作者:劉進偉
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2022年12月29日,生態環境部、工業和信息化部、農業農村部、商務部、海關總署、國家市場監督管理總局聯合發布了《重點管控新污染物清單(2023年版)》,包括“三氯殺螨醇”等多個農藥產品被列入重點管控新污染物清單,自2023年3月1日起施行。
螨類作為農業生產過程中一類重要害蟲,具有個體微小、繁殖快、發育歷期短以及適應性強等特點,一直是農業生產中非常難以防治的害蟲類群。通常以幼螨、若螨和成螨在植株的葉背取食危害,造成葉片產生褪綠的斑點,嚴重時可導致葉片干枯,抑制植株生長并導致減產。
腈吡螨酯(商品名稱:Starmite (Nissan)、Valuestar)是21世紀初由日產化學工業株式會社開發的新型吡唑類殺螨劑,具有低毒、低用量和殺螨譜廣等特點,并且與現有的主流殺螨劑無交互抗性。自推向市場以來,被廣泛用于防治蔬菜、水果及茶葉等多種作物上的螨類害蟲。其在國內化合物專利(CN1227229C)于2017年4月已到期,今年也就是2023年5月也將過新農藥保護期。
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理化性質
腈吡螨酯通用名稱:Cyenopyrafen;CAS號:560121–52–0;分子式:C24H31N3O2;分子量:393.5;IUPAC化學名稱為:(E)-2-(4-特丁基苯基)-2-氰基-1-(1,3,4-三甲基吡唑-5-基)乙烯基2,2-二甲基丙酸酯;結構式如圖1。
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圖1腈吡螨酯的結構式
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其理化性質如下:
2?外觀:灰白色結晶固體;
2?密度:1.11(20℃);
2?熔點:106.7~108.2℃;
2?蒸氣壓:5.2×10-4 mPa(25℃);
2?分配系數(正辛醇/水):Kow?logP=5.6;
2?亨利常數:3.8×10-5?Pa·m3/mol;
2?溶解度:在水中0.30 mg/L(20℃);
2?穩定性:54℃ 14天穩定。水解DT50=0.9 d(pH 9,25℃)。
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?毒性
?哺乳動物毒性:腈吡螨酯屬于微毒農藥,大鼠急性經口毒性LD50>5000 mg/kg,大鼠急性經皮毒性LD50>5000 mg/kg,大鼠急性吸入毒性LC50?(4 h)>5.01 mg/L,大鼠ADI/RfD 0.05 mg/kg。
?生態毒性:山齒鶉急性經口LD50>2000mg/kg。虹鱒魚LC50(96h) 18.3μg/L。水蚤LC50(48h) 2.94μg/L(極限溶解度)。綠藻EbC50(72h)〉0.03mg/L。蜜蜂LD50(48h)>100μg(a.i.)/只(經口和接觸)。蚯蚓LD50(14d)>1000mg/kg(土壤)。對鳥類、魚類、蜜蜂、蚯蚓等環境生物低毒,對蚤類及水藻等生物具有較高毒性。15 g/hL的劑量下,對掠食性螨蟲、草蛉、花蝽、蜜蜂、大黃蜂等生物沒有明顯影響。
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作用機理
腈吡螨酯是觸殺型殺螨劑,作用機理是主要與去酯化烯醇的活化代謝有關,通過破壞呼吸電子傳遞鏈中的復合物 II(琥珀酸脫氫酶)來抑制線粒體的功能。
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合成方法
經相關文獻查詢[1],腈吡螨酯的合成工藝路線主要是由1,3,4-三甲基-吡唑-5-甲酸乙酯(中間體6)與4-叔丁基苯乙腈反應得到2-(4-叔丁基苯基)-3-羥基-3-(1,3,4-三甲基-1H-吡唑-5-基)丙烯腈(中間體10),再與2,2-二甲基丙酰氯反應得到腈吡螨酯原藥,合成路線如圖2所示。
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圖2?腈吡螨酯的合成路線
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其中中間體6的合成路線有如下兩條:
路線1:以草酸二乙酯為原料,然后經過縮合、環化、甲基化、氯甲基化、氫化等反應得到中間體6。該合成路線較長,需要用鈀催化,且反應需要在高于下進行,收率也較低。
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路線2:以2-溴乙酸乙酯與甲基肼反應,然后經縮合、環化反應即可得到中間體6。該合成路線短,原藥易得,工藝相對簡單,收率較高。劉瑞賓等實驗中間體6收率為75%,此路線最終合成的腈吡螨酯最終收率為93%。
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開發與登記
??2008年,腈吡螨酯在日本和韓國初次登記,2009年上市。
??2013年,腈吡螨酯進入哥倫比亞和厄瓜多爾市場,主要用于觀賞植物。
??2017年5月31日,腈吡螨酯在我國獲得臨時登記,2019年1月30日獲得正式登記。經中國農藥信息網查詢,截止目前腈吡螨酯在國內登記的僅為日產化學株式會社1家公司的2個產品,分別95%腈吡螨酯原藥(PD20190053)以及的30%腈吡螨酯懸浮劑(PD20190052),用于防治蘋果樹二斑葉螨和紅蜘蛛以及草莓二斑葉螨。
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前景展望
腈吡螨酯和丁氟螨酯(日本大冢化學,2007年上市)、乙唑螨腈(沈陽中化,2017年上市)等一樣,主要作用位點是線粒體復合體II電子傳遞抑制劑。不僅結構新穎,而且作用機制獨特,與現有殺螨劑無交互抗性,并對非靶標生物安全,是較為理想的殺螨劑,迎合了農業生產的需求。
腈吡螨酯主要用于水果和蔬菜,市場對高品質水果和蔬菜追求越來越高,迎合了市場的呼聲。
今年5月,腈吡螨酯在我國即將過新農藥保護期,無疑會成為受到市場熱捧。