新型杀虫剂氟啶虫胺腈的研发进展

 

1  简介

       氟啶虫胺腈，英文通用名sulfloxaflor，由美国陶氏益农（现科迪华）研发，于 2012 年全球同步上市，商品名有可立施（closer，50%氟啶虫胺腈水分散粒剂）、特福力（Transform，22%氟啶虫胺腈悬浮剂）等。其IUPAC化学名称：[甲基[1-(6-三氟甲基-3-吡啶基)乙基]-λ⁶-亚砜烯基]氰胺；分子式：C₁₀H₁₀F₃N₃OS；相对分子质量：277.27，CAS 登录号：946578-00-3。

       外观：纯品为白色至灰白色结晶粉末；熔点：74.5℃；水溶性：在 20℃时，水中溶解度为 1.14 g/L；有机溶剂溶解性：在甲醇中溶解度为 485 g/L，乙腈中为 440 g/L，丙酮中为 356 g/L，二氯甲烷中大于 400 g/L ，正辛醇中为 14.2 g/L，正己烷中为 0.087 g/L；蒸气压：在 25℃时，蒸气压为2.09×10^-6 Pa。其化学结构式如图1。

图1  氟啶虫胺腈的结构式

2  适用范围

       氟啶虫胺腈适用于多种农作物，对防治刺吸式口器害虫效果显著。在谷类作物如小麦上，可防治麦长管蚜、禾谷缢管蚜、麦二叉蚜、俄罗斯麦蚜；棉花种植中，能有效控制棉蚜、盲蝽、叶蝉、烟粉虱等害虫；柑橘树上，可防治柑橘木虱、红圆蚧、粉软蜡蚧、柑橘粉蚧、柑橘雪蚧等；果树（梨果：苹果、梨）方面，对苹果绵蚜、苹果黄蚜、苹果玫蚜、梨园蚧有防治作用；核果类果树上，可用于防治桃蚜；坚果树、葡萄上能防治黑边蚜、葡萄叶蝉、葡萄粉蚧、核桃黑斑蚜；蔬菜类中，油菜上可防甘蓝蚜、桃蚜，葫芦上可防治瓜蚜、烟粉虱、温室白粉虱，茄果类蔬菜上可防治桃蚜、马铃薯长管蚜、烟粉虱、温室白粉虱，叶菜类蔬菜上能防治茄粗额蚜、桃蚜、莴苣蚜；此外，在大豆、马铃薯等作物上也有对应的防治害虫种类，如大豆蚜、蝽蟓等以及桃蚜、马铃薯长管蚜、马铃薯叶蝉等。

3  作用机制

       氟啶虫胺腈主要作用于昆虫的烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR），该受体是昆虫中枢神经系统中负责神经冲动传递的关键信号分子。氟啶虫胺腈凭借其独特的化学结构，能与 nAChR 内独特的结合位点特异性结合，且结合能力较强。这种结合干扰了正常的神经信号传递，致使昆虫出现兴奋、痉挛、麻痹等症状，最终导致害虫死亡，从而达到杀虫的目的。与传统新烟碱类杀虫剂相比，其作用位点具有特殊性，对部分因靶标位点突变而对传统新烟碱类产生抗性的害虫，仍具备良好的防治效果。

4  登记情况

4.1  中国的登记情况

表1  氟啶虫胺腈在我国的登记情况

4.2  欧盟的登记情况

       需要特别注意的是，该产品有两个相关杂质需要控制，限量分别为0.1% max、0.3% max。

4.3  美国的登记情况

5  专利信息

       氟啶虫胺腈的相关专利主要由研发公司美国陶氏益农（现科迪华）持有，专利信息整理如下：

5.1  核心化合物专利

       全球基础专利：杀虫 N-取代的吡啶烷基亚磺酰亚胺，专利号：WO2007022889A1（国际申请）、CN101384552B（中国授权）、US8058326B2（美国授权）。申请时间：2006 年 8 月 25 日（国际）、2007 年 2 月 9 日（中国）；保护范围：氟啶虫胺腈核心分子结构（含砜亚胺基团的吡啶衍生物），明确3-二甲基氨基-(2,2 -二氟乙基)-1-氧代丙烷-2-亚磺酰胺骨架。关键技术：首次披露氟啶虫胺腈对烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR）的特异性结合，区别于新烟碱类杀虫剂的作用位点。法律状态：中国专利有效期至2027 年 2 月 9 日，美国专利 2027 年 8 月到期，欧盟专利（EP1989398B1）2027 年到期。

5.2  合成工艺专利

       （1） 中间体氰基甲基氨基化合物的制备，专利号：US8273896B2（美国）、CN102173538B（中国）。技术要点：以 2,2-二氟乙基磺酰氯为起始原料，通过3步缩合反应制备关键中间体 3-二甲基氨基-2-[(氰基甲基) 氨基] 丙腈，优化了砜亚胺基团的引入效率，收率提升至 82%（传统路线约 65%）。

       （2）绿色合成路线，专利号：WO2012162937A1（国际）、CN103214638B（中国）；创新点：采用离子液体催化剂（如 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐），替代传统强酸催化剂，减少废水排放 40%，反应温度从 120℃降至 80℃，适合连续化生产。法律状态：中国专利 2032 年到期，覆盖印度、巴西等农药生产国。

5.3  晶型专利

       无水晶型Ⅰ，专利号：US9193957B2（美国）、CN104387898B（中国）；技术：通过甲醇-正己烷梯度结晶法，获得熔点 74.5℃的单晶型（对比混晶型熔点 68～72℃），溶解度降低18%，制剂储存稳定性从 6 个月延长至 2 年。应用：陶氏益农（现科迪华）“特福力”（22%悬浮剂）采用该晶型，避免田间喷洒时结晶堵塞喷头。到期时间：中国 2034 年，美国 2035 年。

5.4  复配专利

       （1）与生物源杀虫剂复配，专利号：CN105123440A（中国）、WO2015031798A1（国际）。配方：氟啶虫胺腈（40%）+乙基多杀菌素（10%）水分散粒剂，对棉蚜的 LC₅₀协同增效2.7倍，延缓抗性（单剂抗性倍数每年增长12%，复配仅3%）。登记：2016 年中国首登，用于棉花、柑橘，解决单一用药抗性问题。

       （2）与有机磷类复配，专利号：US9399273B2（美国）、CN105961338B（中国）；优势：氟啶虫胺腈（37%）+毒死蜱（20%）悬乳剂，兼具内吸（氟啶虫胺腈）与触杀（毒死蜱）作用，对稻飞虱速效性提升（24 小时死亡率从65%提升到92%）。限制：毒死蜱在欧盟禁用，该复配仅在亚洲、南美登记。

       （3）抗性管理复配，专利号：WO2018057593A1（国际）、CN109156328B（中国）；技术：氟啶虫胺腈+螺虫乙酯（2∶1），针对蚜虫、粉虱的 “繁殖+神经” 双重靶标，对吡虫啉抗性种群（抗性倍数＞1,000倍）仍保持90%以上防效。市场：2023年在中国登记，用于番茄、黄瓜，定位高端设施农业。

6  合成路线简介

7  原药预分析以及可能含有的杂质剖析

       （1）氟啶虫胺腈有4个异构体，其结构如下：

       （2）此4个构型在手性柱上可以分离，色谱图如下：

       （3）非对映异构体在常规C₁₈色谱柱上可以分离，其色谱图如下：