氯氟醚菌唑是巴斯夫公司于2016年开发、上市的第一个新型异丙醇三唑类杀菌剂,是巴斯夫具有划时代意义的新产品。该剂具有广谱、高效、选择性和内吸传导性,兼具保护、治疗、铲除作用、安全性高等特点。同时,氯氟醚菌唑分子结构中具有能够使其在酶作用位点更加紧密结合的异丙醇基团,使得其生物活性优于传统三唑类杀菌剂,尤其对多种公认的较难防治的真菌病害具有良好的治疗作用,如锈病及壳针孢菌引起的病害,适用于大田作物、经济作物和特种作物等60多种作物,如玉米、谷物、大豆、水稻等大田作物,以及青椒、葡萄等经济作物,也可应用于草坪、观赏植物及种子处理等。研究表明,其具有优异的桶混性能,可与SDHI类杀菌剂、吡唑醚菌酯等杀菌剂复配,能进一步延缓杀菌剂的抗性产生和发展,是优秀的病害防治和抗性治理工具。氯氟醚菌唑将帮助全球种植户提升作物活力,提高作物产量和品质,缓解全球粮食危机。
1 理化性质
氯氟醚菌唑的国际通用名称:mefentrifluconazole,商品名称:Revysol®。化学名称:(2RS)-2-[4-(4-氯苯氧基)-α,α,α-三氟-邻甲苯基]-1-(1H-1,2,4-三唑-1-基)丙-2-醇;CAS登录号:1417782-03-6;分子式:C18H15ClF3N3O2;相对分子质量:397.8。该化合物化学结构式如图1所示:
图 1 mefentrifluconazole化学结构式
氯氟醚菌唑纯品为无特殊气味的白色结晶粉末,原药登记含量97%,熔点:121~122℃,约300℃开始分解,无沸点。蒸气压:3.2×10-6 Pa(20℃),6.5×10-6 Pa(25℃)。相对密度:1.468 g/cm3(20℃)。水中溶解度(mg/L,20℃):0.81,0.66(pH 4),0.71(pH 7)。有机溶剂中的溶解度(g/L,20℃):93.2±1.6(丙酮),116.2±1.8(乙酸乙酯),73.2±3.2(甲醇),55.3±0.4(1,2-二氯乙烷),49.4±0.7(乙腈),8.5±0.1(二甲苯),9.46×10-2±0.9×10-3(正庚烷)。pKa:3.0;辛醇-水分配系数logPOW:3.4(20℃、pH 4)、3.4(20℃、pH 7)、3.4(20℃、pH 9)。亨利常数:1.6×10-3 Pa·m3/mol。稳定性较好。
2 剂型
目前氯氟醚菌唑的主要剂型有:悬乳剂(SC)和乳油(EC)。在国内已登记上市的主要制剂产品有:① 悬乳剂,如400 g/L氯氟醚菌唑悬乳剂和400 g/L氯氟醚·吡唑酯悬乳剂;② 乳油,如240 g/L氯氟醚·吡唑酯乳油和150 g/L氯氟醚·氟唑菌酰胺乳油。
3 毒理学及环境生态安全性
科研人员对大鼠及家兔的急性毒性进行了研究,结果为氯氟醚菌唑对大鼠的急性经口毒性、急性经皮毒性及急性吸入毒性LD50分别为>2 000 mg/kg、5 000 mg/kg 及>5.31 mg/L。同时,研究结果表明,其对家兔眼睛及皮肤没有刺激性;但会引起豚鼠皮肤中度过敏。以上表明氯氟醚菌唑对动物和人的毒性较低,但对皮肤有潜在致敏性。研究数据显示,氯氟醚菌唑对哺乳动物(如鼠和兔)没有神经毒性、遗传毒性,无致畸性,对繁殖无影响。
4 作用机制及特点
氯氟醚菌唑作为三唑类杀菌剂,属于甾醇生物合成中C14-脱甲基化抑制剂(DMI),其通过阻止病菌细胞膜中麦角甾醇的生物合成,致使其生物结构发生改变,抑制了细胞生长,最终达到抑菌和杀菌的作用。氯氟醚菌唑分子中独特的异丙醇基团,使其具有高于传统三唑类杀菌剂的杀菌活性,从而被分类为DMI中三唑杀菌剂下属的一个新的结构小组——异丙醇-三唑类,属于新型异丙醇三唑类杀菌剂。其结构中的异丙醇基团使其能够非常灵活地从游离态自由旋转与靶标结合成为结合态,在酶作用位点更紧密地结合,从而很好地抑制壳针孢菌的转移,减少病菌突变,延缓抗性的产生和发展。灵活多变的空间形态使得氯氟醚菌唑对多种抗性菌株始终保持高效,降低抗性进化风险。
5 知识产权概况
5.1 中国专利
化合物专利名称:杀真菌的取代的2-[2-卤代烷基-4-苯氧基苯基]-1-[1,2,4]三唑-1-基乙醇化合物,CN103649057A、CN103649057B,专利申请人:巴斯夫欧洲公司,专利申请日:2012年7月12日,专利到期日:2032年7月11日。
本发明涉及说明书中所定义的式(I)的取代的2-[2-卤代烷基-4-苯氧基苯基]-1-[1,2,4]三唑-1-基乙醇化合物及其N-氧化物和盐,其制备及用于制备它们的中间体。本发明还涉及这些化合物在防治有害真菌中的用途和涂有至少一种该化合物的种子及包含至少一种该化合物的组合物。式(I),其中R为C1~C2卤代烷基。其中式(I)的结构式见图2:
图 2 式(I)的结构式
5.2 氯氟醚菌唑相关产品的专利在国内申请登记情况
在国内,氯氟醚菌唑已经有了相当广泛的应用,并与多种产品复配使用,表1为复配产品的专利登记情况。
表 1 氯氟醚菌唑相关产品的专利在国内申请登记情况
序号 |
申请号 |
申请日 |
公告号 |
专利名称 |
申请人 |
1 |
CN202010815281 |
2020.08.14 |
CN111955464A |
一种含有氯氟醚菌唑的杀菌组合物 |
陕西上格之路生物科学有限公司 |
2 |
CN202010494627 |
2020.06.03 |
CN111567533A |
一种含三唑类化合物的杀菌混合物及其应用 |
青岛海利尔生物科技有限公司 |
3 |
CN202010464062 |
2020.05.27 |
CN111602674A |
一种含氯氟醚菌唑和枯草芽孢杆菌的农药组合物 |
浙江中山化工集团股份有限公司 |
4 |
CN202010467342 |
2020.05.28 |
CN111616154A |
一种含氯氟醚菌唑和苦参碱的农药组合物 |
浙江中山化工集团股份有限公司 |
5 |
CN202010156368 |
2020.03.09 |
CN111226947A |
一种含氯氟醚菌唑和苯醚甲环唑的杀菌组合物 |
山东农业大学 |
6 |
CN202010185350 |
2020.03.17 |
CN111296469A |
一种含甲基硫菌灵和氯氟醚菌唑的农药组合物 |
山东农业大学 |
7 |
CN202010185295 |
2020.03.17 |
CN111296452A |
一种含氟啶胺和氯氟醚菌唑的农药组合物 |
山东农业大学 |
8 |
CN202010173619 |
2020.03.11 |
CN111213668A |
一种含有氯氟醚菌唑和咪鲜胺的杀菌组合物 |
安徽辉隆集团银山药业有限责任公司 |
9 |
CN202010179683 |
2020.03.14 |
CN111184002A |
一种含有氯氟醚菌唑和啶酰菌胺的杀菌组合物 |
安徽辉隆集团银山药业有限责任公司 |
10 |
CN201911346121 |
2019.12.24 |
CN110934143A |
一种含氯氟醚菌唑和氟吡菌胺的杀菌组合物 |
六夫丁作物保护有限公司 |
11 |
CN201911321311 |
2019.12.20 |
CN110915806A |
一种含联苯吡菌胺和氯氟醚菌唑的复配组合物及其应用 |
利民化学有限责任公司 |
12 |
CN201910891872 |
2019.09.20 |
CN110521728A |
一种用于小麦白粉病防治的杀菌剂组合物 |
漯河市农业科学院 |
13 |
CN201910232247 |
2019.03.26 |
CN109874799A |
一种含吡唑醚菌酯和氯氟醚菌唑复配杀菌剂 |
石家庄市深泰化工有限公司 |
14 |
CN201910421343 |
2019.05.17 |
CN109984139A |
一种含氯氟醚菌唑和宁南霉素的杀菌组合物 |
江西正邦作物保护有限公司 |
15 |
CN201910333151 |
2019.04.24 |
CN109964945A |
一种含氯氟醚菌唑的杀菌组合物 |
陕西康禾立丰生物科技药业有限公司 |
16 |
CN201910416658 |
2019.05.17 |
CN110050792A |
一种含氯氟醚菌唑和噻呋酰胺的杀菌组合物 |
江西正邦作物保护有限公司 |
17 |
CN201910311371 |
2019.04.18 |
CN109964944 |
一种含氯氟醚菌唑与甲氧基丙烯酸酯类的杀菌组合物 |
陕西康禾立丰生物科技药业有限公司 |
18 |
CN201980016248 |
2019.02.18 |
CN111801014A |
氯氟醚菌唑的杀真菌组合物 |
巴斯夫农业公司 |
19 |
CN201811524124 |
2018.12.13 |
CN109362759A |
一种含氯氟醚菌唑和吡唑醚菌酯的杀菌组合物及其应用 |
广东省农业科学院植物保护研究所 |
20 |
CN201811632005 |
2018.12.29 |
CN109673633A |
一种环境友好型氯氟醚菌唑纳米粉剂及其制备方法 |
南京善思生物科技有限公司 |
21 |
CN201810679187 |
2018.06.27 |
CN108541711A |
一种含氯氟醚菌唑与氟唑菌酰胺的杀菌组合物 |
佛山市瑞生通科技有限公司 |
5.3 氯氟醚菌唑在其他国家申请的专利
PCT/欧洲专利:化合物专利:巴斯夫欧洲公司;杀真菌的取代的2-[2-卤代烷基-4-苯氧基苯基]-1-[1,2,4]三唑-1-基乙醇化合物],WO2013007767A、EP2731935(A1),专利申请日为2012年7月12日,专利到期时间为2032年7月11日。制备专利:巴斯夫农业公司;2-[4-(4-氯苯氧基)-2-(三氟甲基)苯基]-1-(1,2,4-三唑-1-基)丙-2-醇的制备方法,WO2017102905(A1),专利申请日为2016年12月15日,专利到期时间为2036年12月14日。
与其相关的专利还有WO2014108286A1、WO20200208A1、WO2020078942A1、WO2020120202A2、WO2020120206A2、WO2017102905、EP2731935A1、US201710166540A1、WO2014095994、EP0275955A1、DE4003180A1、EP0113640A2、EP0470466A2、US4940720、EP0126430A2、DE3801233A1等。
6 登记及上市情况
2016年起,巴斯夫陆续向欧盟、美国、加拿大、墨西哥、巴西等国家和地区申请登记氯氟醚菌唑。2018年,氯氟醚菌唑在韩国获得了其在全球的首个登记;商品名:Revysol®,用于葡萄和苹果等高附加值果树及水稻等作物。2019年,在美国、澳大利亚、哥伦比亚、法国、新西兰、英国等获得正式登记。2020年1月,氯氟醚菌唑在中国获得正式登记;商品名:锐收®,此次获得登记的产品包括:97%氯氟醚菌唑TC、400 g/L氯氟醚菌唑SC、400 g/L氯氟醚·吡唑醚酯SC、 240 g/L氯氟醚·吡唑酯EC。
据报道显示,目前巴斯夫已先后向50多个国家及相关机构递交氯氟醚菌唑的登记资料;预测该产品年峰值销售额将突破10亿欧元。
7 合成工艺路线
氯氟醚菌唑的合成路线主要有4条,具体如下。
合成路线1(图3):以4-氟-2-(三氟甲基)苯乙酮为起始原料,经醚化、环氧化、开环取代3步反应,得到氯氟醚菌唑。该路线经3步反应得到目标产物,具有合成工艺路线短,反应收率高等优点,但是起始原料4-氟-2-(三氟甲基)苯乙酮价格较高,不易得,合成成本较高,因此该路线不易实现工业化生产。
图 3 氯氟醚菌唑合成路线1
合成路线2(图4):以2-溴-5-氟-三氟甲苯为起始原料,经醚化、乙酰化、溴代、取代及格式反应5步反应,得到氯氟醚菌唑。该路线经5步反应得到目标产物,虽然起始原料2-溴-5-氟-三氟甲苯价格低廉,但是该路线步骤较长,涉及两步格式反应,产生的三废量较大,总收率相对较低,因此该路线不适合工业化生产。
图 4 氯氟醚菌唑合成路线2
合成路线3(图5):以2-溴-5-氟-三氟甲苯为起始原料,经醚化、乙酰化、环氧化、开环取代4步反应,得到氯氟醚菌唑。该路线经4步反应得到目标产物,起始原料2-溴-5-氟-三氟甲苯易得,反应条件温和,路线短,总收率高,合成成本低。综合评估发现,这是一条较适宜的工业化路线,值得进行相关理论研究。
图 5 氯氟醚菌唑合成路线3
合成路线4(图6):以2-碘-5-溴-三氟甲苯为起始原料,经乙酰化、环氧化、开环取代、取代、氧化、醚化6步反应,得到氯氟醚菌唑。该路线经6步反应得到目标产物,合成路线较长,总收率较低,危险工艺较多,同时起始原料2-碘-5-溴-三氟甲苯为含碘化合物,价格昂贵不易得,原材料成本较高且稳定性较差,经综合评估,该路线不易实现工业化生产。
图 6 氯氟醚菌唑合成路线4
综上所述,路线3符合工业化生产的基本要求,值得开展相关理论研究,为国产化生产及相关产品的研究提供依据。
8 防治对象及使用方法
氯氟醚菌唑是一种内吸性、选择性杀菌剂,能抑制病菌孢子萌发、菌丝生长和真菌在叶片表面形成孢子,可防控许多难以防治的真菌病害;适用于多种大田作物、特种经济作物、草坪和观赏植物等。研究显示,氯氟醚菌唑能够有效防治小麦叶斑病、锈病,大麦上由柱隔孢属病原菌引起的病害,水稻纹枯病、穗腐病等,还可与琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHI)类杀菌剂复配,用于防治壳针孢属病原菌引起的病害和黄锈病等小麦病害,从而延缓杀菌剂抗性的产生。氯氟醚菌唑既可叶面喷雾,也能用于种子处理,同时具有优异的桶混性能。对该产品的防效研究表明,于封闭行前后至2周后,以推荐用量施用2次,该产品对目标病害表现出良好的预防效果。目前氯氟醚菌唑在我国登记的作物、防治对象、用药量及施用方法如表2所示。
表 2 氯氟醚菌唑在我国的登记使用情况
登记证号 |
有效成分 |
作物 |
防治对象 |
用药量(制剂量) |
施用方法 |
PD20190264 |
氯氟醚菌唑200 g/L |
番茄 |
早疫病 |
20~40 mL/667 m2 |
喷雾 |
吡唑醚菌酯200 g/L |
葡萄 |
炭疽病 |
稀释1 500~2 500倍 |
喷雾 | |
PD20190263 |
氯氟醚菌唑400 g/L |
苹果 |
褐斑病 |
稀释3 000~6 000倍 |
喷雾 |
PD20190265 |
氯氟醚菌唑100 g/L |
玉米 |
大斑病 |
48~55 mL/667 m2 |
喷雾 |
吡唑醚菌酯140 g/L |
9 结论
氯氟醚菌唑是第一个新型异丙醇三唑类杀菌剂,与现有三唑类杀菌剂相比,其独特的作用机制,不仅使其在广谱、高效、持效期上表现的更加优秀,而且使用更加安全。其能够延缓抗性产生,能有效控制作物病害,降低农药使用次数,进行抗性治理,将病害防治水平提高到了新的层次,符合我国农药的发展方向,具有较好的市场发展潜力,应用前景广阔。 (来源:《世界农药》2021年第5期)
农药快讯, 2021 (9): 12-15.