胡笑形
2.3重磅炸彈級殺菌劑的中間體市場與開發(fā)
現(xiàn)在選擇Strobin類和三唑類殺菌劑的重點品種進行分析。
2.3.1 Strobin類殺菌劑
Strobin類殺菌劑是近十幾年發(fā)展起來的新型殺菌劑。全球銷售連年增加,2011年這類殺菌劑的全球銷售31.71億美元,占全球殺菌劑銷售133.05億美元的23.8%,見圖4。近十年Strobin類殺菌劑已超過三唑類殺菌劑,成為銷售最大的一類殺菌劑。
2009年全球銷售超過1億美元的6個品種的銷售達到25.95億美元,2010年28.2億美元,增長8.67%,2011年30.90億美元,增長9.57%,占2011年全球殺菌劑銷售的23.23%。在2011年全球銷售超過5億美元的5個殺菌劑中,3個是Strobin類殺菌劑,嘧菌酯、吡唑醚菌酯和肟菌酯,分別占據(jù)第一、第二和第四位。
(1)嘧菌酯
嘧菌酯是由捷利康公司(現(xiàn)歸屬先正達公司)開發(fā)的仿生型殺菌劑。1997年上市。它是一種高效、廣譜的殺菌劑,幾乎對所有真菌綱病害都有很好的活性。近十年來一直是全球銷售第一的殺菌劑,2005年銷售已突破5億美元,處于持續(xù)增長的態(tài)勢中,見表4、圖5。
*預(yù)測值。 2003-2011年為Phillips公司數(shù)據(jù)。
嘧菌酯已經(jīng)在100多個國家,120多種作物的400多種植物病害上獲得登記,幾乎涵蓋了全部殺菌劑作物市場。2010年專利到期后,先正達公司與MAI、Nufarm等公司簽訂了嘧菌酯合作協(xié)議,更多的公司介入了嘧菌酯的銷售市場。
至今在我國登記嘧菌酯原藥的企業(yè)已經(jīng)達到41家,除了瑞士先正達有限公司外,國內(nèi)企業(yè)40家。有13家企業(yè)登記的原藥含量達到98%,而先正達僅為93%。
2011年我國嘧菌酯原藥生產(chǎn)廠家已經(jīng)超過10家,產(chǎn)能約2000t/a,產(chǎn)品主要用于出口。
嘧菌酯的合成
以(E)2-(2-(6-氯嘧啶-4-氧基)苯基)-3-甲氧基丙烯酸甲酯為關(guān)鍵中間體的合成路線,是包括先正達在內(nèi)的國內(nèi)外大部分企業(yè)廣泛使用的合成方法。一種典型的工藝是以鄰羥基苯乙酸為起始原料,經(jīng)環(huán)合為苯并呋喃酮,接著用原甲酸三甲酯或者甲酸甲酯引入甲氧甲烯基,再用甲酸鈉/甲醇開環(huán)加成得到(E)-甲基-2-(2′-羥基苯基)-3-甲氧基丙烯酸酯,然后再與4,6-二氯嘧啶縮合后用硫酸氫鉀脫甲醇得到(E)2-(2-(6-氯嘧啶-4-氧基)苯基)-3-甲氧基丙烯酸甲酯,最后與鄰氰基苯酚縮合得到嘧菌酯。此工藝路線的總收率為59%。
不同的專利在原料的選擇、投料順序、催化劑的選擇、反應(yīng)條件上有所區(qū)別。
1、嘧菌酯
2、鄰羥基苯乙酸
3、苯并呋喃酮
4、3-甲氧基甲烯基-2(3H)-苯并呋喃酮
5、(E)-甲基-2-(2′-羥基苯基)-3-甲氧基丙烯酸酯
6、(E)-2-[2-(6-氯嘧啶-4-基氧)苯基]-3-甲氧基丙烯酸甲酯
泰州百力化學(xué)有限公司、北京穎泰嘉和科技有限公司、淄博萬昌科技股份有限公司、重慶紫光化工股份有限公司、江西中科合臣實業(yè)有限公司、河北威遠生物化工有限公司等開發(fā)了嘧菌酯及其中間體的專利技術(shù)。
(2)吡唑醚菌酯
吡唑醚菌酯是1993年巴斯夫公司發(fā)現(xiàn)的含吡唑結(jié)構(gòu)的Strobin類殺菌劑,2002年上市。它高效、廣譜、低毒,而且對環(huán)境安全、友好。2005年全球銷售已達到3.85億美元,吡唑醚菌酯市場繼續(xù)擴大,2011年達到7.90億美元,預(yù)計它的潛在銷售峰值為12.95億美元,見表5、圖6。
表5 2003-2011年吡唑醚菌酯全球銷售與預(yù)測(億美元)
* 預(yù)測值。 2003-2011年為Phillips公司數(shù)據(jù)。
吡唑醚菌酯成功的關(guān)鍵不僅在于它的高效、廣譜,還在于它是一個保健產(chǎn)品。它有利于作物生長,增強作物對環(huán)境的耐受力,提高作物產(chǎn)量。它的保健增產(chǎn)作用已經(jīng)獲得美國EPA的認可,是EPA就此用途登記的第一個產(chǎn)品。 吡唑醚菌酯的化合物專利EP 0804421和兩項中國專利都在2015年6月21日到期,工藝專利(DE 4423612)2014年7月6日到期。
吡唑醚菌酯已在50多個國家的100多種作物上登記,可以防治近百種病害。在中國,由巴斯夫歐洲公司與廣東德利生物科技有限公司登記、上市。
國外吡唑醚菌酯的原藥含量為97.5%以上。
吡唑醚菌酯的合成方法主要有2種,均以鄰硝基甲苯和對氯苯胺為起始原料。下述合成路線更易工業(yè)化:
中間體1-(4-氯苯基)-3-吡唑醇的制備:
(3)肟菌酯
肟菌酯是1998年由先正達公司發(fā)現(xiàn)的含氟Strobin類殺菌劑,后來因公司合并的緣故賣給了拜耳公司,由拜耳公司開發(fā),于2000年上市。它高效、廣譜,兼有保護、治療、鏟除作用,而且與目前已有殺菌劑沒有交互抗性。全球市場迅速擴大,2001年全球銷售僅9000萬美元,2010年已突破5億美元,達到5.35億美元,2011年5.90億美元,年增長10.28%,見表6、圖7。 表6 2001-2011年肟菌酯全球銷售與預(yù)測(億美元)
* 預(yù)測值。 2003-2011年為Phillips公司數(shù)據(jù)。
肟菌酯已在全球80多個國家登記。拜耳作物科學(xué)公司沒有在中國申請專利,但申請了行政保護,有效期至2015年2月16日。在我國,拜耳公司進行了96%原藥的正式登記。
肟菌酯的合成 肟菌酯主要通過2-鹵代甲基-α-甲氧亞胺基苯乙酸甲酯與間三氟甲基苯乙酮肟縮合得到,其中鹵素通常是氯或溴。 按起始原料不同,中間體2-鹵代甲基-α-甲氧亞胺基苯乙酸甲酯的合成方法大約有10種,下面這條路線比較可行: 以鄰羥甲基苯甲酸內(nèi)酯為起始原料,4步反應(yīng)制得2-氯甲基-α-甲氧亞胺基苯乙酸甲酯,總收率46%。endprint
中間體間三氟甲基苯乙酮肟,以間三氟甲基苯胺為原料,經(jīng)重氮化,與乙醛肟偶合反應(yīng)得到間三氟甲基苯乙酮肟。雖然收率比較低,但是原料便宜,來源廣泛,反應(yīng)條件溫和,是一條較好的清潔化生產(chǎn)工藝。
綜上,肟菌酯的合成路線如下;
2.3.2三唑類殺菌劑
三唑類殺菌劑在10多年前就是全球銷售最大的一類殺菌劑,但近年已經(jīng)讓位于Strobin類殺菌劑,占據(jù)第二位。2011年三唑類殺菌劑的全球銷售為27.63億美元,占殺菌劑銷售額的20.8%。由于其他新殺菌劑的發(fā)展,沖擊三唑類殺菌劑的市場,近年的銷售有波動,但是2011年又出現(xiàn)新高,這與三唑類殺菌劑與很多新殺菌劑具有良好的配伍性有關(guān),見圖8。2011年全球銷售超過1億美元的7個品種的銷售達到24.90億美元,占2011年全球殺菌劑銷售的16.94%。
丙硫菌唑
丙硫菌唑是拜耳公司開發(fā)的1,2,4-三唑硫酮類殺菌劑。在前面統(tǒng)計三唑類殺菌劑的銷售中,沒有包括在內(nèi)。但是從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看,還是歸屬于三唑類進行介紹。
丙硫菌唑幾乎對麥類所有的病害都有優(yōu)良防效,具有很好的內(nèi)吸作用,優(yōu)異的保護、治療和鏟除活性,而且持效期長,增產(chǎn)明顯。2004年上市后迅速成為很受市場歡迎的殺菌劑產(chǎn)品,2005年全球銷售就突破1億美元,2011年突破5億美元。
表7 2004-2011年丙硫菌唑全球銷售與預(yù)測(億美元1)
注1 2004-2010年拜耳公司報道的歐元銷售值,按1歐元=1.37美元折算。
*預(yù)測值。2011-2012年為Phillips公司數(shù)據(jù)。
丙硫菌唑已經(jīng)在十幾個國家登記,特別是大量優(yōu)良的混劑獲得了大面積推廣應(yīng)用。如丙硫菌唑與拜耳的新殺菌劑聯(lián)苯吡菌胺(bixafen)混配的Xpro系列產(chǎn)品,2011年引入市場,上半年的銷售就突破1億歐元(1.37億美元)。
截至2012年底,丙硫菌唑尚未在中國登記。
丙硫菌唑的化合物專利EP0793657,US5789430,2015年11月8日到期;中國專利CN1164229,2015年11月8日到期。
國外丙硫菌唑原藥含量為97%。
丙硫菌唑的合成
丙硫菌唑的4條合成路線中,初步分析認為路線B和C較好。這兩條路線的起始原料相同,為1-乙?;?1-氯環(huán)丙烷,路線B共3步反應(yīng),它的總收率未見報道;路線C共4步反應(yīng),總收率18.61%,高于路線A的11.65%;路線4共5步反應(yīng),總收率31.9%,此路線收率較高,但步驟多,條件復(fù)雜。
關(guān)鍵中間體3-氯-2-(1-氯環(huán)丙基)-1-(2-氯苯基)-丙-2-醇(e)和2-(1-氯環(huán)丙基)-1-(2-氯苯基)-3-(1,2,4-三唑-1-基) 丙-2-醇(g)的合成見上述反應(yīng)式。
2.3.3 吡唑酰胺類殺菌劑—潛在的重要殺菌劑
吡唑酰胺類殺菌劑是近年發(fā)展起來的一類新型殺菌劑,蜂擁上市,勢頭強勁,已經(jīng)成為殺菌劑研發(fā)的新熱點。這里重點討論含氟的吡唑甲酰胺類殺菌劑。近年申請專利、公開和上市的有8個殺菌劑。這類殺菌劑的最早的品種是日本三井化學(xué)公司1996申請專利,2009年上市的吡噻菌胺(penthiopyrad) ,此后4家跨國公司:先正達、拜耳、巴斯夫和杜邦公司都紛紛成功開發(fā)和上市了這類新殺菌劑,專利申請在2005-2008年間,陸續(xù)在2010-2012年上市。
5個新殺菌劑—benzovindiflupyr,isopyrazam,環(huán)氟唑菌胺 (sedaxane)、聯(lián)苯吡菌胺(bixafen)和氟唑菌酰胺(fluxapyroxad)的關(guān)鍵中間體之一都是1-甲基-3-二氟甲基-1H-吡唑-4-甲酸,現(xiàn)在舉兩個殺菌劑說明合成路線。
(1)聯(lián)苯吡菌胺(bixafen)
聯(lián)苯吡菌胺是拜耳作物科學(xué)公司開發(fā)的新殺菌劑,2010年上市。性能優(yōu)越,特別是在很多復(fù)配殺菌劑中發(fā)揮了很好的作用。
聯(lián)苯吡菌胺有3條合成路線,選擇路線1較好,收率較高,條件比較溫和。
合成路線 1:二氟甲基吡唑酰氯和2-溴-4-氟苯胺反應(yīng)得到酰胺中間體,再與 3,4-二氯苯硼酸通過 Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)制得目標物聯(lián)苯吡菌胺,總收率 53. 4 %。
關(guān)鍵中間體1-甲基-3-二氟甲基-1H-吡唑-4-甲酸的合成:
(2)氟唑菌酰胺(fluxapyroxad)
氟唑菌酰胺是巴斯夫公司開發(fā)的新殺菌劑,2012年上市。從申請專利到上市,僅用了4年時間。
巴斯夫原藥含量98%以上。已于2013年9月在中國登記。
氟唑菌酰胺的合成路線:
吡唑酰胺類另外3個新殺菌劑是吡噻菌胺(penthiopyrad)、氟唑菌苯胺 (penflufen )和oxathiapiprolin。
2.4 含吡唑環(huán)的新農(nóng)藥
我們初步調(diào)查了近10多年開發(fā)上市的含吡唑環(huán)的新農(nóng)藥有40個,其中銷售已經(jīng)超過5億美元的有3個,殺蟲劑氟蟲腈、氯蟲苯甲酰胺和殺菌劑吡唑醚菌酯。
2011年這3個品種的全球銷售達到19.75億美元,占全球農(nóng)業(yè)用農(nóng)藥市場(440.15億美元)的4.5%。足見它們在市場中的份量。
按照化學(xué)結(jié)構(gòu)的特點,把這40個化合物分為3類:
2.4.1 含氟的吡唑甲酰胺類殺菌劑
共8個品種,全是殺菌劑。開發(fā)公司有5家—日本三井、先正達、拜耳、巴斯夫和杜邦公司。
2.4.2含吡唑環(huán)、含氟原子的農(nóng)藥
共8個品種,殺蟲劑4個;殺螨劑1個;除草劑3個。開發(fā)公司有7家—日本農(nóng)藥、日本組合化學(xué)、拜耳、巴斯夫、日本三井、日本三菱化學(xué)和中國大連瑞澤農(nóng)藥公司。endprint
2.4.3含吡唑環(huán)、不含氟的農(nóng)藥
共24個品種,殺蟲劑5個;殺螨劑3個;除草劑3個;殺菌劑13個。開發(fā)公司有 9家—日本農(nóng)藥、拜耳、巴斯夫、杜邦公司、日產(chǎn)化學(xué)、住友化學(xué)、中國沈陽化工研究院、Saeryyung和日本Ishihara Sangyo。
含吡唑環(huán)的新農(nóng)藥包括殺蟲劑、殺螨劑、殺菌劑和除草劑。這40個新農(nóng)藥中,殺蟲劑9個、殺螨劑4個、殺菌劑21個和除草劑6個。
含吡唑環(huán)的新農(nóng)藥包括有吡唑酰胺類、磺酰脲類、吡唑酮類、吡唑醚類等等各種結(jié)構(gòu),為改變結(jié)構(gòu),化合物創(chuàng)新,或?qū)υ谢衔镞M行修飾提供了很大空間,預(yù)計含吡唑類農(nóng)藥會迎來新的發(fā)展高潮。
3幾點建議
3.1 把握世界農(nóng)藥發(fā)展方向,結(jié)合國情,正確選擇農(nóng)藥開發(fā)品種
農(nóng)藥品種是中間體開發(fā)的基礎(chǔ),根據(jù)全球農(nóng)藥市場格局和我國農(nóng)藥工業(yè)水平,在相當長的時期內(nèi),我國的新農(nóng)藥開發(fā)仍然以非專利農(nóng)藥為主,特別是專利即將過期的品種,應(yīng)當作為優(yōu)先選擇的開發(fā)對象。
中間體的需求和市場取決于相應(yīng)農(nóng)藥的需求和市場,市場的調(diào)查、分析與判斷至關(guān)重要。
3.2結(jié)合國情選擇農(nóng)藥與中間體的合成路線
現(xiàn)代農(nóng)藥多為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機化合物,一般都有多條合成路線。需要結(jié)合國情、廠情,綜合原料條件、工藝難度、環(huán)境保護要求等方面的因素做出合理選擇。不一定收率高的路線就好。
3.3 正確判斷關(guān)鍵中間體
作為關(guān)鍵中間體,要考慮兩個特點,一是難度,往往是某一條工藝路線的“瓶頸”;二是廣度,它可以合成一系列農(nóng)藥,或者可以跨行業(yè)“服務(wù)”,比如既可以用于生產(chǎn)農(nóng)藥,又可以用于生產(chǎn)醫(yī)藥、染料等精細化學(xué)品。
3.4 中間體開發(fā)的重點是得到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的清潔工藝
如吡蟲啉的關(guān)鍵中間體 2-氯-5-氯甲基吡啶,經(jīng)過南開大學(xué)鄒小毛教授帶領(lǐng)的團隊的科技攻關(guān),開發(fā)了大幅度減少廢水的清潔工藝,既保護環(huán)境,又降低生產(chǎn)成本,為企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益,也為吡蟲啉產(chǎn)業(yè)的提升發(fā)揮了重大作用。
3.5培育、建設(shè)中間體產(chǎn)品樹
實例1 如從3-甲基吡啶出發(fā),通過2-氯-5-氯甲基吡啶,可生產(chǎn)一系列新煙堿類殺蟲劑;啶蟲丙醚、氟啶脲殺蟲劑;氟啶胺、氟啶酰菌胺殺菌劑;吡氟甲禾靈、吡氟禾草靈除草劑等。
從3-甲基吡啶出發(fā),可通過2-氯-3-氯甲基吡啶,生產(chǎn)啶嘧磺隆除草劑;啶斑肟殺菌劑。
從3-甲基吡啶出發(fā),可通過3-氰基吡啶,生產(chǎn)吡蚜酮殺蟲劑。
從3-甲基吡啶出發(fā),可通過2-氯煙酸,生產(chǎn)氯蟲苯甲酰胺、溴氰蟲酰胺殺蟲劑:啶酰菌胺殺菌劑;吡氟酰草胺和煙嘧磺隆除草劑等等。
實例2 1-甲基-3-二氟甲基-1H-吡唑-4-甲酸,可以合成5個殺菌劑:聯(lián)苯吡菌胺(bixafen)、氟唑菌酰胺(fluxapyroxad)、環(huán)氟唑菌胺 (sedaxane)、benzovindiflupyr和isopyrazam。(先正達3個。拜耳1個,巴斯夫1個)。
3.6 開發(fā)跨行業(yè)的共用中間體
近期上海農(nóng)藥所的張一賓老師就“農(nóng)藥與醫(yī)藥的雙向開發(fā)”課題發(fā)表了不少文章,值得關(guān)注。舉一個例子。根據(jù)醫(yī)用藥物苦木酮(NBTC)的結(jié)構(gòu),引發(fā)了三酮類除草劑的開發(fā)。原捷利康經(jīng)過苦木酮的結(jié)構(gòu)改變,開發(fā)了高活性的除草劑硝磺草酮。而且,兩者可以用相同的原料、中間體間苯二酚、1,3-環(huán)己二酮來制備。
3.7 加大研發(fā)投入,加強中間體的自主創(chuàng)新,包括化合物、工藝路線和工藝條件的創(chuàng)新,獲得自主知識產(chǎn)權(quán)和更多話語權(quán)
我們可以在現(xiàn)有專利的基礎(chǔ)上,開辟新的工藝路線,引入新的中間體;或者對現(xiàn)有專利的一些關(guān)鍵工藝條件,如特殊溶劑、催化劑,特殊反應(yīng)器進行改進、創(chuàng)新,獲得專利后,與原來的專利權(quán)人實施“交叉許可”,共同推進中間體技術(shù)的發(fā)展。
3.8 采取多種中間體產(chǎn)業(yè)化模式,爭取最大的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益
第一種模式是建設(shè)大宗中間體的生產(chǎn)基地,以經(jīng)濟規(guī)模和優(yōu)勢技術(shù)生產(chǎn),產(chǎn)品覆蓋全國,甚至全世界。如有機磷的關(guān)鍵中間體之一乙基氯化物、草甘膦的關(guān)鍵中間體亞胺基二乙腈、雙甘膦等。
第二種模式是很多中、小生產(chǎn)規(guī)模的農(nóng)藥的相應(yīng)中間體,一般由原藥生產(chǎn)廠自己配套生產(chǎn)。另外,一些性質(zhì)不穩(wěn)定的,或者是安全性方面有特殊要求的中間體,則必須由原藥生產(chǎn)廠就近生產(chǎn)。
第三種模式是目前處于專利保護期內(nèi)的農(nóng)藥與中間體,選擇國外公司已經(jīng)在中國開發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品,與他們合作開發(fā)中間體技術(shù),或由他們授權(quán)使用其專利進行產(chǎn)業(yè)化。雅本化學(xué)公司與杜邦公司在殺蟲劑康寬中間體的產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)有很成功的經(jīng)驗。endprint
2.4.3含吡唑環(huán)、不含氟的農(nóng)藥
共24個品種,殺蟲劑5個;殺螨劑3個;除草劑3個;殺菌劑13個。開發(fā)公司有 9家—日本農(nóng)藥、拜耳、巴斯夫、杜邦公司、日產(chǎn)化學(xué)、住友化學(xué)、中國沈陽化工研究院、Saeryyung和日本Ishihara Sangyo。
含吡唑環(huán)的新農(nóng)藥包括殺蟲劑、殺螨劑、殺菌劑和除草劑。這40個新農(nóng)藥中,殺蟲劑9個、殺螨劑4個、殺菌劑21個和除草劑6個。
含吡唑環(huán)的新農(nóng)藥包括有吡唑酰胺類、磺酰脲類、吡唑酮類、吡唑醚類等等各種結(jié)構(gòu),為改變結(jié)構(gòu),化合物創(chuàng)新,或?qū)υ谢衔镞M行修飾提供了很大空間,預(yù)計含吡唑類農(nóng)藥會迎來新的發(fā)展高潮。
3幾點建議
3.1 把握世界農(nóng)藥發(fā)展方向,結(jié)合國情,正確選擇農(nóng)藥開發(fā)品種
農(nóng)藥品種是中間體開發(fā)的基礎(chǔ),根據(jù)全球農(nóng)藥市場格局和我國農(nóng)藥工業(yè)水平,在相當長的時期內(nèi),我國的新農(nóng)藥開發(fā)仍然以非專利農(nóng)藥為主,特別是專利即將過期的品種,應(yīng)當作為優(yōu)先選擇的開發(fā)對象。
中間體的需求和市場取決于相應(yīng)農(nóng)藥的需求和市場,市場的調(diào)查、分析與判斷至關(guān)重要。
3.2結(jié)合國情選擇農(nóng)藥與中間體的合成路線
現(xiàn)代農(nóng)藥多為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機化合物,一般都有多條合成路線。需要結(jié)合國情、廠情,綜合原料條件、工藝難度、環(huán)境保護要求等方面的因素做出合理選擇。不一定收率高的路線就好。
3.3 正確判斷關(guān)鍵中間體
作為關(guān)鍵中間體,要考慮兩個特點,一是難度,往往是某一條工藝路線的“瓶頸”;二是廣度,它可以合成一系列農(nóng)藥,或者可以跨行業(yè)“服務(wù)”,比如既可以用于生產(chǎn)農(nóng)藥,又可以用于生產(chǎn)醫(yī)藥、染料等精細化學(xué)品。
3.4 中間體開發(fā)的重點是得到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的清潔工藝
如吡蟲啉的關(guān)鍵中間體 2-氯-5-氯甲基吡啶,經(jīng)過南開大學(xué)鄒小毛教授帶領(lǐng)的團隊的科技攻關(guān),開發(fā)了大幅度減少廢水的清潔工藝,既保護環(huán)境,又降低生產(chǎn)成本,為企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益,也為吡蟲啉產(chǎn)業(yè)的提升發(fā)揮了重大作用。
3.5培育、建設(shè)中間體產(chǎn)品樹
實例1 如從3-甲基吡啶出發(fā),通過2-氯-5-氯甲基吡啶,可生產(chǎn)一系列新煙堿類殺蟲劑;啶蟲丙醚、氟啶脲殺蟲劑;氟啶胺、氟啶酰菌胺殺菌劑;吡氟甲禾靈、吡氟禾草靈除草劑等。
從3-甲基吡啶出發(fā),可通過2-氯-3-氯甲基吡啶,生產(chǎn)啶嘧磺隆除草劑;啶斑肟殺菌劑。
從3-甲基吡啶出發(fā),可通過3-氰基吡啶,生產(chǎn)吡蚜酮殺蟲劑。
從3-甲基吡啶出發(fā),可通過2-氯煙酸,生產(chǎn)氯蟲苯甲酰胺、溴氰蟲酰胺殺蟲劑:啶酰菌胺殺菌劑;吡氟酰草胺和煙嘧磺隆除草劑等等。
實例2 1-甲基-3-二氟甲基-1H-吡唑-4-甲酸,可以合成5個殺菌劑:聯(lián)苯吡菌胺(bixafen)、氟唑菌酰胺(fluxapyroxad)、環(huán)氟唑菌胺 (sedaxane)、benzovindiflupyr和isopyrazam。(先正達3個。拜耳1個,巴斯夫1個)。
3.6 開發(fā)跨行業(yè)的共用中間體
近期上海農(nóng)藥所的張一賓老師就“農(nóng)藥與醫(yī)藥的雙向開發(fā)”課題發(fā)表了不少文章,值得關(guān)注。舉一個例子。根據(jù)醫(yī)用藥物苦木酮(NBTC)的結(jié)構(gòu),引發(fā)了三酮類除草劑的開發(fā)。原捷利康經(jīng)過苦木酮的結(jié)構(gòu)改變,開發(fā)了高活性的除草劑硝磺草酮。而且,兩者可以用相同的原料、中間體間苯二酚、1,3-環(huán)己二酮來制備。
3.7 加大研發(fā)投入,加強中間體的自主創(chuàng)新,包括化合物、工藝路線和工藝條件的創(chuàng)新,獲得自主知識產(chǎn)權(quán)和更多話語權(quán)
我們可以在現(xiàn)有專利的基礎(chǔ)上,開辟新的工藝路線,引入新的中間體;或者對現(xiàn)有專利的一些關(guān)鍵工藝條件,如特殊溶劑、催化劑,特殊反應(yīng)器進行改進、創(chuàng)新,獲得專利后,與原來的專利權(quán)人實施“交叉許可”,共同推進中間體技術(shù)的發(fā)展。
3.8 采取多種中間體產(chǎn)業(yè)化模式,爭取最大的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益
第一種模式是建設(shè)大宗中間體的生產(chǎn)基地,以經(jīng)濟規(guī)模和優(yōu)勢技術(shù)生產(chǎn),產(chǎn)品覆蓋全國,甚至全世界。如有機磷的關(guān)鍵中間體之一乙基氯化物、草甘膦的關(guān)鍵中間體亞胺基二乙腈、雙甘膦等。
第二種模式是很多中、小生產(chǎn)規(guī)模的農(nóng)藥的相應(yīng)中間體,一般由原藥生產(chǎn)廠自己配套生產(chǎn)。另外,一些性質(zhì)不穩(wěn)定的,或者是安全性方面有特殊要求的中間體,則必須由原藥生產(chǎn)廠就近生產(chǎn)。
第三種模式是目前處于專利保護期內(nèi)的農(nóng)藥與中間體,選擇國外公司已經(jīng)在中國開發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品,與他們合作開發(fā)中間體技術(shù),或由他們授權(quán)使用其專利進行產(chǎn)業(yè)化。雅本化學(xué)公司與杜邦公司在殺蟲劑康寬中間體的產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)有很成功的經(jīng)驗。endprint
2.4.3含吡唑環(huán)、不含氟的農(nóng)藥
共24個品種,殺蟲劑5個;殺螨劑3個;除草劑3個;殺菌劑13個。開發(fā)公司有 9家—日本農(nóng)藥、拜耳、巴斯夫、杜邦公司、日產(chǎn)化學(xué)、住友化學(xué)、中國沈陽化工研究院、Saeryyung和日本Ishihara Sangyo。
含吡唑環(huán)的新農(nóng)藥包括殺蟲劑、殺螨劑、殺菌劑和除草劑。這40個新農(nóng)藥中,殺蟲劑9個、殺螨劑4個、殺菌劑21個和除草劑6個。
含吡唑環(huán)的新農(nóng)藥包括有吡唑酰胺類、磺酰脲類、吡唑酮類、吡唑醚類等等各種結(jié)構(gòu),為改變結(jié)構(gòu),化合物創(chuàng)新,或?qū)υ谢衔镞M行修飾提供了很大空間,預(yù)計含吡唑類農(nóng)藥會迎來新的發(fā)展高潮。
3幾點建議
3.1 把握世界農(nóng)藥發(fā)展方向,結(jié)合國情,正確選擇農(nóng)藥開發(fā)品種
農(nóng)藥品種是中間體開發(fā)的基礎(chǔ),根據(jù)全球農(nóng)藥市場格局和我國農(nóng)藥工業(yè)水平,在相當長的時期內(nèi),我國的新農(nóng)藥開發(fā)仍然以非專利農(nóng)藥為主,特別是專利即將過期的品種,應(yīng)當作為優(yōu)先選擇的開發(fā)對象。
中間體的需求和市場取決于相應(yīng)農(nóng)藥的需求和市場,市場的調(diào)查、分析與判斷至關(guān)重要。
3.2結(jié)合國情選擇農(nóng)藥與中間體的合成路線
現(xiàn)代農(nóng)藥多為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機化合物,一般都有多條合成路線。需要結(jié)合國情、廠情,綜合原料條件、工藝難度、環(huán)境保護要求等方面的因素做出合理選擇。不一定收率高的路線就好。
3.3 正確判斷關(guān)鍵中間體
作為關(guān)鍵中間體,要考慮兩個特點,一是難度,往往是某一條工藝路線的“瓶頸”;二是廣度,它可以合成一系列農(nóng)藥,或者可以跨行業(yè)“服務(wù)”,比如既可以用于生產(chǎn)農(nóng)藥,又可以用于生產(chǎn)醫(yī)藥、染料等精細化學(xué)品。
3.4 中間體開發(fā)的重點是得到優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的清潔工藝
如吡蟲啉的關(guān)鍵中間體 2-氯-5-氯甲基吡啶,經(jīng)過南開大學(xué)鄒小毛教授帶領(lǐng)的團隊的科技攻關(guān),開發(fā)了大幅度減少廢水的清潔工藝,既保護環(huán)境,又降低生產(chǎn)成本,為企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益,也為吡蟲啉產(chǎn)業(yè)的提升發(fā)揮了重大作用。
3.5培育、建設(shè)中間體產(chǎn)品樹
實例1 如從3-甲基吡啶出發(fā),通過2-氯-5-氯甲基吡啶,可生產(chǎn)一系列新煙堿類殺蟲劑;啶蟲丙醚、氟啶脲殺蟲劑;氟啶胺、氟啶酰菌胺殺菌劑;吡氟甲禾靈、吡氟禾草靈除草劑等。
從3-甲基吡啶出發(fā),可通過2-氯-3-氯甲基吡啶,生產(chǎn)啶嘧磺隆除草劑;啶斑肟殺菌劑。
從3-甲基吡啶出發(fā),可通過3-氰基吡啶,生產(chǎn)吡蚜酮殺蟲劑。
從3-甲基吡啶出發(fā),可通過2-氯煙酸,生產(chǎn)氯蟲苯甲酰胺、溴氰蟲酰胺殺蟲劑:啶酰菌胺殺菌劑;吡氟酰草胺和煙嘧磺隆除草劑等等。
實例2 1-甲基-3-二氟甲基-1H-吡唑-4-甲酸,可以合成5個殺菌劑:聯(lián)苯吡菌胺(bixafen)、氟唑菌酰胺(fluxapyroxad)、環(huán)氟唑菌胺 (sedaxane)、benzovindiflupyr和isopyrazam。(先正達3個。拜耳1個,巴斯夫1個)。
3.6 開發(fā)跨行業(yè)的共用中間體
近期上海農(nóng)藥所的張一賓老師就“農(nóng)藥與醫(yī)藥的雙向開發(fā)”課題發(fā)表了不少文章,值得關(guān)注。舉一個例子。根據(jù)醫(yī)用藥物苦木酮(NBTC)的結(jié)構(gòu),引發(fā)了三酮類除草劑的開發(fā)。原捷利康經(jīng)過苦木酮的結(jié)構(gòu)改變,開發(fā)了高活性的除草劑硝磺草酮。而且,兩者可以用相同的原料、中間體間苯二酚、1,3-環(huán)己二酮來制備。
3.7 加大研發(fā)投入,加強中間體的自主創(chuàng)新,包括化合物、工藝路線和工藝條件的創(chuàng)新,獲得自主知識產(chǎn)權(quán)和更多話語權(quán)
我們可以在現(xiàn)有專利的基礎(chǔ)上,開辟新的工藝路線,引入新的中間體;或者對現(xiàn)有專利的一些關(guān)鍵工藝條件,如特殊溶劑、催化劑,特殊反應(yīng)器進行改進、創(chuàng)新,獲得專利后,與原來的專利權(quán)人實施“交叉許可”,共同推進中間體技術(shù)的發(fā)展。
3.8 采取多種中間體產(chǎn)業(yè)化模式,爭取最大的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益
第一種模式是建設(shè)大宗中間體的生產(chǎn)基地,以經(jīng)濟規(guī)模和優(yōu)勢技術(shù)生產(chǎn),產(chǎn)品覆蓋全國,甚至全世界。如有機磷的關(guān)鍵中間體之一乙基氯化物、草甘膦的關(guān)鍵中間體亞胺基二乙腈、雙甘膦等。
第二種模式是很多中、小生產(chǎn)規(guī)模的農(nóng)藥的相應(yīng)中間體,一般由原藥生產(chǎn)廠自己配套生產(chǎn)。另外,一些性質(zhì)不穩(wěn)定的,或者是安全性方面有特殊要求的中間體,則必須由原藥生產(chǎn)廠就近生產(chǎn)。
第三種模式是目前處于專利保護期內(nèi)的農(nóng)藥與中間體,選擇國外公司已經(jīng)在中國開發(fā)生產(chǎn)的產(chǎn)品,與他們合作開發(fā)中間體技術(shù),或由他們授權(quán)使用其專利進行產(chǎn)業(yè)化。雅本化學(xué)公司與杜邦公司在殺蟲劑康寬中間體的產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)有很成功的經(jīng)驗。endprint