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高效、低毒的优良除草剂——苯嗪草酮
2019-12-11 11:12:12 来源:农药快讯信息网 浏览:198

苯嗪草酮是德国拜耳公司于1975年开发的三嗪酮类除草剂,其主要用于甜菜,防除禾本科杂草和阔叶杂草。受国际糖价及甜菜种植面积的影响,苯嗪草酮2009年后全球销售额呈逐步递增趋势,2013年全球销售额增至新高,为1.20亿美元2014年销售额轻微回落至1.15亿美元。2009—2014年销售额复合年增长率为5.0%。苯嗪草酮作为一种毒性低、除草效果好、残留少的优良除草剂,在国内外有着较好的市场前景。

 

英文通用名metamitron

 

化学名称3-甲基-4-氨基-6-苯基-4,5-二氢-1,2,4-三嗪-5-酮

 

CAS登录号41394-05-2

 

分子式C10H10N4O

 

相对分子质量202.2

 

苯嗪草酮结构式

 

1  理化性质

无色无味晶体。熔点166℃。蒸气压8.6×10-4 mPa(20℃),2×10-3 mPa(25℃)。KowlogP 0.83。Henry常数1×10-7 Pa·m3/mol(20℃,计算值)。相对密度1.35(22.5℃)。水中溶解度1.7 g/L(20℃);有机溶剂中溶解度(g/L,20℃):二氯甲烷30~50、环己酮10~50、异丙醇5.7、甲苯2.8、正己烷<0.1、甲醇23、乙醇1.1、氯仿29。稳定性:在酸性介质中很稳定,在强碱(pH10)中分解。水解DT5022℃):410 d(pH 4)、740 h(pH 7)、230 h(pH 9)。在土壤表面、水中光解非常迅速。

 

2  毒性

2.1  哺乳动物毒性

急性经口LD50:大鼠约2 000 mg/kg,小鼠约1 450 mg/kg,狗>1 000 mg/kg。大鼠急性经皮LD504 000 mg/kg对兔眼镜和皮肤无刺激性。大鼠吸入LC504 h)>0.33 mg/L空气(粉尘)。无作用剂量NOEL:(2年)大鼠250,狗100 mg/kg(饲料),小鼠(87周)56 mg/kg饲料。

 

2.2  生态毒性

日本鹌鹑急性经口LD50 1 875~1 930 mg/kg。虹鳟LC5096 h)326 mg/L,金雅罗鱼443 mg/L。水蚤LC5048 h)101.7~206 mg/L。近具刺链带藻ErC50 0.22 mg/L。对蜜蜂无毒。赤子爱胜蚓LC501 000 mg/kg干土。

 

3  环境行为

3.1  动物

哺乳动物经口摄入,48 h内通过尿液和粪便排泄(约98%)。

 

3.2  植物

在甜菜上的主要代谢产物是3-甲基-6-苯基-1,2,4-三嗪-5(4H)-酮。

 

3.3  土壤/环境

土壤中,苯嗪草酮的降解非常迅速,4~6周后检测发现只有20%的药剂成分存在。浸出行为可以划分为中等迁移,不会进入地下水系统。在土壤表面和水溶液中的快速光解是苯嗪草酮在环境中降解的重要途径。

 

4  合成工艺

目前,国内外针对苯嗪草酮的研究大都集中在工艺生产及合成。较为成熟的合成方法是以苯甲酰甲酸酯为原料通过与乙酰肼反应缩合、肼解、脱水环合3步法合成苯嗪草酮,该合成方法具有收率高成品纯度高、消耗低、反应条件温和等优点,工业化前景广阔。

 

3步法合成苯嗪草酮,即选用苯甲酰甲酸酯先与乙酰肼反应,脱水缩合生成2-乙酰肼基苯甲酰甲酸酯,再向中间体2-乙酰肼基苯甲酰甲酸酯中缓慢滴加水合肼,发生亲核取代反应生成2-乙酰肼腙-2-苯基-乙酰肼,最后升温至回流,脱水环合得到苯嗪草酮(廖义鹏等. 农药, 2018, 57(6): 400-402)

 

苯嗪草酮的合成路线

 

经过近年来有关学者的优化和改进,每步的收率都能达到90%以上,同时该方法合成的成品含量高,工艺成熟,生产过程安全可靠,在工业化生产中得到应用。但步骤较为繁琐,成本较高,可考虑采用连续反应的方法简化反应的步骤丁酮连氮法的出现为原料乙酰肼的合成提供了新的思路,将原料合成与连续反应设备工业一体化是今后的研究方向之一。同时,探究出一种合适的复合溶剂作用于整个反应体系也是降低生产成本、简化反应的重要手段。相信随着工艺研究的不断深入,3步法合成苯嗪草酮还能得到进一步优化。

 

5  登记概况

经中国农药信息网查询,截至2019年12月10日,苯嗪草酮在我国有10个登记产品。其中包括7个原药、2个水分散粒剂、1个悬浮剂。江苏省农用激素工程技术研究中心有限公司70%水分散粒剂、安徽中山化工有限公司75%水分散粒剂和58%悬浮剂,登记防治对象均为甜菜田一年生阔叶杂草,施用方法为土壤喷雾。

 

苯嗪草酮的登记情况

 

6  应用

苯嗪草酮属三嗪酮类选择性芽前除草剂。主要通过植物根部吸收再输送到叶子内通过抑制光合作用的希尔反应而起到杀草的作用主要用于防除甜菜田一年生杂草。经田间药效试验结果表明苯嗪草酮70%水分散粒剂对甜菜一年生阔叶杂草有较好的防效可有效防除反枝苋、香薷、苦荞麦、蓼等杂草。推荐剂量下对甜菜安全正常施药持效期可在60 d以内一般不存在对后茬作物影响问题。倍量使用药量时出现一定程度的药害可影响出苗与沙壤土类型有关。在施药剂量较大情况下,遇大雨或灌溉等容易发生淋溶药害因此应严格控制施药剂量。

 

7  市场

1975年,Schmidt等首先报道苯嗪草酮除草活性,这一年,拜耳公司将其引入法国市场。2002年这部分业务剥离给Quena Plant Protection N.V.公司(马克西姆-阿甘成员公司之一)。

 

苯嗪草酮2005年全球销售额为1.05亿美元。2007年全球销售额为1.10亿,其中马克西姆-阿甘公司(现Adama公司)销售额为0.85亿美元,占市场份额的77.27%。2010年全球销售额为0.95亿美元。2011年,苯嗪草酮重新迈入上亿美元品种行列,销售额为1.10亿美元,其中马克西姆-阿甘公司销售额为0.95亿美元,占市场份额的86.39%。其2013年销售额增加至1.20亿美元,马克西姆-阿甘公司销售额增至1.10亿美元,占市场份额的91.67%。苯嗪草酮2014年全球销售额较上年轻微下滑,实现销售额1.15亿美元,Adama公司销售额约有1.05亿美元,占市场份额的91.30%。销售额位列三嗪类除草剂第4位,占三嗪类除草剂2014年全球销售额12.75亿美元的8.9%,2009—2014年复合年增长率为5.0%。

 

2009年9月1日,苯嗪草酮重新获得欧盟登记,其资料保护期和登记有效期至2019年8月31日,英国为其文件起草国。截至2016年4月1日,苯嗪草酮已在欧盟25个国家获得授权登记,它们分别是爱尔兰、爱沙尼亚、比利时、波兰、丹麦、德国、法国、芬兰、荷兰、捷克、克罗地亚、拉脱维亚、立陶宛、罗马尼亚、卢森堡、奥地利、葡萄牙、瑞典、斯洛伐克、斯洛文尼亚、西班牙、希腊、匈牙利、意大利、英国等。

 

2013年,Adama公司在塞尔维亚上市一款基于苯嗪草酮的复配制剂(商品名Brevis),用于苹果树和梨树。在接下来的几年里,该制剂有望在其他一些主要的苹果和梨种植国上市。

 

2014年,苯嗪草酮原药在印度获准登记。

 

根据2019年我国农业部农药检定所公布的信息,7家企业获得了98%苯嗪草酮原药的登记,分别是河北万全宏宇化工有限责任公司(PD20120243)、江苏省农用激素工程技术研究中心有限公司(PD20142267)、安徽中山化工有限公司PD20171203)、永农生物科学有限公司(PD20172804)、安道麦股份有限公司(PD20181237)、江苏好收成韦恩农化股份有限公司(PD20182366)、响水中山生物科技有限公司(PD20183771)

 

8  小结

苯嗪草酮主要用于旱地作物,如甜菜、玉米等作物的田间除草,可以防治藜、龙葵、繁缕、野芝麻、早熟禾等多种杂草其对糖类甜菜与饲料甜菜具有很高的选择性,安全性高;苯嗪草酮应用适期长,种植前、苗前、苗后皆可施用;苯嗪草酮可以与甜菜安、乙氧呋草黄、甜菜宁、氯草敏、氯苯胺灵等灵活复配,制得的复配剂不仅扩大了除草谱,而且还延缓了抗性的发展。

 

目前,国内市场上市的基于苯嗪草酮的复配制剂品种少,且苯嗪草酮单剂施用剂量较大,因此复配制剂的开发是国内苯嗪草酮开发方向之一。苯嗪草酮在国内外大规模应用于甜菜,目前在苹果和梨树上已有少量应用,如果能引入到别的旱地作物如玉米等,将大大利好苯嗪草酮市场。苯嗪草酮专利BE799854、GB1368416早已期满,但多年来其销售仍主要集中在专利所有权公司因此,自有品牌的建设是各苯嗪草酮生产企业应该关注和重视的问题。

 

参考资料:

苯嗪草酮. 农药科学与管理. 2008, 29(7): 60

顾林玲. 三嗪酮类除草剂———苯嗪草酮. 现代农药, 2016, 15(4): 51-54

廖义鹏, 李柯, 周蜜, 朱晨, 李高, 陈坤, 徐保明. 苯嗪草酮的合成工艺研究进展. 农药, 2018, 57(6): 400-402

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