新型除草劑礬吡草唑的專利現狀及其布局研究

中圖分類號：S482.4 文獻標志碼：A 文章編號：1003-935X（2025）03-0011-07

Research on Patent Status and Portfolio of Pyroxasulfone

TANG Huaiwu[Pantent Examination Cooperation（Jiangsu） Center of the Patent Ofice，CNIPA，Suzhou 215163，China]

Abstract：Pyroxasulfonehasgained significantatention worldwideinrecent years.Thisstudy exploreedthepatentsof pyroxasulfoneandpyroxasulfone patents filedby Kumiai Chemical Industry Co.，Ltd.（hereinafterreferred toas “ Kumiai\"）against multipledomesticand international enterprisesas a starting point.This study analysised Kumiai patentsstrategy for pyroxasulfone through two critical dimensions：multi-dimensional protection scope constructio and dynamic temporal patent portfolio deeply.The analysisaimed to provideactionable guidance for Chinese agricultural technology innovators to avoid patent infringement risks when developing pyroxasulfone-related productsand provide reference for enterprises to enhance their patent portfolio capabilities also.

Keywords： pyroxasulfone;patent status;patent portfolio;patent infringement;protection scope

砜吡草唑系日本組合化學工業株式會社（以下簡稱“組合化學”或“Kumiai”）和庵原化學工業株式會社（以下簡稱“庵原化學”）共同研制開發的除草活性化合物，英文通用名為Pyroxasulfone，CAS登記號為447399-55-5，其化學結構式見圖1。

2011年，砜吡草唑首次在澳大利亞登記用于小麥田除草，2019年在我國獲得原藥登記。目前，砜吡草唑已登記于玉米、大豆、棉花、花生、小麥、向日葵及馬鈴薯等作物田，用作芽前封閉處理劑，以封殺禾本科雜草為主、闊葉雜草為輔1。

自2011年上市以來，砜吡草唑在美國、澳大利亞等國家廣泛使用，近年在中國、巴西等農業大國也逐步推廣應用。砜吡草唑的全球銷售額持續增長，2023年其銷售額約為5.36億美元，表現出了巨大的市場潛力[2]。中國農藥信息網顯示，截至2024年年底共有4家國內企業取得砜吡草唑登記。隨著原研化合物專利權到期，越來越多的企業著手研究砜吡草唑相關產品。然而，進入該產品領域面臨重大挑戰，其中專利權就是眾多企業要跨越的障礙。

圖1砜吡草唑結構式Fig.1 Structural formulaof pyroxasulfone

近年來，組合化學針對砜吡草唑在全球范圍內發起了一系列維權行動。根據組合化學官網消息，截至2024年年底，已有5家中國企業和4家澳大利亞企業面臨其發起的專利侵權訴訟[3]。如何在布局砜吡草唑時避免專利侵權訴訟是眾多農化企業面臨的難題。

然而，現有的文獻多集中于砜吡草唑的合成路線研究、生物活性測試、復配制劑開發或市場分析[4-15]，缺乏對砜吡草唑專利狀況的系統梳理以及組合化學專利布局的深入分析。本文通過梳理組合化學圍繞砜吡草唑的專利申請，分析組合化學的專利布局及現狀，以期為我國農業科技創新主體加強專利布局提供借鑒。

1 礬吡草唑的專利現狀

1.1 礬吡草唑專利申請概況

砜吡草唑首個化合物專利W02002062770A1申請于2002年2月7日，2006年5月31日獲得中國專利權。截至2024年年底，砜吡草唑相關專利申請數量已超過800件。申請人除了組合化學和庵原化學外，還包括拜耳、潤豐化工等國內外農化企業。目前國內外創新主體針對砜吡草唑的專利申請涵蓋了通式化合物、制備工藝、晶體及其衍生物、中間體及制備方法、組合物、制劑及應用等方面。盡管越來越多企業申請礬吡草唑相關專利，但組合化學依然占據主導地位。

1.2 組合化學的專利現狀

圍繞砜吡草唑活性化合物，組合化學從通式化合物、制備工藝、組合物、晶體到中間體進行了全方位布局，其專利見表1。

2組合化學專利布局分析

由表1可知，組合化學圍繞該活性成分構建了一套覆蓋全產業鏈、多技術節點的立體化專利保護體系，具有明顯的層次結構與戰略意圖。這一布局以核心專利為根基，以外圍專利為拓展，通過技術的多維覆蓋及時間的持續投入，形成了較強的專利壁壘，實現了對砜吡草唑從分子結構到終端應用的全方位保護。以下從保護范圍的立體構建與時間維度布局2個層面展開分析，并結合具體專利案例闡述其布局邏輯與市場影響。

2.1保護范圍的立體構建

組合化學圍繞砜吡草唑構建了一套覆蓋全產業鏈、多技術節點的立體化專利保護體系。如圖2所示，其專利布局策略呈現顯著的“核心-外圍”遞進式特征，通過基礎化合物專利、中間體制備專利、晶型專利、組合物及制劑專利等多層次保護網，實現了對砜吡草唑從分子結構到終端應用的全方位壟斷。

核心化合物專利（W02002062770A1）構建了基礎性壁壘，通過馬庫什通式覆蓋所有可能的取代基衍生物，可以防止競爭對手通過結構微調規避專利。雖然該專利已到期，但早期布局奠定了市場壟斷基礎，為組合化學在砜吡草唑商業化初期建立了市場優勢地位。中間體與制備工藝專利構筑生產性壁壘，封鎖關鍵合成路徑（WO2004013106A1、W02005095352A1等），使仿制農藥企業難以獲得低成本原料。即使化合物專利失效，中間體專利（CN1938278B、CN112004805B等）仍可阻止競爭對手規模化生產，形成“專利懸崖延遲效應”。晶型與制劑專利則從應用端構建了技術壁壘。通過特定晶型和制劑技術優化藥效，同時提高仿制難度。差異化制劑不僅可延長市場獨占期，還能針對不同應用場景開拓并保護細分市場。

表1組合化學的砜吡草唑專利

Table1Pyroxasulfone patents filed by Kumiai

圖2組合化學對砜吡草唑的專利保護體系Fig.2 Patentprotection framework forpyroxasulfone byKumiai

2.1.1核心專利：構建核心專利族，筑牢技術壁壘的基石組合化學首先通過核心專利保護基礎化合物，以此構建砜吡草唑的核心專利族。組合化學于2002年2月7日通過PCT途徑提交了首件砜吡草唑化合物專利（W02002062770A1），標志著其技術壟斷的起點。該專利圍繞馬庫什通式化合物（異噁唑啉衍生物及其鹽）進行保護，其母案專利（CN1491217A）于2006年在中國獲得授權（授權號：CN1491217B），此核心專利為砜吡草唑的保護奠定了基礎。在通式化合物專利申請的基礎上，組合化學通過分案申請進一步細化保護范圍，將權利延伸至具體化合物及其鹽等其他形式。通過核心專利與分案申請的結合，組合化學構建了一個完整的核心專利族，從基礎化合物層面提供了強有力且層次分明的保護。

2.1.2外圍專利：多領域布局外圍專利，加固技術壁壘外圍專利是組合化學專利布局的重要延伸，圍繞化合物的制備、組合物、制劑、晶體、中間體及應用展開多領域、全方位的專利布局。

中間體專利是組合化學控制生產環節的關鍵，是其專利戰略的重要組成部分。通過布局關鍵中間體的專利，組合化學有效地限制了其他企業對砜吡草唑的生產。即使化合物專利到期，中間體專利仍可成為阻止競爭對手進入市場的有效屏障。組合化學通過系統布局中間體合成路徑專利，形成對砜吡草唑生產鏈的“卡脖子”控制。例如，2003年申請的吡唑衍生物制備專利（WO2004013106A1）覆蓋了關鍵中間體的合成方法，其分案CN1995021A則進一步聚焦于甲酰化反應工藝。值得注意的是，組合化學近年來仍在持續更新中間體技術。例如，2019年申請的5，5－二取代-4，5-二氫異啞唑制備方法專利（CN112004805B），有效期直至2039年，這意味著即使化合物專利到期，競爭對手仍可能受限于中間體專利而難以實現規模化生產。這些中間體專利涵蓋了砜吡草唑生產過程中的多個關鍵中間體及其制備方法，形成了對生產鏈條的多環節控制，使得其他企業若想生產砜吡草唑，必須繞過這些專利，難度極大。

晶型專利是組合化學專利布局的另一組成部分。通過開發保護砜吡草唑的新晶型，組合化學進一步強化了其技術優勢。晶型專利不僅能防止仿制藥企業通過開發不同晶型來規避設計，還能通過優化晶體理化性質（如溶解性、穩定性）來提升制劑效果，進一步鞏固其市場優勢。

組合物、制劑及應用專利是終端市場的技術壁壘。組合化學在組合物、制劑及應用方面也進行了廣泛的專利布局，以拓展砜吡草唑的應用場景，擴大市場份額。從微膠囊技術（W02020090531A1）到水性懸浮劑（W02020189282A1），組合化學的制劑專利始終聚焦于應用場景的精準適配。2022年申請的專利（WO2022158499A1和WO2022158500A1）針對不同土壤質地（黏土/沙質）設計了基于針狀/柱狀晶體的差異化施用方案，體現了其技術到市場的多維度布局策略。

2.2 時間維度的動態布局

組合化學在砜吡草唑的專利布局中，對時間維度進行了系統規劃，通過長達20余年的分階段持續性投入，形成了“早期占位－中期拓展-后期防御”的遞進式布局（圖3）。這種布局不僅契合化合物研發與市場生命周期的規律，更通過調控專利申請的節奏，最大限度地延長了技術獨占期，壓制了競爭對手的跟進空間。

2.2.1早期（2002—2005年）占位：核心專利搶占先機，確立技術源頭控制權此階段，組合化學的策略是在化合物發現初期快速完成基礎專利布局，以保護核心結構，建立先發優勢。2002年申請的首件砜吡草唑專利作為“母案”，確立了砜吡草唑的核心結構保護范圍，成為后續所有外圍專利的權利要求基礎。2005年，在母案基礎上提出分案申請，進一步細化了保護范圍。盡管該分案專利與母案保護范圍部分重疊，但通過分案申請對核心化合物結構進行了細化保護：一方面，明確限定了化學結構特征，降低了侵權判定難度；另一方面，當母案因權利要求范圍過寬面臨無效風險時，分案專利中具體結構的權利要求穩定性更高。通過這種權利要求的層級化設計，實現了專利組合的攻防平衡。

圖3組合化學對砜吡草唑的專利布局 Fig.3Patent portfolio of pyroxasulfone by Kumiai

在核心化合物專利申請2年后，組合化學啟動了中間體（WO2004013106A1）和組合物（WO2004014138A1）專利布局。此舉不僅在外圍專利方面同樣建立了先發優勢，防止競爭對手通過自主開發中間體來規避核心專利，也避免了被競爭對手的外圍專利限制。

2.2.2中期（2006—2015年）拓展：外圍專利矩陣擴張，構建技術“護城河”在核心化合物專利有效期內，圍繞中間體和應用場景分階段布局外圍專利，逐步形成“專利叢林”。

2007年，組合化學申請的中間體專利（WO2007094225A1）保護了上游中間體結構，并通過分案申請進一步細化了中間體的甲酰化反應等的制備工藝。中間體專利從“單一結構保護”轉向“工藝路徑細分”，覆蓋了鹵化、甲酰化、醚化等多個關鍵合成步驟，從而實現了對生產鏈條的分段控制。

2010年，組合化學申請了粒狀肥料專利（WO2010119791A1），將活性成分與肥料載體結合，2015年申請莖葉處理制劑專利（WO2015129729A1），拓展應用場景。通過持續擴展外圍專利矩陣，進一步構建了技術護城河。2.2.3后期（2016—2025年）防御：專利懸崖下的拓展布局，延長技術獨占期應對核心化合物專利到期形成的專利懸崖，通過合成工藝、晶型、新制劑、衍生物等外圍專利進行防御性布局，構建第2道防線，延長技術獨占期。

2018年，組合化學申請了中間體制備專利（WO2019117255A1和W02019131715A1），以保護合成路線后段的關鍵中間體。這些專利的有效期將持續至2038年，從而在化合物核心專利到期后，其對生產環節的控制權變相延長了16年。2019年申請新型中間體工藝專利（WO2019208643A1），采用不同反應路線，與早期工藝形成差異化保護。2022年申請金屬催化劑氧化工藝專利（W02022191292A1），減少過渡金屬使用，契合環保政策趨勢。2022年申請醛化合物及二硫化物中間體專利（W02023054702A1、WO2023074828A1），用于探索砜吡草唑衍生物的合成路徑，為下一代產品研發儲備專利資產。2023年申請無過渡金屬氧化工藝專利（WO2023248964A1），利用鹵代乙酸實現清潔生產，形成對傳統工藝的替代性保護。

通過關鍵中間體及制備工藝的專利布局，即使核心化合物專利失效，競爭對手仍需在未來15～20年內面臨中間體專利的限制，大幅推遲仿制藥上市時間。

2020年申請礬吡草唑晶體專利（WO2021002484A2），保護具有特定衍射峰的晶型結構。2022年申請針狀/柱狀晶體應用專利（WO2022158499A1、W02022158500A1），將晶型與應用場景結合，布局晶體應用專利。通過晶型專利維持產品獨特性，迫使競爭對手投入額外研發成本開發新晶型，從而增加了其競爭成本。

2019年申請微膠囊制劑及制備方法專利（WO2020090531A1、WO2020090530A1），解決傳統劑型的環境毒性與穩定性問題，從而形成高端市場應用壁壘。2020年申請水性懸浮劑專利（WO2020189282A1），通過配方優化提升產品適用性，覆蓋更廣泛的農業場景。在核心化合物專利權期限屆滿前后，通過新型制劑專利推出升級產品，維持競爭優勢。

組合化學構建的礬吡草唑技術壁壘并非各類專利的簡單疊加，而是通過多維度專利布局形成的立體防御體系，通過協同效應形成“ 1+1gt;2 ；的生態壟斷。從技術覆蓋的廣度來看，該體系以核心化合物專利為根基，以中間體、晶型、制備工藝、組合物、制劑等外圍專利為支撐，形成了“核心-外圍”雙層技術壁壘，增加了競爭對手規避設計的難度。從保護時間的延續性來看，核心專利與外圍專利形成了有效的“保護期接力”，這種布局使組合化學在核心專利失效后，仍能憑借在不同時期申請的外圍專利，持續控制生產鏈條、產品形態及應用場景，形成“專利保護真空期為零”的理想狀態，有望將實質性的技術獨占期維持至2040 年以后。

3對國內企業專利布局的啟示

3.1加大研發投入，推動技術創新

我國企業應增加研發投人，并通過加強產學研合作，促進技術創新。在砜吡草唑的化合物改造、合成工藝和制劑技術等方面開展深人研究，開發具有市場競爭力的產品。

從分子結構修飾角度，企業可通過雜環替換、取代基改造、成鹽創新等方式突破技術壁壘。例如，將核心異噁唑啉環替換為噻唑啉、咪唑啉等雜環，通過雜環骨架重構，開發新的母核結構；通過取代基差異化設計，改變化合物的電子云密度，增強電子效應，提高生物活性或代謝穩定性；或者開發谷氨酸鹽、馬來酸鹽等新鹽型以提升水溶性，或設計酯類前藥延長藥效持效期。通過上述修飾，企業可開發結構新穎的化合物，構建自主專利池。

從替代合成工藝技術路線及中間體創新角度，企業可采用生物催化與綠色化學替代等方式創新。例如，部分合成反應中采用酶催化代替部分傳統催化劑；篩選新的氧化劑或通過電化學氧化手段，改進硫醇氧化為礬的氧化工藝；采用微通道連續流技術將環合、氧化等關鍵步驟整合至微通道反應器中，通過精確控制溫度和停留時間，提升反應選擇性并減少副產物等。

從劑型及應用創新角度，企業可從新型微膠囊、納米制劑等技術中尋找突破口，開發智能響應型微膠囊，例如，能適應不同土壤（水分、酸堿度等）或環境（溫度、光照等）條件的環境響應型微膠囊緩釋制劑，來突破傳統控釋技術。開發從被動釋放到主動靶向的納米遞送系統，進行納米載體功能化，如摻雜磁性粒子以實現靶向遞送。

3.2強化專利保護意識，優化專利布局

增強專利保護意識。研發出新產品或新技術后，企業應盡快評估其專利性，準備申請材料，及時為研發成果申請專利。

合理的專利布局策略是企業實現專利價值最大化的關鍵。企業應從保護范圍、時間和地域等多個維度精心規劃專利布局，以提升專利保護的有效性和覆蓋面。從保護范圍維度來看，企業應構建多層次、全方位的專利保護網絡。以核心專利為基石，對關鍵技術和產品的核心部分進行保護。在此基礎上，向外圍拓展，延伸至應用領域、改進方案、配套產品等。時間維度的專利布局同樣至關重要。企業需充分考慮技術研發的階段性和產品的市場生命周期，制定分階段的專利申請計劃。在技術研發初期，及時申請基礎性專利，確立技術的先發優勢，為后續研發成果的保護提供基礎框架。隨著技術的不斷改進和產品的升級換代，適時申請改進型專利和衍生專利。通過持續的專利布局，在整個技術發展過程中保持領先地位，延長專利保護期，從而確保在產品的不同發展階段都能得到專利的有效保護。地域維度的專利布局要求企業具備全球化視野，根據產品的目標市場和潛在市場分布，在不同國家和地區有針對性地申請專利。

通過從保護范圍、時間和地域這3個關鍵維度合理實施專利布局，企業能構建立體的、全方位的專利保護體系，顯著提升專利保護的有效性和覆蓋面，為其創新發展和市場競爭提供堅實的保障。

3.3關注專利侵權風險，提升風險應對能力

在企業發展過程中，專利侵權風險是一種持續存在的潛在威脅，可能給企業帶來重大法律和商業沖擊。其中，尚未被識別的風險潛在危害最大。因此，企業應保持敏銳的洞察力，緊密關注本領域國內外專利的動態變化，構建一套完善的專利風險預警與排查機制。

建議企業定期開展全面、深入的專利風險排查工作。如借助專業的專利檢索工具和數據庫，對業務相關的專利進行地毯式檢索和分析。在關鍵項目中，應進行專利自由實施（FTO）盡職調查。排查工作須從專利的技術領域、權利要求范圍、法律狀態等多個維度入手，以精準識別潛在的侵權風險。

為有效應對可能出現的侵權風險，企業須提前制定周全的應對預案。在應對侵權指控初期，企業應迅速組建由法務、技術專家組成的應急團隊，對侵權指控進行專業評估。若評估后確實存在侵權可能性，企業可主動發起專利無效宣告請求等，并著手尋找合適的替代技術方案。同時積極與權利方溝通協商，嘗試通過專利許可、技術合作等方式達成和解。若侵權指控缺乏依據，企業應果斷采取法律手段，維護自身合法權益。

綜上所述，通過持續關注專利動態、強化風險排查機制、提前制定應對策略，企業方能有效規避和應對專利侵權風險，為自身的知識產權安全筑牢防線，保障企業創新成果的可持續發展。

參考文獻：

[1]楊吉春，范玉杰，吳嶠，等．新型除草劑pyroxasulfone[J]．農藥，2010，49（12）：911-194.

[2]楊益軍，張波，吳江，等.砜吡草唑市場狀況及前景展望[J].農藥科學與管理，2023，44（11）：16-22.

[3]組合化學工業株式會社.Kumiai就第三方砜吡草唑產品（ShanghaiE-tongChemicalCo.，Ltd.）在中國啟動新的法院訴訟[EB/0L]. （2025-02-13）[2025-03-01].https：//ir.kumiai- chem.co. jp/en/allnewsrelease.html.

[4]徐洪樂，樊金星，張宏軍，等．麥田新型除草劑砜吡草唑的除草活性［J]．植物保護，2019，45（4）：288-292.

[5]萬永樂，李云峰，吳向輝，等．砜吡草唑對小麥田雜草的除草活性及安全性評價［J].農藥，2022，61（11）：850-854，858.

[6]卞康亞，吳明昊，朱展飛，等. 40% 砜吡草唑懸浮劑防除小麥田一年生雜草效果[J]．雜草學報，2023，41（4）：74-81.

[7]李朝旭，黃琛，王光杰，等.砜吡草唑不同合成路線中1-甲基-3-三氟甲基-4-羥甲基-5-二氟甲氧基-1H-吡唑的殘余比較[J].農藥，2024，63（12）：879-883.

[8]祝玉超，沈運河，張騰飛，等. 40% 砜吡草唑懸浮劑的開發［J].世界農藥，2024，46（7）：33-36.

[9]毛奇，閔紅，張國彥，等.大豆玉米帶狀復合種植田雜草防除技術集成試驗［J].雜草學報，2024，42（1）：56-61.

[10]高興祥，黃修柱，袁善奎，等.砜吡草唑的除草譜及玉米安全性測定[J].世界農藥，2025，47（3）：43-48.

[11]李雨露，孔玄慶，程昂，等.砜吡草唑對6種環境生物的毒性研究[J].安徽農業科學，2024，52（21）：114-118.

[12]鄔臘梅，伍燦，楊江山，等．砜吡草唑對紅麻田雜草的防控效果及安全性評價[J].農藥，2024，63（12）：925-931，936.

[13]楊偌升，劉清浩，李廣領，等.砜吡草唑土壤殘留動態及對后茬植物安全性評估[J].植物保護，2024，50（6）：284-290.

[14]Samota SR，Chhokar RS，Yadav DB，et al. Pyroxasulfonebasedtank-mix herbicide combinations fordiverse weed flora control inwheat[J].Crop Protection，2024，181：106695.

[15]PurohitNN，KaurP，BhullarMS.Synergisticimpact of tankmixing pendimethalin and pyroxasulfone on soil enzymaticandmicrobial dynamics[J]. Environmental Monitoring and Assessment，2024，196（11） ：1087.