,申請于2007年2月9日,2027年2月8日專利到期;發明名稱:殺蟲N-取代的(6-鹵代烷基吡啶-3-基)烷基亞磺酰亞胺。
合成
合成路線一:以3-氯甲基-6-(三氟甲基)吡啶為起始原料,其與甲硫醇鈉反應生成3-[1-(甲硫基)甲基]-6(三氟甲基)吡啶(化合物A);化合物A和胺腈在碘苯二乙酯中反應生成甲基[1-(2-三氟甲基吡啶-5-基)乙基-N-氰基]硫亞胺(化合物B);化合物B再經過氧化及甲基化2步反應得到氟啶蟲胺腈。
合成路線二:三氟乙酸酐與乙烯基乙醚反應生成1,1,1-三氟甲基-2-氧代-4-乙氧基-3-丁烯(化合物C);巴豆醛與甲硫醇鈉反應制得3-甲硫基丁醛(化合物D),化合物D再與二甲胺生成1-(N,N-二甲基)-3-甲硫基-1-丁烯(化合物E)。化合物C與化合物E反應生成3-[1-(甲硫基)乙基]-6(三氟甲基)吡啶(化合物F),化合物F與單腈胺反應生成甲基[1-(2-三氟甲基吡啶-5-基)乙基]-N-氰基硫亞胺(化合物G),化合物G進一步氧化得到氟啶蟲胺腈。
合成路線三:首先巴豆醛與甲硫醇鈉反應生成3-甲硫基丁醛(化合物H);化合物H與四氫吡咯反應得到1-四氫吡咯-3-甲硫基-1-丁烯(化合物I);化合物I與4-氯-4-乙氧基-1,1,1-三氟-2-丁酮反應生成3-[1-(甲硫基)乙基]-6(三氟甲基)吡啶(化合物F)。其與單腈胺反應生成甲基[1-(2-三氟甲基吡啶-5-基)乙基]-N-氰基硫亞胺(化合物G),再經氧化得到氟啶蟲胺腈。
合成路線四:首先丁醛與吡咯反應生成1-四氫吡咯-1-丁烯(化合物J),化合物J與1-乙氧基-4,4,4-三氟-1-丁烯反應生成5-乙基-2-(三氟甲基)吡啶(化合物K)。化合物K再經溴化得到5-(1-溴乙基)-2-(三氟甲基)吡啶(化合物L),其與甲硫醇鈉反應生成3-[1-(甲硫基)乙基]-6(三氟甲基)吡啶(化合物F),產物化合物F與單腈胺反應生成甲基[1-(2-三氟甲基吡啶-5-基)乙基]-N-氰基硫亞胺(化合物G),最后氧化得到氟啶蟲胺腈。
目前雖然印度公司為日本加工氟啶蟲胺腈原藥,但其中間體為印度自產。目前中國跟進的仿制企業還沒出現,如果國內企業想生產氟啶蟲胺腈產品,需要充分考慮與印度公司的成本差異,同時考慮未來歐盟和美國的整體監管風險。
市場機會
氟啶蟲胺腈是科迪華重要殺蟲劑品種之一,在公司殺蟲劑產品線上排名第四,2018年為科迪華帶來1.72億美元的銷售收入,同比增長31.3%。新煙堿類殺蟲劑在歐盟禁用,長期使用新煙堿類殺蟲劑造成的靶標害蟲嚴重的抗藥性。氟啶蟲胺腈與新煙堿類殺蟲劑靶標害蟲基本重合,均對刺吸式口器害蟲有特效,因此,新煙堿類殺蟲劑在歐盟的退出給氟啶蟲胺腈帶來了發展空間,氟啶蟲胺腈將成為應對新煙堿類殺蟲劑抗性風險的潛力品種。同時由于其高效、殺蟲譜廣,以及對環境安全,在未來很長的時間里將會成為刺吸口器害蟲的主流殺蟲劑之一。