氯氟吡啶酯(florpyrauxifen-benzyl)是陶氏益农公司(现科迪华)上市的第2个新型芳基吡啶甲酸酯类除草剂,是在吡啶羧酸结构上引入芳基而得,可视为吡啶羧酸类结构的优化和衍生,保留了激素类除草剂的特征。氯氟吡啶酯用药量低,杀草谱广,作用机制新颖,对环境友好,是水稻田抗性杂草防治新工具。
1 氯氟吡啶酯理化性质及毒性
氯氟吡啶酯开发代号为XDE-848,主要商品名有Rinskor、灵斯科和Loyant等。其化学名称:4-氨基-3-氯-6-(4-氯-2-氟-3-甲氧基苯基)-5-氟吡啶-2-羧酸苯甲酯;CAS登录号:[1390661-72-9];分子式:C20H14Cl2F2N2O3;相对分子质量:439.25。其结构式如下:
氯氟吡啶酯在水中的溶解度(20℃)仅有0.011 mg/L,在甲醇中为13 g/L,在丙酮中为210 g/L,在乙酸乙酯中为120 g/L,在二甲苯中为14 g/L。其熔点为137.1℃;蒸气压:3.2×10-2 mPa(20℃);亨利常数:0.94 Pa·m3·mol-1(25℃)。
氯氟吡啶酯对哺乳动物安全,无致突变、致畸作用,无生殖毒性。大鼠急性经口LD50为5,000 mg/kg,山齿鹑急性经口LD50>2,250 mg/kg。氯氟吡啶酯对虹鳟(Oncorhynchus mykiss)急性LC50(96 h)>0.049 mg/L;大型溞(Daphnia magna)慢性NOEC(21 d)为0.0378 mg/L,急性EC50(48 h)>0.0626 mg/L;羊角月牙藻(Pseudokirchneriella subcapitata)急性EC50(72 h,生长)>0.0337 mg/L。氯氟吡啶酯对蜜蜂低毒,接触LD50>100 μg/蜂,经口LD50>105.4 μg/蜂;对赤子爱蚯蚓低毒,慢性NOEC(14 d)为213 mg/kg。其在土壤、水和沉积环境中表现出相同的降解归趋。
2 作用机理及应用
氯氟吡啶酯是陶氏益农继氟氯吡啶酯之后开发的芳基吡啶甲酸酯类除草剂,也为激素类除草剂,作用机理与氟氯吡啶酯相同,但它们的靶标位点不同。氯氟吡啶酯通过与植物靶标位点结合,诱导敏感植物细胞内相关生命活动暴增,导致植物生长异常,如茎弯曲、组织肿胀等,最终致其死亡。氯氟吡啶酯通过植物的叶片和茎吸收,根部吸收相对较少,具有内吸性,经木质部和韧皮部传导并在杂草的分生组织积累,从而发挥除草活性,杀死杂草全株,包括根系,防除彻底,不反弹。
虽然氯氟吡啶酯与氟氯吡啶酯同属于芳基吡啶甲酸酯类除草剂,但两者的应用作物和除草谱等不同。氯氟吡啶酯主要用于水稻,具有高效广谱的除草活性,对稗草、光头稗、稻稗、千金子等禾本科杂草,异型莎草、油莎草、碎米莎草、香附子、日照飘拂草等莎草科杂草,苘麻、泽泻、水苋菜、苋菜、豚草、藜、小飞蓬、母草、水丁香、雨久花、慈姑、苍耳等阔叶杂草有很好的防效。
氯氟吡啶酯具有独特的选择性,在水稻体内被快速代谢,因此其对水稻具有极高的安全性。陶氏益农已将氯氟吡啶酯开发用于水稻,包括直播稻田和移栽稻田。此外,通过安全剂的加入,其还被用于禾谷类作物、大田作物(出苗前处理)、果园、草坪、草场、牧场、水面(水塘和湖泊)等。
氯氟吡啶酯用量较低,根据不同杂草种类和施用方式,有效成分用量在5~50 g/hm2之间。其作用速度快,施药后数小时,敏感植物生长失控。以野慈姑为例,施用灵斯科(3%氯氟吡啶酯乳油)后2小时,草头耷拉;3天,茎基部褐化腐烂;5天,茎基部断裂;7~10天,死亡。由于其能被杂草快速吸收和传导,因此施药2小时后下雨基本不影响药效。
由于氯氟吡啶酯作用机理新颖,从而可以解决已出现的抗性问题,包括对乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂(如磺酰脲类除草剂苄嘧磺隆和吡嘧磺隆)、乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)抑制剂、对羟基苯基丙酮酸双氧化酶(HPPD)抑制剂,以及对敌稗、二氯喹啉酸、草甘膦、三嗪类除草剂等产生抗性的杂草,对水稻田抗性稗草有非常好的活性。
氯氟吡啶酯无拮抗,无交互抗性,对环境非常友好。试验证明,即便对激素类除草剂,氯氟吡啶酯也没有交互抗性。氯氟吡啶酯适配性强,其可根据市场需求配制成悬浮剂、乳油等液体制剂,还可配制成颗粒剂等固体制剂。
3 氯氟吡啶酯开发历程
中国是氯氟吡啶酯的首发地。2016年10月14 日,美国陶氏益农公司的91.4%氯氟吡啶酯原药和3%氯氟吡啶酯乳油在我国获得临时登记,两产品皆为微毒。2017年8月30日,两者获得我国正式登记。制剂产品3%氯氟吡啶酯乳油茎叶喷雾用于水稻移栽田和直播田防除一年生杂草,制剂用量为40~80 毫升/亩。2018年6月27日,美国陶氏益农13%氰氟·吡啶酯乳油(10.9%氰氟草酯+2.1%氯氟吡啶酯)获得我国登记,用于水稻直播田,茎叶喷雾防除一年生杂草,制剂用量为60~80 毫升/亩。2018年8月20日,美国陶氏益农3%五氟·吡啶酯可分散油悬浮剂(1.9%五氟磺草胺+1.1%氯氟吡啶酯)获得我国登记,用于水稻直播田和移栽田,茎叶喷雾防治一年生杂草,制剂用量为100~150 毫升/亩。
2016年6月17日,欧盟委员会受理氯氟吡啶酯登记申请,意大利是其登记文件起草国。2019年,科迪华Rinskor获得欧盟登记,登记证自2019年7月24日生效,有效期10年。
2017年,基于氯氟吡啶酯的多个产品获得美国登记。94.6%氯氟吡啶酯原药、GF-3206(2.7%氯氟吡啶酯)、GF-3565(1.3%氯氟吡啶酯+2.1%五氟磺草胺)、GF-3480(2.13%氯氟吡啶酯+10.64%氰氟草酯)、GF-3301(26.5%氯氟吡啶酯),制剂产品用于水稻和水体。2018年初,陶氏杜邦在美国首先上市了水稻田除草剂Loyant(GF-3206)。
2018年5月3日,澳大利亚农药兽药管理局(APVMA)批准登记了除草剂氯氟吡啶酯原药和制剂产品GF-3301(300 g/L氯氟吡啶酯SC;商品名Ubeniq)。GF-3301用于水稻,芽后防除一些禾本科杂草和阔叶杂草。
2019年,科迪华水稻除草剂Loyant获得意大利紧急豁免,时间为2019年4月1日至7月29日。其用于防除水稻主要杂草。
2019年,科迪华公司基于氯氟吡啶酯的除草剂DuraCor在美国上市,用于牧场和牧区,防除一年生和多年生阔叶杂草和灌木。DuraCor能够防除140多种阔叶杂草,包括矢车菊(Centaurea solstitialis)、丝路蓟(Cirsium arvense)、麝香飞廉(Carduus nutans)、 野胡萝卜(Daucus carota)、北美刺龙葵(Solanum carolinense)、千屈菜(Lythrum salicaria)、银毛龙葵(Solanum elaeagnifolium)、 毒芹(Conium maculatum)等。
2019年,氯氟吡啶酯获得巴西登记,用于咖啡、柑橘、甘蓝、水稻和烟草等。
2019年,基于氯氟吡啶酯的2个产品获得土耳其登记,分别为氯氟吡啶酯与氰氟草酯的复配制剂Agixa以及与五氟磺草胺的复配制剂Baxiga。Agixa用于防除千金子等,后者用于防除蓼属(Polygonum spp.)和三棱草(Scirpus maritimus)等。
4 专利概况
氟氯吡啶酯和氯氟吡啶酯均通过在吡啶羧酸结构上引入芳基创制而得,两者受同一化合物专利保护。化合物专利由美国陶氏益农公司申请,专利名称6-(多取代芳基)-4-氨基吡啶甲酸酯及其作为除草剂的用途[6-(Poly-substituted aryl)-4-aminopicolinates and their use as herbicides],申请号WO2007082098,申请日为2007年1月12日。
制备专利也由美国陶氏益农公司申请,专利名称为6-芳基-4-氨基吡啶甲酸酯的制备过程 [Process for the preparation of 6-(aryl)-4-aminopicolinates],申请号WO2010144380,申请日2010 年6 月7 日;专利名称为制备4-氨基-3-卤代-6-取代吡啶甲酸酯和4-氨基-5-氟-3-卤代-6-取代吡啶甲酸酯[Processes for the preparation of 4-amino-3-halo-6-(substituted)picolinates and 4-amino-5-fluoro-3-halo-6-(substituted)picolinates],申请号WO2014093591,申请日2013 年12 月 12 日。
5 展望
水稻种植方式的改变,加上除草剂大量、广泛、长期使用,使得水稻田抗性杂草发生日益严重,新颖作用机制的除草剂氯氟吡啶酯必定会受到市场的欢迎。氯氟吡啶酯杀草谱广,作用速度快,用药量低,对环境友好,且能够用于杂草抗性治理,将在杂草防除领域发挥重要作用。
2016年,水稻用除草剂全球销售额约为19.88 亿美元,在较长一段时间内世界对稻米的需求很可能持续增长,尤其是亚洲对稻米的需求。据Phillips McDougall预测,2021年水稻用除草剂全球销售额将达到23.26亿元,2016—2021年复合年增长率为3.2%。另外,受水田杂草抗性严重的影响,预计氯氟吡啶酯在水稻除草剂市场会有一个不俗的表现。
此外,科迪华还将氯氟吡啶酯的应用作物扩展至柑橘、甘蓝、牧草、咖啡和烟草等,这也成为市场扩张的重要支撑点。2018年初,在灵斯科系列产品刚刚上市,陶氏益农就将原2亿美元的销售峰值预测提升至4亿美元,可见公司对该产品的信心。
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