除草劑環(huán)磺酮應(yīng)用研究與開(kāi)發(fā)進(jìn)展

顧林玲，汪徐生

（1.江蘇省農(nóng)藥研究所股份有限公司，南京 210046；2.安徽嘉聯(lián)生物科技有限公司，安徽桐城 231470）

◆品種介紹◆

除草劑環(huán)磺酮應(yīng)用研究與開(kāi)發(fā)進(jìn)展

顧林玲1，汪徐生2

（1.江蘇省農(nóng)藥研究所股份有限公司，南京 210046；2.安徽嘉聯(lián)生物科技有限公司，安徽桐城 231470）

環(huán)磺酮（tembotrione）是拜耳公司開(kāi)發(fā)的HPPD抑制劑類除草劑。自2007年上市以來(lái)，其全球銷售額總體上保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。環(huán)磺酮2015年全球銷售額為2.3億美元，2016年全球銷售額為2.1億美元，2010—2015年復(fù)合年增長(zhǎng)率為19.3%。本文概述了環(huán)磺酮的理化性質(zhì)、合成路線與專利狀況等，并重點(diǎn)介紹其發(fā)展歷程、應(yīng)用及市場(chǎng)概況。

環(huán)磺酮；除草劑；HPPD抑制劑；市場(chǎng)；應(yīng)用；進(jìn)展

Abstract:Tembotrione is a herbicide as HPPD inhibitor,developed by Bayer.Since its introduction,tembotrione has made strong gains in many major maize markets.The physical and chemical property,patent and synthetic route of tembotrione were introduced.The article focused on the development process,golbal market,and its application.

Key words:tembotrione;herbicide;HPPD inhibitor;market;application;progress

環(huán)磺酮（tembotrione）是拜耳公司開(kāi)發(fā)的苯甲酰環(huán)己二酮類除草劑，為對(duì)羥基苯基丙酮酸雙氧化酶（HPPD）抑制劑。其主要用于玉米，防除多種闊葉雜草和禾本科雜草，對(duì)部分抗性雜草有效[1]。與同類品種硝磺草酮相比，環(huán)磺酮活性更高，更耐雨水沖刷，且防治適期更長(zhǎng)。目前，環(huán)磺酮已在全球多個(gè)市場(chǎng)使用，取得令人矚目的成績(jī)[2]。

自2007年上市以來(lái)，環(huán)磺酮總體保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，2009—2014年復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)51.6%，遠(yuǎn)高于HPPD抑制劑類其他品種。2015年，其全球銷售額為2.3億美元，同比略有下降[3]。2015年，環(huán)磺酮在玉米田除草劑中排第7位，在HPPD抑制劑類除草劑中排第2位[3]。

1 理化性質(zhì)與毒理學(xué)[4-5]

環(huán)磺酮（tembotrione）開(kāi)發(fā)代號(hào)為AE 0172747，常用商品名有Laudis、Capreno等。其分子式為C17H16ClF3O6S，相對(duì)分子質(zhì)量為440.8，CAS登錄號(hào)[335104-84-2]?；瘜W(xué)名稱：2-[2-氯-4-(甲磺酰基)-3-[(2,2,2-三氟乙氧基)甲基]苯甲?；鵠-1,3-環(huán)己二酮?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)式如下：

給藥后，96%以上的環(huán)磺酮24 h內(nèi)被大鼠排出體外。雄大鼠主要通過(guò)尿和糞便排泄，雌大鼠主要通過(guò)尿排泄。代謝物主要是環(huán)己二酮羥基化產(chǎn)物。環(huán)磺酮在植物體內(nèi)快速代謝，代謝途徑包括環(huán)己二酮環(huán)發(fā)生羥基化反應(yīng)，繼而發(fā)生斷裂，形成相應(yīng)的取代苯甲酸。

環(huán)境消解動(dòng)態(tài)研究表明：有氧條件下，環(huán)磺酮在土壤中快速消解，DT50值為4～56 d（平均值為13.7 d）；水中DT50值為14 d。土壤中代謝物有2-氯-4-(甲磺酰基)-3-[(2,2,2-三氟乙氧基)甲基]苯甲酸（AE-0456148）、2-氯-4-(甲磺?；?-3-[(2,2,2-三氟乙氧基)甲基]苯酚（AE-0968400）等[5]。

大鼠急性經(jīng)口、急性經(jīng)皮LD50值均＞2000mg/kg。制劑對(duì)兔眼睛有中等刺激性，對(duì)兔皮膚無(wú)刺激性。大鼠急性吸入LC50值＞5.03 mg/L，雄大鼠NOEL值為0.04 mg/kg b.w.。ADI（EPA）：aRfD為0.000 8 mg/kg、cRfD為0.000 4 mg/kg[2007]。

野鴨急性經(jīng)口LD50值＞292 mg/kg，山齒鶉急性經(jīng)口LD50值＞1 788 mg/kg。魚(yú)類：虹鱒急性經(jīng)口LC50值（96 h）＞100 mg/L。藻類：月牙藻（Pseudokirchneriella subcapitata）EbC50值（96 h）為0.38 mg/L，ErC50值（96 h）為0.75 mg/L。其他水生生物：膨脹浮萍（Lemna gibba）EbC50值（7 d）為0.006 mg/L，ErC50值（7 d）為0.008 mg/L。蜜蜂：LD50值（72 h，急性經(jīng)口）＞92.8 μg/蜂，（接觸）＞100 μg/蜂。蚯蚓LC50值（14 d）＞1 000 mg/kg（土壤）。

2 應(yīng)用

環(huán)磺酮為對(duì)羥基苯基丙酮酸雙氧化酶（HPPD）抑制劑。HPPD催化對(duì)羥基丙酮酸轉(zhuǎn)化為尿黑酸（homogentisic acid），進(jìn)而轉(zhuǎn)化為光合作用中電子傳遞所需要的質(zhì)體醌（plastoquinone）和生育酚（tocopherol）。HPPD抑制劑的作用結(jié)果是引起植物體內(nèi)質(zhì)體醌和生育酚減少，植物出現(xiàn)失綠、褪色癥狀，組織壞死，最終植物在2周內(nèi)死亡[1,6]。

環(huán)磺酮主要用于玉米，在向日葵和非農(nóng)領(lǐng)域也有少量應(yīng)用[7]。環(huán)磺酮除草譜廣，具有內(nèi)吸性和選擇性。其芽后防除玉米田多種闊葉雜草與禾本科雜草，如薊、田旋花、婆婆納、辣子草、鼬瓣花和豬殃殃等，且對(duì)草甘膦、ALS-抑制劑類、麥草畏等抗性雜草有效[6]。對(duì)于一些頑固雜草，如卷莖蓼（Polygonum convolvulus）等，環(huán)磺酮可與溴苯腈單劑或溴苯腈＋特丁津復(fù)配劑桶混施用。環(huán)磺酮每季最大用藥量為100 g/hm2，可以1次施用，也可以分2次施用。首次用藥后14 d，再進(jìn)行第2次施用。環(huán)磺酮施用量應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)情況、目標(biāo)雜草種類以及施用情況（單用或與其他藥劑桶混）決定[8]。環(huán)磺酮施用適期長(zhǎng)，在玉米8葉期前皆可施用[8]。與硝磺草酮相比，其活性更高，施用適期更長(zhǎng)。

拜耳公司在歐洲開(kāi)展的田間試驗(yàn)結(jié)果顯示：在100 g/hm2有效成分用量下，44 g/L環(huán)磺酮＋22 g/L雙苯唑酸（isoxadifen）OD對(duì)玉米田94種雜草的防效在75%～100%之間。對(duì)甜菜（Beta vulgaris）、歐洲油菜（Brassica napus）、多葉藜（Chenopodium polyspermum）、鼬瓣花（Galeopsis tetrahit）、大爪草（Spergula arvensis）等18種雜草的防效為100%；對(duì)藜（Chenopodium album）、Digitaria seriata、稗草（Echinochloa crusgalli）、水蓼（Polygonum hydropiper）、龍葵（Solanum nigrum）、敗醬草（Thlaspi arvense）等23種雜草的防效在95%以上；對(duì)苘麻（Abutilon theophrasti）、野芝麻（Lamium purpureum）、野芥菜（Raphanus raphanistrum）、新疆野芥（Sinapis arvensis）、繁縷（Stellaria media）等15種雜草的防效大于90%；對(duì)馬唐（Digitaria sanguinalis）、德國(guó)洋甘菊（Matricaria chamomilla）、山靛（Mercurialis annua）、黍（Panicum miliaceum）、桃葉蓼（Polygonum persicaria）、光頭稗（Echinochloa colonum）等23種雜草防效在80%以上；對(duì)白莧（Amaranthus albus）、野燕麥（Avena fatua）、止血馬唐（Digitaria ischaemum）、婆婆納（Veronica persica）等15種雜草的防效在75%以上[8]。

環(huán)磺酮主要?jiǎng)┬陀校嚎煞稚⒂蛻腋∣D）、懸浮劑（SC）等。

3 市場(chǎng)與開(kāi)發(fā)

3.1 環(huán)磺酮全球市場(chǎng)

環(huán)磺酮自2007年上市以來(lái)，受到市場(chǎng)的歡迎，銷售額一路攀升。2014年，其全球銷售額達(dá)2.4億美元；2015年，受全球農(nóng)藥市場(chǎng)的影響，其銷售額略有下降，2010—2015年復(fù)合年增長(zhǎng)率為19.3%。2016年，其全球市場(chǎng)繼續(xù)下行，銷售額下降至2.1億美元。環(huán)磺酮是拜耳十大暢銷產(chǎn)品之一。其銷售額見(jiàn)表1。

在環(huán)磺酮的地區(qū)市場(chǎng)中，拉丁美洲市場(chǎng)地位最為重要，其后依次為歐洲、北美自由貿(mào)易區(qū)（NAFTA）。2016年，環(huán)磺酮在拉丁美洲的銷售額為0.97億美元，較上年上升26.0%，占總市場(chǎng)的46.2%；在歐洲和NAFTA的銷售額分別為0.46億美元、0.26億美元。其中，NAFTA地區(qū)銷售額與上年相比，降幅顯著[7]。

表1 2009—2016年環(huán)磺酮的全球銷售額

2016年，環(huán)磺酮在巴西銷售額最高，為0.96億美元，占總市場(chǎng)的45.7%；美國(guó)銷售居第二，為0.22億美元，與2015年相比，銷售額下降57.7%，這也是2016年環(huán)磺酮全球市場(chǎng)下降的主要原因。匈牙利居第三[7]。

3.2 環(huán)磺酮開(kāi)發(fā)歷程

磺草酮是由捷利康（現(xiàn)先正達(dá)）公司開(kāi)發(fā)的第1個(gè)苯甲酰環(huán)己二酮類除草劑。磺草酮的成功開(kāi)發(fā)，推動(dòng)了苯甲酰環(huán)己二酮類除草劑的快速發(fā)展，多個(gè)品種相繼被開(kāi)發(fā)。環(huán)磺酮是在磺草酮結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化而得[9]。

2007年，環(huán)磺酮在奧地利首先取得登記，并上市。產(chǎn)品中加入了安全劑雙苯唑酸，商品名為L(zhǎng)audis，用于防除玉米田禾本科雜草和闊葉雜草。

環(huán)磺酮2008年在巴西登記，2009年在葡萄牙登記，2010年在智利上市，2011年在希臘登記，2012年在意大利上市[10]。

2007年，環(huán)磺酮原藥及其產(chǎn)品獲得美國(guó)登記[11]。2010年，環(huán)磺酮與噻酮磺隆（thiencarbazone）的復(fù)配產(chǎn)品Capreno在美國(guó)上市，其后在歐洲和拉美取得進(jìn)一步登記。2016年，環(huán)磺酮與麥草畏復(fù)配劑DiFlexx Duo在美國(guó)上市，用于玉米[2]。

2014年5月1日，環(huán)磺酮被列入歐盟農(nóng)藥登記條例（1107/2009）已登記有效成分名單，有效期至2024年4月30日。奧地利為其文件起草國(guó)，目前已在奧地利、比利時(shí)、保加利亞、捷克、德國(guó)、EL、西班牙、法國(guó)、克羅地亞、匈牙利、意大利、盧森堡、荷蘭、波蘭、羅馬尼亞、斯洛文尼亞、斯洛伐克、英國(guó)等取得登記[12]。

截至2017年8月，環(huán)磺酮未獲得我國(guó)登記。

4 合成工藝

苯甲酰環(huán)己二酮類除草劑通常由環(huán)己二酮類化合物和取代的苯甲酰氯經(jīng)過(guò)縮合、重排得到[6,13]。環(huán)磺酮也由此方法制得，反應(yīng)方程式如下。

中間體1是合成環(huán)磺酮的關(guān)鍵中間體，目前關(guān)于中間體1合成的報(bào)道并不多，合成路線多以2,6-二氯甲苯為起始原料[14]。左靜等[15]選用3-氯-2-甲基苯胺為原料，通過(guò)重氮化、傅克?；⒀趸?、鹵仿、酯化、溴化、縮合、水解、酰氯化等反應(yīng)合成關(guān)鍵中間體1，工藝路線如下。

5 專利

1999年9月9日，德國(guó)安萬(wàn)特作物科學(xué)公司（現(xiàn)拜耳公司）對(duì)環(huán)磺酮等化合物提出PCT申請(qǐng)。專利號(hào)：WO0021924；專利名稱：苯甲?；h(huán)己烷二酮的制法，及其作為除草劑與植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的用途（Benzoylcyclohexandiones,method for the production and use thereof as herbicides and plant growth regulators）。該申請(qǐng)獲得阿根廷、奧地利、澳大利亞、保加利亞、巴西、加拿大、中國(guó)、德國(guó)、匈牙利、意大利、日本、韓國(guó)、墨西哥、俄羅斯、美國(guó)等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的專利授權(quán)。其歐洲和中國(guó)專利將于2019年9月8日到期，其美國(guó)專利（US6376429）到期日為2019年10月7日[16]。

環(huán)磺酮雖離專利期滿尚有些時(shí)日，但一些國(guó)內(nèi)外企業(yè)已著手登記工作。截至2017年8月，已有4家公司7個(gè)環(huán)磺酮產(chǎn)品進(jìn)入田間試驗(yàn)階段。它們分別為：5%、6%可分散油懸浮劑，420 g/L、40%懸浮劑，以及環(huán)磺酮、煙嘧磺隆、莠去津三元復(fù)配可分散油懸浮劑（29%），環(huán)磺酮、異丙甲草胺、莠去津三元復(fù)配懸浮劑（52%）等。

6 競(jìng)爭(zhēng)品種

玉米是除草劑的第二大用藥作物，僅次于谷物。2015年，玉米田除草劑全球市場(chǎng)為39.33億美元，占全球除草劑市場(chǎng)的18.2%。2015年，玉米田除草劑銷售額居前十的品種有：草甘膦、莠去津、硝磺草酮、異丙甲草胺、乙草胺、煙嘧磺隆、環(huán)磺酮、異唑草酮、百草枯、噻酮磺隆。環(huán)磺酮居玉米除草劑市場(chǎng)第7位，硝磺草酮位居第三，異唑草酮居第8位。玉米田除草劑銷售額居前10位的國(guó)家有：美國(guó)、中國(guó)、巴西、阿根廷、法國(guó)、德國(guó)、墨西哥、羅馬尼亞、意大利、匈牙利。美國(guó)玉米田除草劑占玉米田除草劑全球市場(chǎng)的31%，環(huán)磺酮是美國(guó)、巴西玉米田重要的除草劑品種。

環(huán)磺酮主要用于芽后防除禾本科雜草和闊葉雜草。其他用于玉米田芽后除草的品種有煙嘧磺隆、氟磺隆、苯吡唑草酮、甲酰氨基嘧磺隆、氟吡草腙、丙炔氟草胺、砜嘧磺隆、硝磺草酮、磺草酮、特丁津等。環(huán)磺酮在玉米田除草劑市場(chǎng)既有同類品種的競(jìng)爭(zhēng)，也有來(lái)自其他品種的競(jìng)爭(zhēng)。

6.1 硝磺草酮

硝磺草酮是HPPD抑制劑類除草劑的領(lǐng)先產(chǎn)品。2001年，硝磺草酮由先正達(dá)公司上市，主要用于玉米，現(xiàn)已擴(kuò)作至水稻和谷物。硝磺草酮為廣譜、內(nèi)吸、選擇性除草劑，對(duì)一年生闊葉雜草和一些禾本科雜草有效，尤其對(duì)磺酰脲類抗性雜草有效。硝磺草酮不僅對(duì)玉米安全，而且對(duì)環(huán)境、后茬作物安全[17]。2015年其全球銷售額為6.10億美元，2010—2015年復(fù)合年增長(zhǎng)率為5.6%[2]。

6.2 異唑草酮

6.3 煙嘧磺隆

煙嘧磺隆是1992年上市的磺酰脲類除草劑，具有內(nèi)吸、選擇性。煙嘧磺隆主要用于玉米，防除一年生禾本科雜草和一些闊葉雜草。其用量低，防效好，可與多種藥劑混用。其應(yīng)用技術(shù)要求嚴(yán)格，抗性水平較高，對(duì)少數(shù)玉米有藥害，這些限制了其應(yīng)用發(fā)展。2015年，煙嘧磺隆全球銷售額為2.2億美元，同比下降15.4%，2010—2015年復(fù)合年增長(zhǎng)率為-4.0%。

7 小結(jié)

環(huán)磺酮是由拜耳公司開(kāi)發(fā)的苯甲酰環(huán)己二酮類除草劑，也是重要的HPPD抑制劑類除草劑。其主要用于玉米，是美國(guó)、巴西玉米田除草劑市場(chǎng)的重要品種。環(huán)磺酮2007年上市之后，其銷售額總體保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。2015—2016年，受全球農(nóng)藥市場(chǎng)影響，其銷售額持續(xù)下降。

環(huán)磺酮為芽后選擇性除草劑，對(duì)眾多一年生禾本科雜草和闊葉雜草高效，此外，其對(duì)一些抗性雜草也具有防除效果。拜耳為了延緩其抗性產(chǎn)生，將其與多個(gè)品種復(fù)配，其中，環(huán)磺酮與噻酮磺隆的復(fù)配尤為成功，該產(chǎn)品已在美國(guó)、歐洲、拉美等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)上市。此外，拜耳和先正達(dá)已經(jīng)達(dá)成了一項(xiàng)協(xié)議，共同開(kāi)發(fā)耐HPPD抑制劑類除草劑大豆，其中包括環(huán)磺酮[18]。

玉米是我國(guó)重要的糧食作物。2015年，全球玉米種植面積為1.737億hm2，我國(guó)玉米種植面積最大，所占份額為21.9%。我國(guó)玉米田除草劑市場(chǎng)居世界第二，給環(huán)磺酮提供了巨大的想象空間。

環(huán)磺酮具有優(yōu)異的性能，巨大的市場(chǎng)容量，其全球銷售額預(yù)計(jì)會(huì)有較大的上升空間。環(huán)磺酮未來(lái)或?qū)⒊蔀橄趸遣萃獜?qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)者。但需要注意的是，環(huán)磺酮對(duì)水生植物生長(zhǎng)有一定影響，且其殘效期較長(zhǎng)，具有一定的環(huán)境殘留風(fēng)險(xiǎn)。

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（責(zé)任編輯：柏亞羅）

Research and Development Progress of Herbicide Tembotrione

GU Lin-ling1,WANG Xu-sheng2
(1.Jiangsu Pesticide Research Institute Co.,Ltd.,Nanjing 210046,China;2.Anhui Jialian Biological Co.,Ltd.,Anhui Tongcheng 231470,China)

TQ 457.2＋7

A

10.3969/j.issn.1671-5284.2017.05.013

2017-09-01

顧林玲（1975—），女，江蘇省響水縣人，高級(jí)工程師，主要從事期刊編輯工作。E-mail：1415213318@qq.com