除草劑環磺酮應用研究與開發進展

顧林玲，汪徐生

（1.江蘇省農藥研究所股份有限公司，南京 210046；2.安徽嘉聯生物科技有限公司，安徽桐城 231470）

◆品種介紹◆

除草劑環磺酮應用研究與開發進展

顧林玲1，汪徐生2

（1.江蘇省農藥研究所股份有限公司，南京 210046；2.安徽嘉聯生物科技有限公司，安徽桐城 231470）

環磺酮（tembotrione）是拜耳公司開發的HPPD抑制劑類除草劑。自2007年上市以來，其全球銷售額總體上保持高速增長態勢。環磺酮2015年全球銷售額為2.3億美元，2016年全球銷售額為2.1億美元，2010—2015年復合年增長率為19.3%。本文概述了環磺酮的理化性質、合成路線與專利狀況等，并重點介紹其發展歷程、應用及市場概況。

環磺酮；除草劑；HPPD抑制劑；市場；應用；進展

Abstract:Tembotrione is a herbicide as HPPD inhibitor,developed by Bayer.Since its introduction,tembotrione has made strong gains in many major maize markets.The physical and chemical property,patent and synthetic route of tembotrione were introduced.The article focused on the development process,golbal market,and its application.

Key words:tembotrione;herbicide;HPPD inhibitor;market;application;progress

環磺酮（tembotrione）是拜耳公司開發的苯甲酰環己二酮類除草劑，為對羥基苯基丙酮酸雙氧化酶（HPPD）抑制劑。其主要用于玉米，防除多種闊葉雜草和禾本科雜草，對部分抗性雜草有效[1]。與同類品種硝磺草酮相比，環磺酮活性更高，更耐雨水沖刷，且防治適期更長。目前，環磺酮已在全球多個市場使用，取得令人矚目的成績[2]。

自2007年上市以來，環磺酮總體保持高速增長態勢，2009—2014年復合年增長率高達51.6%，遠高于HPPD抑制劑類其他品種。2015年，其全球銷售額為2.3億美元，同比略有下降[3]。2015年，環磺酮在玉米田除草劑中排第7位，在HPPD抑制劑類除草劑中排第2位[3]。

1 理化性質與毒理學[4-5]

環磺酮（tembotrione）開發代號為AE 0172747，常用商品名有Laudis、Capreno等。其分子式為C17H16ClF3O6S，相對分子質量為440.8，CAS登錄號[335104-84-2]。化學名稱：2-[2-氯-4-(甲磺酰基)-3-[(2,2,2-三氟乙氧基)甲基]苯甲酰基]-1,3-環己二酮。化學結構式如下：

給藥后，96%以上的環磺酮24 h內被大鼠排出體外。雄大鼠主要通過尿和糞便排泄，雌大鼠主要通過尿排泄。代謝物主要是環己二酮羥基化產物。環磺酮在植物體內快速代謝，代謝途徑包括環己二酮環發生羥基化反應，繼而發生斷裂，形成相應的取代苯甲酸。

環境消解動態研究表明：有氧條件下，環磺酮在土壤中快速消解，DT50值為4～56 d（平均值為13.7 d）；水中DT50值為14 d。土壤中代謝物有2-氯-4-(甲磺酰基)-3-[(2,2,2-三氟乙氧基)甲基]苯甲酸（AE-0456148）、2-氯-4-(甲磺酰基)-3-[(2,2,2-三氟乙氧基)甲基]苯酚（AE-0968400）等[5]。

大鼠急性經口、急性經皮LD50值均＞2000mg/kg。制劑對兔眼睛有中等刺激性，對兔皮膚無刺激性。大鼠急性吸入LC50值＞5.03 mg/L，雄大鼠NOEL值為0.04 mg/kg b.w.。ADI（EPA）：aRfD為0.000 8 mg/kg、cRfD為0.000 4 mg/kg[2007]。

野鴨急性經口LD50值＞292 mg/kg，山齒鶉急性經口LD50值＞1 788 mg/kg。魚類：虹鱒急性經口LC50值（96 h）＞100 mg/L。藻類：月牙藻（Pseudokirchneriella subcapitata）EbC50值（96 h）為0.38 mg/L，ErC50值（96 h）為0.75 mg/L。其他水生生物：膨脹浮萍（Lemna gibba）EbC50值（7 d）為0.006 mg/L，ErC50值（7 d）為0.008 mg/L。蜜蜂：LD50值（72 h，急性經口）＞92.8 μg/蜂，（接觸）＞100 μg/蜂。蚯蚓LC50值（14 d）＞1 000 mg/kg（土壤）。

2 應用

環磺酮為對羥基苯基丙酮酸雙氧化酶（HPPD）抑制劑。HPPD催化對羥基丙酮酸轉化為尿黑酸（homogentisic acid），進而轉化為光合作用中電子傳遞所需要的質體醌（plastoquinone）和生育酚（tocopherol）。HPPD抑制劑的作用結果是引起植物體內質體醌和生育酚減少，植物出現失綠、褪色癥狀，組織壞死，最終植物在2周內死亡[1,6]。

環磺酮主要用于玉米，在向日葵和非農領域也有少量應用[7]。環磺酮除草譜廣，具有內吸性和選擇性。其芽后防除玉米田多種闊葉雜草與禾本科雜草，如薊、田旋花、婆婆納、辣子草、鼬瓣花和豬殃殃等，且對草甘膦、ALS-抑制劑類、麥草畏等抗性雜草有效[6]。對于一些頑固雜草，如卷莖蓼（Polygonum convolvulus）等，環磺酮可與溴苯腈單劑或溴苯腈＋特丁津復配劑桶混施用。環磺酮每季最大用藥量為100 g/hm2，可以1次施用，也可以分2次施用。首次用藥后14 d，再進行第2次施用。環磺酮施用量應根據試驗情況、目標雜草種類以及施用情況（單用或與其他藥劑桶混）決定[8]。環磺酮施用適期長，在玉米8葉期前皆可施用[8]。與硝磺草酮相比，其活性更高，施用適期更長。

拜耳公司在歐洲開展的田間試驗結果顯示：在100 g/hm2有效成分用量下，44 g/L環磺酮＋22 g/L雙苯唑酸（isoxadifen）OD對玉米田94種雜草的防效在75%～100%之間。對甜菜（Beta vulgaris）、歐洲油菜（Brassica napus）、多葉藜（Chenopodium polyspermum）、鼬瓣花（Galeopsis tetrahit）、大爪草（Spergula arvensis）等18種雜草的防效為100%；對藜（Chenopodium album）、Digitaria seriata、稗草（Echinochloa crusgalli）、水蓼（Polygonum hydropiper）、龍葵（Solanum nigrum）、敗醬草（Thlaspi arvense）等23種雜草的防效在95%以上；對苘麻（Abutilon theophrasti）、野芝麻（Lamium purpureum）、野芥菜（Raphanus raphanistrum）、新疆野芥（Sinapis arvensis）、繁縷（Stellaria media）等15種雜草的防效大于90%；對馬唐（Digitaria sanguinalis）、德國洋甘菊（Matricaria chamomilla）、山靛（Mercurialis annua）、黍（Panicum miliaceum）、桃葉蓼（Polygonum persicaria）、光頭稗（Echinochloa colonum）等23種雜草防效在80%以上；對白莧（Amaranthus albus）、野燕麥（Avena fatua）、止血馬唐（Digitaria ischaemum）、婆婆納（Veronica persica）等15種雜草的防效在75%以上[8]。

環磺酮主要劑型有：可分散油懸浮劑（OD）、懸浮劑（SC）等。

3 市場與開發

3.1 環磺酮全球市場

環磺酮自2007年上市以來，受到市場的歡迎，銷售額一路攀升。2014年，其全球銷售額達2.4億美元；2015年，受全球農藥市場的影響，其銷售額略有下降，2010—2015年復合年增長率為19.3%。2016年，其全球市場繼續下行，銷售額下降至2.1億美元。環磺酮是拜耳十大暢銷產品之一。其銷售額見表1。

在環磺酮的地區市場中，拉丁美洲市場地位最為重要，其后依次為歐洲、北美自由貿易區（NAFTA）。2016年，環磺酮在拉丁美洲的銷售額為0.97億美元，較上年上升26.0%，占總市場的46.2%；在歐洲和NAFTA的銷售額分別為0.46億美元、0.26億美元。其中，NAFTA地區銷售額與上年相比，降幅顯著[7]。

表1 2009—2016年環磺酮的全球銷售額

2016年，環磺酮在巴西銷售額最高，為0.96億美元，占總市場的45.7%；美國銷售居第二，為0.22億美元，與2015年相比，銷售額下降57.7%，這也是2016年環磺酮全球市場下降的主要原因。匈牙利居第三[7]。

3.2 環磺酮開發歷程

磺草酮是由捷利康（現先正達）公司開發的第1個苯甲酰環己二酮類除草劑。磺草酮的成功開發，推動了苯甲酰環己二酮類除草劑的快速發展，多個品種相繼被開發。環磺酮是在磺草酮結構基礎上進行優化而得[9]。

2007年，環磺酮在奧地利首先取得登記，并上市。產品中加入了安全劑雙苯唑酸，商品名為Laudis，用于防除玉米田禾本科雜草和闊葉雜草。

環磺酮2008年在巴西登記，2009年在葡萄牙登記，2010年在智利上市，2011年在希臘登記，2012年在意大利上市[10]。

2007年，環磺酮原藥及其產品獲得美國登記[11]。2010年，環磺酮與噻酮磺隆（thiencarbazone）的復配產品Capreno在美國上市，其后在歐洲和拉美取得進一步登記。2016年，環磺酮與麥草畏復配劑DiFlexx Duo在美國上市，用于玉米[2]。

2014年5月1日，環磺酮被列入歐盟農藥登記條例（1107/2009）已登記有效成分名單，有效期至2024年4月30日。奧地利為其文件起草國，目前已在奧地利、比利時、保加利亞、捷克、德國、EL、西班牙、法國、克羅地亞、匈牙利、意大利、盧森堡、荷蘭、波蘭、羅馬尼亞、斯洛文尼亞、斯洛伐克、英國等取得登記[12]。

截至2017年8月，環磺酮未獲得我國登記。

4 合成工藝

苯甲酰環己二酮類除草劑通常由環己二酮類化合物和取代的苯甲酰氯經過縮合、重排得到[6,13]。環磺酮也由此方法制得，反應方程式如下。

中間體1是合成環磺酮的關鍵中間體，目前關于中間體1合成的報道并不多，合成路線多以2,6-二氯甲苯為起始原料[14]。左靜等[15]選用3-氯-2-甲基苯胺為原料，通過重氮化、傅克酰基化、氧化、鹵仿、酯化、溴化、縮合、水解、酰氯化等反應合成關鍵中間體1，工藝路線如下。

5 專利

1999年9月9日，德國安萬特作物科學公司（現拜耳公司）對環磺酮等化合物提出PCT申請。專利號：WO0021924；專利名稱：苯甲酰基環己烷二酮的制法，及其作為除草劑與植物生長調節劑的用途（Benzoylcyclohexandiones,method for the production and use thereof as herbicides and plant growth regulators）。該申請獲得阿根廷、奧地利、澳大利亞、保加利亞、巴西、加拿大、中國、德國、匈牙利、意大利、日本、韓國、墨西哥、俄羅斯、美國等多個國家和地區的專利授權。其歐洲和中國專利將于2019年9月8日到期，其美國專利（US6376429）到期日為2019年10月7日[16]。

環磺酮雖離專利期滿尚有些時日，但一些國內外企業已著手登記工作。截至2017年8月，已有4家公司7個環磺酮產品進入田間試驗階段。它們分別為：5%、6%可分散油懸浮劑，420 g/L、40%懸浮劑，以及環磺酮、煙嘧磺隆、莠去津三元復配可分散油懸浮劑（29%），環磺酮、異丙甲草胺、莠去津三元復配懸浮劑（52%）等。

6 競爭品種

玉米是除草劑的第二大用藥作物，僅次于谷物。2015年，玉米田除草劑全球市場為39.33億美元，占全球除草劑市場的18.2%。2015年，玉米田除草劑銷售額居前十的品種有：草甘膦、莠去津、硝磺草酮、異丙甲草胺、乙草胺、煙嘧磺隆、環磺酮、異唑草酮、百草枯、噻酮磺隆。環磺酮居玉米除草劑市場第7位，硝磺草酮位居第三，異唑草酮居第8位。玉米田除草劑銷售額居前10位的國家有：美國、中國、巴西、阿根廷、法國、德國、墨西哥、羅馬尼亞、意大利、匈牙利。美國玉米田除草劑占玉米田除草劑全球市場的31%，環磺酮是美國、巴西玉米田重要的除草劑品種。

環磺酮主要用于芽后防除禾本科雜草和闊葉雜草。其他用于玉米田芽后除草的品種有煙嘧磺隆、氟磺隆、苯吡唑草酮、甲酰氨基嘧磺隆、氟吡草腙、丙炔氟草胺、砜嘧磺隆、硝磺草酮、磺草酮、特丁津等。環磺酮在玉米田除草劑市場既有同類品種的競爭，也有來自其他品種的競爭。

6.1 硝磺草酮

硝磺草酮是HPPD抑制劑類除草劑的領先產品。2001年，硝磺草酮由先正達公司上市，主要用于玉米，現已擴作至水稻和谷物。硝磺草酮為廣譜、內吸、選擇性除草劑，對一年生闊葉雜草和一些禾本科雜草有效，尤其對磺酰脲類抗性雜草有效。硝磺草酮不僅對玉米安全，而且對環境、后茬作物安全[17]。2015年其全球銷售額為6.10億美元，2010—2015年復合年增長率為5.6%[2]。

6.2 異唑草酮

6.3 煙嘧磺隆

煙嘧磺隆是1992年上市的磺酰脲類除草劑，具有內吸、選擇性。煙嘧磺隆主要用于玉米，防除一年生禾本科雜草和一些闊葉雜草。其用量低，防效好，可與多種藥劑混用。其應用技術要求嚴格，抗性水平較高，對少數玉米有藥害，這些限制了其應用發展。2015年，煙嘧磺隆全球銷售額為2.2億美元，同比下降15.4%，2010—2015年復合年增長率為-4.0%。

7 小結

環磺酮是由拜耳公司開發的苯甲酰環己二酮類除草劑，也是重要的HPPD抑制劑類除草劑。其主要用于玉米，是美國、巴西玉米田除草劑市場的重要品種。環磺酮2007年上市之后，其銷售額總體保持高速增長態勢。2015—2016年，受全球農藥市場影響，其銷售額持續下降。

環磺酮為芽后選擇性除草劑，對眾多一年生禾本科雜草和闊葉雜草高效，此外，其對一些抗性雜草也具有防除效果。拜耳為了延緩其抗性產生，將其與多個品種復配，其中，環磺酮與噻酮磺隆的復配尤為成功，該產品已在美國、歐洲、拉美等多個國家和地區上市。此外，拜耳和先正達已經達成了一項協議，共同開發耐HPPD抑制劑類除草劑大豆，其中包括環磺酮[18]。

玉米是我國重要的糧食作物。2015年，全球玉米種植面積為1.737億hm2，我國玉米種植面積最大，所占份額為21.9%。我國玉米田除草劑市場居世界第二，給環磺酮提供了巨大的想象空間。

環磺酮具有優異的性能，巨大的市場容量，其全球銷售額預計會有較大的上升空間。環磺酮未來或將成為硝磺草酮強有力的競爭者。但需要注意的是，環磺酮對水生植物生長有一定影響，且其殘效期較長，具有一定的環境殘留風險。

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（責任編輯：柏亞羅）

Research and Development Progress of Herbicide Tembotrione

GU Lin-ling1,WANG Xu-sheng2
(1.Jiangsu Pesticide Research Institute Co.,Ltd.,Nanjing 210046,China;2.Anhui Jialian Biological Co.,Ltd.,Anhui Tongcheng 231470,China)

TQ 457.2＋7

A

10.3969/j.issn.1671-5284.2017.05.013

2017-09-01

顧林玲（1975—），女，江蘇省響水縣人，高級工程師，主要從事期刊編輯工作。E-mail：1415213318@qq.com