砜吡草唑(pyroxasulfone)是由日本組合化學公司2002年開發的K3類除草劑,屬于細胞分裂抑制劑,通過抑制極長鏈脂肪酸(VLCFA)合成,進而阻礙分生組織和胚芽鞘的生長,與酰胺類除草劑作用機理相似,廣泛應用于玉米、小麥、大豆、棉花、向日葵、馬鈴薯、花生等多種作物上,防除一年生禾本科雜草和闊葉雜草。
砜吡草唑于2002年2月在中國申請專利,新化合物專利于2022年2月到期,砜吡草唑的原藥與制劑在中國首次登記成功為2019年1月29日,其過新農藥保護期的時間為2025年1月29日,國內企業要在之前登記需要按新農藥開發處理,代謝、殘留等試驗費用會非常高。
海外市場
目前就原藥生產而言,印度已然成為出口主力。
2021年印度出口原藥預計2,500萬噸,2022年印度出口將近4,000噸,增長迅速,同時,也反映出國外市場的需求火爆。
砜吡草唑2011年上市,在2016年就實現銷售額破億美元,之后銷售額一直穩步攀升。2022年銷售額增長53%,銷售額超過4億美元,預計2023年將繼續保持高增速,銷售額破5億美元大關。
組合化學與富美實、拜耳、巴斯夫等企業簽署授權、共同開發協議,相關復配產品應運而生,在美國、南美等市場的銷售額上漲迅速。
國內產品預期
(1)小麥田:目前登記的40%砜吡草唑懸浮劑用于冬小麥播后苗前土壤封閉噴霧處理,持效期較長、殺草譜較廣,由于其安全性較好,在麥田較受歡迎。
(2)玉米田:國內的實驗方向是擬替代乙草胺的使用,主要對禾本科雜草,對谷莠子、馬唐、艾草、牛筋草效果較好。砜吡草唑的活性是乙草胺、異丙甲草胺的10倍,是精異丙甲草胺的8倍。
(3)闊葉田:國內的實驗方向擬替代異丙甲草胺、精異丙甲草胺,用量與玉米田相當,國外砜吡草唑與嗪草酮、丙炔氟草胺已在登記使用。
(4)經作區:未來發展方向是逐漸替代經作區二甲戊樂靈、精異丙甲草胺土壤封閉市場,安全性好是砜吡草唑的一大賣點。
砜吡草唑活性非常高,用藥量少符合未來農藥發展方向,并且其應用非常廣泛,更加難能可貴的是,砜吡草唑可以在多種作物上應用,并且還能保持很好的安全性,殺草譜廣,復配也非常豐富。
但不容忽視的是,砜吡草唑的高活性意味著其抗藥性也會偏快,連續使用的話,部分雜草抗性會比較明顯。
最終國內上市后的定價也十分關鍵,封閉處理藥劑的優勢之一就是性價比,若其原藥價格太高,制劑畝成本達到苗后用藥水平,那么其用量也會受到影響。
無論如何,砜吡草唑在國外的火爆還是證明了其優秀的產品性能,隨著國內企業陸續關注、試驗、登記,相信砜吡草唑很快會在國內引發熱議,雖然整體轉基因的呼聲很高,但對于土壤處理來講,受影響程度相對較小,期待砜吡草唑在中國市場登陸后的表現。
從有關文獻報道,砜吡草唑合成方法主要有4種(見圖2)。
從已報道砜吡草唑的合成方法是通過分別合成二氫異噁唑環和N-甲基吡唑環的中間體,再經過取代對接、O-二氟甲基化和氧化得到砜吡草唑。合成方法中使用比較危險的液溴氯氣或異丁烯等試劑,反應條件比較苛刻,后處理工程中產生大量″三廢″,不利于環境保護。
研究發現以3,3-二甲基丙烯酸甲酯為原料,通過成環反應得到3-羥基-5,5-二甲基-4,5-二氫異噁唑(試驗結果得到無色液體產品49.0g,含量97.7%,產率71.9%),再通過五氯化磷氯化以及硫脲的取代反應得到5,5-二甲基-4,5-二氫異噁唑-3-硫基甲脒鹽(中間體Ⅰ)(試驗結果得到白色固體67.0g,含量95.0%,產率89.6%)。
以三氟乙酰乙酸乙酯為原料,與甲基肼反應得到N-甲基-3-三氟甲基-5-羥基吡唑(試驗結果得到白色固體78.0g,含量97.3%,產率95.5%),之后再通過羥甲基化和高選擇性的O-二氟甲基化,然后再直接進行氯化得到N-甲基-3-三氟甲基-4-氯甲基-5-二氟甲氧基吡唑(中間體Ⅱ)(試驗結果得到淡黃色液體63.0g,含量90.0%,產率71.5%)。接著通過中間體Ⅰ和中間體Ⅱ的取代反應實現兩個雜環的對接,最后進行氧化得到砜吡草唑(試驗結果得到白色固體73.0g,含量99.4%,產率92.3%)。該優化方法得到高純度99%含量的原藥,減少了原生產過程中產生的″三廢″,可提高生產效率,有利于工業化生產。