新型除草劑—苯嘧磺草胺

張曉慷+張新剛+王海利

苯嘧磺草胺是巴斯夫公司研制并開發(fā)的脲嘧啶類除草劑，為原卟啉原氧化酶（PPO）抑制劑，通過妨礙葉綠素生物合成作用，可有效防除玉米、高粱、大豆、小粒谷物、棉花、果樹和堅果中70多種雜草，且對作物非常安全，具有低揮發(fā)性、“有利的”毒理學和生態(tài)學特性。由于其在除草方面的卓越表現(xiàn)，苯嘧磺草胺被巴斯夫公司譽為“二十多年來開發(fā)最成功的新除草劑”。

1、化學名稱及理化性質

化學名稱：N-[2-氯-4-氟-5-[1，2，3，6-四氫-3-甲基-2，6-二氧代-4-（三氟甲基）嘧啶-1-基]苯甲?；鵠-N-異丙基-N-甲基磺酰胺

英文通用名：saflufenacil

IUPAC名：N-{2-chloro-4-fluoro-5-[1，2，3，6-tetrahydro-3-methyl-2，6-dioxo-4-（trifluoromethyl）pyrimidin-1-yl]benzoyl}-N-isopropyl-N-methylsulfamide

CA名：2-chloro-5-[3，6-dihydro-3-methyl-2，6-dioxo-4-（trifluoromethyl）-1（2H）-pyrimidinyl]-4-fluoro-N-[[methyl（1-methylethyl）amino]sulfonyl]benzamide

商品名稱：Kixor、Heat、Sharpen、Eragon、Treevix、Integrity（與二甲吩草胺混配）、Optill（與咪草煙混配）、巴佰金

CAS登錄號：372137-35-4

試驗代號：BAS800H、CL433379

分子式：C17H17ClF4N4O9S；分子量：500.9

分子結構：

理化性質：原藥含量>95%，白色粉末，熔點189～193.4℃，蒸氣壓4.5×10-12mPa（20℃），KowlgP=2.6，Henry常數(shù)1.07×10-15 Pa·m3/mol（20℃），相對密度1.595（20℃），水中溶解度（g/100mL，20℃）：0.0014（pH4）、0.0025（pH5）、0.21（pH7），有機溶劑中的溶解度（g/100mL，20℃） ：乙腈19.4、丙酮 27.5、乙酸乙酯 6.55、四氫呋喃 36.2、甲醇 2.98、異丙醇 0.25、甲苯 0.23、1-辛醇<0.01、正庚烷<0.005，室溫下穩(wěn)定，常溫或升溫時，在金屬或金屬離子介質中穩(wěn)定。酸性條件下不易水解，堿性條件下水解DT504～6d，pKa=4.41。

2、毒性及環(huán)境生物安全評價

哺乳動物毒性：大鼠急性經(jīng)口LD50>2000mg/kg，兔急性經(jīng)皮LD50>2000mg/kg，對兔皮膚和眼睛無刺激性，對豚鼠皮膚無致敏性，大鼠吸入LC50（4h）>5.3mg/L，小鼠無作用劑量（18個月）4.6mg/kg·d，ADI/RfD 0.046mg/kg。

生態(tài)毒性：山齒鶉急性經(jīng)口LD50（d）>2000mg/kg，山齒鶉飼養(yǎng)LC50（8d）>5000mg/kg飼料。魚LC50（96h）>98mg/L，水蚤LC50（48h）>100mg/L，近頭狀偽蹄型藻EC50 0.041mg/L，搖蚊EC50（28d）>7.7mg/kg干沉積物，蜜蜂急性LD50（接觸）100μg/只，蚯蚓EC50（14d）>1000mg/kg（土），梨盲走螨LR50 647g/hm2。

環(huán)境效應：

動物：對大鼠經(jīng)口給藥后，96h內幾乎完全排出體外，在動物體內分布廣泛，但水平很低。

植物：在非敏感性植物體內代謝迅速，主要代謝途徑是通過磺酰胺側鏈的N-脫烷基化以及尿嘧啶環(huán)的水解。

土壤/環(huán)境：DT50（有氧，4種土樣，25℃）15d，pH<7時不易水解，DT505d（pH 9，25℃），土壤光解DT50 29d，Koc 9～56（6種土樣）。

3、作用機理及特點

生化：原卟啉原氧化酶（PPO）抑制劑。

作用方式：葉面接觸，殘效性闊葉雜草除草劑，通過葉面和根部吸收后，在質外體傳導，韌皮部傳導有限。

用途：葉面噴施，有效防除闊葉雜草，包括對草甘膦和ALS抑制劑有抗性的雜草。用于玉米和高粱，芽前處理，劑量50～125g/hm2。播前用于大豆、谷物、棉花、豆類，葉面防除迅速；也用于果樹和堅果后期定向除草，用量18～25g/hm2。甜菜、油菜和向日葵易產生藥害，玉米、高粱、水稻、小麥、大麥、大豆、豌豆、棉花和小扁豆播前和苗后不易產生藥害。

4、合成方法

根據(jù)苯嘧磺草胺的結構特點可以看出其合成的關鍵有兩個，一是側鏈酰胺結構的合成，二是嘧啶環(huán)結構的合成。該化合物的合成方法主要是圍繞嘧啶環(huán)合成與側鏈酰胺基結構合成的先后順序進行選擇的，根據(jù)文獻報道，有以下幾種合成路線。

4.1 先連側鏈法

該方法是先進行側鏈酰胺結構的合成，以2-氯-4-氟苯甲酸為原料，經(jīng)過硝化、酰氯化反應，然后再與N-甲基-N-異丙基磺酰胺合成側鏈上的酰胺結構，得到一個分子量較大的中間體N-（2-氯-4-氟-5-氨基-苯甲?；?N-異丙基-N-甲基甲酰胺，再與中間體3-氨基-4，4，4-三氟巴豆酸乙酯反應，合成嘧啶環(huán)結構，最后進行甲基化反應，得到苯嘧磺草胺。該路線在后續(xù)合成過程中可能生成二甲基化副產物。

4.2 先合成嘧啶環(huán)結構法

該方法是先進行嘧啶環(huán)結構的合成，以2-氯-4-氟-苯甲酸為原料，先進行嘧啶環(huán)結構的合成，合成2-氯-4-氟-5-（1，2，3，6-四氫-2，6-二氧-4-三氟甲基嘧啶-1-基）-苯甲酸，再進行甲基化，最后與中間體N-甲基-N-異丙基磺酰胺合成側鏈酰胺結構，得到苯嘧磺酰胺。該法合成嘧啶環(huán)后，還要進行酰氯化，合成酰胺，反應條件相對比較苛刻。同時，此路線用到了N，N-二甲基甲酰氯和氯磺酰異氰酸酯，這兩種原料價格昂貴，且該路線煩冗，不適合規(guī)?；a。

5、專利概況

巴斯夫于2001年申請了歐洲專利WO2001083459，同年，在中國申請了專利CN1383425A，對苯嘧磺草胺化合物及其合成方法進行了保護，該專利于2021年4月30日到期，離專利到期尚有一段時期。

專利名稱：尿嘧啶取代的苯基氨磺酰羧酰胺

申請?zhí)枺?1801896.3

申請日期：2001.04.30

公開號：CN 1383425A

公開日期：2002.12.04

申請（專利權）人：巴斯夫股份公司

摘要：公開了新型尿嘧啶取代的苯基氨磺酰羧酰胺（I）及 其鹽，其中A=氧或硫；X1=H，鹵素，C1-C4烷基；X2=H，CN，CS-NH2，鹵素，C1-C4烷基，C1-C4鹵代烷基；X3=H，CN，C1-C6烷基，C1-C6烷氧基烷基，C3-C7環(huán)烷基，C3-C6鏈烯基，C3-C6炔基，任選取代的芐基；R1，R2=H，鹵素，任選取代的羥基，C1-C10烷基，C2-C10鏈烯基，C3-C10炔基，C3-C7環(huán)烷基，苯基，芐基或C5-C7環(huán)烯基，或R1+R2與它們所連接的原子一起形成3-7元雜環(huán)；Q選自如說明書中所定義的Q1-Q40。還公開了其作為除草劑以及用于植物的干燥/脫葉的用途。

6、產品應用

苯嘧磺草胺被巴斯夫稱為“20多年來開發(fā)最成功的新除草劑”，“代表了闊葉雜草防除的新水平”。事實上，苯嘧磺草胺的確有它的“過人之處”。首先，苯嘧磺草胺能夠適用于多種生產系統(tǒng)和非耕地，在苗后或苗前均能使用；其次，適用作物多，苯嘧磺草胺能夠用于包括谷物、玉米、棉花、水稻、高粱、大豆和果樹等在內的30多種作物上；再次，防除譜廣，苯嘧磺草胺能夠防除90余種闊葉雜草，包括一些對三嗪類、草甘膦及乙酰乳酸合成酶抑制劑存在抗性的雜草。另外，它也具有作用快、殘效期長等多種特性。

針對苯嘧磺草胺，巴斯夫開發(fā)的制劑主要是一些單劑產品，但也有少量與精二甲吩草胺和咪唑乙煙酸等活性成分的復配產品。該除草劑被巴斯夫設定為防治抗草甘膦雜草的重要工具，因為苯嘧磺草胺可替代苯氧類除草劑2，4-D和磺酰脲類除草劑與草甘膦復配，并對草甘膦具有“加成作用”：極快速殺滅雜草，可以促進雜草對草甘膦的吸收傳導，用藥1-3天雜草即死亡；防治多種對草甘膦、三嗪類和磺酰脲類（ALS抑制劑）等除草劑產生耐藥甚至抗藥性的雙子葉雜草；具有土壤殘留活性，可延長持效性達到60天以上；通常能減少草甘膦藥量的30-50%；后茬作物種植靈活。

巴斯夫已與孟山都達成協(xié)議，在加拿大西部，將苯嘧磺草胺與孟山都的Roundup Transorb HC（草甘膦）桶混使用，以應對抗性雜草。

7、產品登記情況

2009年，苯嘧磺草胺在南美國家尼加拉瓜、智利和阿根廷三國登記。2010年，苯嘧磺草胺與精二甲吩草胺的復配制劑Verdict在美國獲得登記，用于大豆。同年，苯嘧磺草胺正式登錄中國，以70%水分散粒劑（商品名：巴佰金）的形式面世，用于柑橘園和非耕地的雜草防除，由諾普信負責在中國市場的總經(jīng)銷。目前，苯嘧磺草胺已在美國、加拿大、中國、尼加拉瓜、智利、阿根廷、巴西和澳大利亞等國登記。

8、展望

雖然苯嘧磺草胺的問世沒有幾年，但對巴斯夫業(yè)績的增長起到了重要推動作用，尤其是在拉美地區(qū)。2014年，苯嘧磺草胺的全球銷售額達到1.4億，據(jù)巴斯夫公司預測，苯嘧磺草胺可實現(xiàn)3億歐元的年峰值銷售額。作為巴斯夫公司未來除草劑的核心，苯嘧磺草胺將在防除抗草甘膦雜草方面擔綱重要角色，同時其高水準的雜草防除效果和作物的選擇性是現(xiàn)有PPO類產品中獨一無二的，具有廣闊的市場及應用前景。