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氟吡呋喃酮——新煙堿類殺蟲劑新勢力,2027年化合物專利期屆滿

作者:世界農化網

氟吡呋喃酮(flupyradifurone)是拜耳公司于2007年開發的新煙堿類殺蟲劑,作用于昆蟲的乙酰膽堿受體。主要用于防治蔬菜、果樹及大田作物的刺吸式口器害蟲如:蚜蟲、粉虱、木虱、葉蟬、介殼蟲、甲蟲、潛葉蠅、粉蚧、軟蚧、柑橘木虱、象甲和薊馬等,另外對抗新煙堿類殺蟲劑的害蟲防效極好,可用于抗性管理政策。應用方式可葉面噴施、澆灌和種子處理等。2014年4月在中美洲(瓜地馬拉和洪都拉斯)獲得首次登記,2018年8月3日,氟吡呋喃酮在中國正式登記,在中國的專利期到2027年3月18日屆滿。

産品簡介

中文名稱:氟吡呋喃酮

英文名稱: flupyradifurone

其他名稱:吡啶呋蟲胺

化學名稱:4-[(6-氯-3-吡啶基甲基)(2,2-二氟乙基)氨基]呋喃-2(5H)-酮

CAS登入号:951659-40-8

分子式:C12H11ClF2N2O2

相對分子品質:288.7

結構式:

氟吡呋喃酮——新煙堿類殺蟲劑新勢力,2027年化合物專利期屆滿

理化性質:氟吡呋喃酮品質分數99.4%的純品為白色粉末狀固體。熔點:69℃;沸點:沸騰前分解;辛醇-水配置設定系數(pH 7,20℃):15.8;密度:1.43 g/mL;蒸氣壓(20℃):9.1×10-7Pa;亨利常數(25℃):8.2×10-8Pa·m3·mol-1。溶解度(20℃):在水中的溶解度為3.2 g/L;在甲苯中的溶解度為3.7 g/L,在乙酸乙酯和甲醇中溶解度均為250 g/L。

作用機理

氟吡呋喃酮屬于煙堿型乙酰膽堿受體(nAChR)競争性調節劑,作用于昆蟲神經系統。與其受體上的乙酰膽堿位點結合,引起昆蟲從過度興奮到嗜睡和癱瘓的一系列症狀。國際殺蟲劑抗性行動委員會(IRAC)将氟吡呋喃酮歸類為Group 4中的4D(丁烯酸内酯)亞組,它是該亞組中的唯一有效成分。

應用及殺蟲譜

應用:蔬菜、果樹、棉花、大豆(種子處理)以及其他大田作物等殺蟲譜:刺吸式口器害蟲,如半翅目:蚜蟲、粉虱、木虱、葉蟬、介殼蟲、粉蚧、軟蚧;鞘翅目:甲蟲、象甲;雙翅目:潛葉蠅;纓翅目:薊馬,等對包括幼蟲和成蟲在内的所有生長期害蟲皆有效。常見劑型:17 %氟吡呋喃酮可溶液劑。

産品特點

1、适用作物多,防治譜廣:可用于蔬菜、果樹、及大田作物等,高選擇性地防治主要刺吸式口器害蟲,對包括幼蟲和成蟲在内的所有生長期害蟲皆有效。

2、良好的内吸性和層移活性:施藥後,活性成分被植物的根、莖、葉吸收,在木質部随蒸騰作用向頂傳導,也可通過層移作用傳導到葉背面或分布到鄰近的植物細胞。是以,其能夠有效防治隐蔽處害蟲。

3、施用方式靈活:葉面噴霧、土壤澆灌或滴灌皆可,也可用于種子處理。

4、擊倒速度快,藥效持久:能使害蟲迅速停止取食,擊倒速度快,藥後2~3天即見死蟲,藥後3 d的防效為92.87%~95.87%。藥後21 d,防效依舊高達98.4%~100%,表現出良好的速效性和持效性。

5、用藥适期寬:可在作物的各個生長階段使用,甚至可在花期施藥。

6、混配性好:可與多種農藥混配,如氟啶蟲胺腈、雙丙環蟲酯、螺蟲乙酯等提高防效,擴大殺蟲譜。7、環境友好:對環境友好,對蜜蜂安全。

登記情況

國内登記情況:

2018年8月3日,拜耳股份公司在大陸首獲正式登記,分别為96%氟吡呋喃酮原藥和17%氟吡呋喃酮可溶液劑。目前大陸已登記的氟吡呋喃酮産品中暫無混配制劑。

國外登記情況:

2014年,氟吡呋喃酮産品Sivanto Prime首先在中美洲洪都拉斯和瓜地馬拉上市,用于防治番茄、辣椒、馬鈴薯、黃瓜、西瓜和柑橘等作物上的刺吸式口器害蟲。同年,氟吡呋喃酮在多米尼加和哥斯達黎加上市。2015年,氟吡呋喃酮在墨西哥和尼加拉瓜上市。

2015年1月15日,氟吡呋喃酮原藥和制劑産品在美國登記,同年上市。其制劑産品Sivanto 200 SL登記用于果樹、蔬菜和絕大多數大田作物,防治刺吸式口器害蟲。

2015年11月25日,拜耳公司氟吡呋喃酮原藥及其兩個産品Sivanto Prime和BUTEO Start 480 FS在加拿大獲準正式登記。用于根菜類蔬菜如食用牛蒡、胡蘿蔔、芹菜、人參、歐芹、蘿蔔、蕪菁等,莖類蔬菜如洋薊、美人蕉、荸荠、芋頭、馬鈴薯、甘薯、山藥等,防治蚜蟲、葉蟬、煙粉虱等。

2015年12月9日,氟吡呋喃酮被列入歐盟農藥登記指令Reg. (EC) No 1107/2009,有效期10年。

2016年,氟吡呋喃酮産品Altus(17.096%)和FDF 50 SL(4.24%)在美國登記,前者用于觀賞植物、溫室蔬菜,以及果樹和堅果樹,後者用于蔬菜、堅果樹、水果和一年生花卉。

2016年8月30日,氟吡呋喃酮原藥在澳洲登記。其單劑産品Sivanto Prime 200 SL Insecticide于2018年8月20日取得澳洲登記,用于牛油果、番茄、辣椒、葫蘆、茄子、青豆、澳洲堅果、芒果、木瓜、甘薯等,防治蚜蟲、白粉虱、銀葉粉虱等。

2017年1月,巴西國家衛生監督局準許氟吡呋喃酮在巴西登記,商品名Sivanto,用于咖啡、柑橘、甘藍和煙草。

2018年,BYI 02960 480 FS(氟吡呋喃酮40.68%)和Sivanto 400 SL(氟吡呋喃酮33.61%)在美國登記,前者用于大豆,後者用于谷物(水稻除外)、棉花、瓜類蔬菜、豆類蔬菜、葉類蔬菜、根菜類蔬菜(甜菜除外),以及球莖類蔬菜等。

2018年,加拿大有害生物管理局(PMRA)已準許拜耳作物科學公司基于氟吡呋喃酮(flupyradifurone)的殺蟲劑Altus和BCS2960登記,用于防治溫室蔬菜和觀賞植物上蚜蟲,粉虱,葉蟬以及聖誕樹上蚜蟲。

2018年,基于氟吡呋喃酮的兩個産品BCS 2960(200 g/L)、Altus(200 g/L)獲得加拿大登記。BCS 2960登記用于聖誕樹,溫室番茄、辣椒、黃瓜、生菜,觀賞植物等,防治蚜蟲、葉蟬、煙粉虱。Altus登記用于溫室番茄、黃瓜、生菜、辣椒/茄子,草莓,觀賞植物,聖誕樹等,防治蚜蟲、葉蟬、煙粉虱等。

2019年,Sivanto Prime獲得意大利登記,用于果樹、葡萄和觀賞植物防治蚜蟲、葉蟬;2020年1月,該産品在意大利的使用期限被延長,并擴充至蘋果樹和梨樹,開花後施用,防控蘋果蚜蟲、蘋果紅西圓尾蚜和梨西圓尾蚜。

2020年5月26日,氟吡呋喃酮複配劑(四氟苯菊酯52.5 g/L+氟吡呋喃酮26.3 g/L)獲得澳洲登記,有效期至2025年6月30日,用于室内外蚊蟲防治。

2020年,拜耳公司BYI 02960 200SL和Acceleron®I-425在加拿大登記。BYI 02960 200SL用于水果、蔬菜、大田作物和聖誕樹,防治蚜蟲、葉蟬、白粉虱等。Acceleron®I-425(480 g/L)為種子處理劑,用于防治大豆早期蟲害。

未來複配推薦

氟吡呋喃酮+烯啶蟲胺:用于水稻、果樹、蔬菜和茶葉,防治多種害蟲。

氟吡呋喃酮+吡蚜酮:可用于防治 大部分同翅目害蟲,尤其是蚜蟲科、粉虱科、葉蟬科及飛虱科害蟲, 适用于蔬菜、水稻、棉花、果樹及多種大田作物。

氟吡呋喃酮+吡丙醚:兩者都具有内吸性轉移活性,可以影響隐藏在葉片背後的幼蟲。對害蟲各個時期都有殺滅作用,持效期長,進而有效的控制并達到害蟲防治的目的。

氟吡呋喃酮+螺蟲乙酯:兩者都有獨特的作用機制,可有效地防治對現有農藥劑産生抗性的害蟲,同時可作為煙堿類農藥劑抗性管理的重要品種。

氟吡呋喃酮+三氟苯嘧啶:應用于農作物上的同翅目害蟲(如介殼蟲、白粉虱、梨木虱、煙 粉虱、稻飛虱、蚜蟲、茶小綠葉蟬等)、半翅目害蟲(如盲蝽蟓等)以及纓翅目害蟲(如薊馬等)的防治。

氟吡呋喃酮+氯氟氰蟲酰胺:主要應用 于農作物上的鱗翅目害蟲(如二化螟、三化螟、稻縱卷葉螟、小菜蛾、菜青蟲、斜紋夜蛾、甜菜夜蛾、豆莢螟、卷葉蛾、棉鈴蟲等)、同翅目害蟲(如介殼蟲、白粉虱、梨木虱、煙粉虱、稻飛虱、蚜蟲、茶小綠葉蟬等)、半翅目害蟲(如盲蝽蟓等)以及纓翅目害蟲(如薊馬等)的防治。

氟吡呋喃酮+毒死蜱/噻嗪酮:殺蟲速度快,特别是對介殼蟲的防治效果尤為明顯。

氟吡呋喃酮+雙甲脒:在藥效方面的互補作用,用于防治柑橘木虱效果顯著,同時,它對柑橘紅蜘蛛也具有較高的活性。

氟吡呋喃酮+唑蟲酰胺:該組合速效性好,持效期長,對環境友好,毒性低,對大部分由于刺吸式口器害蟲如蚜蟲、粉虱、葉蟬、甲殼蟲等害蟲具有較好的防治效果。

氟吡呋喃酮+環溴蟲酰胺:組合具有明顯的增效作物,可降低農藥的使用率,對環境友好安全。

氟吡呋喃酮+雙丙環蟲酯:該組合有利于害蟲抗藥性的治理,适用于防治水稻、蔬菜和果樹上飛虱、潛葉蠅、薊馬、蚜蟲、蚧殼蟲等害蟲的危害。

氟吡呋喃酮+氟唑環菌胺+咯菌腈:該組合能夠有效防治馬鈴薯上的多種病蟲害,具有防治譜廣、抗性發展較慢、增效作用顯著和防治成本低等諸多優點。

氟吡呋喃酮+咯菌腈+咪鮮胺:該組合對于防治蔬菜病蟲害尤其是蔬菜蚜蟲、薊馬、黃曲條跳甲和蔬菜白粉病有很好的效果。

氟吡呋喃酮+丙硫菌唑+咯菌腈:本組合具有明顯的增效作用,可以降低農藥使用量,對環境友好安全。

合成路線

創制過程:氟吡呋喃酮的創制受天然化合物百部葉堿的啟發,百部葉堿為化學結構複雜的生物堿,多年來一直被認為是簡單的nAChR激動劑的優良前體,具有擊倒、拒食和趨避等活性,被用作先導結構。該天然産物中含有殺蟲活性的丁烯酸内酯基團,拜耳公司将丁烯酸内酯基團與另外兩個化學碎片相結合,創制得到氟吡呋喃酮,大大提高了殺蟲效果和選擇性。

經文獻查詢,目前主要的合成路線有3條:

路線一:該路線以氯代乙酰乙酸乙酯(2)為起始原料與叔丁醇鉀反應生成4-叔丁氧基乙酰乙酸乙酯(3),然後在氯化氫的作用下化環得到特窗酸(4),特窗酸(4)與二氟乙胺反應得到4-(二氟乙基氨基)味喃-2(5H)酮(5),最後(5)與2--5-氯甲基吡啶反應得到目的産物氟吡呋喃酮(flupyradifurone)。

氟吡呋喃酮——新煙堿類殺蟲劑新勢力,2027年化合物專利期屆滿

路線二:該路線以2-氯-5-氯甲基吡啶為起始原料與二氟乙胺反應得到中間體N-((6-氯-3-吡啶)甲基)-2,2-二氟乙胺(6),然後(6)與特窗酸(4)反應得到目的産物氟吡味喃酮(flupyradifurone)。

氟吡呋喃酮——新煙堿類殺蟲劑新勢力,2027年化合物專利期屆滿

路線三:該路線以丙二酸二甲酯(7)為起始原料與氫氧化鉀反應得到丙二酸單甲酯鉀鹽(8),然後與氯代乙酸甲酯反應得到2-甲氧基-2-氧代乙基丙二酸甲酯(9),在甲醇鈉作用下環化得到中間體4-羟基-2-氧-2,5-二氫-3-呋喃甲酸甲酯鈉鹽(10),中間體(10)和中間體(6)在硫酸氫鐘的作用下得到目的産物氟吡味喃酮(flupyradifurone)。

氟吡呋喃酮——新煙堿類殺蟲劑新勢力,2027年化合物專利期屆滿

路線一雖然比較短,但特窗酸不穩定,最後一步反應收率隻有52%,導緻整個合成路線收率低。路線二同樣存在最後一步反應收率偏低的缺陷,難以實作工業化。路線三原材料易得、反應條件溫和,适合工業化生産。

專利情況

2007年3月31日,拜耳公司對氟吡呋喃酮等烯氨羰基化合物提出專利申請,并先後獲得澳洲、英國、中國、歐洲、日本、南韓、美國等國家和地區授權。氟吡呋喃酮在歐洲、美國、中國的化合物專利都将于2027年3月到期。這些專利皆由拜耳作物科學公司申請。

歐洲專利:EP2004606,申請于2007年3月19日,2027年3月18日專利期滿;發明名稱為:Substituted Enaminocarbonyl Compounds。

美國專利:US2009247551,申請于2007年3月19日,2027年3月19日專利期滿;發明名稱為:Substituted Enaminocarbonyl Compounds。

中國專利:CN101415682A,申請于2007年3月19日,2027年3月18日專利期滿;發明名稱為:被取代的烯氨羰基化合物。

前景展望

氟吡呋喃酮作為一種新型新煙堿類殺蟲劑,具有獨特的作用機理,與其他傳統殺蟲劑的互動抗性較小,這使得氟吡呋喃酮在防治刺吸式口器害蟲方面具有很大的潛力,特别是在抗性治理方面具有重要作用。目前刺吸式害蟲的抗性不斷增強,各種殺蟲劑不斷重複加量使用,具有新作用機理的殺蟲劑的推廣迫在眉睫,這為氟吡呋喃酮的市場推廣提供了良好的機遇。

但同時根據其合成路線可知氟吡呋喃酮的生産成本相對較高,相對于同是作為煙堿乙酰膽堿受體是殺蟲劑而言,其使用成本相對較高,但随着生産技術的不斷改進和規模化生産的實作,氟吡呋喃酮的生産成本也有望進一步降低,其在未來有望代替噻蟲嗪、噻蟲胺等成為新煙堿類殺蟲劑的新勢力。

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