黃海金 周裔程

(上饒師范學(xué)院，江西 上饒 334001)

含氟化合物在農(nóng)藥應(yīng)用方面的研究進(jìn)展

黃海金 周裔程

(上饒師范學(xué)院，江西 上饒 334001)

隨著近年來國內(nèi)外農(nóng)藥品種和結(jié)構(gòu)變化的加快，含氟與雜環(huán)的新型農(nóng)藥成為國內(nèi)外農(nóng)藥界發(fā)展的熱點(diǎn)。本文綜述了近些年來含氟化合物農(nóng)藥的研究進(jìn)展?fàn)顩r。

含氟化合物 農(nóng)藥 生物活性 合成

引言

由于氟原子具有電子效應(yīng)、模擬效應(yīng)、阻礙效應(yīng)和滲透效應(yīng)4種效應(yīng)，因此把它引入化合物的分子中有可能使化合物的生物活性倍增。盡管含氟化合物的制備工藝要求比較高、價(jià)格也昂貴，但能從其較好的生物活性中得到彌補(bǔ)，加上含氟化合物對環(huán)境影響小，故不論在農(nóng)藥或醫(yī)藥創(chuàng)制中人們對含氟化合物的研發(fā)都十分活躍，新品種不斷出現(xiàn)[1]。本文介紹了近些年來含氟化合物在農(nóng)藥方面的研究進(jìn)展。

1 含氟芳環(huán)類化合物

1.1 含氟酯類化合物

丁氟螨酯是由日本大塚化學(xué)公司開發(fā)的苯酰乙腈類新型殺螨劑，商品名為Danisraba，主要用于防治果樹、蔬菜、茶、觀賞植物的害蟲，與現(xiàn)有殺蟲劑無交互抗性，對棉紅蜘蛛和瘤皮紅蜘蛛有效[2]。此殺蟲劑于2000年8月申請專利，2007年上市。它的合成路線為：

圖1 合成路線

氰氟草酯為美國陶氏化學(xué)研發(fā)的苯氧羧酸類除草

劑，主要用于稻田芽后除草，屬于低毒除草劑，無致癌、致畸、致突變作用，對人體皮膚也無刺激作用。它具有很高的生物活性和選擇性，是一種高效的除草劑。此殺蟲劑于1987年開發(fā)上市。其合成路線為[3]：

(1)中間體：4-氧-(2-氟-4-氰基苯氧基)苯二酚合成：

圖2 合成路線

(2)由(S)-乳酸丁酯和過量的4-甲基苯磺酰氯反應(yīng)后，構(gòu)型反轉(zhuǎn)，生成中間體(R)-2氧-(4-甲基苯磺?；?-丙酸丁酯：

圖3 合成路線

(3)4-氧-(2-氟-4-氰基苯氧基)苯二酚和(R)-2-氧-(4-甲基苯磺?；?-丙酸丁酯反應(yīng)，構(gòu)型不發(fā)生反轉(zhuǎn)產(chǎn)物即為氰氟草酯：

圖4 合成路線

氟氯吡啶酯(halauxifen-methyl)是美國陶氏益農(nóng)公司開發(fā)的合成生長素類除草劑，其結(jié)構(gòu)如圖5。氟氯吡啶酯可用于多種作物上防除闊葉雜草，被視作雜草抗性管理的新工具，特別是它可通過微生物在環(huán)境中快速降解，減少污染，為后續(xù)作物種植提供較大的靈活性。2015年在澳大利亞以GF-2685為商品名獲批用于防除小麥和大麥田的闊葉雜草。我國在在今年也開始進(jìn)行了登記，使得陶氏益農(nóng)成為國內(nèi)首家氟氯吡啶酯原藥的登記企業(yè)。

圖5 氟氯吡啶酯

圖6 環(huán)磺酮

1.2 含氟其它類化合物

環(huán)磺酮是德國拜耳公司研發(fā)的玉米田用除草劑。其殺草譜廣，可用于防除各種闊葉雜草及某些禾本科雜草。它的結(jié)構(gòu)如圖6，是具三酮結(jié)構(gòu)的對羥基苯基丙酮酸酯雙氧化酶(HPPD)抑制劑，該化合物于2007年上市[4]。

三唑酰草胺是由日本北興化學(xué)公司報(bào)道的三唑啉酮類除草劑，主要用于防治稻田雜草如稗草等[5]。其結(jié)構(gòu)如圖7所示，該化合物于2001年上市。

圖7 三唑酰草胺

圖8 對溴氟苯

對溴氟苯是由日本化藥株式會(huì)社和日本明治制果株式會(huì)社共同開發(fā)的喹啉類殺蟲劑，此化合物的結(jié)構(gòu)如圖8所示。該劑主要用于蔬菜、果樹、茶樹等作物防治薊馬類和粉虱類害蟲[4]。此化合物于2006年申請專利。

2 含氟雜環(huán)類農(nóng)藥

2.1 吡唑類農(nóng)藥

pyrasulfotole是由拜耳公司開發(fā)的防治禾谷類作物田雙子葉雜草的吡唑類高活性除草劑，它在1979年被發(fā)現(xiàn)，此化合物于2001年申請專利，2005年上市。分別在2007年與2008年在北美洲與澳大利亞使用[6]。它的合成路線為：

圖9 合成路線

Pyroxasulfone(試驗(yàn)代號(hào)KIH-485、KUH-043，商品名稱Sakura、Fierce)是由日本組合化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社與庵原化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社開發(fā)的新型苗前除草劑。它對防除玉米田、大豆田及小麥田的禾本科和闊葉雜草有較好效果。該化合物于2002年申請專利。它的合成路線為[7]：

圖10 合成路線

吡噻菌胺為日本三井化學(xué)株式會(huì)社開發(fā)的酰胺類殺菌劑，其結(jié)構(gòu)如圖11，與現(xiàn)有的羧酰胺類殺蟲劑有不同的殺菌譜。除了與現(xiàn)有羧酰胺類殺蟲劑一樣對擔(dān)子菌有效外，其對子囊菌、不完全菌也有效，現(xiàn)被用于防治對其它殺菌劑具抗性的灰霉病和白粉病[8]。該化合物于1999年申請專利。

圖11 吡噻菌胺

圖12 bixafen

bixafen是琥珀酸脫氫酶抑制劑，為谷類殺菌劑，該化合物的結(jié)構(gòu)如圖12，主要用于葉銹病和葉斑病的防治，有望成為殺菌劑抗性治理的重要品種?；衔镉?005年申請專利[9]。2013年5月獲歐盟批準(zhǔn)入市。

氟唑環(huán)菌胺是瑞士先正達(dá)公司開發(fā)的酰胺類殺菌劑，通常用于種子處理。它殺菌譜廣，為SDH抑制劑[4]。其結(jié)構(gòu)如圖13所示，該化合物于2005年上市。

圖13 氟唑環(huán)菌胺

圖14 isopyrazam

isopyrazam為瑞士先正達(dá)公司開發(fā)的又一酰胺類殺菌劑，于2010年在英國獲得首次臨時(shí)登記，同時(shí)也在其他國家取得了登記[10]。該劑用于小麥和其他谷類作物防治多種病變，于2006年申請專利，其結(jié)構(gòu)如圖14所示。

圖15 氟唑菌苯胺

氟唑菌苯胺為德國拜耳公司開發(fā)的酰胺類殺菌劑，也是SDH抑制劑，被用于果樹、蔬菜和草坪等作物，防治銹病、菌核病、霜霉病、黑星病和白粉病等病害[11]。其結(jié)構(gòu)如圖15所示，該劑于2005年申請專利，2012年上市。

氟唑菌酰胺為德國巴斯夫公司開發(fā)的酰胺類殺菌劑，其對谷類作物、大豆、油菜和玉米上的病害具有優(yōu)良防效，且具有優(yōu)良的內(nèi)吸傳導(dǎo)活性[12]。該劑于2008年申請專利，2012年上市。其合成路線為：

圖16 合成路線

圖17 pyrimisulfan

2.2 嘧啶類農(nóng)藥

pyrimisulfan為日本組合化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社開發(fā)的磺胺類除草劑，其結(jié)構(gòu)如圖17所示。它可有效地防除移栽或直播水稻田中的各種一年生雜草和牛毛氈、螢藺、矮慈菇、水莎草、窄葉澤瀉、眼子菜、水芹、野慈菇、水綿等雜草[13]。該化合物于1999年申請專利。

苯嘧磺草胺是由巴斯夫公司開發(fā)的新型除草劑，它屬于原卟啉原氧化酶(PPO)抑制劑，它對90余種闊葉雜草表現(xiàn)出除草效果好、作用快、殘留期長等特性，能有效地防除藜、灰菜等小粒種子類闊葉雜草及較難控制的大粒種子類雜草。該劑于2001年申請專利，已于2009年在阿根廷、尼加拉瓜、智利和美國登記，2010年以Heat、Kixor、Sharpen、Optill、Integrity、Treevix等商品名上市[14]。其合成路線為：

三氟啶磺隆是先正達(dá)公司開發(fā)的一種新型磺酰脲類除草劑，其結(jié)構(gòu)如圖19所示。通過在非洲、亞洲以及美洲等地的大量田間試驗(yàn)證明，75%的三氟啶磺隆WG可以單獨(dú)在普通棉花或?qū)Σ莞熟⒂心退幮缘拿藁ㄌ锸褂没蛘吆推渌輨┙惶媸褂?。由于三氟啶磺隆對不同品種的棉花和甘蔗無藥害，因此在使用中受到的限制極少。另外還可以將其用于園林作物和賽馬場中防除雜草。2001年首先在巴西、阿根廷和澳大利亞上市[1]。

圖18 合成路線

圖19 三氟啶磺隆

圖20 啶磺草胺

2.3 類農(nóng)藥吡啶

啶磺草胺是美國陶氏益農(nóng)公司開發(fā)的磺酰胺類內(nèi)吸傳導(dǎo)型、選擇性冬小麥田苗后除草劑，殺草譜廣、除草活性高、藥效作用快。該藥經(jīng)由雜草葉片、鞘部、莖部或根部吸收，在生長點(diǎn)累積，抑制乙酰乳酸合成酶，無法合成支鏈氨基酸，進(jìn)而影響蛋白質(zhì)合成，影響雜草細(xì)胞分裂，造成雜草停止生長、黃化、然后死亡。其結(jié)構(gòu)如圖20所示，該化合物于2002年上市[15]。

用于蔬菜、果樹等的喹唑啉類殺蟲劑Pyrifluquinazon是由日本農(nóng)藥株式會(huì)社開發(fā)，該化合物主要因抑制半翅目、纓翅目害蟲攝食而起作用[16]。它于2000年11月申請專利，2012年上市，其合成路線為：

圖21 合成路線

陶氏益農(nóng)公司開發(fā)的另一吡啶類新型殺蟲劑為氟啶蟲胺腈，它的突出特點(diǎn)是與現(xiàn)有氨基甲酸酯類、有機(jī)磷類、新煙堿類擬除蟲菊酯類等殺蟲劑無交互抗性，對同翅目害蟲具有優(yōu)異殺蟲活性，并且具有高效、低毒、殘留少、對非靶標(biāo)生物安全等優(yōu)點(diǎn)。此化合物于2007年2月申請專利，2012年上市，用于蔬菜、瓜果、水稻等作物蚜蟲、飛虱防治[17]。它的合成路線為：

圖22 合成路線

Flupyradifurone(BAY102960)，是拜耳公司開發(fā)的新煙堿類殺蟲劑，用于防除蔬菜、果樹、堅(jiān)果、葡萄及一些大田作物中的蚜蟲、粉虱、葉蟬、西花薊馬等，具有很好的內(nèi)吸活性及植物耐受性和環(huán)境耐受性，對抗新煙堿類殺蟲劑的害蟲效果特別好，并有助于作物生長，該劑于2009年申請專利[18]，2014年以Sivanto Prime為商品名在洪都拉斯、危地馬拉、多米尼加、哥斯達(dá)黎加獲得批準(zhǔn)上市。2015年在美國以Sivanto 200 SL為商品名登記上市，用于各種作物、水果蔬菜及大豆等。此化合物的合成路線為：

圖23 合成路線

氟吡菌胺(fluopicolide)也是拜耳公司開發(fā)的一種新型內(nèi)吸性吡啶酰胺類殺菌劑，它的結(jié)構(gòu)如圖24所示。該化合物具有獨(dú)特的作用方式，主要作用于細(xì)胞膜和細(xì)胞間的特異性蛋白而表現(xiàn)殺菌活性，其殺菌機(jī)理與目前所有已知的卵菌類殺菌劑都不同，和其他類殺菌劑也無交互抗性，對病原菌的各種形態(tài)均有較好的抑制活性，而且具有很好的持效性[19]。該劑于1999年2月申請專利，2006年首次在英國和中國獲得批準(zhǔn)，2009年在巴西上市。

圖24 氟吡菌胺

圖25 氟吡菌酰胺

氟吡菌酰胺是由德國拜耳公司開發(fā)的新型一種獨(dú)特的琥珀酸脫氫酶抑制劑(SDHI)類殺菌劑，它通過阻礙呼吸鏈中琥珀酸脫氫酶的電子轉(zhuǎn)移而抑制線粒體呼吸。可用于防治70多種作物上的病害，近年來被報(bào)道對線蟲亦有很好的殺死效果[20]。它的結(jié)構(gòu)如圖25所示，此化合物在2005年申請專利，2012年在中國獲得原藥登記，同年在美國以luna為商品名成功上市。

3 結(jié)語

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在當(dāng)今用于作物保護(hù)的564種農(nóng)藥中，有99個(gè)為含氟的農(nóng)藥，占17.55%。在564個(gè)品種中，上世紀(jì)90年代后上市的品種有223個(gè)，內(nèi)含氟品種65個(gè)，占29.17%。也就是說，在含氟農(nóng)藥品種中，約有2/3是上世紀(jì)90年代后上市的品種。在創(chuàng)制新的含氟農(nóng)藥中，含氟芳環(huán)，含氟雜環(huán)化合物(如吡唑、吡啶、嘧啶)等占絕對優(yōu)勢，這也是未來農(nóng)藥發(fā)展的方向之一，作為農(nóng)藥生產(chǎn)開發(fā)企業(yè)應(yīng)當(dāng)予以重視。此外，在氟工業(yè)的研發(fā)中，應(yīng)注意環(huán)境，因?yàn)橹挥写_保人類和環(huán)境都健康的條件下，其發(fā)展才有價(jià)值，才能持續(xù)發(fā)展。

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Application of Fluorine-containing Compounds In Pesticide

HUANG Hai-jin ZHOU Yi-cheng

(SchoolofChemistyandChemicalEngineering，ShangraoNormalUniversity，JiangxiShangrao334001)

Fluotine-containing and heyerocyclic compounds have attracted considerable attention in pesticide because of their important physiological and structural functions.This paper introduced the situation and new varieties of fluorine-containing compounds in pesticide.

Fluoride Compounds Pesticide Biological Activity Compound

上饒師范學(xué)院科研基金資助項(xiàng)目(201406)。