逐步取代广泛应用的乙草胺、异丙甲草胺，下一个新主流热门除草剂是他！（一）

砜吡草唑（Pyroxasulfonw），商品名Skura^®，最早由日本K-I化学研究所中谷昌央等发现并研发的异噁唑类除草剂品种，随后由日本组合化学公司与日本庵原化学公司联合开发并实现了产业化，为一种新型、广谱、高活性、用量低和安全性好的苗前土壤处理除草剂......

砜吡草唑可安全用于玉米、棉花、花生、小麦、向日葵、马铃薯等多种大宗作物上，可高效防除狗尾草属、马唐属、稗属等禾本科杂草，同时也能较好地防治苋属、曼陀罗属、茄属、苘麻属、藜类等阔叶杂草，是一种广谱性除草剂。

砜吡草唑因具有杀草谱广、活性高、用量低、安全性好等优良特点，也曾在澳大利亚等国被认为是防除硬直黑麦草等抗药性杂草的最佳药剂，因此受到全球广泛重视和应用，目前已逐步成为国内麦田最新的土壤芽前封闭处理剂并在我国进行登记和推广应用；且在当前欧盟禁用乙草胺与异丙甲草胺的形势下，可以认为砜吡草唑将逐步取代广泛应用的乙草胺、异丙甲草胺等氯代乙酰胺类除草剂，成为一种较有应用前景的除草剂新主流品种。

砜吡草唑作用机理

吡草唑属超长链脂肪酸延长合成酶抑制剂类除草剂，砜吡草唑施用后被杂草幼根或幼芽吸收，通过抑制超长链脂肪酸延长合成酶（very-long-chain fatty acid elongase,VLCFAE）的生物合成，并引起了脂肪酸前体物质的构建，能够抑制幼苗早期生长，破坏分生组织与胚芽鞘，而发挥药效。众所周知，超长链脂肪酸延长合成酶主要将植物叶绿体中碳链C16或C18的脂肪酸或不饱和长链脂肪酸，合成植物生长中不可缺的神经酸和豆蔻酸（C30）等。实验表明，砜吡草唑可以抑制植物中超长链脂肪酸合成酶的生物合成途径中的硬脂酸（C18）转化为花生酸（C20）、花生酸转化为山嵛酸（C22）、山嵛酸转化为廿四烷酸（C24）、廿四烷酸转化为蜡酸（C26）、蜡酸转化为褐煤酸（C28），最终抑制豆蔻酸（C30）的合成。

在农药除草剂中有不少除草剂具有此作用机理，如氯乙酰胺类除草剂的乙草胺、异丙甲草胺、吡草胺，氧代酰胺类除草剂的苯噻酰草胺，四唑啉酮类除草剂的四唑酰草胺，三唑类除草剂的唑草胺及茚二酮类除草剂的茚二酮等。

因此，砜吡草唑作用机制与乙草胺及和异丙甲草胺等氯乙酰胺类除草剂相似，但其应用作物种类更广泛，生物活性远大于乙草胺与异丙甲草胺，用药量更低；其单位面积用量比乙草胺及其他氯乙酰胺类除草剂品种要低8~10倍，因而其除草效果更好。自该品种开发成功以来，其应用作物种类广泛、防治谱广，对多种作物田一年生禾本科和阔叶杂草均有较好的除草效果，受到用户广泛重视和高度评价。当前在欧盟禁用乙草胺与异丙甲草胺的形势下，也由于目前我国销量最大的封闭性除草剂氯乙酰胺类除草剂品种安全性差，长期使用导致抗性增强，而除草效果变得越来越差。因此，砜吡草唑将可全面取代广泛应用的乙草胺、异丙甲草胺等氯乙酰胺类除草剂，成为土壤处理剂的新主流品种。

砜吡草唑开发和市场概况

最初日本组合化学公司为了提升该公司开发的除草剂品种禾草丹的生物活性，将它的氨基甲酸酯基团改变为杂环基团；又根据其他公司有关异噁唑类化合物的专利，并利用环化附加反应方便地导入异噁唑基团实现了异噁唑化；他们在异噁唑环5位上引入二烷基，特别是引入二甲基的化合物，经旱田土壤处理后，发现其对稗草和谷子等禾本科杂草呈现出卓越的除草效果。后来，又将苄基位的苯环变换成各种杂环，以使取代基最优化。

该选择过程先以土壤吸附性为目标，并经温室盆栽试验和田间试验进行药效确认和认证，进而使其化学结构得到最佳化，由此发现了砜吡草唑。结果发现砜吡草唑的效果如研究初期的目标那样，其旱田施用量为市售常用精异丙甲草胺和乙草胺的1/10，即可达到同样或更好的效果；即该药剂的有效成分以100～250g/hm²的剂量使用，不仅可有效地灭除稗草和谷子等禾本科杂草，而且对稷类和藜等阔叶杂草也有很好的防效，表明了砜吡草唑药剂杀草谱广，以后又经田间试验得以验证。

日本组合化学与拜耳公司合作，首先于2011年在澳大利亚上市了480g/L砜吡草唑悬浮剂产品，商品名Skura®，用于小麦作物。为了更好地推广此品种，日本组合化学和Ihara Chemical两家公司与巴斯夫公司签署了砜吡草唑的授权协议，允许其在美国和加拿大在玉米、大豆、小麦等作物上使用这个品种。巴斯夫使用商品名ZiduaR的品牌进行销售；同时巴斯夫公司还被授权有进一步开发此产品的权利，由此，开发出一批与砜吡草唑的混剂产品在其他作物上应用。如砜吡草唑+丙炔氟草胺二元复配产品，商品名Fierce^®，用于小麦、玉米、大豆、棉花作物；砜吡草唑+嗪草酸甲酯二元复配产品，商品名AnthemTM用于玉米和大豆作物；砜吡草唑+嗪草酸甲酯+莠去津三元复配产品，商品名AnthemTMATM，用于玉米作物等。

此外，日本组合化学与包括富美实、Valent、拜耳、AMMC等多家公司也签订了合作协议，在全球推出砜吡草唑的单剂和与其复配的产品（如砜吡草唑+丙炔氟草胺，砜吡草唑+嗪草酸甲酯，砜吡草唑+嗪草酸甲酯+莠去津），并在各个国家的玉米、大豆、小麦和棉花等作物田进行登记。如在加拿大登记上市了砜吡草唑+丙炔氟草胺二元复配产品，商品名Fierce®，用于大豆；在南非和沙特阿拉伯上市了砜吡草唑，商品名Skura^®，用于小麦。

据报道，面对阿根廷气候、病害等不利因素以及杂草防除压力，巴斯夫公司与生产商合作在2019年推出旗下创新除草剂Zidua^®，该产品由砜吡草唑和苯嘧磺草胺两种有效成分复配而成。砜吡草唑是植物体内VLCFAE（超长链脂肪酸）（C20-C30）生物合成中有效的潜在抑制剂，该成分在土壤中活性更强，且持效期更长，可达15天，防除范围更广泛；而苯嘧磺草胺则具有用于高效防除早期苗后阔叶杂草优秀除草剂（如作为全球最大农化市场的巴西，2016年在大豆田所用十大农药除草剂品种中苯嘧磺草胺销售额为22.58百万美元，位居第7），两者强强联手复配，应用后表现出优异的除草效果。

据悉，澳大利亚小麦和大麦种植者从今年开始引入拜耳公司一种新的除草剂Nateno Complete，该除草剂含有苯草醚（一种SPS抑制剂；第32组）、砜吡草唑（第15组）、吡氟酰草胺（第12组）3种活性成分，能协同发挥作用。这种除草剂可同时控制禾本科杂草和阔叶杂草，具有特殊的残留活性，并提供新型作用机理，拜耳公司预计年峰值销售潜力超过5000万美元。

在国内，2019年1月29日上海群力化工有限公司登记了砜吡草唑原药（含量98%），登记证号PD20190059；40%砜吡草唑悬浮剂产品，登记证号PD20190017，用于防治冬小麦田一年生杂草，登记用药量为25~30毫升/亩，采用土壤喷雾方式施用。砜吡草唑在我国的活性成分专利，专利号为CN1257895C，该专利已于2022年2月6日到期。

砜吡草唑自2011年上市以来，市场需求不断扩大，2014年全球销售额达到0.70亿美元；2016年销售额就成为上亿美元产品，达到1.35亿美元，2011-2016年的复合年增长率高达166.7%，说明其市场成长性非常好。2018年全球销售额稍有下降为1.25亿美元，2013-2018年的复合年增长率也达54.9%。

砜吡草唑作用特点

1. 杀草谱广。砜吡草唑可有效地防治狗尾草属、马唐属、稗属黍属、蜀黍属等一系列禾本科杂草，以及苋属、曼陀罗属、茄属、苘麻属、藜属等阔叶杂草。而从美国登记的85%砜吡草唑水分散粒剂产品标签可见，砜吡草唑可有效防除稗草、早熟禾、马唐、狗尾草属、牛筋草、野燕麦、黑麦草、野黍等十几种一年生禾本科杂草，及防除或抑制长芒苋、反枝苋、马齿苋、龙葵、繁缕、藜、曼陀罗、苘麻、荠菜、宝盖草等十几种一年生阔叶杂草。上述防治杂草几乎涵盖了我国常见旱地作物中的重要杂草种类，因此，砜吡草唑在我国具有同样的适用性。

2. 应用范围广，适用于多种大宗作物。据国外登记标签显示，砜吡草唑适用作物广泛，可用于玉米、大豆、棉花、小麦、向日葵、马铃薯、花生等多种大宗作物上，防除一年生禾本科杂草和阔叶杂草，如此广泛的适用作物，在已登记的除草剂品种中很难见到。通常在大宗作物玉米和小麦上登记的除草剂品种常常由于除草剂选择性的差异不能共用，如常见的除草剂唑啉草酯、甲基二磺隆、氟唑磺隆、啶磺草胺等目前仅登记用于防除小麦田杂草，不能用于防除玉米田杂草；同样地，常用的除草剂品种如烟嘧磺隆、硝磺草酮、莠去津、异丙甲草胺、苯唑草酮等目前仅登记用于防除玉米田杂草，不能用于防除小麦田杂草。究其缘由，日本组合化学公司的研究人员进行深入研究后发现，砜吡草唑不能抑制玉米、小麦、大豆几种耐受性作物中极长链脂肪酸VLCFA的合成，而能有效抑制杂草植株中VLCFA的合成，因此，在上述作物和杂草中形成了良好的选择性，从而对耐受作物表现安全。砜吡草唑广泛的使用范围成为砜吡草唑独树一帜的优良品质，在大宗作物上的成功应用也成为其最大亮点。

3. 防效好、持效期长。据美国伊里诺斯、威斯康星、德克萨斯、密苏里、伊阿华、旺尼苏达等大学所做的一系列田间试验证明，砜吡草唑其杀草谱与乙草胺、异丙甲草胺等氯乙酰胺类除草剂品种相似，但它对苘麻、豚草、宽叶臂形草、稷、狗尾草等几乎所有杂草的防治效果均要优于异丙甲草胺，而且喷药后稳定防效达63天之久；在干旱条件下，其防治绿狗尾草、蒺藜与苋的效果优于精异丙甲草胺；低剂量防治各种杂草的有效期也较长。表1为砜吡草唑防治德克萨斯稷与帕麦尔苋的防效与持效期的结果。　　

从表1中可见，砜吡草唑防治德克萨斯稷与帕麦尔苋的效果均优于精-异丙甲草胺，且持效期长达63天，仍有较高的防效。

4. 活性高、用药量低。可以安全地用于一系列旱田多种大宗作物，如玉米、大豆、棉花、花生、小麦、向日葵、马铃薯等。单位面积用量为125～250g a.i./hm²，比异丙甲草胺与乙草胺用量低8～10倍，仅相当于S-异丙甲草胺用量的12%、乙草胺用量的10%，除草效果非常好。

5. 对节节草和野燕麦的防除效果略差。在徐洪乐等人（麦田新型除草剂砜吡草唑的除草活性）的研究中，发现砜吡草唑作为土壤处理对麦田禾本科杂草鹅观草、多花黑麦草、雀麦、棒头草、蜡烛草，以及阔叶杂草大巢菜、播娘蒿、麦家公、泽漆具有良好的防除效果；但是对节节麦和野燕麦的防除效果略差。在麦田单一使用该产品可能会使野燕麦成为优势种群，建议防除野燕麦时可采用砜吡草唑复配吡氟酰草胺或氟噻草胺等药剂进行防除。

6. 存在抗药性风险。尽管砜吡草唑具有杀草谱广、环境相容性好、单位面积用药量低、除草效果好、持效期长等特点，但长期单一使用该药剂仍然会有抗药性风险。研究表明，连续单一施用砜吡草唑三年，硬质黑麦草即可对砜吡草唑产生抗药性甚至对其他药剂产生交互抗性。因此，选择作用机理不同或者代谢机理不同的除草剂进行轮用、混用可有效减缓或阻止其抗药性的产生。

7. 与其他除草剂混配性好。国内外研究者证明其具有广泛混配性。如与甲基二磺隆、吡氟酰草胺、莠去津、唑草酮、嗪草酸甲酯、苯嘧磺草胺、丙炔氟草胺、甲磺草胺等混配，用在对应的作物上，可得到绝佳的互补除草效果。

如用于玉米可与莠去津、烟嘧磺隆、嗪草酮、异丙甲草胺、氰草津、辛酰溴苯腈、硝磺草酮、苯唑草酮等多数复配为封杀结合使用。用于小麦可与氟噻草胺、吡氟酰草胺、三氟草嗪、苯草醚、异丙隆、氯吡嘧磺隆、甲基噻吩磺隆、环吡氟草酮、双唑草酮、双氟磺草胺等多数复配为土壤封闭处理剂，极少复配为茎叶处理剂使用。用于大豆可与甲氧咪草烟、乙氧氟草醚、噁草酮、氟磺胺草醚等复配封闭茎叶处理剂使用。用于棉花可与丙炔氟草胺等复配，用于封闭处理。在抗草甘膦玉米田苗后可与草甘膦混用，防治杂草时期长；在高粱田芽前处理可与莠去津混用。

8. 安全性好。砜吡草唑使用在玉米田的大量田间试验表明：砜吡草唑的使用未引起玉米任何显著受害及减产（见表2），仅仅偶尔发现玉米叶片暂时卷曲，但随即迅速恢复正常生长，表明其安全性好。

9. 使用方法。在大豆、棉花、花生、马铃薯等作物上使用时，可在播种后至出苗前期，用40%砜吡草唑悬浮剂25～30ml，对水15～20L，进行土壤喷雾，可有效杀灭所有杂草；在冬小麦上使用时，可在冬小麦播种后至禾本科杂草1.5叶期，在土壤墒情良好或灌溉、降雨后，每亩用40%砜吡草唑悬浮剂25～30ml，对水15～20L，进行土壤喷雾，可有效杀灭冬小麦田大部分杂草。

砜吡草唑的合成路线

从有关文献报道，砜吡草唑合成方法主要有4种（见图2）。

从已报道砜吡草唑的合成方法是通过分别合成二氢异噁唑环和N-甲基吡唑环的中间体，再经过取代对接、O-二氟甲基化和氧化得到砜吡草唑。合成方法中使用比较危险的液溴氯气或异丁烯等试剂，反应条件比较苛刻，后处理工程中产生大量“三废”，不利于环境保护。

沈运河等对砜吡草唑合成工艺进行了研究，并进行了优化。研究发现以3,3-二甲基丙烯酸甲酯为原料，通过成环反应得到3-羟基-5,5-二甲基-4,5-二氢异噁唑（试验结果得到无色液体产品49.0g，含量97.7%，产率71.9%），再通过五氯化磷氯化以及硫脲的取代反应得到5,5-二甲基-4,5-二氢异噁唑-3-硫基甲脒盐（中间体Ⅰ）（试验结果得到白色固体67.0g，含量95.0%，产率89.6%）。

以三氟乙酰乙酸乙酯为原料，与甲基肼反应得到N-甲基-3-三氟甲基-5-羟基吡唑（试验结果得到白色固体78.0g，含量97.3%，产率95.5%），之后再通过羟甲基化和高选择性的O-二氟甲基化，然后再直接进行氯化得到N-甲基-3-三氟甲基-4-氯甲基-5-二氟甲氧基吡唑（中间体Ⅱ）（试验结果得到淡黄色液体63.0g，含量90.0%，产率71.5%）。接着通过中间体Ⅰ和中间体Ⅱ的取代反应实现两个杂环的对接，最后进行氧化得到砜吡草唑（试验结果得到白色固体73.0g，含量99.4%，产率92.3%）。该优化方法得到高纯度99%含量的原药，减少了原生产过程中产生的“三废”，可提高生产效率，有利于工业化生产。