2015—2019年国外专利过期农药的剖析与开发利用
作者：中国化工信息中心胡笑形更新时间：2015-09-09
1 全球农药市场格局
1.1 世界农药市场持续增长
由于世界人口不断增加，到2050年将达到95亿，从而不断提高对粮食的需求；全球能源短缺，也需要消耗更多粮食来制造生物燃料。所以，全球对农药的刚性需求不变。这是农药产业赖以生存和发展的基础。
近10年世界农药市场持续增长说明世界离不开农药。2014年世界农药市场总计632.12亿美元，比2013年增长4.2%。其中作物保护市场566.55亿美元，非农用农药市场65.57亿美元。
图1 2001—2014年世界农药市场变化
1.2 全球各类专利农药市场的比例
根据专利类型，农药产品可分为3类：专利产品（proprietary products）；非专利产品（generic products）；专利过期（技术）产品（off-patent proprietary products）。
在过去15年里，全世界农药创制品种的数量出现下降。目前，全球专利产品仅占农药总市场的25%左右；非专利产品占25%～30%；专利过期（技术）产品占45%～50%。而2007年专利产品占30%；非专利产品占27.5%；专利过期（技术）产品占42.5%。
图2世界各类专利农药的比例
专利过期（技术）产品，是指其有效成分的专利保护已经期满，但还有许多专利技术的产品。如终端制剂产品或有一些专利技术（如新的传送系统、表面活性剂或安全剂），或与转基因作物相关联（如孟山都公司的耐草甘膦作物），或与有专利保护的有效成分复配，或有资料保护，从而可以阻止非专利生产商参与竞争。
专利是农药工业发展的原动力。创新的专利农药产品仍然在推动全球农药技术和市场的发展，对行业起到引领作用。
例如，杜邦公司的专利杀虫剂氯虫苯甲酰胺，2008年上市，2013年跃升为全球第一大杀虫剂，销售额为12.4亿美元，取代了新烟碱类杀虫剂噻虫嗪全球第一的位置。
图3 2008—2014年氯虫苯甲酰胺的全球销售额
但是我国还是发展中国家，虽然经过60多年的发展，已经成为农药大国，但还不是农药强国。因此，目前占农药总市场70%～75%的全球非专利产品和专利过期（技术）产品，特别是专利过期（技术）产品是我们应该关注、开发的重点。
2 专利过期农药的市场新机遇
2009—2013年专利过期农药品种36个，其中杀虫剂5个，杀菌剂14个，除草剂17个；2012—2016年专利过期农药品种40个，其中杀虫剂15个，杀菌
剂14个，除草剂11个；2015—2019年专利过期农药品种28个，其中杀虫剂5个，杀菌剂12个，除草剂10个，安全剂1个。
2012—2016年专利过期农药品种40个，它们2013年的销售总值为57.16亿美元，占全球作物保护市场526.65亿美元的10.9%。其中杀虫剂15个，销售总值为21.23亿美元；杀菌剂14个，销售总值为24.49亿美元；除草剂11个，销售总值为11.44亿美元。40个品种中销售额超过5亿美元的3个；超过1亿美元的13个。
2015—2019年专利过期农药品种28个，它们2013年的销售总值为53.42亿美元，占全球作物保护市场526.65亿美元的10.1%。其中杀虫剂5个，销售总值为19.45亿美元；杀菌剂12个，销售总值为20.89亿美元；除草剂10个，销售总值为13.08亿美元；除草剂安全剂1个。27个品种中销售超过5亿美元的2个——吡唑醚菌酯、丙硫菌唑；超过1亿美元的10个。
图4专利过期农药品种分布
专利过期农药市场发展空间巨大。据Phillips McDougall预计，到2023年，将有166个农药化合物的专利过期，新增市场价值估计超过110亿美元。Enigma 公司称，已经确定，在2000—2019年间，专利到期的农药有180个。
3 从专利过期农药看国外新农药的发展方向
从2015—2019年专利过期的28个农药，分析世界新农药的发展方向。
3.1 各类农药的比例
在2015—2019年28个专利过期农药中，杀虫剂占17.8%，杀菌剂42.9%，除草剂35.7%，其他3.6%。
图5 2015—2019年专利过期农药中各类农药比例
3.2 含杂环农药
在2015—2019年专利过期农药中，含杂环农药的比例高达74%，有20个含杂环农药。
表1 2015—2019年专利过期农药中含杂环农药的比例
各类农药的杂环数超过含杂环农药数，不少新农药一个分子中含有两个杂环。含氮杂环的比例高达63%。含硫、含氧杂环的农药品种明显增多。
表2 2015—2019年专利过期农药中各类农药的杂环数
3.3 含氟农药
在2015—2019年专利过期农药中，含氟农药14个，占51.9%。特别是杀虫剂，含氟的化合物占80%。
含氟的多特性农药主要有含氟、含杂环的手性杀菌剂1个，除草剂1个；含氟、含杂环的农药9个（杀虫剂2个、杀菌剂5个和除草剂2个）。
3.4 手性农药
手性农药4个，占比14.8%。其中包括：杀虫剂1个，吡氟喹虫唑（pyrifluquinazon）；杀菌剂2个，精甲霜灵和苯噻菌胺；除草剂1个，噁唑酰草胺。
与2012—2016年专利到期的农药相比，手性农药的比例明显增高。2012—2016年专利到期的40个农药中手性农药4个，占比10.0%；2015—2019年专利到期的27个农药（另1个为安全剂）中也有4个手性农药，占比14.8%。
多特性的手性农药3个：含杂环、含氟的手性杀菌剂苯噻菌胺；含杂环的手性杀虫剂螺虫乙酯；含杂环、含氟的手性除草剂噁唑酰草胺。
3.5 多特性农药
多特性农药是指既含杂环，又含氟，或又含不对称碳原子的手性化合物。
集3种特性（杂环、含氟和手性）于一体的情况还是少数，仅有2个；具有2种特性的农药化合物（杂环/F和杂环/手性），共9个，其中，最多的一类是杂环/F，有8个。
除了含氟原子外，还有含碘与含溴的农药化合物。
从2015—2019年专利过期的27个农药，分析世界新农药的发展方向：
（1）含杂环农药为当今世界农药研发的突出重点，有20个品种，占74%。
（2）含氟农药仍然是全球研发的重点之一，有14个品种，占51.9%。
（3）手性农药4个，其中3个是多特性的，体现手性化合物在性能改进上的独特作用。
4 专利过期农药的合理开发利用
创制一个可工业化的新农药需要投资2.56亿美元，筛选12万个化合物，耗时9～10年，所以，不管是研发型公司，还是以仿制为主的非专利农药公司，都非常关注专利过期农药的开发与利用。
做任何事都要考虑“需要”和“可能”，专利即将过期农药的开发利用也是一样，要根据农业病、虫、草害发生概况和国内外市场的需要以及可能的条件选择农药品种。
如何合理开发利用专利过期农药？选对品种，找准时机。
4.1 以市场为依据选择开发品种
分析两个市场：①农药市场，包括总市场、各地区市场、主要作物市场的情况；②转基因作物市场。
4.2 重点选择符合新农药发展方向的品种
选择开发利用杂环、含氟、手性农药，特别是多特性于一体的农药。例如：吡唑醚菌酯和丙硫菌唑。
4.3 选择品种的实例分析
4.3.1 杀菌剂
表5 2015—2019年专利到期杀菌剂品种(12个)
4.3.1.1 吡唑醚菌酯
巴斯夫开发的广谱的strobilurin类杀菌剂。2002年上市。至今，吡唑醚菌酯单剂和许多混剂已在60多个国家的150多种作物上登记。该有效成分对谷物、柑橘、棉花、葡萄、
图6 2009—2013年吡唑醚菌酯的全球销售额
香蕉、花生、大豆、甜菜、蔬菜、向日葵和草坪的多种病原菌有效。也可用于种子处理。
吡唑醚菌酯2013年已成为全球第二大杀菌剂，销售额达到9.30亿美元。巴斯夫预计它的潜在销售峰值为12.95亿美元。
图7吡唑醚菌酯销售额强势增长
吡唑醚菌酯的美国专利、欧洲专利和中国专利均于2015年6月21日到期。SPCs将有效成分的保护期延长到2016年。大量混剂专利的SPCs，最晚到期日2023年12月24日。
吡唑醚菌酯市场开发的特点是登记、应用大量混剂。一方面可以延缓抗性、降低成本，另一方面可以分割市场，延长产品生命周期。
吡唑醚菌酯的混配品种：啶酰菌胺、敌菌丹、烯酰吗啉、二氰蒽醌、氟环唑、丁苯吗啉、氟唑菌酰胺、醚菌酯、代森锰锌、叶菌唑、代森联、戊唑醇、甲基硫菌灵、灭菌唑、灭菌唑＋甲霜灵、氟虫腈。
又如，三元复配的杀虫/杀菌种子处理剂Standak Top（吡唑醚菌酯＋甲基硫菌灵＋氟虫腈）可用于大豆、大麦、豆类、棉花、玉米、高粱、小麦和花生。
4.3.1.2 丙硫菌唑
丙硫菌唑是拜耳作物科学公司开发的1,2,4-三唑硫酮类杀菌剂，几乎对麦类所有的病害都有优良防效，具有很好的内吸作用，优异的保护、治疗和铲除活性，而且持效期长，增产明显。
丙硫菌唑2004年上市后迅速成为很受市场欢迎的杀菌剂产品，2005年全球销售额就突破1亿美元，2011年突破5亿美元，2012年6.25亿美元，2013年7.50亿美元。已在全球38个国家销售。
图8 2004—2013年丙硫菌唑的全球销售额
丙硫菌唑已经在几十个国家登记，特别是大量优良的混剂获得了大面积推广应用。如丙硫菌唑与拜耳的新杀菌剂联苯吡菌胺（bixafen）混配的Xpro系列产品，2011年引入市场，上半年的销售就突破1亿欧元（1.37亿美元）。
丙硫菌唑的化合物专利EP 0793657、US 5789430，2015年8月11日到期；中国专利CN 1164229，2015年11月8日到期。SPCs将有效成分的保护期延长到2019、2020年。大量混剂专利的SPCs，最晚到期日为2023年4月6日。
截至2015年6月底，丙硫菌唑尚未在中国登记。国外丙硫菌唑原药含量为97%。
4.3.2 杀虫剂
表6 2015—2019年专利到期杀虫剂产品(5个)
4.3.2.1 螺虫乙酯
螺虫乙酯是拜耳公司发现、开发并生产的季酮酸类杀虫剂。2008年上市。独特的作用机理使它不易与其他杀虫杀螨剂产生交互抗性。是迄今唯一具有双向内吸活性的现代杀虫杀螨剂。用于棉花、大豆、果树、蔬菜，对刺吸口器害虫具有杰出防效。持效期可达8周，但速效性较差，所以与吡虫啉、氟苯虫酰胺等混用。
螺虫乙酯2011年全球销售额1.30亿美元，2013年1.65亿美元。预计它的潜在销售峰值为2亿欧元（约2.74亿美元）。
图9螺虫乙酯全球销售额
螺虫乙酯的美国专利、欧洲专利和中国专利均于2017年7月23日到期。SPCs 将有效成分的保护期延长到2022年。
螺虫乙酯顺式异构体含量≥96.0%。拜耳已在中国登记96%TC、22.4%SC、22%螺虫·噻虫啉SC。
4.3.3 除草剂
表7 2015—2019年专利到期除草剂产品(10个)
4.3.3.1 唑啉草酯
先正达公司发现、开发并生产的苯基吡唑啉类苗后内吸性除草剂。2006年上市。主要用于大麦和小麦田防除一年生杂草。混配品种：炔草酯＋解草酯、解草酯、双氟磺草胺、氟草烟等。已在全球31国销售。
唑啉草酯2009年全球销售额2.02亿美元，2010年2.30亿，2011年3.00亿，2012年3.60亿，2013年4.00亿美元。
图10 2009—2013年唑啉草酯全球销售额
唑啉草酯的美国专利、欧洲专利均于2019年3月11日到期。SPCs将有效成分的保护期延长到2020年。大量混剂专利的SPCs，2010年到期，最晚2025年到期。
4.3.3.2 五氟磺草胺
陶氏益农公司发现、开发并生产的三唑并嘧啶磺酰胺类稻田除草剂。2005年上市。用于旱播、水播和移栽稻田芽后防除稗属和许多阔叶杂草、莎草和水生