优秀的抗性管理新武器——三唑类杀菌剂氯氟醚菌唑市场与应用综述
氯氟醚菌唑(mefentrifluconazole)是由巴斯夫公司开发和上市的全新的第一个异丙醇三唑类杀菌剂。
由于氯氟醚菌唑具有独特的异丙醇基团,所以在作用机理分类上,氯氟醚菌唑作为第一个成员,被分至甾醇生物合成C14-脱甲基化抑制剂(DMI)中三唑类杀菌剂下属的一个新的结构小组——异丙醇·三唑类。

传统的三唑类杀菌剂因其有良好的内吸性、预防活性和治疗活性,一直被人们广泛使用,然而许多传统三唑类杀菌剂因抗性问题导致防效显著下降;如氟硅唑、苯醚甲环唑、戊唑醇和丙环唑对小麦叶枯病菌的防效,据2011年田试测评统计,分别为91%、81%、62%和66%,而2019年则下降至36%、56%、23%和24%。同时,美国环保署(EPA)也将戊唑醇、烯效唑、己唑醇、丙环唑和氟硅唑等列入可能的人类致癌名单。
氯氟醚菌唑具有杀菌谱广、生物活性高、优异的内吸性、安全性高和作用持久等优势。氯氟醚菌唑的成功开发和上市,解决了当前传统三唑类杀菌剂遇到的上述难题并填补了近十多年来三唑类杀菌剂无新产品上市的空白。因此,氯氟醚菌唑将成为非常优秀和行之有效的抗性管理新武器,开启三唑类杀菌剂的新时代。
氯氟醚菌唑作用机理和特点
1. 作用机理
氯氟醚菌唑为甾醇生物合成中C14-脱甲基化抑制剂(DMI),其作用机理为通过阻止病菌麦角甾醇的生物合成,使菌体细胞质膜的结构和功能受到改变或破坏,从而抑制或干扰菌体附着胞及吸器的生长发育、菌丝和孢子的形成。研究表明,氯氟醚菌唑高效的杀菌活性与其分子结构中独特的异丙醇基团密切相关,该基团使它能够非常灵活地从游离态自由旋转与靶标结合成为结合态,从而能够很好地抑制壳针孢菌的菌株转移,减少病菌突变,对多种抗性菌株体现出高效性,从而延缓抗性的产生和发展。
2. 氯氟醚菌唑的应用特点
(1)适用作物种类多。氯氟醚菌唑目前在全球范围内应用于60多种作物防治真菌病害,不仅适用于玉米、大豆、谷物、水稻、麦类、马铃薯等大田作物,还适用于油菜、蔬菜、青椒、甜菜、豌豆、芥菜、番茄、咖啡、花生、葡萄、果树(梨果树、核果树、坚果树)等经济作物,以及草坪、花卉等观赏性作物,它的使用将帮助全球种植者提升作物活力,提高作物产量和品质。
(2)杀菌谱广和高效。氯氟醚菌唑与传统三唑类杀菌剂相比,具有更高的选择性和内吸传导性,杀菌谱更广。如对防治水稻纹枯病、锈病、穗腐病,小麦上的叶锈病、白粉病、叶斑病、条锈病,大麦上的叶锈病、叶斑病、白粉病、网斑病,玉米大斑病,苹果树黑星病,葡萄白粉病和炭疽病,甜菜褐斑病,番茄早疫病和辣椒炭疽病、白粉病、锈病等真菌病害,都有很高的防效。尤其对于谷物病害,如小麦叶枯病、锈病,大麦叶斑病以及亚洲地区常见的水稻纹枯病和稻瘟病,乃至其他多种真菌病害均具有优异的生物活性。此外,氯氟醚菌唑对水稻纹枯病和穗腐病均展现了出色的保护作用,这也是困扰亚洲农民的两种常见病害。
(3)对多种抗性菌株始终保持高效。氯氟醚菌唑具有独特的异丙醇基团,使其能够很好地抑制壳针孢菌(引起的病害及锈病)的转移,减少病菌突变,延缓抗性的产生和发展,使杀菌活性更有效。
(4)吸收快,耐雨水冲刷,持效期长。氯氟醚菌唑具有很好的内吸传导性,药剂很易被作物根、茎、叶吸收,并传输到作物的各个部位。药剂含有多个氟原子,使其有很高的亲脂性,表现出极好的耐雨水冲刷性,可持久高效防治一系列病菌,从而起到了很好的杀菌、抑菌的预防和治疗作用。
(5)应用灵活和方便。氯氟醚菌唑的施药方式灵活且方便,既可以用于叶面喷雾,也可用作拌种和土壤处理,均可及时发挥其杀菌和抑菌作用。加之,其特殊的作用机理模式保障其施用不受温度影响,可在任何季节灵活应用,发挥杀菌、抑菌的功效。
(6)良好的环境特性,安全性高。相对于传统三唑类杀菌剂,氯氟醚菌唑拥有较好的环境特性,其水溶性、挥发性均低,故不会通过淋溶进入地下水;但其残效期长,土壤降解较慢,氯氟醚菌唑对哺乳动物、蜜蜂等毒性较低,安全性高。此外,与传统三唑类杀菌剂不同,氯氟醚菌唑不属于内分泌干扰物,因而不会对人体或动物的激素水平产生不良影响。氯氟醚菌唑先后获得欧盟、美国、澳洲等绿色、安全等级认证;同时,在中国严格的农药登记新规下也一次性通过了审批。
据相关报道,含氯氟醚菌唑创新活性成分的两款革命性草坪杀菌剂MaxtimaR和Navicon IntrinsrcR与市场上传统的脱甲基抑制剂(DMI)不同,因包含的成分具有较强活性,具备优异的结合性和适应性,可防治对DMI不敏感的病原菌,因而它可广泛防治币斑病、炭疽病和春季死斑病等病害。美国北卡罗来纳州立大学的草坪病理学Jim Kerns博士使用这两种产品进行了5年多研究试验。研究团队在不同时期,分别在匍匐剪股颖和超矮狗牙根草坪上施用了上述两产品,未发现这种产品对植物产生任何损害,而其他DMI杀菌剂对这两种草均具有植物毒性。该化学成分是同类成分中唯一被EPA认定为“风险较低”的产品,这也是市场上现有DMI产品无法相比的。
(7)抗药性低,与其复配药剂能提高防效、降低成本和延缓抗性产生。氯氟醚菌唑虽属于三唑类杀菌剂,但在结构上又与其他三唑类杀菌剂不同,是全新结构的杀菌剂,与其他类杀菌剂无交互抗性。因此与其他类杀菌剂(如甲氧基丙烯酸类、琥珀酸脱氢酶抑制剂、噻唑酰胺类杀菌剂等)复配的药剂,不仅可提高杀菌效果,扩大杀菌谱,也是生产无公害农产品和病害抗性治理的首选药剂。
氯氟醚菌唑可与琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHI)类杀菌剂复配(如氯氟醚菌唑+吡唑醚菌酯,氯氟醚菌唑+氟唑菌酰胺)用来防治小麦上的难治病害,如壳针孢菌引起的病害和黄锈病等。今后几年,氯氟醚菌唑或将成为SDHI类杀菌剂重要的配伍产品。
此外,江西正邦作物保护有限公司公开了氯氟醚菌唑与噻呋酰胺(属噻唑酰胺类杀菌剂)杀菌组合物制造技术,对植物上的白粉病、灰霉病、叶霉病、灰斑病、菌核病、黑星病、炭疽病、锈病、疫病、纹枯病、立枯病等病害具有显著的协同增效作用。
由于近年来噻呋酰胺大面积在水稻上使用,应用于纹枯病等担子菌纲真菌引起的病害防治,因此现在呈现出抗性比较重、防效下降严重现象,且长期使用同一种药剂,不利于整个生态环境的保护。氯氟醚菌唑是一种全新作用机理的三唑类杀菌剂,该公司创新性地将两种杀菌剂进行复配使用,并开展了二者不同配比、不同剂型的制剂对比试验。通过近两年的田间筛选试验,发现该复配制剂能显著提高对纹枯病的防效,降低农户的用药成本,延缓纹枯病对噻呋酰胺的抗性,延长噻呋酰胺使用寿命,具有广阔的市场及应用前景。
氯氟醚菌唑的市场开发
早在2012年7月12日,巴斯夫农业公司在中国申请了氯氟醚菌唑的化合物专利,其授权公告号为CN103649057
B,发明名称为杀真菌的取代的2-[2-卤代烷基-4-苯氧基苯基]-1-[1,2,4]-三唑-1-基乙醇化合物,在中国该专利将于2032年7月11日到期;其在欧洲(EP 2731935B1)等地的化合物专利也将于2032年7月到期。
自2015年起,巴斯夫农业公司在中国进行了为期3年的开发试验。2016年巴斯夫公司向欧盟提交了氯氟醚菌唑的登记资料,2016年4月22日氯氟醚菌唑获得了ISO临时通用名mefentrifluconazole,2017年巴斯夫公司向美国、加拿大、巴西和墨西哥等国申请登记氯氟醚菌唑,同年还向亚洲主要市场申请登记氯氟醚菌唑产品;2018年在韩国获得了全球首个氯氟醚菌唑登记,在年底,该产品在韩国正式上市,标志着10多年来首个全新的三唑类杀菌剂正式进入市场。
2018年,氯氟醚菌唑在南美的哥伦比亚取得登记,用于咖啡、水稻、番茄等作物;2018年底,巴斯夫公司开始在美国密苏里州汉尼拔工厂,投资数千万欧元以生产专利新产品RevysolR(有效成分氯氟醚菌唑)杀菌剂,为氯氟醚菌唑全球上市打下了坚实的基础。
2019年3月,欧盟批准登记氯氟醚菌唑,率先将其用于谷物,有效期至2029年3月,巴斯夫公司还计划将该产品在欧盟登记用于油菜、玉米、果树、蔬菜和葡萄等作物。同年6月,氯氟醚菌唑在美国获准登记,并推出包括用于玉米上的商品名VeltymaR(17.6%氯氟醚菌唑+17.6%吡唑醚菌酯),用于大豆上的商品名RevytekR(11.6%氯氟醚菌唑+15.5%吡唑醚菌酯+7.7%氟唑菌酰胺),用于马铃薯、甜菜、花生上的商品名ProvysolR(34.9%氯氟醚菌唑),用于葡萄、杏树、梨果树、核果树上的商品名CevyaR(34.9%氯氟醚菌唑)等。
2019年6月氯氟醚菌唑原药在澳大利亚获得登记,同年7月商品名BelantyR(75.0%氯氟醚菌唑SC)在澳大利亚获得登记,并于2020年上市,用于防治苹果树黑星病、葡萄白粉病,巴斯夫还计划将其扩大到其他作物,其特点是可在果树上的多个生长点使用,用药量为0.80mL/100L,每季最多用药3次;与其他脱甲基化抑制剂(DMI)类杀菌剂相比,BelantyR的残留更低。
2019年6月氯氟醚菌唑在英国登记了97.0g/L氯氟醚菌唑EC产品,商品名MyresaR,用于大麦、硬质小麦、燕麦、黑麦、小麦、黑小麦;2020年在种植季节,英国农户已可用上该产品作为麦类杀菌剂。2020年后欧盟正在登记该产品的国家还有捷克、斯洛伐克、保加利亚、芬兰、立陶宛、拉脱维亚、斯洛文尼亚等国。
2019年7月巴斯夫公司也向新西兰环保局申请RevystarR(100g/L氯氟醚菌唑+50g/L氟唑菌酰胺)在新西兰上市。氯氟醚菌唑将成为新西兰登记的新有效成分,RevystarR为乳油产品,用于谷物,用药量为1~1.5L/hm2,防治小麦上的叶锈病、白粉病、叶斑病、条锈病,大麦上的叶锈病、叶斑病、白粉病、网斑病等。目前氟唑菌酰胺在新西兰已获登记,商品名有SystivaR、AdexarR、SercadisR。
2019年7月巴斯夫公司宣布在南美的哥伦比亚上市氯氟醚菌唑产品,商品名BelantyR(75.0%氯氟醚菌唑SC),该产品不仅能有效防治水稻病害,而且可以减少用水,提高水稻产量。
2019年8月2日,加拿大卫生部发布PRD 2019-09咨询文件,有害生物管理局(PMRA)拟批准登记氯氟醚菌唑(Mefentrifluconazole),用于控制大田作物、水果和特种作物和高尔夫球场草坪的各种真菌害虫。2019年11月,加拿大有害生物管理局(PMRA)正式登记氯氟醚菌唑的4个单剂产品,其中LenvyouR用于玉米、大豆、豌豆、甜菜、花生、马铃薯、油菜、芥菜、亚麻、小麦等;CevyaR用于葡萄、花生、马铃薯、甜菜、梨果树、核果树、坚果树等;MaxtimaR用于高尔夫草坪;RelenyaR用于玉米、大豆、甜菜、大豆、小麦的种子处理。另外2个复配产品分别为BAS 752 RCR(氯氟醚菌唑+氟唑菌酰胺)用于油菜、亚麻、干豆、小扁豆、鹰嘴豆、蚕豆、马铃薯和BeltyanR(氯氟醚菌唑+氟唑菌酰胺+吡唑醚菌酯)用于油菜、芥菜、亚麻、马铃薯、大豆、小麦;其中除了RelenyaR为种子处理剂外,另外5个产品均用于叶面喷雾使用。
2019年12月2日,中国农业农村部农药检定所公示的“第13批拟批准登记农药产品”名单中,巴斯夫欧洲公司的4个基于氯氟醚菌唑的产品拟将在我国获得登记,它们分别为97%氯氟醚菌唑TC、400g/L氯氟醚菌唑SC、400g/L氯氟醚菌唑·吡唑醚菌酯SC、240g/L氯氟醚菌唑·吡唑醚菌酯EC。
2020年1月7日氯氟醚菌唑(商品名:锐收R)系列产品在中国获得正式登记,产品包含氯氟醚菌唑原药(低毒)和400g/L氯氟醚菌唑SC(低毒,防治苹果褐斑病);氯氟醚菌唑复配产品为400g/L氯氟醚菌唑·吡唑醚菌酯(200g/L+200g/L)SC(低毒,防治葡萄炭疽病、番茄早疫病)和240g/L氯氟醚菌唑与吡唑醚菌酯(100g/L+140g/L)EC(低毒,防治玉米大斑病)。
2020年5月巴斯夫公司正式在国内市场推出氯氟醚菌唑(商品名:锐收R)和氯氟醚菌唑·吡唑醚菌酯复配产品锐收R果香,锐收R和锐收R果香产品能够帮助农户从安全、管理和收益三方面应对各种挑战,使农户收获更高品质的果蔬;此外,巴斯夫还计划将登记的产品扩展到包括苹果和黄瓜在内的更多作物中;该公司还推出了一款面向大田作物应用的锐收R谷瑞产品和另一款面向水稻、水果及蔬菜应用的锐收R佳美产品。
巴斯夫公司特别注重氯氟醚菌唑的商品化市场开发,计划开拓全球50多个国家市场,用于世界范围内60多种大田作物、经济作物和特种作物等,如玉米、大豆、水稻等大田作物,葡萄、青椒等经济作物以及草坪和观赏植物等。氯氟醚菌唑既可用于叶面喷雾,也能用于种子处理,相对于其他唑类除草剂,氯氟醚菌唑活性更高,并拥有较好的环境特性,对哺乳动物、蜜蜂等毒性较低,安全性较高。2022年,公司预测氯氟醚菌唑市场年销售额将达到10亿欧元(12亿美元)。
氯氟醚菌唑的合成路线
氯氟醚菌唑的合成,可从中间体衍生化法角度进行分析,其先导化合物可能选自商品化品种苯醚甲环唑(difenoconazole)和己唑醇(hexaconazole),以己唑醇中己醇基团替换苯醚甲环唑中1,3-二氧·戊烷,可得到新的先导化合物,在此基础上对苯环以及烷烃进行优化,最终得到氯氟醚菌唑(mefentrifluconazole)。
1. 氯氟醚菌唑的合成路线
依据国内外文献报道,目前主要有2-溴-5-氟-三氟甲苯、4-氟-2-三氟甲基苯乙酮、2-碘-4-溴-三氟甲苯、1-溴-4-氟-2-三氟甲基苯和4-溴-2-三氟甲基碘苯为起始原料的合成氯氟醚菌唑路线。
路线1:世界专利WO2013007767报道了以2-溴-5-氟-三氟甲苯为起始原料,经过醚化、酰化、环氧化、合开环取代4步反应得到目标产物,总收率高达92%,化学反应方程式见图2。

各合成反应步骤如下:
第1步反应:2-溴-5-氟-三氟甲苯起始原料和碳酸钾在N,N-二甲基甲酰胺中加热至110℃反应,再加入4-氯苯酚,搅拌5小时,经冷却、萃取、干燥、过滤和浓缩,得到1-溴-4-(4-氯苯氧基)-2-(三氟甲基)苯,收率57%。
第2步反应:1-溴-4-(4-氯苯氧基)-2-(三氟甲基)苯和乙酰氯在四氢呋喃中发生酰化反应,得到中间体1-[4-(4-氯苯氧基)-2-(三氟甲基)苯基]乙酮。
第3步反应:中国专利CN103649057A报道,将二甲基亚砜(154g),氢氧化钠(0.831g)和四氢呋喃(53g)的反应冷却至5℃,滴加三甲基碘化锍(6.42g)的二甲基亚砜溶液,5℃搅拌1小时,然后在5分钟内滴加1-[4-(4-氯苯氧基)-2-(三氟甲基)苯基]乙酮(5g)的二甲基亚砜溶液,搅拌15分钟后用饱和氯化铵淬灭并用甲基叔丁基醚萃取水相3次,再经水洗、干燥、浓缩,得到黄色油状物2-[4-(4-氯苯氧基)-2-(三氟甲基)苯基]-2-甲基环氧乙烷(4.4g),收率89%。
第4步反应:据世界专利WO2014095994和美国专利US201710166540A1报道,将2-[4-(4-氯苯氧基)-2-(三氟甲基)苯基]-2-甲基环氧乙烷(1.92g),1,2,4-三氮唑(1.715g),氢氧化钠(0.496g)和N-甲基吡咯烷酮(48mL)在110℃搅拌1小时,130℃搅拌4小时。反应结束,经水洗、萃取、浓缩,二异丙醚结晶,得到白色固体氯氟醚菌唑1.55g,收率75%,熔点121~122℃。
此外,世界专利WO2017102905报道,将2-[4-(4-氯苯氧基)-2-(三氟甲基)苯基]-2-甲基环氧乙烷在溶剂N,N-二甲基甲酰胺中,加入氢氧化钠和1,2,4-三氮唑,在110℃搅拌2小时,氯氟醚菌唑收率可达92%。
路线2:由4-氟-2-三氟甲基苯乙酮与4-氯苯酚在碱性条件下发生取代反应生成中间体1-[4-(4-氯苯氧基)-2-(三氟甲基)苯基]乙酮。再与三甲基锍碘化物或三甲基锍甲基硫酸盐发生环氧化反应,生成2-[4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基]-2-甲基环氧乙烷,再与1,2,4-三氮唑在碱性条件下发生开环反应得到氯氟醚菌唑,收率75%,化学反应方程式见图3。
路线3:以2-碘-4-溴-三氟甲苯为起始原料,经酰化、环氧化、合开环取代等6步反应得到目标产物,化学反应式见图4。
以2-碘-4-溴-三氟甲苯为起始原料的6步反应为:第1步为(4-溴-2-三氟甲基苯基)-1-甲基酮合成,第2步为2-(4-溴-2-三氟甲基苯基)-1-甲基环氧乙烷合成,第3步为1-(4-溴-2-三氟甲基苯基)-1-甲基-2-(1,2,4三唑-1-基)乙醇合成,第4步为3-三氟甲基苯基-4-[1-甲基-1-(1,2,4三唑-1-基)乙基]苯硼酸酯合成,第5步为3-三氟甲基苯基-4-[1-甲基-1-羟基-2(1,2,4三唑-1-基)乙基]苯酚合成,第6步为2-[4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基]-1-[1,2,4]三唑-1-丙基-2-醇合成,得到目标产物。
路线3起始原料2-碘-4-溴-三氟甲苯为含碘化合物,其合成成本较高,且稳定性较差;路线合成步骤较长,成本较高和难度较大,不易实现工业化生产,具体6步反应在本文不再论述。
路线4:由1-溴-4-氟-2-三氟甲基苯在碱性条件下与4-氯苯酚发生取代反应,生成1-溴-4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯,在异丙基氯化镁或氯化锂作用下,与乙酰氯发生反应,生成1-[4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基]乙酮,再与液溴发生取代反应,生成2-溴-1-[4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基]乙酮,然后与1,2,4-三氮唑在氢化钠作用下发生取代反应,生成1-[4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基]-2-[1,2,4]-三唑-1-基乙酮,再与甲基溴化镁发生格氏反应,得到氯氟醚菌唑,化学反应方程式见图5。
路线5:由4溴-2-三氟甲基碘苯与异丙基氯化镁生成格氏试剂,与乙酰氯反应生成4-溴-2-三氟甲基苯乙酮,再与三甲基锍碘化物反应生成2(4-溴-2-三氟甲基苯基)-2-甲基环氧乙烷,与1,2,4-三氮唑在碱性条件下发生开环反应,生成1-(4-溴-2-三氟甲基苯基)-1-甲基-2-(1,2,4-三唑-1-基)乙醇,再与双(频哪醇合)二硼发生反应得到1-[2-氯-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼杂戊环)-2-基]-1-甲基-2-(1,2,4-三唑-1-基)乙醇,加入双氧水氧化得到3-三氟甲基-4-[1-甲基-1-羟基-2-(1,2,4-三唑-1-基)乙基]苯酚,最后在碱性条件下与4-氯氟苯发生醚化反应,生成氯氟醚菌唑,化学反应方程式见图6。

综述以上合成路线,认为路线3、路线4和路线5反应过程相对较长,多步涉及危险工艺(如格氏反应等),产生“三废”量大,总收率相对较低,不宜实现工业化。而路线1和2所用原料易得,反应条件温和,路线短,收率高,合成成本低,是相对比较适宜的工业化路线。
2. 中国氯氟醚菌唑原药的制备
刘鹏飞等参考文献方法通过环氧化物开环方法制备了氯氟醚菌唑。方法是:先自制2-[4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基]-2-甲基环氧乙烷(可按上述路线1或2方法制得)为起始原料(0.15g,0.456mmol)加入至含有NaOH(0.037g,0.913mmol)、1H-1,2,4-三唑(0.063g,0.913mmol)的10mL DNF溶液中,混合物加热到110℃,保持该温度5小时。反应冷却后加水/乙酸乙酯萃取,有机层饱和食盐水洗涤、无水硫酸镁干燥、过滤、浓缩后得0.169g白色固体。熔点为116.2℃,文献值为121~122℃。化合物结构经1H NMR确认,氯氟醚菌唑在测试质量浓度下对黄瓜炭疽病、玉米锈病具有中等防效,对小麦白粉病具有优异防效。
氯氟醚菌唑理化性质
1. 理化性质
氯氟醚菌唑原药为白色固体,沸点:(518.7±60.0)℃(760 mmHg);熔点:126℃,在300℃开始分解,闪点:(267.5±32.9)℃。蒸气压:3.2×10-6Pa(20℃)、6.5×10-6Pa(25℃);相对密度:1.468g/cm3(20℃)。水中溶解度(mg/L):0.81(水中)、0.66(pH4水中)、0.71(pH7水中);溶剂中溶解度(mg/L,20℃):93.2(丙酮),116.2(乙酸乙酯),73.2(甲醇),49.4(乙腈),二氯乙烷(55),8500(二甲苯)。
氯氟醚菌唑化学结构中含有手性碳原子,包含2个对映体R-氯氟醚菌唑和S-氯氟醚菌唑,虽然具有相同的理化属性,但也有可能两者体现出不同选择性(如活性、毒性、代谢等)差异。欧盟的评估报告也指出,R-和S-氯氟醚菌唑在植株、土壤和水体的降解过程中比例保持不变,没有优先代谢和吸收;但在哺乳动物山羊和大鼠体内发现S-氯氟醚菌唑优先代谢,且相比R-氯氟醚菌唑更具有毒理学活性。因此,对2个对映体氯氟醚菌唑的选择性差异也是今后研究的重点方向。
2. 生态毒性
国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)指出,氯氟醚菌唑对哺乳动物的急性毒性和长期(生殖)风险较低。通过大鼠和兔子的急性毒性研究发现,氯氟醚菌唑的急性经口毒性LD50>2000mg/kg、急性皮肤毒性LD50为5000mg/kg b.w.、急性吸入毒性LC50>5.31mg/L。通过对小鼠和家兔的毒性研究,氯氟醚菌唑的每日可允许摄入量(ADI)被设定为0.035mg/(kg·b.w.·d),急性参考量(ARfD)为0.15mg/kg b.w.。对小鼠和狗进行了长期重复剂量毒性和致癌性研究发现,当氯氟醚菌唑通过口服、吸入或经皮肤等途径进入体内时,主要的靶标器官是肝脏,并观察到低等急性毒性和非致癌性,不会引起生殖细胞损伤和幼崽性别转化的现象。通过怀孕的大鼠和兔子测定氯氟醚菌唑对哺乳动物产前发育毒性影响,结果表明对母体用药不会引起胎儿的不良反应,对胎儿的生长发育、妊娠期长度以及后代的存活率也不会产生影响,这表明氯氟醚菌唑对怀孕的大鼠和兔子既无胚胎毒性,也无致畸性。
在室内和田间条件下,氯氟醚菌唑对蜜蜂暴露风险的评估指出,对意大利蜜蜂和大黄蜂低毒,对意大利蜜蜂的急性经口毒性和急性接触毒性均为LD50>100μg/只,对大黄蜂的急性经口毒性LD50>195.4μg/只,急性接触毒性LD50>200μg/只。氯氟醚菌唑对山齿鹑具有中等急性毒性,LD50为816mg/kg;对水生生物(藻类、溞类、鱼类)也具有中等急性毒性,如氯氟醚菌唑对浮萍的7天急性毒性EC50为2.02mg/L,对月牙藻72小时急性毒性EC50和96小时慢性最大无作用浓度NOEC分别为1.352、0.103mg/L;对大型水溞的48 小时急性毒性EC50和21天慢性最大无作用浓度NOEC分别为0.944、0.016mg/L;对虹鳟鱼96小时急性致死中浓度LC50为0.532mg/L。从上述数据可见,氯氟醚菌唑相比于传统三唑类杀菌剂,其对于生态环境的风险更低。
3. 环境特性
目前氯氟醚菌唑在水体中的秏散动力学研究指出,在富含天然沉积物的水体中,氯氟醚菌唑表现出较高的持久性,DT50为163.2天,主要的残留物为其代谢产物1,2,4-三氮唑和4-[2-羟基-1-(1H-1,2,4-三唑-1-基)丙-2-基]-3-(三氟甲基)苯酚。而在水体中其DT50仅为7.2天,说明水体中氯氟醚菌唑的降解速度明显快于富含天然沉积物水体中的降解速度。
氯氟醚菌唑在室内土壤中的降解表明,其在好氧条件下表现出较高的持久性,DT50为268天,无主要代谢物生成;在厌氧条件下,氟醚菌唑的降解速度明显缓慢,降解途径与好氧条件下相似,也未检测到主要代谢物;氯氟醚菌唑在土壤中表现出轻微的迁移性,且其吸附性与pH值无关。在大田环境下,氯氟醚菌唑在土壤中DT50为200天,半衰期相比室内条件下略短。欧盟评估报告中同样证实了这点,室内条件下,氯氟醚菌唑DT50范围为104~477天,而大田中其DT50范围为96.5~611天。
4. 代谢特性
研究发现氯氟醚菌唑在大豆、小麦壳、葡萄藤和葡萄中残留主要成分为母体,而在小麦籽粒和大豆种子中,氯氟醚菌唑的残留量极低,其主要残留是三唑类衍生代谢物(TDM),其中以三唑丙氨酸为主。在对叶菜类蔬菜、块根类蔬菜和谷类作物的代谢研究中发现,氯氟醚菌唑和TDM为主要残留物。
在北欧和南欧通过对小麦、萝卜、胡萝卜、花椰菜、西兰花、莴苣和菠菜中氯氟醚菌唑的残留检测发现,7种检测样品中的氯氟醚菌唑的含量较低,没有高于残留的定量限。在模拟食品加工条件下的水解研究中发现氯氟醚菌唑和TDM的残留量保持稳定。
氯氟醚菌唑在山羊家禽和鱼类体内的代谢特征研究指出,其在山羊和家禽体内表现出基本一致的代谢途径,但存在着不同的结合反应和转化率。在山羊体内,氯氟醚菌唑及其代谢物1,2,4-三氮唑是残留的主要成分,其次代谢物2-[4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基]丙烷-1,2-二醇的含量较低;而在家禽体内,2-[4-(4-氯苯氧基)-2-(三氟甲基)苯基]丙烷-1,2-二醇是残留的主要成分,氯氟醚菌唑和其代谢物1,2,4-三氮唑含量也较高;鱼类体内的主要残留物质为氯氟醚菌唑和其代谢物1,2,4-三氮唑,与山羊体内残留物质相似。
氯氟醚菌唑的剂型产品
氯氟醚菌唑按其理化性质,因原药熔点较高,且在水中溶解度很低,在水溶液中稳定,因此非常适合加工安全环保的(单剂和复配)悬浮剂,此外,它在有机溶剂中有一定的溶解度,可以加工乳油(复配)产品。在国内当前氯氟醚菌唑加工的主要剂型是悬浮剂和乳油产品(均为巴斯夫公司产品)。
由巴斯夫欧洲公司研发并在中国取得登记产品有:97%氯氟醚菌唑原药,低毒,登记证号为PD20190255;400g/L氯氟醚菌唑悬浮剂,低毒,登记证号为PD20190263;240g/L氯氟醚·吡唑酯(氯氟醚菌唑+吡唑醚菌酯为100g/L+140g/L)乳油,低毒,登记证号为PD20190265;400g/L氯氟醚·吡唑酯(氯氟醚菌唑+吡唑醚菌酯为200g/L+200g/L)悬浮剂,低毒,登记证号为PD20190264。
上述制剂产品一般在发病前或发病初期用药,持效期较长。400g/L氯氟醚菌唑悬浮剂产品喷雾用于防治苹果褐斑病,单剂剂量稀释3000~6000倍,每隔15天左右用药1次,连续施药3次,每季最多施药3次,安全间隔期21天;240g/L氯氟醚·吡唑酯乳油产品喷雾用于防治玉米大斑病,施药量为720~825mL/hm2,间隔期约10天左右视发病情况用药1~2次,每季最多施药2次,安全间隔期28天;400g/L氯氟醚·吡唑酯悬浮剂喷雾防治葡萄炭疽病时,剂量稀释1500~2500倍量,喷雾防治番茄早疫病时施药量为300~600mL/hm2;间隔期约7~10天用药,连续施药3次,每季最多施药3次,安全间隔期番茄为5天,葡萄为7天。
应用试验
1. 刘鹏飞等对氯氟醚菌唑进行了合成,并进行了生物活性测定。采用活体盆栽测定方法,即将待测化合物样品用少量溶剂(如丙酮、甲醇、DMF等),依据其对样品的溶解能力而选择,溶剂量与喷液量的体积比(等于或小于0.05)溶解后,用含有0.1%吐温80的水稀释,配制成所需质量浓度待测液。在作物喷雾机上,将待测液按所设质量浓度喷施于病害寄生主植物上(寄生主植物为在温室内培养的标准盆栽苗),24小时进行病害接种。依据病害特点,将需要控温保湿培养的病害植物接种后放在人工气候室中培养,待病害完成侵染后移入温室培养,将不需要保湿培养的病害植物直接在温室内接种并培养。待对照充分发病后(通常为7天时间)进行化合物防病效果调查。目标化合物的盆栽活性试验结果见表1。

生物活性测定结果表明:氯氟醚菌唑在测试质量浓度下对黄瓜炭疽病、玉米锈病和小麦白粉病均具有一定的盆栽活性。同等测试质量浓度下,氯氟醚菌唑对黄瓜炭疽病盆栽活性要低于对照药剂咪鲜胺和嘧菌酯;对玉米锈病,氯氟醚菌唑在6.25mg/L质量浓度下要优于对照药剂丙唑醇;对小麦白粉病,氯氟醚菌唑在1.56mg/L质量浓度下盆栽活性为100%,在0.39、0.1mg/L质量浓度下盆栽活性均优于对照药剂丙环唑和烯肟菌胺。
2. 崔一平等为有效防治香蕉叶斑病,筛选了具有较好防治效果的杀菌剂。以400g/L氯氟醚菌唑·吡唑醚菌酯悬浮剂为试验药剂,在2018年和2019年开展了防治香蕉叶斑病的田间药效试验。试验结果表明:在香蕉叶斑病发病初期进行茎叶喷雾施药,使用量133.3mg/kg的试验药剂在3次用药后,2018年和2019年的平均防效分别为74.08%和74.54%,明显优于对照药剂中133.3mg/kg的400g/L氯氟醚菌唑悬浮剂、166.7mg/kg的吡唑醚菌酯乳油和丙环唑乳油;而200mg/kg的400g/L氯氟醚菌唑·吡唑醚菌酯悬浮剂在3次药后的平均防效可达79.68%和79.93%。说明400g/L氯氟醚菌唑·吡唑醚菌酯悬浮剂对香蕉叶斑病具有优良的防治效果,是防治香蕉叶斑病的优良杀菌剂,值得在香蕉产区推广应用。
3. 栾炳辉等为明确35%氯氟醚菌唑悬浮剂对苹果褐斑病的田间防治效果,在2018-2019年连续进行了2年的田间药效试验。试验结果表明:35%氯氟醚菌唑悬浮剂对苹果褐斑病具有良好的防治效果,且持效期长。末次喷药后20天,其用药量分别为5000、3500、2500倍液的3个处理防效仍在97.50%以上,显著优于对照药剂25%丙环唑水乳剂用药量2500倍液的处理。结论是,在苹果褐斑病发生前或初期使用该药剂,对苹果树全株均匀喷雾;在推荐剂量下对苹果树安全和无药害发生,可以作为防治苹果褐斑病的有效药剂推广使用。
4. 李凌云等为了明确新型杀菌剂400g/L氯氟醚菌唑悬浮剂(巴斯夫欧洲公司产品)对花生叶斑病的田间防效,在2018-2019年通过连续2年的田间药效试验,从而明确了新型杀菌剂400g/L氯氟醚菌唑悬浮剂对花生叶斑病的田间防治效果。试验结果表明:400g/L氯氟醚菌唑悬浮剂对花生叶斑病的防治效果明显,见表2。
从表2可见,400g/L氯氟醚菌唑悬浮剂对花生叶斑病的防治效果明显。末次用药后10天,400g/L氯氟醚菌唑悬浮剂100、120、140g a.i./hm2防效均在86%以上,显著优于对照药剂70%甲基硫菌灵可湿粉剂300g a.i./hm2处理,且随着使用药剂浓度的增加,防治效果相应提高。2019年试验结果见表3。
从表3可见,末次用药后10天,400g/L氯氟醚菌唑悬浮剂100、120、140g a.i./hm2防效分别为89.40%、91.52%、93.60%,均显著优于对照药剂70%甲基硫菌灵可湿粉剂300g a.i./hm2处理,试验结果与2018年一致。
在试验期间,400g/L氯氟醚菌唑悬浮剂各处理未见花生叶片发黄、枯萎、脱落、抑制生长等药害现象,对花生安全。结论是400g/L氯氟醚菌唑悬浮剂能有效防治花生叶斑病,具有较好的应用前景。
结语
巴斯夫公司开发和上市的氯氟醚菌唑是一种全新的三唑类杀菌剂,其分子结构中具有独特的异丙醇基团,可以灵活地从游离态与靶标结合成为结合态,很好地抑制病原菌的转移、减少病菌突变、延缓抗性产生。
氯氟醚菌唑具有杀菌谱广、生物活性高、优异的内吸性、安全性高、耐雨水冲刷,兼具保护和治疗作用、持效期长的防治病害的优势。适用于许多大田作物、经济作物及草坪、花卉和观赏等特种作物;既可叶面喷雾,也可用于种子处理。它的使用将帮助全球种植者提升作物活力,提高作物产量和品质;同时,与其他类杀菌剂复配的药剂,能扩大防治谱、提高防效、降低成本和延缓抗性的产生,成为非常优秀和有效的抗性管理的新武器。
作者为本刊特约撰稿人
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