呋虫胺(dinotefuran)由三井化学发现和生产,三井化学、北兴化学和Valent等共同开发,是烟碱类杀虫剂唯一不含氯原子和芳环的,它的四氢呋喃基取代了以前的氯代吡啶基、氯代噻唑基,被称为第三代烟碱类杀虫剂。
呋虫胺于2002年上市,并于2014年10月呋虫胺活性成分专利在中国正式到期。化学名称为(RS)-1-甲基-2-硝基-3-[(3-四氢呋喃)甲基]胍,结构式如图1。
图1 呋虫胺结构式
呋虫胺是烟碱类杀虫剂中唯一不含氯原子和芳环的。它具有特征性的(±)四氢-3-呋喃甲基结构,而不是其他新烟碱类化合所具有的吡啶结构。由于结构特殊,性能与传统烟碱类杀虫剂相比更为优异,具有卓越的内吸渗透作用,并在很低的剂量即显示了很高的杀虫活性。不仅在水稻、蔬菜、果树、花卉上对半翅目、鳞翅目、双翅目、甲虫目和总翅目害虫高效,并且对卫生害虫有高效。
1 作用机理
呋虫胺属于硝基胍类化合物,是一种神经毒素,能够通过抑制乙酰胆碱受体使昆虫的神经系统发生紊乱,导致昆虫麻痹并死亡。呋虫胺不仅具有触杀、胃毒作用,还具有卓越的内吸、渗透作用,能被植物的根部和茎叶迅速吸收,并向上传导。
2 适用作物
呋虫胺的主要适用作物是水稻、蔬菜、水果等,用于刺吸式口器害虫的防治。其特点是与第一、二代烟碱类杀虫剂无交互抗性,且对半翅目、鳞翅目、双翅目、甲虫目和总翅目的害虫高效。
其杀虫谱广泛(表1)。对水稻害虫褐飞虱、白背飞虱、灰飞虱、黑尾叶蝉、稻蛛椽蝽象、二小星蝽象、稻绿蝽象、红须盲蝽、稻负混虫、稻筒水螟,蔬菜水果害虫蚜虫类、粉虱类、蚧类、矢尖盾蚧、朱绿蝽、桃小食心虫、桔潜蛾、茶细蛾、黄条跳甲、豆潜蝇高效。对水稻害虫二化螟、稻蝗类和蔬菜水果害虫角腊蚧、小菜蛾、二黑条叶甲、茶黄蓟马、烟蓟马、黄蓟马、柑橘黄蓟马、大豆荚瘿蚊、番茄潜叶蝇有效。
表1 呋虫胺适用作物及防治对象
用途 |
作物/范围 |
防治对象 |
农用 |
水稻 |
稻飞虱、褐飞虱 |
二化螟 | ||
蓟马 | ||
小麦 |
蚜虫 | |
玉米 |
蚜虫 | |
黄瓜(保护地) |
蓟马 | |
白粉虱 | ||
西瓜 |
蚜虫 | |
花生、马铃薯 |
蛴螬 | |
甘蓝 |
蚜虫 | |
黄条跳甲 | ||
番茄 |
烟粉虱 | |
茶树 |
小绿叶蝉 | |
观赏菊花 |
蚜虫 | |
非农 |
室内卫生 |
蜚蠊 |
蚂蚁 | ||
跳蚤 |
3 毒性
呋虫胺对哺乳动物十分安全,其急性经口LD50为雄性大鼠2 450 mg/kg,雌性大鼠2 275 mg/kg。对大鼠急性经皮LD50>2 000 mg/kg(雌、雄)。无致畸、致癌和致突变性。对水生生物也十分安全。鱼毒试验表明,呋虫胺对鲤鱼(48 h)>1 000 mg/L,对水蚤>1 000 mg/L。对鹌鹑急性经口LD50>1 000 mg/kg。不影响蜜蜂的正常活动和采蜜。
作为新烟碱类杀虫剂,值得一提的是虽然呋虫胺对蜜蜂有一定的影响作用,但它对蜂毒性远远低于其他烟碱类杀虫剂。它对蜜蜂的经口毒性只有噻虫嗪的1/4.6,接触毒性是噻虫嗪的一半。
4 国内登记情况
截至2020年5月15日,国内目前共有呋虫胺相关登记197个,其中原药登记25个。卫生杀虫剂17个。复配产品51个,主要和噻虫嗪、吡蚜酮、吡丙醚、毒死蜱等复配,用于防治水稻飞虱等害虫。
需要提出的是其与吡蚜酮复配用来控制水稻飞虱有很好的效果。与吡蚜酮、噻嗪酮和毒死蜱的复配主要用于防治水稻飞虱,与烯啶虫胺复配用于菊花及咖啡等高经济价值作物的蚜虫及其他刺吸式口器害虫的防治。其复配后的目标作物扩展到茶树、柑橘等作物的刺吸式口器害虫的防治(包括粉虱、黄曲条跳甲、蚜虫、介壳虫等)。
呋虫胺主要剂型为20%悬浮剂、2%颗粒剂、20%水溶性颗粒剂、20%可湿性粉剂等。
5 专利技术
截至2019年12月22日,中国共受理呋虫胺相关专利技术230件,如CN111149812A、CN110870484A、CN110754467A、CN110839652A、CN110583639A、CN110583683A、CN110476959A、CN110250197A、CN109924211A、CN109691463A、CN109691464A、CN109430274A、CN109221127A等,绝大多数为复配剂型的实用新型专利,目前已授权的且在生效的为45件。
目前已授权的原药及中间体合成专利共3件,分别属于江苏中旗、山东康乔以及江苏克胜。其中江苏中旗为其中间体3-羟甲基四氢呋喃的合成专利。山东康乔的专利方法是:以二氢呋喃为原料,通过Vilsmeier-Haack反应得到二氢呋喃-3-甲醛,再在催化剂的作用下还原氨化得到3-氨甲基四氢呋喃,最后与1,3-二甲基-2-硝基异脲缩合得到化合物呋虫胺。
江苏克胜的专利方法是:以γ-丁内酯为原料,经Aldol缩合、还原两步反应制得3-羟甲基四氢呋喃,再经Gabriel法合成3-四氢呋喃甲胺,碳酸二甲酯作为甲基化试剂与尿素合成O-甲基异脲,再硝化合成O-甲基-N-硝基异脲,然后与甲胺反应合成1,3-二甲基-2-硝基异脲,最后3-四氢呋喃甲胺与1,3-二甲基-2-硝基异脲通过SN2双分子亲核取代反应,一步法合成呋虫胺。
6 合成方法
国内外合成呋虫胺主要有3-羟甲基四氢呋喃衍生化法和3-氨甲基四氢呋喃衍生化法两条工艺路线。这两种方法主要先合成关键中间体3-羟甲基四氢呋喃或者3-氨甲基四氢呋喃,再进一步衍生化得到呋虫胺。此两种路线分别为山东康乔和江苏克胜的专利合成路线。
7 国际销售情况
呋虫胺2016年的全球销售额为1.05亿美元,其中中国、泰国、日本、韩国、印度等为其重点市场。其中值得注意的是日本占据了呋虫胺全球销售额的50%左右。但随着后专利期中国企业介入呋虫胺市场,呋虫胺生产规模的扩大、生产技术的成熟、原药价格的下降,促进了呋虫胺的发展。
我国海关数据显示2019年度我国共出口呋虫胺843万美元,出口第一的国家是巴基斯坦,为176万美元;第二是美国,为139万美元,其次为印度、越南、巴拉圭、乌拉圭、智利、秘鲁、孟加拉等国。
全球主要的呋虫胺市场仍然被日本占据,以美国进口的呋虫胺为例,呋虫胺的发货地主要有3个:日本、韩国釜山、中国台湾,这个是目前存在代工的区域,可以推测均为三井化学的代工企业。近年来印度的代工工厂也在为三井化学代工呋虫胺后出口。
由于部分烟碱类杀虫剂在欧盟的禁用(噻虫胺、吡虫啉、噻虫嗪、噻虫啉、啶虫脒),以及三井化学对呋虫胺不遗余力的开发和推广,以及其高效、内吸、广谱、用量少、毒性低、持效长、对作物无药害、使用安全、与常规农药无交互抗性等特点,注定呋虫胺将取代第二代烟碱类杀虫剂成为新的主流。
但目前呋虫胺相对于其他烟碱类杀虫剂,虽随着工艺的成熟价格有所降低,但据中农立华原药指数显示,2020年5月呋虫胺98%原药的参考价格为31万元/t,而吡虫啉96%原药为12万元/t,噻虫嗪97%原药为9.6万元/t,所以较高的价格仍然是呋虫胺完全取代吡虫啉和噻虫嗪等老牌产品大规模推广的阻力之一。 (来源:磊子侃农药)
农药快讯, 2020 (11): 46-47; 53.