吡唑醚菌酯研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與展望

左文靜，主艷飛，莊占興，崔蕊蕊，郭雯婷，劉 鈺，范金勇

(山東省農(nóng)藥科學(xué)研究院 山東省化學(xué)農(nóng)藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南 250033)

吡唑醚菌酯研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與展望

左文靜，主艷飛，莊占興，崔蕊蕊，郭雯婷，劉 鈺，范金勇

(山東省農(nóng)藥科學(xué)研究院 山東省化學(xué)農(nóng)藥重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南 250033)

吡唑醚菌酯是一種新型甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑，它通過(guò)阻止細(xì)跑色素b和c1間電子傳遞而抑制線粒體呼吸作用，使線粒體不能產(chǎn)生和提供細(xì)胞正常代謝所需要的能量(ATP)，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。該劑具有廣譜，高效，毒性低，對(duì)非靶標(biāo)生物安全，對(duì)使用者和環(huán)境均安全友好等特點(diǎn)。綜述了吡唑醚菌酯的發(fā)現(xiàn)、理化性質(zhì)、合成路線、殘留分析、殺蟲(chóng)機(jī)理、抗藥性、登記情況和應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)吡唑醚菌酯的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

吡唑醚菌酯；開(kāi)發(fā)；現(xiàn)狀；展望

吡唑醚菌酯又名唑菌胺酯，開(kāi)發(fā)代號(hào)為BAS 500 F，英文通用名為pyraclostrobin，商品名稱為Headline、Insignia、Cabrio、Attitude、凱潤(rùn)、百泰等，CAS登錄號(hào)為175013-18-0，化學(xué)名稱為N-{2-[1-(4-氯苯基)-1H-吡唑-3-氧甲基]苯基}-(N-甲氧基)氨基甲酸甲酯，結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖1[1]。

1 吡唑醚菌酯的發(fā)現(xiàn)、理化性質(zhì)及簡(jiǎn)要的合成路線

1.1 吡唑醚菌酯的發(fā)現(xiàn)

吡唑醚菌酯是巴斯夫于1993年發(fā)現(xiàn)并開(kāi)發(fā)的一個(gè)殺菌劑，屬于目前活性最高的甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑，也是全球第一個(gè)以“植物健康作用”登記的產(chǎn)品。該劑作用機(jī)理獨(dú)特，保健增產(chǎn)效果明顯。目前全球已有80多個(gè)國(guó)家在推廣使用[2]。

圖1 吡唑醚菌酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)式

1.2 吡唑醚菌酯的理化性質(zhì)

吡唑醚菌酯原藥為白色或淺棕色晶狀固體；熔點(diǎn)為63.7～65.2 ℃，沸點(diǎn)為200 ℃(分解)；20 ℃時(shí)正辛醇/水分配系數(shù)(log Kow)為3.99；20 ℃時(shí)在水中的溶解度為1.9 mg/L，在甲醇中為100.8 g/L，在丙酮、乙酸乙酯、乙睛、二氯甲烷、甲苯中均大于500 g/L；在pH5～7，25 ℃條件下，能穩(wěn)定30 d以上，水中光解DT50為1.7 d[1]。

1.3 吡唑醚菌酯的合成

巴斯夫是吡唑醚菌酯的發(fā)明專利持有人，擁有最獨(dú)特的合成路線，并且受專利保護(hù)(2026年)。2001年，在巴斯夫德國(guó)施瓦茨海德基地投產(chǎn)吡唑醚菌酯項(xiàng)目以來(lái)，多次優(yōu)化改進(jìn)合成路線。優(yōu)化的合成路線使原藥質(zhì)量明顯提高、成本明顯降低[3]。

在我國(guó)也申請(qǐng)了專利，但其合成技術(shù)尚未公開(kāi)。研究其合成工藝對(duì)改善我國(guó)落后的農(nóng)藥結(jié)構(gòu)，降低傳統(tǒng)殺菌劑對(duì)環(huán)境的污染有著非常重要意義。綜合文獻(xiàn)其合成方法主要?dú)w為以下兩種，均以鄰硝基甲苯和對(duì)氯苯胺為起始原料，反應(yīng)主要包括環(huán)合、氧化、還原、?；⒓谆?、溴化和縮合共七步生成最終目標(biāo)物[4]。

路線1：以鄰硝基甲苯為反應(yīng)起始原料，先經(jīng)芐基溴化得到鄰硝基芐基溴，所得產(chǎn)物與中間體吡唑醇環(huán)合，然后對(duì)硝基進(jìn)行還原得羥胺，再經(jīng)N-酰化、羥胺甲基化便得目標(biāo)產(chǎn)物(圖2)[5]。

圖2 吡唑醚菌酯合成路線1示意圖

路線2：先對(duì)鄰硝基甲苯上的硝基進(jìn)行還原、N-?；?、O-甲基化，然后芐基溴化得溴芐，最后與中間體吡唑醇縮合得目標(biāo)產(chǎn)物(圖3)[5]。

2 吡唑醚菌酯的分析方法

2.1 產(chǎn)品分析

采用高效液相色譜法分析吡唑醚菌酯，國(guó)內(nèi)外均有報(bào)道。Francesc等[7]在(乙睛-水體積比80︰20)波長(zhǎng)276 nm、流速1.0 mL/min條件下測(cè)定水果中吡唑醚菌酯殘留量。鮮艷等在(甲醇-水體積比75︰25)波長(zhǎng)220 nm、流速1.0 mL/min下定量分析有效成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[8]。

2.2 殘留分析

我國(guó)規(guī)定吡唑醚菌酯的最大殘留限量(MRL)在花生仁中為0.05 mg/kg，在蔬菜中為0.02～5 mg/kg，在水果中為0.02～2 mg/kg[9]。

目前報(bào)道吡唑醚菌酯殘留檢測(cè)采用的方法有LC-UV、LC-MS/MS以及GC-ECD，國(guó)外有使用免疫親和柱結(jié)合液相色譜檢測(cè)果汁中吡唑醚菌酯的方法[10]。吡唑醚菌酯殘留的檢測(cè)方法，依基質(zhì)特點(diǎn)、儀器條件和目標(biāo)要求而異。在樣品前處理過(guò)程中，乙腈是最常用的提取溶劑。以C18、PSA或GCB為填料的SPE已經(jīng)廣泛應(yīng)用，采用雙柱凈化的效果比單柱好[11]。

圖3 吡唑醚菌酯合成路線2示意圖

中間體1-(4-氯苯基)-3-吡唑醇的合成路線如圖4所示[4]。

圖4 中間體合成路線示意圖

2.2.1 氣相色譜法(GC)

吳迪等[10]對(duì)吡唑醚菌酯在土壤中的殘留分析方法進(jìn)行了探討，采用乙腈提取，F(xiàn)lolisil小柱凈化，GC-μECD進(jìn)行檢測(cè)。吡唑醚菌酯的最小檢出量為1×10－11g，在土壤樣品中的最低檢測(cè)濃度為0.02 μg/g，平均回收率為82.5%～93.0%，RSD為1.9%～4.4%。王巖等[12]建立了甘藍(lán)和土壤中吡唑醚菌酯·烯酰嗎啉殘留的氣相色譜分析方法。采用丙酮和水的混合液提取，二氯甲烷液液分配，中性氧化鋁柱凈化，GC-μECD檢測(cè)。吡唑醚菌酯的最小檢出量為2.0×10－11g，實(shí)際土壤、植株添加的檢出限(limit of detection，LOD)均為0.005 mg/kg。吳潔珊等[13]建立了一種同時(shí)測(cè)定柑橘中醚菌酯、吡唑醚菌酯，肟菌酯和烯肟菌酯等4種甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑殘留量的氣相色譜方法。采用氣相色譜-電子捕獲檢測(cè)器(GC-ECD)進(jìn)行分離和測(cè)定，外標(biāo)法定量。吡唑醚菌酯的檢測(cè)限為10 μg/kg，方法的添加回收率為75%～95%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為4.0%～6.0% 。姚瑛等[14]建立了吡唑醚菌酯懸浮劑中有效成分的GC-FID(flame ionization detector，火焰離子化檢測(cè)器)檢測(cè)方法。采用乙腈鹽析提取，毛細(xì)管色譜柱分離。吡唑醚菌酯的添加回收率為98.32%～101.40%，RSD為0.48%～1.01% 。

2.2.2 高效液相色譜法(HPLC)

王秀云等[15]建立了12%己唑醇·吡唑醚菌酯懸浮劑的高效液相色譜-紫外檢測(cè)器(HPLC-UV)測(cè)定方法。以甲醇、乙腈、水(30︰40︰30，體積比)的混合液為流動(dòng)相。吡唑醚菌酯的平均回收率為99.3%，變異系數(shù)為0.82%。鄭楊等[16]建立了同柱分離測(cè)定吡唑醚菌酯·烯酰嗎啉18.7%水分散粒劑中吡唑醚菌酯和烯酰嗎啉的HPLC方法。以甲醇和水(75︰25，體積比)的混合液為流動(dòng)相，采用C18柱和二極管陣列檢測(cè)器(diode array detector，DAD)。吡唑醚菌酯的平均回收率為99.92%，變異系數(shù)為0.45%。鄭玉等[17]采用HPLC-UV法測(cè)定了吡唑醚菌酯PLGA(poly lactic-co-glycolic acid，聚乳酸-羥基乙酸共聚物)微球制劑中有效成分的含量。選用ODS柱，乙腈和水(85︰15，體積比)的混合液為流動(dòng)相。鮮艷等[18]建立了乙嘧酚磺酸酯·吡唑醚菌酯30%微乳劑的HPLC-UV分析方法。以甲醇和水(75︰25，體積比)的混合液為流動(dòng)相。吡唑醚菌酯的平均回收率為99.1 %，變異系數(shù)為0.39%。

3 吡唑醚菌酯的作用機(jī)理及抗藥性研究進(jìn)展

3.1 吡唑醚菌酯的作用機(jī)理

吡唑醚菌酯是高效線粒體呼吸抑制劑，通過(guò)抑制病菌線粒體的呼吸而起作用。主要作用于細(xì)胞色素b的Qo-中心，使電子無(wú)法從細(xì)胞色素b轉(zhuǎn)移到細(xì)胞色素c1，從而阻礙了ATP的產(chǎn)生而切斷了真菌的能量循環(huán)[19]。除此之外，吡唑醚菌酯還具有較強(qiáng)的抑制病菌抱子萌發(fā)能力，對(duì)葉片內(nèi)菌絲生長(zhǎng)有很好的抑制作用，其主要通過(guò)抑制孢子萌發(fā)和菌絲生長(zhǎng)而發(fā)揮藥效[20]。另外，吡唑醚菌酯對(duì)作物還有積極的生理調(diào)節(jié)作用，它能抑制乙烯的產(chǎn)生，幫助作物有更長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)備生物能量，控制作物的成熟度；它能提高作物的硝化還原酶的活性，減少土壤中氮肥的使用，從而進(jìn)一步減少氮肥施用所造成的對(duì)地下水的影響；它能加速抵抗蛋白的形成，當(dāng)作物受到病毒襲擊時(shí)，迅速合成抵抗蛋白。此外，吡唑醚菌酯還具有滲透性及局部?jī)?nèi)吸活性，藥效的持效期長(zhǎng)，可耐雨水的沖刷[21]。它可以被作物快速吸收，并主要在葉部蠟質(zhì)層滯留，還可以通過(guò)葉部滲透作用傳輸?shù)饺~片的背部，從而對(duì)葉片正反兩面的病害都有防治作用。吡唑醚菌酯在葉部向頂、向基傳輸及熏蒸作用很小，但在植物體內(nèi)的傳導(dǎo)活性較強(qiáng)[22]。

3.2 吡唑醚菌酯的抗藥性

吡唑醚菌酯是一個(gè)高復(fù)配性的成分，通過(guò)復(fù)配，可以有效降低作物抗藥性。巴斯夫目前推出的7個(gè)吡唑醚菌酯產(chǎn)品中，6個(gè)是復(fù)配產(chǎn)品，說(shuō)明巴斯夫通過(guò)對(duì)復(fù)配藥劑的研發(fā)，已經(jīng)有意識(shí)地在管理吡唑醚菌酯的抗藥性[2]。閆磊[23]等初步探明氟吡菌胺與吡唑醚菌酯1︰4混配為增效組合配比，氟吡菌胺與吡唑醚菌酯或霜霉威混合使用對(duì)黃瓜霜霉病菌對(duì)氟吡菌胺與吡唑醚菌酯或霜霉威的抗性發(fā)展有一定的延緩作用，這意味著將來(lái)可考慮研發(fā)氟吡菌胺和吡唑醚菌酯的混劑，或?qū)⒎辆放c霜霉威的混劑(銀法利)與吡唑醚菌酯進(jìn)行桶混使用。

4 吡唑醚菌酯的應(yīng)用

吡唑醚菌酯具有殺菌譜廣、活性高、持效期長(zhǎng)、毒性低、對(duì)非靶標(biāo)生物安全等特點(diǎn)，自2002年上市以來(lái)已經(jīng)在100多種作物上獲準(zhǔn)登記應(yīng)用。該劑主要用于防治葡萄、柑橘、香蕉、蘋果、草莓、黃瓜、馬鈴薯、大白菜、辣椒、番茄、小麥、玉米、大豆、甜菜、水稻及其他大田作物上由子囊菌綱、擔(dān)子菌綱、半知菌綱和卵菌綱真菌引起的葉枯病、銹病、白粉病、霜霉病、疫病、炭疽病、瘡痂病、褐斑病、立枯病和稻瘟病等多種病害[6]。

5 吡唑醚菌酯的安全性

吡唑醚菌酯對(duì)高等動(dòng)物毒性很低，大白鼠急性經(jīng)口LD50＞5 000 mg/kg，吡唑醚菌酯對(duì)鳥(niǎo)、蜜蜂、蚯蚓低毒。吡唑醚菌酯水中水解半衰期DT50＞30 d，在pH=5～7 (25 ℃)時(shí)穩(wěn)定[24]。吡唑醚菌酯在正確使用情況下對(duì)大多數(shù)作物各個(gè)時(shí)期沒(méi)有藥害，使用安全。但該劑對(duì)蠶有影響，故在桑園或桑園附近應(yīng)禁止使用[25]。

6 吡唑醚菌酯的登記情況[2]

目前，吡唑醚菌酯單劑和許多復(fù)配制劑已經(jīng)在全球80多個(gè)國(guó)家的180多種作物上進(jìn)行了登記，在中國(guó)農(nóng)藥信息網(wǎng)上可查詢到的有關(guān)吡唑醚菌酯的登記證有108個(gè)，其中原藥登記證31個(gè)，制劑登記證77個(gè)，涉及企業(yè)超過(guò)50家。巴斯夫目前已經(jīng)在中國(guó)推出了7個(gè)吡唑醚菌酯產(chǎn)品(凱潤(rùn)、百泰、凱特、健達(dá)、凱津、歐帕、碧翠，其中凱潤(rùn)是單劑產(chǎn)品，其他6個(gè)產(chǎn)品是巴斯夫根據(jù)不同作物殺菌需求復(fù)配的)，其中百泰、凱潤(rùn)已經(jīng)成為全國(guó)殺菌劑銷售中的三甲，百泰2015年全國(guó)零售銷售額高達(dá)4億元，是殺菌劑銷售中的冠軍單品。

7 吡唑醚菌酯的發(fā)展展望

從國(guó)內(nèi)殺菌劑應(yīng)用的數(shù)據(jù)來(lái)看，目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)殺菌劑的使用量，旱地大田只占6%，而在南美接近40%，所以大田上吡唑醚菌酯的空間巨大。據(jù)分析，整個(gè)吡唑醚菌酯在全球市場(chǎng)主要的銷售，70%在南美，亞洲只占3%，中國(guó)市場(chǎng)的吡唑醚菌酯市場(chǎng)空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有得到開(kāi)發(fā)，吡唑醚菌酯未來(lái)的增長(zhǎng)空間不可估量[26]。今后吡唑醚菌酯的價(jià)值將會(huì)最大程度地得到開(kāi)發(fā)，比如可以進(jìn)入大田作物等更多作物領(lǐng)域。只要合理使用，吡唑醚菌酯的發(fā)展還有很大的空間[2]。

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Research Status and Prospects of Pyraclostrobin

ZUO Wenjing, ZU Yanfei, ZHUANG Zhanxing, CUI Ruirui, GUO Wenting, LIU Yu, FANG Jinyong
(Shandong Academy of Pesticide Sciences, Key Laboratory for chemical pesticide of Shandong Province, Jinan 250033, China)

Pyraclostrobin is a kind of new strobilurin fungicide. It prevents the electron transfer between c1and b pigment, inhibits mitochondrial respiration and disrupts the mitochondrial energy production for normal cells need (ATP), eventually leading to cell death. It’s marked by high germicidal activity, low toxicity and safety to non-target, user and enviroment. The research and development status of pyraclostrobin, including the discovery, physical and chemical properties, synthesis routes, residue analysis, insecticidal mechanism, resistance, registration and application situation were introduced in this paper. In addition, the development prospects of pyraclostrobin were discussed.

pyraclostrobin; development; present condition; prospect

10.16201/j.cnki.cn31-1827/tq.2017.01.05

TQ455

A

1009-6485(2017)01-0022-04

左文靜(1989—)，女，助理工程師，主要從事農(nóng)藥理化性質(zhì)檢測(cè)工作。E-mail: zwj-email@163.com。

莊占興(1965—)，男，研究員，博士，主要從事農(nóng)藥理化性質(zhì)及應(yīng)用技術(shù)研究工作。E-mail: zhzhx206@126.com。

2017-02-09。