氟啶虫胺腈(sulfoxaflor)是陶氏益农(现科迪华)开发的亚砜亚胺(sulfoximine)类杀虫剂,为昆虫烟碱乙酰胆碱受体(nAChR)激动剂。其持效期长,速效性好,用于水稻、大豆、棉花、谷物、果蔬等作物,防治蚜虫、粉虱、飞虱、盲蝽等刺吸式口器害虫。
氟啶虫胺腈广泛的防治谱,优异的产品性能,使得其上市后很快步入销售额过亿美元品种行列。但因与新烟碱类相同的作用机理,氟啶虫胺腈在欧盟受到了禁限用。2020年初,法国政府发布氟啶虫胺腈在法国的禁用令,基于氟啶虫胺腈的两个产品被取消登记。这一法令的颁布对其未来市场将产生怎样影响?
1 基本情况
氟啶虫胺腈商品名主要有:Isoclast、Transform、Closer、特福力、可立施、爱收乐等。化学名称为:[甲基[1-(6-三氟甲基-3-吡啶基)乙基]-λ6-亚砜基]氰亚胺;CAS登录号为:946578-00-3;分子式为:C10H10F3N3OS;相对分子质量为:277.3;原药含量≥95.0%。其结构式如图1。
图1 氟啶虫胺腈的结构式
氟啶虫胺腈对蜜蜂高毒,急性接触毒性LD50值(48 h)为0.379 μg/蜂,急性经口LD50值(48 h)为0.146 μg/蜂。其制剂产品22%氟啶虫胺腈SC对蜜蜂的急性经口、急性接触LD50值(48 h)分别为0.0601 μg/蜂和0.643 μg/蜂。模拟田间环境试验结果表明,施药结束后,残留于植物表面经风干后的氟啶虫胺腈对蜜蜂无毒。
氟啶虫胺腈对天敌影响极小,有益于田间生态系统的平衡,施药后瓢虫、草蛉、捕食螨等安全无恙。
2 作用机理
根据其结构推测,氟啶虫胺腈可能是在新烟碱类杀虫剂啶虫脒的基础上进行结构优化得到。其作用机理类似于大多数新烟碱类杀虫剂,为昆虫神经系统中烟碱乙酰胆碱受体(nAChR)激动剂。
国际杀虫剂抗性行动委员会(IRAC)将氟啶虫胺腈归入nAChR 竞争性调节剂(Group 4)中的Group 4C亚组,它是该组中唯一的有效成分。其他归入Group 4的有效成分有:Group 4A中的7个新烟碱类杀虫剂啶虫脒、噻虫胺、呋虫胺、吡虫啉、烯啶虫胺、噻虫啉和噻虫嗪;Group 4B中的烟碱;Group 4D中的氟吡呋喃酮;Group 4E中的三氟苯嘧啶。
氟啶虫胺腈属于亚砜亚胺类化合物,化学结构新颖,杀虫作用靶标位点独特,与现有杀虫剂无交互抗性。
3 应用
氟啶虫胺腈具有胃毒和触杀作用,广泛应用于水稻、谷物、大豆、果树、蔬菜、葡萄、油菜、棉花等作物,以及草坪和观赏植物等,防治绿盲蝽、中黑盲蝽、苜蓿盲蝽、三点盲蝽、桃蚜、麦蚜、甘蓝蚜、矢尖蚧、褐飞虱、白背飞虱、灰飞虱、烟粉虱等。
氟啶虫胺腈具有内吸传导和渗透作用,施药后药剂通过木质部由下向上传导至新生组织,并可由植物叶片正面渗透到叶片背面,正面喷雾可杀死叶片背面害虫。
氟啶虫胺腈速效性好,持效期长,且耐雨水冲刷。室内试验表明,药后2 h蚜虫死亡率达到97%,药后4 h蚜虫死亡率为99%。对水稻稻飞虱的试验表明:药后14天的防效在85%以上,优于吡虫啉和噻虫嗪。
氟啶虫胺腈与现有的新烟碱类、有机磷类、氨基甲酸酯类杀虫剂无交互抗性。陶氏益农在英国洛桑开展的抗性试验结果表明:具有多重抗性的桃蚜对溴氰菊酯的抗性倍数为60,对抗蚜威的抗性倍数大于60,对吡虫啉的抗性倍数为17,对氟啶虫胺腈(ISOCLAST™ Active)无交互抗性,抗性倍数为0.4;具有多重抗性的棉花烟粉虱对溴氰菊酯的抗性倍数为815,对抗蚜威的抗性倍数为189,对吡虫啉的抗性倍数大于800,对氟啶虫胺腈抗性倍数仅为2.8。
为延缓抗性的发生和发展,氟啶虫胺腈需与其他不同作用机理的杀虫剂交替使用,如氨基甲酸酯类(1A)、有机磷类(1B)、拟除虫菊酯类(3B)、阿维菌素(5) 、吡蚜酮(9B)、氟啶虫酰胺(29)等。
氟啶虫胺腈有效成分用药量为12~150 g/hm2。防治烟粉虱,于成虫始盛期或卵孵始盛期施药,用药2次(间隔7天),对叶片背面均匀喷雾;防治盲蝽蟓,于低龄若虫期施药1~2次,间隔7天,对茎叶均匀喷雾;防治蚜虫,于发生始盛期施药,对叶面背面均匀喷雾;防治稻飞虱,于低龄若虫期施药1次,重点对稻株茎叶基部均匀喷雾;防治矢尖蚧,于第1代矢尖蚧低龄若虫始盛期施药1次,对叶片均匀喷雾。
氟啶虫胺腈能有效防治对新烟碱类、拟除虫菊酯类、有机磷类和氨基甲酸酯类杀虫剂产生抗性的害虫,且对非靶标节肢动物毒性低,适用于害虫综合防治。
4 开发进程
氟啶虫胺腈是陶氏益农推出的又一重磅产品,2010年在英国召开的世界农药会议上公开,2011年取得登记,2012年上市,目前已在全球80多个国家取得登记。
2010年,陶氏益农向美国、加拿大和澳大利亚的管理机构递交了氟啶虫胺腈的全球联合评估资料。2011年,陶氏益农投资1,400万美元,扩大其密歇根生产厂氟啶虫胺腈的生产能力。
2011年11月,氟啶虫胺腈在韩国获得首登,用于苹果树、梨树和辣椒;并于2012年上半年在韩国率先上市。继而,氟啶虫胺腈还在危地马拉、印度尼西亚、巴拿马和越南等国取得登记。
2012年,美国环保署(EPA)根据紧急豁免的要求,临时许可尚未取得登记的氟啶虫胺腈在4个州用于防治棉花牧草盲蝽(Lygus lineolaris),因为牧草盲蝽已对现有产品产生抗性。
2013年,陶氏益农与分销商爱利思达合作在越南上市了氟啶虫胺腈产品Closer,用于水稻。
2013年5月6日,氟啶虫胺腈在美国获准登记;同年,还在加拿大和新西兰取得登记。氟啶虫胺腈在美国的登记覆盖了近40种作物(或作物组)。
2013年5月13日,陶氏益农在我国临时登记了95.5%氟啶虫胺腈原药;2013年5月24日取得2个制剂产品的临时登记,分别为22%氟啶虫胺腈SC(特福力)、50%氟啶虫胺腈WG(可立施)。2014年,两者在中国上市,当年其销售额超亿元人民币。另外,氟啶虫胺腈复配制剂40%氟虫·乙多素WG [商品名:菜悠乐(Static);20%氟啶虫胺腈+20%乙基多杀菌素]和37%氟啶·毒死蜱SE [商品名:爱本(Arben);3.4%氟啶虫胺腈+33.6%毒死蜱)] 均于2017年10月17日获得我国登记。前者用于防治甘蓝小菜蛾、蚜虫,西瓜蓟马、蚜虫等;后者用于防治水稻稻飞虱、小麦蚜虫和粘虫等,兼具触杀、胃毒、渗透和内吸传导作用,可迅速控制稻飞虱为害,且持效期长。
2013年9月13日,陶氏益农在澳大利亚登记了氟啶虫胺腈原药和240 g/L氟啶虫胺腈SC,制剂产品用于油菜、柑橘、棉花、黄瓜、葡萄、莴苣等防治蚜虫、飞虱、长尾粉蚧等;2014年8月1日,50%氟啶虫胺腈WG获得登记,防治油菜、柑橘、大豆、棉花、葡萄、梨果、核果等作物上蚜虫、飞虱等;2017年,氟啶虫胺腈产品Transform获得登记,用于夏威夷果和鳄梨上的害虫防治。
2014年7月,陶氏益农基于氟啶虫胺腈的产品Transform和Closer获得了2014年度“R & D 100 Award”大奖,该奖项被誉为“发明界的奥斯卡奖”。同年,氟啶虫胺腈还获得了“第七届Agrow Awards”最佳新作物保护产品奖。
2014年,氟啶虫胺腈与高效氯氟氰菊酯的复配产品Seeker获得美国登记,用于大豆、小麦和油菜等作物,有效防治蚜虫、甲虫和象甲等。Seeker击倒快速,持效期长,且具有杰出的耐雨水冲刷性,下雨或灌溉后依然有效。
2015年8月18日,氟啶虫胺腈在欧盟获准正式登记,有效期至2025年8月18日,爱尔兰为文件起草国。目前已在包括奥地利、保加利亚、捷克、西班牙、匈牙利、荷兰、爱尔兰等18个欧盟成员国登记;爱尔兰是陶氏益农氟啶虫胺腈产品在欧盟登记的首个成员国。
2015年,EPA同意氟啶虫胺腈在美国9个州紧急豁免用于防治高粱上的甘蔗蚜(Melanaphis sacchari)。这9个州的官方机构称,如果不使用氟啶虫胺腈,那么得不到控制的蚜虫危害将很可能导致经济上的重大损失。
2015年,美国法院以氟啶虫胺腈对蜜蜂的潜在毒性未经充分评估为由,要求EPA取消该有效成分在美国的登记;同年11月,EPA取消了氟啶虫胺腈在美登记。经重新申请、补充材料,并采取一些减风险措施等,氟啶虫胺腈于2016年10月14日在美国重新获得登记。2019年6月,EPA宣布,根据《联邦杀虫剂、杀菌剂和杀鼠剂法案》(FIFRA),紧急豁免氟啶虫胺腈,批准其用于棉花和高粱。2019年7月,EPA批准科迪华氟啶虫胺腈用于苜蓿、玉米、可可、谷物(小米和燕麦)、菠萝、高粱、苔麸、蜀黍、树木种植园、柑橘、棉花、瓜类(南瓜、黄瓜、西瓜、葫芦)、大豆、草莓等。
2015年,加拿大批准正式登记Transform WG和Closer。
2016年,先正达六元复配杀虫、杀菌种子处理剂Visivio(氟啶虫胺腈+噻虫嗪+苯醚甲环唑+精甲霜灵+咯菌腈+氟唑环菌胺)在加拿大登记和上市,防治跳甲以及种传和土传病害等。
2016年,陶氏益农在肯尼亚上市了氟啶虫胺腈产品Closer,用于花卉。
2015年,氟啶虫胺腈在欧盟获准登记时,管理机构要求陶氏益农必须在2017年8月18日之前,递交该产品对蜜蜂和其他传粉昆虫的风险证明材料。继陶氏益农递交了相关材料后,法国农业部和生态部委托法国食品安全署评估这些资料,以决定产品市场准入的程度。法国食品安全署负责农药的风险评估,而农药商业批准程序仍属于农业部。2017年,法国登记了陶氏益农基于氟啶虫胺腈的杀虫剂Closer和Transform。Closer用于马铃薯、果园和蔬菜等,而Transform用于谷物。此项登记经法国食品安全署授权,并附加了很强的限制使用条件。自2018年9月1日起,法国根据2016年“生物多样性法案”禁止在植物药品和种子处理中使用噻虫胺、吡虫啉、噻虫嗪、噻虫啉、啶虫脒5种新烟碱类活性物质。2019年,氟啶虫胺腈和氟吡呋喃酮被法国认定为新一代新烟碱类物质,基于氟啶虫胺腈的产品被法国禁用。
2019年,氟啶虫胺腈多个产品获得巴西登记,用于防治粉虱和木虱等水果和谷物害虫,以及棉花蚜虫等。防治棉花蚜虫产品Closer SC将用于巴西下一季作物。
5 全球市场
氟啶虫胺腈自上市以来便呈现强劲的增长态势,是陶氏益农增长最快的新产品之一,从而成为公司市场增长的重要领军产品。但由于美国2015年起中止了氟啶虫胺腈为时一年的登记,对该产品的市场增长造成了一定的影响。
2013年,氟啶虫胺腈的全球销售额为0.55亿美元。2014年,其全球销售额达0.90亿美元,同比增长63.6%。2015年,其市场下滑至0.80亿美元,同比下降11.1%。美国中止其为期一年的登记,是该产品的市场下降的主要原因。2016年,随着氟啶虫胺腈在美登记的恢复以及其他市场的拓展等,其销售额增长31.3%,达1.05亿美元。
2016年,美国是氟啶虫胺腈的第一大用药国,其销售额为0.16亿美元,占总销售额的15.3%。阿根廷、韩国和澳大利亚分列第2~4位,所占份额分别为5.9%、5.8%和5.7%。
谷物为氟啶虫胺腈的第一大用药作物,2016年谷物用氟啶虫胺腈的销售额为943万美元,占总销售额的9.0%。棉花和大豆分列第2、第3位,其销售额分别为898万和795万美元,分别占销售额的8.6%和7.6%。
2016年,北美自由贸易区是氟啶虫胺腈最大的地区市场,其销售额为0.16亿美元,占全球市场的15.3%。亚洲和拉丁美洲分列第2、第3位,销售额分别为0.13亿和624万美元,分别占总市场的12.0%和5.9%。
6 专利情况
氟啶虫胺腈仍在专利保护期内,其欧洲、美国和中国化合物专利都将于2027年期满。
其欧洲专利授权号为EP1989184(B1),该专利申请于2007年2月9日,2027年2月8日专利到期。美国专利授权号US7687634(B2),此专利申请于2007年2月9日,2027年2月9日专利到期。中国专利授权号CN101384552(B),此专利申请于2007年2月9日,2027年2月8日专利到期。
7 市场前景
新烟碱类杀虫剂长期遭遇“高蜂毒”的困扰,增长势头有所收敛。尤其是2013年12月1日后欧盟开始限用吡虫啉、噻虫嗪和噻虫胺等3种新烟碱类杀虫剂,“高蜂毒”的话题更是热度不减。2018年9月1日法国禁止销售和使用噻虫胺、吡虫啉、噻虫嗪、噻虫啉、啶虫脒等5种新烟碱类杀虫剂。2020年初,法国政府根据《农业与食品法》(Egalim)规定禁用与新烟碱类杀虫剂相同作用机理的化合物,基于氟啶虫胺腈的两个产品被取消登记,氟啶虫胺腈在法国全面禁止销售和使用。
法国是世界重要的农业大国,谷物、甜菜、葡萄、牧场、果蔬、马铃薯等生产占据重要的市场地位。多年来,法国农药市场也保持在世界前列。2018年,法国农药市场销售额居全球市场的第6位(巴西农药市场最大),销售额为21.45亿美元,同比上年下降9.7%,占全球575.61亿美元农药市场的3.7%。氟啶虫胺腈在法国的禁用,定会影响其全球市场的扩张。
在这样的市场氛围中,科迪华公司一方面竭力“撇清”该品种与传统新烟碱类杀虫剂的关系;另一方面,公司在全球市场开展登记,扩大应用范围,全力推介该品种。目前,氟啶虫胺腈已在80多个国家和地区登记,登记作物包括棉花、马铃薯、谷物、油菜、柑橘、大豆、棉花、葡萄、梨果、核果等众多作物。市场的拓展也将带来更多的机遇。未来,氟啶虫胺腈市场挑战和机遇并存。据开发公司预测,该产品将在价值20.00亿美元的刺吸式口器害虫防治市场领域实现超过4.00亿美元的年峰值销售额。
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