富美实推出具有独特作用机理的新除草剂二氯异噁草酮
发布日期:2023-10-08 作者:江苏省农药协会 农药资讯网 柏亚罗

 

       早在1986年,富美实上市了全球首个全新作用机理的异噁唑啉酮类除草剂异噁草松。这是一款广谱选择性除草剂,主要用于甘蔗、油菜、水稻、棉花、大豆等作物田,防除一年生杂草。该产品上市后得到了广泛应用,巴西更是坐拥约1/3的市场份额;非作物、甘蔗、油菜是其最重要的应用领域。作为一个接近40年市龄的老产品,异噁草松目前仍为全球重量级除草剂,2019年的销售额为3.75亿美元,在全球除草剂市场排名第14位。

       我国是世界上杂草抗性危害最为严重的5个国家之一,其中,小麦和水稻田的抗性杂草最多。这些抗性杂草危害严重,防治困难,市场期待拥有不同作用机理的除草剂问世。

       2021年,富美实在我国登记和上市了异噁草松的同门兄弟产品二氯异噁草酮,该产品于2020年在澳大利亚率先登记。二氯异噁草酮在两国首先用于谷物田,防除一年生杂草。作为谷物田拥有不同作用机理的除草剂,二氯异噁草酮将迅速加盟防除抗性杂草的行列。

       在1981年申请的关于异噁草松的化合物专利中,富美实同时公开了化学结构只差1个氯原子的二氯异噁草酮,由此,二氯异噁草酮虽为新上市产品,但其化合物专利早已过期。不过,富美实针对二氯异噁草酮布局了仍在保护期内的其他专利,包括其在玉米、水稻、高粱、大麦、黑麦、油菜等6种作物田中的除草用途。

       在异噁草松上市后的35年,富美实再度推出异噁唑啉酮类除草剂新产品二氯异噁草酮,引发市场高度关注,或许二氯异噁草酮更具市场潜力。据富美实公司预测,二氯异噁草酮的年峰值销售额可达4.50亿~5.00亿美元。

1  化学结构及理化性质

       二氯异噁草酮(英文通用名:bixlozone;开发代号:F9600;商品名:Isoflex™、Overwatch®、封趣®等)是美国富美实公司开发的异噁唑啉酮类除草剂,是公司上市的异噁草松(clomazone)的高度类似物。

       二氯异噁草酮的IUPAC化学名称:2-(2,4-二氯苄基)-4,4-二甲基异噁唑啉-3-酮;CAS登录号:81777-95-9;分子式:C12H13Cl2NO2;相对分子质量:274.14;结构式如图1。

图1  二氯异噁草酮(左)和异噁草松(右)的结构式

       二氯异噁草酮纯品的熔点:81.5℃;沸点:沸前分解;蒸气压:2.3×10-9 Pa(20℃);水中溶解度:39.6 mg/L(20℃);正辛醇-水分配系数:KowlgP=3.3(pH 7,20℃)。

2  作用机理及应用

       二氯异噁草酮属于脱氧-D-木酮糖磷酸合成酶(DEOXY-D-XYLULOSE PHOSPHATE SYNTHASE;简称DOXP或DXS)抑制剂,被国际除草剂抗性行动委员会(HRAC)归类为Group F4(或HRAC/WSSA Group 13)。目前,该组中仅有2个有效成分,即二氯异噁草酮(bixlozone)和异噁草松(clomazone)。

       二氯异噁草酮通过抑制脱氧-D-木酮糖磷酸合成酶(DOXP),破坏质体类异戊二烯的生物合成,阻碍类胡萝卜素的合成,导致易感植株无法正常进行光合作用,植株变白、变黄或失绿,从而停止生长而死亡。

       脱氧-D-木酮糖磷酸合成酶是甲羟戊酸(MEP)途径的第一个限速酶,也是该途径的关键调控酶,对单萜和双萜类香气化合物以及类胡萝卜素、叶绿素等重要物质的合成具有关键调控作用。

       二氯异噁草酮主要通过植物的根和幼苗吸收,随蒸腾作用由根部向上传导,通过木质部运输到植物各部位(不会向下或在叶片间传导),阻碍植物光合作用,使敏感植物短期内死亡。

       二氯异噁草酮为广谱选择性除草剂,具有内吸性和触杀作用,主要用于果树、蔬菜、水稻、谷物(包括大麦、小麦、高粱、黑麦等)、玉米、豆类植物、棉花、甜菜、油菜、甘蔗等作物田,防除阔叶杂草、禾本科杂草、莎草等,且对黑麦草等难防杂草有效;应用窗口期长,持效性好,播种时或苗前、苗后早期均可施用,不仅对已发生杂草具有良好防效,对后期发生的杂草也具有一定的防除效果,且持效期长达12周;可用于抗性治理,对部分抗性杂草有效。此外,二氯异噁草酮产品是目前唯一可用于小麦、大麦、油菜等3种主要冬季作物田的除草剂,为轮作提供更大的灵活性。

       据悉,清原农冠最新研发的异噁唑啉酮类除草剂溴噁草松(英文通用名:broclozone;开发代号:KAI-172402)也为脱氧-D-木酮糖磷酸合成酶(DOXP)抑制剂。该产品兼具土壤活性和茎叶活性,适用于小麦、水稻、大豆、棉花、花生、油菜、大蒜、西瓜、白菜等许多作物田,防除多花黑麦草、猪殃殃、婆婆纳、牛繁缕、野燕麦、稗草、龙葵、反枝苋、马齿苋等关键抗性杂草,与现有的主流除草剂无交互抗性。溴噁草松预计将于2025年在我国登记和上市。

图2  溴噁草松的结构式

3  产品登记及开发

       2020年,二氯异噁草酮在澳大利亚率先取得登记,2021年在该国上市。2021年,富美实在我国登记了二氯异噁草酮原药及其单剂产品。二氯异噁草酮尚未在美国、英国、加拿大登记;在欧盟的登记仍悬而未决,荷兰为报告员成员国(RMS)。

       二氯异噁草酮将主要靶标欧洲、美国、巴西、亚太等地区和国家市场,预计其年峰值销售额将达4.50亿~5.00亿美元。

3.1  在澳大利亚登记和开发

       2020年4月6日,富美实的二氯异噁草酮原药和Overwatch®(400 g/L二氯异噁草酮悬浮剂)在澳大利亚取得登记,这是该有效成分在全球的首次登记,2021年上市;2021年6月2日,公司的Overwatch® eXL Granules(75%二氯异噁草酮水分散粒剂)在澳大利亚获准登记。这两款制剂皆为单剂产品,登记有效期均至2026年6月30日。

       Overwatch®和Overwatch® eXL Granules皆登记用于大麦、小麦、油菜、蚕豆、豌豆等作物田,防除除阔叶杂草及一些禾本科杂草,包括一年生黑麦草、芹属杂草、牛膝草、多刺莴苣、芒属杂草、奶蓟草、网眼草、虎杖、豕草等,并能抑制大麦草、雀麦草、金盏草、虉草、野燕麦、野萝卜等杂草。

       Overwatch®持效期长,对作物提供长达12周的持续保护。此外,其对其他除草剂产生抗性的杂草有效,因此,可用作抗性治理工具。

       在澳大利亚,Overwatch®除草剂在谷物领域的表现优于竞争产品,这是目前唯一一种可以用于小麦、大麦、油菜等3种主要冬季作物的除草剂,能为作物轮作提供更大的灵活性。因此,其非常适合澳大利亚市场。

3.2  在中国登记和开发

       2021年9月3日,美国富美实公司在我国登记了96%二氯异噁草酮原药、36%二氯异噁草酮悬浮剂(商品名:封趣®)。封趣®用于冬小麦田,土壤喷雾,防除一年生阔叶杂草(如荠菜、播娘蒿、繁缕、牛繁缕、婆婆纳、波斯婆婆纳、卷耳、通泉草等),用药量为20~40毫升/亩。

       在我国,富美实将封趣®(36%二氯异噁草酮悬浮剂)与苏麦隆®(50%异丙隆可湿性粉剂)配合使用,可以有效防除小麦田菵草、看麦娘、日本看麦娘、大穗看麦娘、多花黑麦草、硬草、早熟禾、野燕麦、棒头草、繁缕、牛繁缕、碎米荠、播娘蒿、荠菜等多种杂草。

       封趣®与目前小麦田所有的除草剂均没有交互抗性,可用于小麦田抗性杂草治理。

4  专利概况

       异噁草松与二氯异噁草酮的化学结构高度相似,富美实在申请异噁草松化合物专利(US4405357)时,也公开了二氯异噁草酮化合物,申请日为1981年5月11日,发明名称:3-异噁唑啉酮和异羟肟酸类除草剂(Herbicidal 3-Isoxazolidinones and Hydroxamic Acids)。

       虽然二氯异噁草酮的化合物专利早已过期,但富美实仍针对该产品进行了其他专利布局,目前已经授权的专利至少有两件(CN103458691B、CN105248429B;发明名称:3-异噁唑烷酮在草类和芸苔属作物中作为选择性除草剂的用途),后者是前者的分案专利,两专利都申请于2012年4月12日,2032年4月11日到期。从权利要求的内容来看,其保护的是二氯异噁草酮在玉米、水稻、高粱、大麦、黑麦、油菜等6种作物中除草的用途,同时,还涉及另一个类似物2-(2,5-二氯苯基)甲基-4,4-二甲基-3-异噁唑酮。

5  市场前景

       在抗性杂草不断蔓延、防治难度持续加大的市场环境下,创制DOXP抑制剂类除草剂的鼻祖富美实从其1981年申请的专利中,再度挖掘出二氯异噁草酮,并于2021年成功推向市场。

       相比富美实30多年前上市的异噁草松,富余1个氯原子的二氯异噁草酮率先发力抗性杂草防治难度最大的谷物田除草剂市场。在澳大利亚,二氯异噁草酮已经在小麦田展现了相较于其他除草剂的优势。

       二氯异噁草酮现已在澳大利亚、中国等国登记和上市,其在欧盟的登记正在推进中,该产品将在更多国家和地区、更多作物上广泛应用。

       据富美实预测,二氯异噁草酮的年峰值销售额可达4.50亿~5.00亿美元。这一数据显著高于异噁草松2019年的销售额3.75亿美元。二氯异噁草酮未来市场走势如何?让我们拭目以待。

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