一文了解拜耳新烟碱类杀虫剂氟吡呋喃酮

日期:04-07-2022

世界农化网中文网报道： 烟碱乙酰胆碱受体是杀虫剂重要的作用靶标，也是研究热点。氟吡呋喃酮也是一款作用于烟碱乙酰胆碱受体的新杀虫剂，由拜耳公司创制。其分子结构中包含丁烯酸内酯基团，不仅传承了其他作用于烟碱乙酰胆碱受体杀虫剂拥有的对刺吸式口器害虫的良好防效，而且选择性更强，与吡虫啉等无交互抗性。与其他大多数作用于烟碱乙酰胆碱受体杀虫剂相比，其对蜜蜂相对安全。因此，氟吡呋喃酮可以在部分地区替代吡虫啉、噻虫嗪等的使用。

1  理化性质

       氟吡呋喃酮英文通用名flupyradifurone，试验代号BAY102960，商品名Sivanto Prime、Altus等。其CAS登录号：951659-40-8；IUPAC名称：4-[(6-氯-3-吡啶基甲基)(2,2-二氟乙基)氨基]呋喃-2(5H)-酮；分子式：C₁₂H₁₁ClF₂N₂O₂；相对分子质量288.68。其结构式如图1。

图1  氟吡呋喃酮的结构式

       氟吡呋喃酮质量分数99.4%的纯品为白色粉末状固体。熔点：69℃；沸点：沸腾前分解；辛醇-水分配系数（pH 7，20℃）：15.8；密度：1.43 g/mL；蒸气压（20℃）：9.1×10^-7 Pa；亨利常数（25℃）：8.2×10^-8 Pa·m³·mol^-1。溶解度（20℃）：在水中的溶解度为3.2 g/L；在甲苯中的溶解度为3.7 g/L，在乙酸乙酯和甲醇中溶解度均为250 g/L。

       氟吡呋喃酮土壤降解DT₅₀（有氧）：57.1 d （典型土壤；实验室，20℃）、130 d（大田）。在水-沉积物系统DT₅₀：230 d；水中DT₅₀：31.4 d。其在土壤中的主要分解物为6-氯烟酸和二氟乙酸。

2  毒理学

2.1  哺乳动物毒性

       氟吡呋喃酮对哺乳动物具有中等急性毒性。大鼠急性经口毒性LD₅₀＞300 mg/kg，大鼠急性经皮毒性LD₅₀为2,000 mg/kg(体重)，大鼠急性吸入毒性LC₅₀＞4.67 mg/L；大鼠每日允许摄入量（ADI）为0.064 mg/kg(bw d)，急性参考剂量（ArfD）为0.15 mg/kg(bw d)，AOEL为0.06 mg/kg(bw d)。氟吡呋喃酮对兔皮肤和眼睛无刺激性。氟吡呋喃酮无致突变、致癌作用，也无神经毒性，非内分泌干扰物。

2.2  生态毒性

       氟吡呋喃酮对鱼类、鸟类、蚯蚓等毒性中等。山齿鹑（Colinus virginianus）急性LD₅₀为232 mg/kg。鱼类：黑头呆鱼（Pimephales promelas）LC₅₀（96 h）＞70.5 mg/L，慢性NOEC（21 d）为4.4 mg/L。大型溞（Daphnia magna）急性EC₅₀（48 h）＞77.6 mg/L，慢性NOEC（21 d）为3.2 mg/L。其他水生生物：浮萍（Lemna gibba）急性EC₅₀（7 d，生物量）＞67.7 mg/L；月牙藻（Pseudokirchneriella subcapitata）急性EC₅₀（72 h，生长）＞100 mg/L。蜜蜂LD₅₀（24、48、72 h）：意蜂（Apis mellifera）（接触)＞200 μg/蜂、（经口）＞1.2 μg/蜂；欧洲熊峰（Bombus terrestris）（接触）＞100 μg/蜂；红壁蜂（Osmia bicornis）（接触）为10.59 μg/蜂。蚯蚓：赤子爱蚯蚓（Eisenia foetida）急性LC₅₀（14 d）为185.6 mg/kg。拜耳开展的实验室、半田间和大田蜜源植物试验结果显示：氟吡呋喃酮按标签推荐剂量用药，其对蜜蜂的觅食行为、幼蜂和蜂群发育等无不良影响，对蜜蜂种群、蜂巢活力、蜜蜂健康或越冬无不利影响；同时在推荐剂量下，对大部分果树、蔬菜上的益虫安全。

3  作用机理及应用

       昆虫神经系统是新型杀虫剂创制的重要靶标，而烟碱乙酰胆碱受体作为昆虫神经系统重要的组成部分，人们利用作用于该靶标的新烟碱类杀虫剂来防治害虫已有多年历史。氟吡呋喃酮作用于烟碱乙酰胆碱受体，与吡虫啉、烯啶虫胺、噻虫嗪等作用方式相同，均为激动剂，其键合到受体蛋白后，激活受体产生生物反应，诱导去极化离子流，使得靶标害虫神经细胞一直处于兴奋、紊乱、失调状态，最终因中枢神经系统崩溃而死亡。

       国际杀虫剂抗性行动委员会（IRAC）将氟吡呋喃酮归类为Group 4中的4D（丁烯酸内酯）亚组，它是该亚组中的唯一有效成分。

       氟吡呋喃酮的创制受天然化合物百部叶碱的启发，百部叶碱为化学结构复杂的生物碱，多年来一直被认为是简单的nAChR激动剂的优良前体，具有击倒、拒食和趋避等活性，被用作先导结构。该天然产物中含有杀虫活性的丁烯酸内酯基团，拜耳公司将丁烯酸内酯基团与另外两个化学碎片相结合，创制得到氟吡呋喃酮，大大提高了杀虫效果和选择性。氟吡呋喃酮结构新颖，其与吡虫啉等新烟碱类杀虫剂几乎没有交互抗性，因此，适用于害虫抗性治理（IRM）和有害生物综合管理（IPM）。

       氟吡呋喃酮具有良好的内吸性和层移活性。施药后，活性成分被植物的根、茎、叶吸收，在木质部随蒸腾作用向顶传导，也可通过层移作用传导到叶背面或分布到邻近的植物细胞。因此，其能够有效防治隐蔽处害虫。氟吡呋喃酮施用方式灵活，叶面喷雾、土壤浇灌或滴灌皆可，也可用于种子处理。拜耳开发的BYI 02960 480 FS（氟吡呋喃酮40.68%）就是一款种子处理悬浮剂，用于大豆等。氟吡呋喃酮叶面喷雾施用时，其通过叶和茎吸收；土壤施用时，其通过根部吸收。

       氟吡呋喃酮适用作物众多，防治谱广，可用于蔬菜、果树、咖啡、可可、棉花、大豆（种子处理）以及其他大田作物等，高选择性地防治主要刺吸式口器害虫，如蚜虫、粉虱、木虱、叶蝉、介壳虫、甲虫、潜叶蝇、粉蚧、软蚧、柑橘木虱、象甲和蓟马等，对包括幼虫和成虫在内的所有生长期害虫皆有效。氟吡呋喃酮用量根据作物种类和果树树冠来确定，通常有效成分用药量为50～200 g/hm²。

       氟吡呋喃酮用药适期宽，甚至可在花期施药，对各生长阶段的作物均安全。

       氟吡呋喃酮能使害虫迅速停止取食，击倒速度快，药后2～3天即见死虫，因此，其能快速阻断传毒媒介，有效降低媒介害虫传播的病毒病、煤烟病、柑橘黄龙病等病害的发生。拜耳公司开展的田间试验显示：200 g/L氟吡呋喃酮可溶液剂对保护地番茄上烟粉虱具有较好的防治效果，且速效性好，持效期长，药后3 d的防效为92.87%～95.87%。此外，200 g/L氟吡呋喃酮可溶液剂可以快速停止烟粉虱成虫取食，阻断传毒媒介，进而抑制番茄黄化曲叶病毒（TYLCV）的发生。

       柑橘木虱是柑橘黄龙病田间自然传播的唯一媒介，其分泌物也会诱发煤烟病。拜耳公司17%氟吡呋喃酮可溶液剂（商品名：极显^®）能高效防治柑橘木虱，且速效性好。17%氟吡呋喃酮可溶液剂药后3、7、14 d的田间防效均高于88.5%，甚至高达100%；药后21 d，防效依旧高达98.4%～100%，表现出良好的速效性和持效性。取食氟吡呋喃酮处理的叶片，柑橘木虱蜜露排泄量显著减少。

4  登记开发

       2014年，氟吡呋喃酮产品Sivanto Prime首先在中美洲洪都拉斯和危地马拉上市，用于防治番茄、辣椒、马铃薯、黄瓜、西瓜和柑橘等作物上的刺吸式口器害虫。同年，氟吡呋喃酮在多米尼加和哥斯达黎加上市。2015年，氟吡呋喃酮在墨西哥和尼加拉瓜上市。

       2015年1月15日，氟吡呋喃酮原药和制剂产品在美国登记，同年上市。其制剂产品Sivanto 200 SL登记用于果树、蔬菜和绝大多数大田作物，防治刺吸式口器害虫。2016年，氟吡呋喃酮产品Altus（17.096%）和FDF 50 SL（4.24%）在美国登记，前者用于观赏植物、温室蔬菜，以及果树和坚果树，后者用于蔬菜、坚果树、水果和一年生花卉。2018年，BYI 02960 480 FS（氟吡呋喃酮40.68%）和Sivanto 400 SL（氟吡呋喃酮33.61%）在美国登记，前者用于大豆，后者用于谷物（水稻除外）、棉花、瓜类蔬菜、豆类蔬菜、叶类蔬菜、根类蔬菜（甜菜除外），以及球茎类蔬菜等。

       2015年11月25日，拜耳公司氟吡呋喃酮原药及其两个产品Sivanto Prime和BUTEO Start 480 FS在加拿大获准正式登记。原药产品含量为99.9%，有效期至2023年12月31日。Sivanto Prime叶面和土壤处理，用于根菜类蔬菜如食用牛蒡、胡萝卜、芹菜、人参、欧芹、萝卜、芜菁等，茎类蔬菜如洋蓟、美人蕉、荸荠、芋头、马铃薯、甘薯、山药等，防治蚜虫、叶蝉、烟粉虱等，有效期至2025年12月31日。BUTEO Start 480 FS（480 g/L）作为种子处理剂，用于防治大豆蚜虫、豆叶跳甲，油菜跳甲等，有效期至2025年12月31日。2018年，基于氟吡呋喃酮的两个产品BCS 2960（200 g/L）、Altus（200 g/L）获得加拿大登记。BCS 2960登记用于圣诞树，温室番茄、辣椒、黄瓜、生菜，观赏植物等，防治蚜虫、叶蝉、烟粉虱，有效期至2024年12月31日；Altus登记用于温室番茄、黄瓜、生菜、辣椒/茄子，草莓，观赏植物，圣诞树等，防治蚜虫、叶蝉、烟粉虱等，有效期至2025年12月31日。2020年，拜耳公司BYI 02960 200SL和Acceleron^® I-425在加拿大登记。BYI 02960 200SL用于水果、蔬菜、大田作物和圣诞树，防治蚜虫、叶蝉、白粉虱等。Acceleron^® I-425（480 g/L）为种子处理剂，用于防治大豆早期虫害。

       2015年12月9日，氟吡呋喃酮被列入欧盟农药登记指令Reg. (EC) No 1107/2009，有效期10年。现已在欧盟21个成员国登记，包括奥地利、比利时、保加利亚、塞浦路斯、捷克、德国、丹麦、EL、西班牙、芬兰、克罗地亚、匈牙利、意大利、卢森堡、拉脱维亚、马耳他、荷兰、波兰、葡萄牙、瑞典、斯洛伐克等。此外，氟吡呋喃酮还在英国登记。2019年，Sivanto Prime获得意大利登记，用于果树、葡萄和观赏植物防治蚜虫、叶蝉；2020年1月，该产品在意大利的使用期限被延长，并扩展至苹果树和梨树，开花后施用，防控苹果蚜虫（Dysaphis plantaginea）、苹果红西圆尾蚜（Dysaphis  devecta）和梨西圆尾蚜（Dysaphis pyri）。2019年年底法国禁用氟吡呋喃酮和氟啶虫胺腈。法国政府称，氟吡呋喃酮和氟啶虫胺腈的作用机理与新烟碱类杀虫剂相同，禁用这两个品种，旨在降低使用植保产品对传粉昆虫和生态系统的影响。

       2016年氟吡呋喃酮获得我国临时登记；2018年8月29日，拜耳股份公司96%氟吡呋喃酮原药和17%氟吡呋喃酮可溶液剂在我国正式登记，有效期均至2023年8月29日。17%氟吡呋喃酮可溶液剂登记用于防治柑橘树木虱和番茄烟粉虱。2022年，其扩作至辣椒和茄子，防治烟粉虱。用于防治烟粉虱，其制剂用量为30～40毫升/亩；用于防治柑橘树木虱，用药量为3,000～4,000倍液。

       2016年8月30日，氟吡呋喃酮原药在澳大利亚登记。其单剂产品Sivanto Prime 200 SL Insecticide于2018年8月20日取得澳大利亚登记，有效期至2026年6月30日，用于牛油果、番茄、辣椒、葫芦、茄子、青豆、澳洲坚果、芒果、木瓜、甘薯等，防治蚜虫、白粉虱、银叶粉虱等。2020年5月26日，氟吡呋喃酮复配剂（四氟苯菊酯52.5 g/L+氟吡呋喃酮26.3 g/L）获得澳大利亚登记，有效期至2025年6月30日，用于室内外蚊虫防治。

       2017年1月，巴西国家卫生监督局批准氟吡呋喃酮在巴西登记，商品名Sivanto，用于咖啡、柑橘、甘蓝和烟草。

       氟吡呋喃酮2016年全球销售额小于1,000万美元；2018年全球销售额为3,500万美元；2019年全球销售额升至5,500万美元。2014—2019年复合年增长率为94%。预计其年峰值销售额可达2.00亿美元。

5  专利概况

       氟吡呋喃酮在欧洲、美国、中国的化合物专利都将于2027年3月到期。这些专利皆由拜耳作物科学公司申请。

       欧洲专利：EP2004606，申请于2007年3月19日，2027年3月18日专利期满；发明名称为：Substituted Enaminocarbonyl Compounds。

       美国专利：US2009247551，申请于2007年3月19日，2027年3月19日专利期满；发明名称为：Substituted Enaminocarbonyl Compounds。

       中国专利：CN101415682A，申请于2007年3月19日，2027年3月18日专利期满；发明名称为：被取代的烯氨羰基化合物。

6  小结

       氟吡呋喃酮作用于烟碱乙酰胆碱受体，但其化学结构独特，含有丁烯酸内酯结构，因此与吡虫啉等不存在交互抗性。其适用作物众多，防治谱广，对刺吸式口器害虫、鳞翅目害虫等均有效，可作为吡虫啉等新烟碱类杀虫剂在特定地区、特定作物上的替代药剂，也将在抗性综合治理中发挥重要作用。特别需要强调的是，氟吡呋喃酮对蜜蜂相对安全，按照剂量使用，不会影响蜜蜂行为，这也是其区别于其他作用于烟碱乙酰胆碱受体杀虫剂的地方。

       目前，作用于烟碱乙酰胆碱受体的杀虫剂已成为防治刺吸式口器害虫最有效的杀虫剂之一，但由于作用于烟碱乙酰胆碱受体作用剂如吡虫啉、噻虫嗪、噻虫胺等的长期、过量使用，导致多种害虫出现不同程度的抗药性，且其表现出的严重蜜蜂毒性限制了使用，全球多个国家和地区，对部分作用于烟碱乙酰胆碱受体的杀虫剂采取了禁限用措施。而氟吡呋喃酮在欧盟第一大农业国法国的禁用，或将影响其市场发展，未来也许会在更多地区禁用或限用。

       此外，更多新颖杀虫剂的上市也影响了氟吡呋喃酮的市场发展，如拜耳四唑虫酰胺、三井化学溴虫氟苯双酰胺、日本农药benzpyrimoxan、明治制果flupyrimin、住友化学oxazosulfyl、先正达甲氧哌啶乙酯（spiropidion）等的上市将与其激烈竞争。