含氟化合物在农药应用方面的研究进展

黄海金 周裔程

(上饶师范学院，江西 上饶 334001)

含氟化合物在农药应用方面的研究进展

黄海金 周裔程

(上饶师范学院，江西 上饶 334001)

随着近年来国内外农药品种和结构变化的加快，含氟与杂环的新型农药成为国内外农药界发展的热点。本文综述了近些年来含氟化合物农药的研究进展状况。

含氟化合物 农药 生物活性 合成

引言

由于氟原子具有电子效应、模拟效应、阻碍效应和渗透效应4种效应，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。尽管含氟化合物的制备工艺要求比较高、价格也昂贵，但能从其较好的生物活性中得到弥补，加上含氟化合物对环境影响小，故不论在农药或医药创制中人们对含氟化合物的研发都十分活跃，新品种不断出现[1]。本文介绍了近些年来含氟化合物在农药方面的研究进展。

1 含氟芳环类化合物

1.1 含氟酯类化合物

丁氟螨酯是由日本大塚化学公司开发的苯酰乙腈类新型杀螨剂，商品名为Danisraba，主要用于防治果树、蔬菜、茶、观赏植物的害虫，与现有杀虫剂无交互抗性，对棉红蜘蛛和瘤皮红蜘蛛有效[2]。此杀虫剂于2000年8月申请专利，2007年上市。它的合成路线为：

图1 合成路线

氰氟草酯为美国陶氏化学研发的苯氧羧酸类除草

剂，主要用于稻田芽后除草，属于低毒除草剂，无致癌、致畸、致突变作用，对人体皮肤也无刺激作用。它具有很高的生物活性和选择性，是一种高效的除草剂。此杀虫剂于1987年开发上市。其合成路线为[3]：

(1)中间体：4-氧-(2-氟-4-氰基苯氧基)苯二酚合成：

图2 合成路线

(2)由(S)-乳酸丁酯和过量的4-甲基苯磺酰氯反应后，构型反转，生成中间体(R)-2氧-(4-甲基苯磺酰基)-丙酸丁酯：

图3 合成路线

(3)4-氧-(2-氟-4-氰基苯氧基)苯二酚和(R)-2-氧-(4-甲基苯磺酰基)-丙酸丁酯反应，构型不发生反转产物即为氰氟草酯：

图4 合成路线

氟氯吡啶酯(halauxifen-methyl)是美国陶氏益农公司开发的合成生长素类除草剂，其结构如图5。氟氯吡啶酯可用于多种作物上防除阔叶杂草，被视作杂草抗性管理的新工具，特别是它可通过微生物在环境中快速降解，减少污染，为后续作物种植提供较大的灵活性。2015年在澳大利亚以GF-2685为商品名获批用于防除小麦和大麦田的阔叶杂草。我国在在今年也开始进行了登记，使得陶氏益农成为国内首家氟氯吡啶酯原药的登记企业。

图5 氟氯吡啶酯

图6 环磺酮

1.2 含氟其它类化合物

环磺酮是德国拜耳公司研发的玉米田用除草剂。其杀草谱广，可用于防除各种阔叶杂草及某些禾本科杂草。它的结构如图6，是具三酮结构的对羟基苯基丙酮酸酯双氧化酶(HPPD)抑制剂，该化合物于2007年上市[4]。

三唑酰草胺是由日本北兴化学公司报道的三唑啉酮类除草剂，主要用于防治稻田杂草如稗草等[5]。其结构如图7所示，该化合物于2001年上市。

图7 三唑酰草胺

图8 对溴氟苯

对溴氟苯是由日本化药株式会社和日本明治制果株式会社共同开发的喹啉类杀虫剂，此化合物的结构如图8所示。该剂主要用于蔬菜、果树、茶树等作物防治蓟马类和粉虱类害虫[4]。此化合物于2006年申请专利。

2 含氟杂环类农药

2.1 吡唑类农药

pyrasulfotole是由拜耳公司开发的防治禾谷类作物田双子叶杂草的吡唑类高活性除草剂，它在1979年被发现，此化合物于2001年申请专利，2005年上市。分别在2007年与2008年在北美洲与澳大利亚使用[6]。它的合成路线为：

图9 合成路线

Pyroxasulfone(试验代号KIH-485、KUH-043，商品名称Sakura、Fierce)是由日本组合化学工业株式会社与庵原化学工业株式会社开发的新型苗前除草剂。它对防除玉米田、大豆田及小麦田的禾本科和阔叶杂草有较好效果。该化合物于2002年申请专利。它的合成路线为[7]：

图10 合成路线

吡噻菌胺为日本三井化学株式会社开发的酰胺类杀菌剂，其结构如图11，与现有的羧酰胺类杀虫剂有不同的杀菌谱。除了与现有羧酰胺类杀虫剂一样对担子菌有效外，其对子囊菌、不完全菌也有效，现被用于防治对其它杀菌剂具抗性的灰霉病和白粉病[8]。该化合物于1999年申请专利。

图11 吡噻菌胺

图12 bixafen

bixafen是琥珀酸脱氢酶抑制剂，为谷类杀菌剂，该化合物的结构如图12，主要用于叶锈病和叶斑病的防治，有望成为杀菌剂抗性治理的重要品种。化合物于2005年申请专利[9]。2013年5月获欧盟批准入市。

氟唑环菌胺是瑞士先正达公司开发的酰胺类杀菌剂，通常用于种子处理。它杀菌谱广，为SDH抑制剂[4]。其结构如图13所示，该化合物于2005年上市。

图13 氟唑环菌胺

图14 isopyrazam

isopyrazam为瑞士先正达公司开发的又一酰胺类杀菌剂，于2010年在英国获得首次临时登记，同时也在其他国家取得了登记[10]。该剂用于小麦和其他谷类作物防治多种病变，于2006年申请专利，其结构如图14所示。

图15 氟唑菌苯胺

氟唑菌苯胺为德国拜耳公司开发的酰胺类杀菌剂，也是SDH抑制剂，被用于果树、蔬菜和草坪等作物，防治锈病、菌核病、霜霉病、黑星病和白粉病等病害[11]。其结构如图15所示，该剂于2005年申请专利，2012年上市。

氟唑菌酰胺为德国巴斯夫公司开发的酰胺类杀菌剂，其对谷类作物、大豆、油菜和玉米上的病害具有优良防效，且具有优良的内吸传导活性[12]。该剂于2008年申请专利，2012年上市。其合成路线为：

图16 合成路线

图17 pyrimisulfan

2.2 嘧啶类农药

pyrimisulfan为日本组合化学工业株式会社开发的磺胺类除草剂，其结构如图17所示。它可有效地防除移栽或直播水稻田中的各种一年生杂草和牛毛毡、萤蔺、矮慈菇、水莎草、窄叶泽泻、眼子菜、水芹、野慈菇、水绵等杂草[13]。该化合物于1999年申请专利。

苯嘧磺草胺是由巴斯夫公司开发的新型除草剂，它属于原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂，它对90余种阔叶杂草表现出除草效果好、作用快、残留期长等特性，能有效地防除藜、灰菜等小粒种子类阔叶杂草及较难控制的大粒种子类杂草。该剂于2001年申请专利，已于2009年在阿根廷、尼加拉瓜、智利和美国登记，2010年以Heat、Kixor、Sharpen、Optill、Integrity、Treevix等商品名上市[14]。其合成路线为：

三氟啶磺隆是先正达公司开发的一种新型磺酰脲类除草剂，其结构如图19所示。通过在非洲、亚洲以及美洲等地的大量田间试验证明，75%的三氟啶磺隆WG可以单独在普通棉花或对草甘膦有耐药性的棉花田使用或者和其他除草剂交替使用。由于三氟啶磺隆对不同品种的棉花和甘蔗无药害，因此在使用中受到的限制极少。另外还可以将其用于园林作物和赛马场中防除杂草。2001年首先在巴西、阿根廷和澳大利亚上市[1]。

图18 合成路线

图19 三氟啶磺隆

图20 啶磺草胺

2.3 类农药吡啶

啶磺草胺是美国陶氏益农公司开发的磺酰胺类内吸传导型、选择性冬小麦田苗后除草剂，杀草谱广、除草活性高、药效作用快。该药经由杂草叶片、鞘部、茎部或根部吸收，在生长点累积，抑制乙酰乳酸合成酶，无法合成支链氨基酸，进而影响蛋白质合成，影响杂草细胞分裂，造成杂草停止生长、黄化、然后死亡。其结构如图20所示，该化合物于2002年上市[15]。

用于蔬菜、果树等的喹唑啉类杀虫剂Pyrifluquinazon是由日本农药株式会社开发，该化合物主要因抑制半翅目、缨翅目害虫摄食而起作用[16]。它于2000年11月申请专利，2012年上市，其合成路线为：

图21 合成路线

陶氏益农公司开发的另一吡啶类新型杀虫剂为氟啶虫胺腈，它的突出特点是与现有氨基甲酸酯类、有机磷类、新烟碱类拟除虫菊酯类等杀虫剂无交互抗性，对同翅目害虫具有优异杀虫活性，并且具有高效、低毒、残留少、对非靶标生物安全等优点。此化合物于2007年2月申请专利，2012年上市，用于蔬菜、瓜果、水稻等作物蚜虫、飞虱防治[17]。它的合成路线为：

图22 合成路线

Flupyradifurone(BAY102960)，是拜耳公司开发的新烟碱类杀虫剂，用于防除蔬菜、果树、坚果、葡萄及一些大田作物中的蚜虫、粉虱、叶蝉、西花蓟马等，具有很好的内吸活性及植物耐受性和环境耐受性，对抗新烟碱类杀虫剂的害虫效果特别好，并有助于作物生长，该剂于2009年申请专利[18]，2014年以Sivanto Prime为商品名在洪都拉斯、危地马拉、多米尼加、哥斯达黎加获得批准上市。2015年在美国以Sivanto 200 SL为商品名登记上市，用于各种作物、水果蔬菜及大豆等。此化合物的合成路线为：

图23 合成路线

氟吡菌胺(fluopicolide)也是拜耳公司开发的一种新型内吸性吡啶酰胺类杀菌剂，它的结构如图24所示。该化合物具有独特的作用方式，主要作用于细胞膜和细胞间的特异性蛋白而表现杀菌活性，其杀菌机理与目前所有已知的卵菌类杀菌剂都不同，和其他类杀菌剂也无交互抗性，对病原菌的各种形态均有较好的抑制活性，而且具有很好的持效性[19]。该剂于1999年2月申请专利，2006年首次在英国和中国获得批准，2009年在巴西上市。

图24 氟吡菌胺

图25 氟吡菌酰胺

氟吡菌酰胺是由德国拜耳公司开发的新型一种独特的琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHI)类杀菌剂，它通过阻碍呼吸链中琥珀酸脱氢酶的电子转移而抑制线粒体呼吸。可用于防治70多种作物上的病害，近年来被报道对线虫亦有很好的杀死效果[20]。它的结构如图25所示，此化合物在2005年申请专利，2012年在中国获得原药登记，同年在美国以luna为商品名成功上市。

3 结语

根据统计，在当今用于作物保护的564种农药中，有99个为含氟的农药，占17.55%。在564个品种中，上世纪90年代后上市的品种有223个，内含氟品种65个，占29.17%。也就是说，在含氟农药品种中，约有2/3是上世纪90年代后上市的品种。在创制新的含氟农药中，含氟芳环，含氟杂环化合物(如吡唑、吡啶、嘧啶)等占绝对优势，这也是未来农药发展的方向之一，作为农药生产开发企业应当予以重视。此外，在氟工业的研发中，应注意环境，因为只有确保人类和环境都健康的条件下，其发展才有价值，才能持续发展。

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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

上饶师范学院科研基金资助项目(201406)。