手机扫码访问本站
微信咨询
氟噻草胺(flufenacet)是拜耳作物科学发现,1995年在英国布莱顿植保会议上介绍的除草剂品种;也是继苯噻草胺开发后,1998年上市的又一个芳氧乙酰胺类除草剂。氟噻草胺是在酰胺类化合物中引入杂环和氟原子的除草剂,具有杀草活性高、低毒、广谱、适用作物宽和高度安全等优点。氟噻草胺主要通过抑制细胞分裂与生长而发挥作用,已在欧洲、南美及亚洲多个国家获得登记,市场发展很快,与苯噻草胺相比具有更高的活性,适合于更多的农作物种类。氟噻草胺与氯代乙酰胺类除草剂具有类似的杂草防治谱,主要应用于玉米、大豆、番茄、马铃薯和水稻等作物,可有效防除众多一年生禾本科杂草、莎草及一些小粒阔叶杂草。
目前,氟噻草胺主要用作土壤处理剂,芽前和芽后均可使用,也是一些阔叶除草剂的优良配伍者。氟噻草胺在1998年在美国获得全球首次登记,之后在欧洲、南美和亚洲多个国家获得登记。氟噻草胺单剂产品已在印度、泰国、菲律宾、印尼和南非等国家登记,商品名有Cadoua®、Dragd®、Define®、Tiara®、Essyna®等;许多复配制剂,如氟噻草胺+吡氟酰草胺、氟噻草胺+磺草唑胺、氟噻草胺+嗪草酮、氟噻草胺+异噁唑草酮、氟噻草胺+二甲戊灵、氟噻草胺+呋草酮+吡氟酰草胺等产品,在美国和欧盟等地区获得登记。
氟噻草胺的核心市场在欧洲地区,主要是德国、英国和法国等国家,其次是北美地区,主要是美国和加拿大,再就是东南亚地区,如印尼、泰国、越南、马来西亚和菲律宾等国家,在印度和南非也有一定的市场分布。
目前,在美国市场,拜耳公司产品一家独大,很多复配制剂产品均由拜耳生产和销售;而在欧洲,美国Albaugh公司在2015年取得了登记。由于该产品被列入欧盟ANNEX I,数据保护要到2018年才到期,而相应的数据补偿费高达700万欧元左右,因此很多有意开发此产品的公司只能望洋兴叹。这意味着在2019年之前,在欧洲市场只有拜耳和Albaugh两家公司有权销售氟噻草胺,其他公司要等数据保护期结束后重新登记才可以销售。
氟噻草胺在中国的市场刚起步。在国内仅拜耳公司推出1款含有氟噻草胺的复配产品拜宝玛®(由11%呋草酮+11%氟噻草胺+11%吡氟酰草胺复配的悬浮剂),用于冬小麦田一年生杂草的防除,用量为324~432 g/hm2,用法为土壤喷雾。
2005年氟噻草胺全球销售额为0.55亿美元,2007年为1.10亿美元,2009年1.10亿美元。2009年后氟噻草胺全球销售额增长迅速,2011年升至1.40亿美元,2013年为1.55亿美元,2014年增加至2.05亿美元,2009-2014年复合年增长率达19.3%。这是拜耳公司为了扩大氟噻草胺的防治谱,开拓了众多防除阔叶杂草复配除草剂,如与嗪草酮、吡氟酰草胺、异噁唑草酮及二甲戊灵等复配所致。
氟噻草胺虽是一款小众产品,但由于其优异的生物活性及独特的使用方式,具有较好的市场前景。据报道,目前国内具有氟噻草胺生产能力的公司主要有3家,分别是盐城南方、江苏剑牌和迈克斯如东(泸州东方)。国内企业想要完全实现该产品的大规模生产和销售,还面临着专利问题。虽然氟噻草胺的化合物专利已于2009年到期,但其工艺专利仍处于有效期内。此外,氟噻草胺的生产工艺中包含多个独立工艺,其中一些工艺需要特殊的操作,涉及到技术、安全、环保等问题,如果国内企业要开发此产品,并实现大规模生产必须解决这些问题。
氟噻草胺为细胞分裂和细胞生长抑制剂。氟噻草胺是芳氧乙酰胺类化合物,主要的靶标位点可能是脂肪酸的代谢,抑制细胞分裂和生长。作物对其产生耐药性是由于谷光氨肽转移酶的快速解毒作用所致。氟噻草胺是一种芽前或芽后的早期除草剂,具有内吸性,可在作物体内迁移,具有分生组织活性。1988-1994年在美国、欧洲、南非、亚洲和南美对氟噻草胺进行了大量田间试验,试验结果表明:该药剂以120~200 g/hm2芽前和芽后施用可有效防除一年生禾本科杂草及阔叶杂草,适用于玉米、棉花、大豆和水稻及其他作物田防除杂草。
氟噻草胺与氯代乙酰胺类除草剂具有类似的杂草防治谱,它可与防除阔叶杂草的嗪草酮、磺草唑胺、吡氟草胺等药剂复配,扩大防治谱。目前主要用于玉米、大豆、番茄、马铃薯和向日葵等田间苗前杂草;也可用于玉米田、小麦田和水稻田的苗后杂草,可以广泛防除一年生禾本科杂草、莎草和小粒阔叶杂草,使用量约为0.9 kg/hm2。氟噻草胺可用于土壤、芽前和芽后处理,适用作物玉米、小麦、大麦、大豆等,且对这些作物和环境安全。
(1)选择性高:氟噻草胺主要防除一年生禾本科杂草,对一年生禾本科杂草有特效,对农作物伤害较小。
(2)复配产品杀草谱广:不仅可有效防除一年生禾本科杂草,且能很好地芽前和芽后防除阔叶杂草,如氟噻草胺的复配产品拜宝玛®,可以防除禾本科和阔叶杂草,是抗性解决的先锋和抗性管理的专用产品。
(3)毒性低:氟噻草胺对哺乳动物的毒性较小,属低毒产品,对兔眼睛和皮肤无刺激性,在使用中比较安全。
(4)作用方式独特:氟噻草胺属于土壤处理剂,挥发性较小,水溶性中等;具有内吸性,药剂可在作物体内迁移;通过阻止植物细胞分裂来发挥作用,防除一年生禾本科杂草,也适用于阔叶杂草的芽前和芽后防除。氟噻草胺在植物体内容易降解。其和特定药剂混用可以扩大杀草谱。
(5)与环境相容性好:氟噻草胺仅存在于土壤的表层,很难与土壤相容,更不会渗入土壤深层,故氟噻草胺对地下水污染少。另一方面氟噻草胺的半衰期较短,在植物体内能够较快降解,因此,氟噻草胺是环境相容性好的绿色除草剂。
以对氟苯胺、对氟硝基苯、三氟乙酸、氯乙酰氯和氨基硫脲等为起始原料可合成氟噻草胺。氟噻草胺合成路线较多,主要有以下2条路线,先制得中间体(Ⅰ)N-(4-氟苯基)-N-异丙基-2-羟甲基乙酰胺和中间体(Ⅱ)2-甲砜基-5-三氟甲基-1,3,4-噻二唑,然后缩合得到最终产物氟噻草胺。
4.1以对氟苯胺为起始原料
对氟苯胺与2-氯丙烷反应,然后与氯乙酰氯反应,再与乙酸钠反应,生成物水解得到羟基化合物,即中间体(Ⅰ);再与以三氟乙酸和氨基硫脲为原料制得的中间体(Ⅱ)噻二唑氯化物缩合得到氟噻草胺。
4.2以对氟硝基苯为起始原料
对氟硝基苯与丙酮经催化加氢生成N-异丙基对氟苯胺,再制得中间体N-(4-氟苯基)-N-异丙基-2-羟甲基乙酰胺(Ⅰ)。以三氟乙酸和氨基硫脲为原料制得中间体2-甲砜基-5-三氟甲基-1,3,4-噻二唑(Ⅱ)。然后,中间体(Ⅰ)与中间体(Ⅱ)经缩合反应得到氟噻草胺。
不管以哪种方法,最后都是以N-(4-氟苯基)-N-异丙基-2-羟甲基乙酰胺(中间体Ⅰ)与2-甲砜基-5-三氟甲基-1,3,4-噻二唑(中间体Ⅱ)在碱性条件下,通过缩合制得氟噻草胺。如刘宝擅的硕士学位论文(氟噻草胺的合成研究)中,将21.8 g(0.1 mol)N-(4-氟苯基)-N-异丙基-2-羟甲基乙酰胺(中间体Ⅰ)和23.4 g(0.1 mol)2-甲砜基-5-三氟甲基-1,3,4-噻二唑(Ⅱ)一起投入到带有温度计、搅拌棒和滴液漏斗的250 mL四口烧瓶内,然后加入60 mL甲苯溶剂,搅拌冷却到-2 ℃,在100 min内匀速滴入25 g(0.15 mol)25%的氢氧化钠,继续反应3 h,之后 用分液漏斗分出水层,反应液下层为水溶液,用甲苯萃取(20 mL×2)。合并有机层,并用盐酸调pH为6。减压下低温蒸出甲苯,得到产品35.3 g,测定熔点77~79 ℃,收率93%。
姜育田等根据原料优势,选择这条路线,并进行了改进来合成氟噻草胺:以肼基二硫代甲酸甲酯和三氟乙酸为原料合成2-甲砜基-5-三氟甲基-1,3,4-噻二唑(中间体Ⅱ),反应收率81.5%;以对氟硝基苯、丙酮经过催化加氢、酰化、醇解合成N-(4-氟苯基)-N-异丙基-2-羟甲基乙酰胺(中间体Ⅰ)。然后,中间体(Ⅰ)与中间体(Ⅱ)反应得到氟噻草胺,收率94.2%。改进后的工艺反应条件温和,三废少,产品纯度和收率高。
在氟噻草胺的制备中,在装有温度计、搅拌棒、滴液漏斗的250 mL四口烧瓶内,加入110 g(0.5 mol含量97%)2-羟基-N-(4-氟苯胺)-N-(1-甲基乙基)乙酰胺(中间体Ⅰ)和105 g(0.45 mol含量99%)2-甲砜基-5-三氟甲基-1,3,4-噻二唑(中间体Ⅱ),在加入250 mL二氯乙烷,搅拌冷却至-2 ℃,在100 min内滴加100 g(0.75 mol含量30%)氢氧化钠,保温4 h。用分液漏斗分出水层,用二氯乙烷(50 mL×2)萃取水层。合并有机层,用盐酸中和至pH=6左右。减压脱去二氯乙烷,得产品(氟噻草胺)155 g,含量98%,收率94.2%,熔点74~77 ℃。试验表明,选用二氯乙烷为溶剂比甲苯好,用甲苯不容易得到含量96%以上的氟噻草胺。