氟吡呋喃酮(flupyradifurone)是拜耳公司于2007年开发的新烟碱类杀虫剂,作用于昆虫的乙酰胆碱受体。主要用于防治蔬菜、果树及大田作物的刺吸式口器害虫如:蚜虫、粉虱、木虱、叶蝉、介壳虫、甲虫、潜叶蝇、粉蚧、软蚧、柑橘木虱、象甲和蓟马等,另外对抗新烟碱类杀虫剂的害虫防效极好,可用于抗性管理策略。应用方式可叶面喷施、浇灌和种子处理等。2014年4月在中美洲(危地马拉和洪都拉斯)获得首次登记,2018年8月3日,氟吡呋喃酮在中国正式登记,在中国的专利期到2027年3月18日届满。
产品简介
中文名称:氟吡呋喃酮
英文名称: flupyradifurone
其他名称:吡啶呋虫胺
化学名称:4-[(6-氯-3-吡啶基甲基)(2,2-二氟乙基)氨基]呋喃-2(5H)-酮
CAS登录号:951659-40-8
分子式:C12H11ClF2N2O2
相对分子质量:288.7
结构式:
理化性质:氟吡呋喃酮质量分数99.4%的纯品为白色粉末状固体。熔点:69℃;沸点:沸腾前分解;辛醇-水分配系数(pH 7,20℃):15.8;密度:1.43 g/mL;蒸气压(20℃):9.1×10-7Pa;亨利常数(25℃):8.2×10-8Pa·m3·mol-1。溶解度(20℃):在水中的溶解度为3.2 g/L;在甲苯中的溶解度为3.7 g/L,在乙酸乙酯和甲醇中溶解度均为250 g/L。
作用机理
氟吡呋喃酮属于烟碱型乙酰胆碱受体(nAChR)竞争性调节剂,作用于昆虫神经系统。与其受体上的乙酰胆碱位点结合,引起昆虫从过度兴奋到嗜睡和瘫痪的一系列症状。国际杀虫剂抗性行动委员会(IRAC)将氟吡呋喃酮归类为Group 4中的4D(丁烯酸内酯)亚组,它是该亚组中的唯一有效成分。
应用及杀虫谱
应用:蔬菜、果树、棉花、大豆(种子处理)以及其他大田作物等杀虫谱:刺吸式口器害虫,如半翅目:蚜虫、粉虱、木虱、叶蝉、介壳虫、粉蚧、软蚧;鞘翅目:甲虫、象甲;双翅目:潜叶蝇;缨翅目:蓟马,等对包括幼虫和成虫在内的所有生长期害虫皆有效。常见剂型:17 %氟吡呋喃酮可溶液剂。
产品特点
1、适用作物多,防治谱广:可用于蔬菜、果树、及大田作物等,高选择性地防治主要刺吸式口器害虫,对包括幼虫和成虫在内的所有生长期害虫皆有效。
2、良好的内吸性和层移活性:施药后,活性成分被植物的根、茎、叶吸收,在木质部随蒸腾作用向顶传导,也可通过层移作用传导到叶背面或分布到邻近的植物细胞。因此,其能够有效防治隐蔽处害虫。
3、施用方式灵活:叶面喷雾、土壤浇灌或滴灌皆可,也可用于种子处理。
4、击倒速度快,药效持久:能使害虫迅速停止取食,击倒速度快,药后2~3天即见死虫,药后3 d的防效为92.87%~95.87%。药后21 d,防效依旧高达98.4%~100%,表现出良好的速效性和持效性。
5、用药适期宽:可在作物的各个生长阶段使用,甚至可在花期施药。
6、混配性好:可与多种农药混配,如氟啶虫胺腈、双丙环虫酯、螺虫乙酯等提高防效,扩大杀虫谱。7、环境友好:对环境友好,对蜜蜂安全。
登记情况
国内登记情况:
2018年8月3日,拜耳股份公司在我国首获正式登记,分别为96%氟吡呋喃酮原药和17%氟吡呋喃酮可溶液剂。目前我国已登记的氟吡呋喃酮产品中暂无混配制剂。
国外登记情况:
2014年,氟吡呋喃酮产品Sivanto Prime首先在中美洲洪都拉斯和危地马拉上市,用于防治番茄、辣椒、马铃薯、黄瓜、西瓜和柑橘等作物上的刺吸式口器害虫。同年,氟吡呋喃酮在多米尼加和哥斯达黎加上市。2015年,氟吡呋喃酮在墨西哥和尼加拉瓜上市。
2015年1月15日,氟吡呋喃酮原药和制剂产品在美国登记,同年上市。其制剂产品Sivanto 200 SL登记用于果树、蔬菜和绝大多数大田作物,防治刺吸式口器害虫。
2015年11月25日,拜耳公司氟吡呋喃酮原药及其两个产品Sivanto Prime和BUTEO Start 480 FS在加拿大获准正式登记。用于根菜类蔬菜如食用牛蒡、胡萝卜、芹菜、人参、欧芹、萝卜、芜菁等,茎类蔬菜如洋蓟、美人蕉、荸荠、芋头、马铃薯、甘薯、山药等,防治蚜虫、叶蝉、烟粉虱等。
2015年12月9日,氟吡呋喃酮被列入欧盟农药登记指令Reg. (EC) No 1107/2009,有效期10年。
2016年,氟吡呋喃酮产品Altus(17.096%)和FDF 50 SL(4.24%)在美国登记,前者用于观赏植物、温室蔬菜,以及果树和坚果树,后者用于蔬菜、坚果树、水果和一年生花卉。
2016年8月30日,氟吡呋喃酮原药在澳大利亚登记。其单剂产品Sivanto Prime 200 SL Insecticide于2018年8月20日取得澳大利亚登记,用于牛油果、番茄、辣椒、葫芦、茄子、青豆、澳洲坚果、芒果、木瓜、甘薯等,防治蚜虫、白粉虱、银叶粉虱等。
2017年1月,巴西国家卫生监督局批准氟吡呋喃酮在巴西登记,商品名Sivanto,用于咖啡、柑橘、甘蓝和烟草。
2018年,BYI 02960 480 FS(氟吡呋喃酮40.68%)和Sivanto 400 SL(氟吡呋喃酮33.61%)在美国登记,前者用于大豆,后者用于谷物(水稻除外)、棉花、瓜类蔬菜、豆类蔬菜、叶类蔬菜、根菜类蔬菜(甜菜除外),以及球茎类蔬菜等。
2018年,加拿大有害生物管理局(PMRA)已批准拜耳作物科学公司基于氟吡呋喃酮(flupyradifurone)的杀虫剂Altus和BCS2960登记,用于防治温室蔬菜和观赏植物上蚜虫,粉虱,叶蝉以及圣诞树上蚜虫。
2018年,基于氟吡呋喃酮的两个产品BCS 2960(200 g/L)、Altus(200 g/L)获得加拿大登记。BCS 2960登记用于圣诞树,温室番茄、辣椒、黄瓜、生菜,观赏植物等,防治蚜虫、叶蝉、烟粉虱。Altus登记用于温室番茄、黄瓜、生菜、辣椒/茄子,草莓,观赏植物,圣诞树等,防治蚜虫、叶蝉、烟粉虱等。
2019年,Sivanto Prime获得意大利登记,用于果树、葡萄和观赏植物防治蚜虫、叶蝉;2020年1月,该产品在意大利的使用期限被延长,并扩展至苹果树和梨树,开花后施用,防控苹果蚜虫、苹果红西圆尾蚜和梨西圆尾蚜。
2020年5月26日,氟吡呋喃酮复配剂(四氟苯菊酯52.5 g/L+氟吡呋喃酮26.3 g/L)获得澳大利亚登记,有效期至2025年6月30日,用于室内外蚊虫防治。
2020年,拜耳公司BYI 02960 200SL和Acceleron®I-425在加拿大登记。BYI 02960 200SL用于水果、蔬菜、大田作物和圣诞树,防治蚜虫、叶蝉、白粉虱等。Acceleron®I-425(480 g/L)为种子处理剂,用于防治大豆早期虫害。
未来复配推荐
氟吡呋喃酮+烯啶虫胺:用于水稻、果树、蔬菜和茶叶,防治多种害虫。
氟吡呋喃酮+吡蚜酮:可用于防治 大部分同翅目害虫,尤其是蚜虫科、粉虱科、叶蝉科及飞虱科害虫, 适用于蔬菜、水稻、棉花、果树及多种大田作物。
氟吡呋喃酮+吡丙醚:两者都具有内吸性转移活性,可以影响隐藏在叶片背后的幼虫。对害虫各个时期都有杀灭作用,持效期长,从而有效的控制并达到害虫防治的目的。
氟吡呋喃酮+螺虫乙酯:两者都有独特的作用机制,可有效地防治对现有农药剂产生抗性的害虫,同时可作为烟碱类农药剂抗性管理的重要品种。
氟吡呋喃酮+三氟苯嘧啶:应用于农作物上的同翅目害虫(如介壳虫、白粉虱、梨木虱、烟 粉虱、稻飞虱、蚜虫、茶小绿叶蝉等)、半翅目害虫(如盲蝽蟓等)以及缨翅目害虫(如蓟马等)的防治。
氟吡呋喃酮+氯氟氰虫酰胺:主要应用 于农作物上的鳞翅目害虫(如二化螟、三化螟、稻纵卷叶螟、小菜蛾、菜青虫、斜纹夜蛾、甜菜夜蛾、豆荚螟、卷叶蛾、棉铃虫等)、同翅目害虫(如介壳虫、白粉虱、梨木虱、烟粉虱、稻飞虱、蚜虫、茶小绿叶蝉等)、半翅目害虫(如盲蝽蟓等)以及缨翅目害虫(如蓟马等)的防治。
氟吡呋喃酮+毒死蜱/噻嗪酮:杀虫速度快,特别是对介壳虫的防治效果尤为明显。
氟吡呋喃酮+双甲脒:在药效方面的互补作用,用于防治柑橘木虱效果显著,同时,它对柑橘红蜘蛛也具有较高的活性。
氟吡呋喃酮+唑虫酰胺:该组合速效性好,持效期长,对环境友好,毒性低,对大部分由于刺吸式口器害虫如蚜虫、粉虱、叶蝉、甲壳虫等害虫具有较好的防治效果。
氟吡呋喃酮+环溴虫酰胺:组合具有明显的增效作物,可降低农药的使用率,对环境友好安全。
氟吡呋喃酮+双丙环虫酯:该组合有利于害虫抗药性的治理,适用于防治水稻、蔬菜和果树上飞虱、潜叶蝇、蓟马、蚜虫、蚧壳虫等害虫的危害。
氟吡呋喃酮+氟唑环菌胺+咯菌腈:该组合能够有效防治马铃薯上的多种病虫害,具有防治谱广、抗性发展较慢、增效作用显著和防治成本低等诸多优点。
氟吡呋喃酮+咯菌腈+咪鲜胺:该组合对于防治蔬菜病虫害尤其是蔬菜蚜虫、蓟马、黄曲条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:本组合具有明显的增效作用,可以降低农药使用量,对环境友好安全。
合成路线
创制过程:氟吡呋喃酮的创制受天然化合物百部叶碱的启发,百部叶碱为化学结构复杂的生物碱,多年来一直被认为是简单的nAChR激动剂的优良前体,具有击倒、拒食和趋避等活性,被用作先导结构。该天然产物中含有杀虫活性的丁烯酸内酯基团,拜耳公司将丁烯酸内酯基团与另外两个化学碎片相结合,创制得到氟吡呋喃酮,大大提高了杀虫效果和选择性。
经文献查询,目前主要的合成路线有3条:
路线一:该路线以氯代乙酰乙酸乙酯(2)为起始原料与叔丁醇钾反应生成4-叔丁氧基乙酰乙酸乙酯(3),然后在氯化氢的作用下化环得到特窗酸(4),特窗酸(4)与二氟乙胺反应得到4-(二氟乙基氨基)味喃-2(5H)酮(5),最后(5)与2--5-氯甲基吡啶反应得到目的产物氟吡呋喃酮(flupyradifurone)。
路线二:该路线以2-氯-5-氯甲基吡啶为起始原料与二氟乙胺反应得到中间体N-((6-氯-3-吡啶)甲基)-2,2-二氟乙胺(6),然后(6)与特窗酸(4)反应得到目的产物氟吡味喃酮(flupyradifurone)。
路线三:该路线以丙二酸二甲酯(7)为起始原料与氢氧化钾反应得到丙二酸单甲酯钾盐(8),然后与氯代乙酸甲酯反应得到2-甲氧基-2-氧代乙基丙二酸甲酯(9),在甲醇钠作用下环化得到中间体4-羟基-2-氧-2,5-二氢-3-呋喃甲酸甲酯钠盐(10),中间体(10)和中间体(6)在硫酸氢钟的作用下得到目的产物氟吡味喃酮(flupyradifurone)。
路线一虽然比较短,但特窗酸不稳定,最后一步反应收率只有52%,导致整个合成路线收率低。路线二同样存在最后一步反应收率偏低的缺陷,难以实现工业化。路线三原材料易得、反应条件温和,适合工业化生产。
专利情况
2007年3月31日,拜耳公司对氟吡呋喃酮等烯氨羰基化合物提出专利申请,并先后获得澳大利亚、英国、中国、欧洲、日本、韩国、美国等国家和地区授权。氟吡呋喃酮在欧洲、美国、中国的化合物专利都将于2027年3月到期。这些专利皆由拜耳作物科学公司申请。
欧洲专利:EP2004606,申请于2007年3月19日,2027年3月18日专利期满;发明名称为:Substituted Enaminocarbonyl Compounds。
美国专利:US2009247551,申请于2007年3月19日,2027年3月19日专利期满;发明名称为:Substituted Enaminocarbonyl Compounds。
中国专利:CN101415682A,申请于2007年3月19日,2027年3月18日专利期满;发明名称为:被取代的烯氨羰基化合物。
前景展望
氟吡呋喃酮作为一种新型新烟碱类杀虫剂,具有独特的作用机理,与其他传统杀虫剂的交互抗性较小,这使得氟吡呋喃酮在防治刺吸式口器害虫方面具有很大的潜力,特别是在抗性治理方面具有重要作用。目前刺吸式害虫的抗性不断增强,各种杀虫剂不断重复加量使用,具有新作用机理的杀虫剂的推广迫在眉睫,这为氟吡呋喃酮的市场推广提供了良好的机遇。
但同时根据其合成路线可知氟吡呋喃酮的生产成本相对较高,相对于同是作为烟碱乙酰胆碱受体是杀虫剂而言,其使用成本相对较高,但随着生产技术的不断改进和规模化生产的实现,氟吡呋喃酮的生产成本也有望进一步降低,其在未来有望代替噻虫嗪、噻虫胺等成为新烟碱类杀虫剂的新势力。