新型除草剂双氟磺草胺的研究
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双氟磺草胺在小麦和土壤中的残留动态及安全性评价作者:宋国春于建垒李瑞娟刘同金杨万海李美来源:《山东农业科学》2015年第06期摘要:为探明双氟磺草胺在小麦上的残留特性和使用安全性,通过田间试验和室内检测,研究了双氟磺草胺在小麦及土壤中的残留动态及最终残留量。
结果表明:双氟磺草胺在小麦植株中的半衰期分别为2.0~5.8 d,药后14 d消解82%以上。
双氟磺草胺在土壤中的半衰期为5.5~9.6 d,药后21 d消解80%以上。
10%双氟磺草胺可湿性粉剂4.5、6.75 g a.i./hm2,施药1次,收获期采收的小麦籽粒中双氟磺草胺残留量均低于0.01 mg/kg(MRL)。
10%双氟磺草胺可湿性粉剂按推荐剂量和方法使用,收获期采收的小麦是安全的。
关键词:双氟磺草胺;小麦;土壤;残留动态;安全性中图分类号:S482.4+6 ;文献标识号:A ;文章编号:1001-4942(2015)06-0113-06Residue Dynamics and Safety Evaluation of Florasulam in Wheat and SoilSong Guochun1, Yu Jianlei1, Li Ruijuan1, Liu Tongjin1,Yang Wanhai2, Li Mei1(1. Institute of Plant Protection, Shandong Academy of Agricultural Sciences/Shandong Key Laboratory of Plant Virology,Jinan 250100, China;2. Plant Protection Central Station of Shandong Province, Jinan 250100,China)Abstract To determine the residue characteristics and safety, the residual degradation dynamics and final residues of florasulam in wheat and soil were studied by field experiment and laboratory test. The results showed that the half-life of florasulam in wheat plant and soil were 2.0~5.8 d and 5.5~9.6 d respectively, esidue degradation rate in wheat plant at 14 d after application was above 82%,and it was above 80% in soil at 21 d after application. When the wheat field was sprayed 1 time with 4.5 g a.i./hm2 and 6.75 g a.i./hm2 florasulam 10%WP, the florasulam residue in the harvested wheat grain was lower than 0.01 mg/kg(MRL). It was suggested that florasulam was safe to apply in wheat according to the reference dose and methods.Key words Florasulam; Wheat; Soil; Residue dynamics; Safety双氟磺草胺(Florasulam)为三唑嘧啶磺酰胺类除草剂,化学名称为2′,6′-二氟-5-甲氧基-8-氟-[1,2,4]三唑[1,5-c]嘧啶-2-磺酰苯胺,杀草谱广,可防除小麦田大多数阔叶杂草,对小麦田较难防除的杂草猪殃殃、麦家公、泽漆等也具有较好的效果[1],还可用于大麦、洋葱、草坪及放牧场等除草[2~4]。
HENANNONGYE35河南农业2017年第5期(上)NONG YAO YU ZHI BAO农药与植保双氟磺草胺是由美国陶氏农业科学公司开发的三唑并嘧啶磺酰胺类除草剂。双氟磺草胺是三唑并嘧啶磺酰胺类超高效除草剂,双氟磺草胺是内吸传导型除草剂,可以传导至杂草全株。在低温下药效稳定,即使是在2 ℃时仍能保证稳定药效,这一点是其他除草剂无法比拟的。双氟磺草胺杀草谱广,可防除麦田大多数阔叶杂草,包括猪殃殃(茜草科)、麦家公(紫草科)等难防杂草,并对麦田中最难防除的泽漆(大戟科)有非常好的抑制作用。氯氟吡氧乙酸异辛酯,属内吸传导型苗后茎叶处理除草剂,施药后很快被杂草吸收,使敏感植物出现典型激素类除草剂的反应并传导到全株各部位。适用于小麦、大麦、玉米、葡萄、果园、牧场、林地、草坪等地防除阔叶杂草;如猪殃殃、卷茎 蓼、马齿苋、龙葵、田旋花、蓼、苋等,对禾本科杂草无效。本文研究了双氟磺草胺、氯氟吡氧乙酸异辛酯的分析方法,该方法快速、准确、分离效果佳,能满足产品的分析要求。一、试验部分(一)试剂和溶液 乙腈:色谱纯;水:二次蒸馏水;双氟磺草胺标样:已知含量为95%;氯氟吡氧乙酸异辛酯标样:已知含量为96%;15%双氟·氯氟吡悬浮剂试样。(二)仪器 高效液相色谱仪:美国Agilent1260型,带有紫外光检测器(VWD)和自动进样器;Agilent色谱工作站;色谱柱:150 mm×4.6 mm(i.d)不绣钢柱,内装XDB-C18,5μm填料。(三)液相色谱操作条件流动相:乙腈+水=80+20(V+ V);流量:1.0 mL/min;柱温:室温;检测波长:265 nm;进样体积:5μl。上述色谱条件下双氟磺草胺的保留时间约为1.523 min,氯氟吡氧乙酸异辛酯保留时间约为6.160 min。上述液相色谱操作条件,系典15%双氟·氯氟吡氧乙酸异辛酯悬浮剂高效液相色谱分析河南省农药检定站 马丽娜 郝小磊 王青霞型操作参数,可根据不同仪器特点,对给定的操作参数作适当的调整,以期获得最佳效果。标样和样品典型色谱图(见图1、图2、图3)。(四)测定步骤1.标样溶液的配制。称取双氟磺草胺标准品0.03 g(精确至0.0002 g)氯氟吡氧乙酸异辛酯标准品0.03 g(精确至0.0002 g),各置于100 mL容量瓶中,用乙腈溶解稀释至刻度,超声波震荡10 min,取出冷却至室温,摇匀。用0.45 μm滤膜过滤,摇匀备用。2.试样溶液配制。称取1.0 g(精确至0.0002 g)置于100 mL容量瓶中,用乙腈溶解稀释至刻度,超声波震荡10 min,取出冷却至室温,摇匀。用0.45 μm滤膜过滤,摇匀备用。3.测定。在上述色谱操作条件下,待仪器稳定后,连续注入数针标样溶液,计算各针相对响应值,待相邻2针响应值变化小于1.5%时,按照标样溶液、试样溶液、试样溶液、标样溶液的顺序进行测定。4.计算。将测得的2针试样溶液和2针标样溶液色谱图上双氟磺草胺或氯氟吡氧乙酸异辛酯的峰面积分别进行平均,试样中双氟磺草胺或氯氟吡氧乙酸异辛酯的质量分数X按式(1)计算:
河南农业2017年第4期(上)田间覆盖率为75%左右,一年生阔叶杂草主要以播娘蒿、荠荠菜为优势种群,杂草平均株高5~8 cm,生育期主要为3~5叶期。
三、试验设计和安排(一)药剂1.试验药剂双氟磺草胺·二甲四氯异辛酯(40%悬浮剂)(河南金田地农化有限责任公司提供)。
2.对照药剂双氟磺草胺(50 g/L 悬浮剂)(美国陶氏益农公司生产,市售品)。
二甲四氯钠(56%可溶性粉剂)(山东盛邦绿野化学有限公司生产,中午进行;人工除草于喷药结束后随即进行,用铁锄浅锄1遍,力求均匀一致。
4.施用容量喷液量为750 L/hm 2。
5.防治病虫和非靶标杂草药剂资料于2015年3月21日施用12.5% 烯唑醇可湿性粉剂防治小麦纹枯病1次,4月16日施用10%吡虫啉可湿性粉剂防治小麦蚜虫1次, 5月4日施用2.5%高效氯氰菊酯乳油和50%多菌灵可湿性粉剂防治小麦蚜虫、赤霉病1次,未使用除草剂防治其他杂草。
于2014年12月15日和2015年3月15日各浇水1次,于2015年3月21日施用12.5%烯唑醇可湿性粉剂防治小麦纹枯病1次,4月16日施用10%吡虫啉可湿性粉剂防治小麦蚜虫1次, 5月4日施用2.5%高效氯氰菊酯乳油和50%多菌灵可湿性粉剂防治小麦蚜虫、赤霉病1次。
(二)调查方法、时间和次数共调查3次,分别为2015年3月7日(施药当天),3月27日(施药后20 d),4月16日(施药后40 d)。
(三)杂草调查调查采用5点取样法,每小区双氟磺草胺·二甲四氯异辛酯(40%NONG YAO YU ZHI BAO农药与植保河南农业2017年第4期(上)NONG YAO YU ZHI BAO农药与植保空白对照区每667 m 2产量五、结果与分析由试验结果可知:通过施药后观察,试验各小区处理对小麦生长均安全、无药害。
供试药剂双氟磺草胺·二甲四氯异辛酯(40%悬浮剂)对冬小麦田一年生阔叶杂草具有较好防除效果,其有效成分300 g/hm 2、360 g/hm 2、420 g/hm 2、720 g/hm 24个处理,药后20 d 株防效分别达78.70%、85.23%、88.56%、91.47%;药后40 d 株防效分别达83.67%、89.11%、92.22%、94.70%,药后40 d 鲜质量防效分别个处理间无显著性差异,供试药剂双氟磺草胺·二甲四氯异辛酯(40%悬浮剂)有效成分360 g/hm 2与人工除草间无显著性差异,供试药剂双氟磺草胺·二甲四氯异辛酯(40%悬浮剂)有效成分300 g/hm 2与人工除草间无显著性差异,上述各小区处理均与对照药剂二甲四氯钠(56%可溶性粉剂)有效成分672 g/hm 2存在差异显著性。
新型除草剂双氟磺草胺的研究
双氟磺草胺(florasulam)是由美国陶氏农业科学(Dow Agroscience)公司开发的三唑并嘧啶磺酰
胺类除草剂。
20世纪80 年代美国陶氏农业科学公司首次报道了嘧啶酰胺类除草剂,其后成功开发了多个以三唑并
嘧啶磺酰胺为母体化合物的高效除草剂新品种。双氟磺草胺是继磺草唑胺、唑嘧磺草胺、氯酯磺草胺与双
氯磺草胺之后于20 世纪90 年代中期开发成功的第五个三唑嘧啶磺酰胺类除草剂新品种。
1 理化性质
纯品熔点193.5 -230.5℃ , 相对密度1.77(21℃)。蒸气压:1×10-2mPa(25℃),水中溶解度(20℃,
pH7.0)为6.36g/L。土壤半衰期DT50 为1-4.5d,田间DT50 为2-18d。离解常数pKa=4.54(23℃)。
化学名称:2’,6’-二氟-5-甲氧基-8-氟[1,2,4]三唑并[1,5-c]嘧啶-2-磺酰苯胺。
2’,6’-difluoro-5-methoxy-8-fluoro[1,2,4]triazolo[1,5-c]Pyrimidine-2-Sulfonanilide
分子式:C12H8F3N5O3S
分子量:359.3
CAS 登录号:[145701-23-1]
结构式:
2 毒性及环境生物安全评价
大鼠急性经口LD50>6000mg/kg, 兔急性经皮LD50>2000mg/kg。对兔眼睛有刺激性,对兔皮肤无刺激性。
无致畸、致癌、致突变作用,对遗传无不良影响。NOEL 数据:大、小鼠(90d)100mg/kg·d。无致畸、
致癌、致突变作用,对遗传亦无不良影响。鹌鹑急性经口LD50>6000mg/kg。鹌鹑和野鸭饲喂LD
50
(5d)>5000mg/kg 饲料。鱼毒LC50(96h,mg/L):虹鳟鱼>86,大翻车鱼>98。密蜂LD50(48h)>100μg/
只(经口和接触)。蚯蚓LD50(14d)>1320mg/kg 土壤。
3 作用机理及降解
双氟磺草胺是典型的乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂, 通过抑制植物体内的ALS 酶活性以阻止支链氨
基酸的生物合成,导致蛋白质的合成受到破坏, 从而使植物细胞的有丝分裂停止于Gl 阶段的S 期(DNA 合
成期)和G2 阶段的M 期,干扰了DNA的合成,细胞因此不能完成有丝分裂,进而使其本体生长停止而死亡,
最终造成植物死亡。双氟磺草胺为内吸传导型除草剂, 能被植物叶片和根系吸收,在分生组织内积累而
使植物逐步死亡。典型的中毒症状为:叶片失绿、白化或变紫,节间缩短,顶芽死亡,最终全株死亡。该
除草剂具备生物活性高、杀草谱广的优点, 由于其作用靶标ALS 酶不涉及人和动物,因此该种除草剂对
人和动物具有很高的安全性。
双氟磺草胺在土壤中主要通过微生物降解而消失,对大多数后茬作物安全。
双氟磺草胺在土壤中降解速度决定于土壤温度与湿度,20-25℃时半衰期1.0-8.5 天,5℃时6.4-85 天。
主要降解产物是5-羟基双氟磺草胺,次生降解产物有:N-(2,6 -二氟苯基) -5 -氨磺酰-1H-1,2,4-三唑
-3-羧酸,5-氨磺酰-1H-1,2,4-三唑-3-羧酸以及1H-1,2,4-三唑-3-磺酰胺, 所有初生与次生降解产物均
对植物无害。
光降解也是双氟磺草胺消失的因素,特别是在微生物活性低的土壤表面, 光降酶可能是重要的;在
北纬40°夏季,双氟磺草胺在土壤表面光解半衰期l4 天,灭菌缓冲水中光解半裹期36 天;在天然水中光
解迅速,在北纬51.5°夏季半衰期3.3 天,因此,光降解过程对于促进双氟磺草胺在环境中的消失,特别
是在水环境中的消失是重要的。
4 登记情况
1998 年在以色列登记。
1998 年, 道农业科学公司向欧盟递交了双氟磺草胺作为新活性成分评估的登记申请,该年欧委会宣
布其登记资料完成。
1999 年在比利时上市用于谷物。
1999 年在英国获准登记,并上市。
2000 年在德国上市。
2001 年在法国、荷兰、西班牙上市。
2001 年, 双氟磺草胺与2,4-D 的复配产品Mustang 在克罗地亚获准登记。
2002 年, 双氟磺草胺与草甘膦双包装产品在法国上市。
2003 年, 双氟磺草胺在英国谷物上的应用适期拓宽,从秋季到冬季皆宜。
双氟磺草胺+草甘膦、双氟磺草胺+2 甲4 氯(MCPA)以及双氟磺草胺+二氯吡啶酸(clopyralid)+2 甲
4 氯等的双包装复配产品引入加拿大市场。
2006 年, 先正达公司获得了在美国谷物上开发许多双氟磺草胺复配产品的权利。
2008 年4 月27 日,双氟磺草胺在美国获准登记,用于大麦、燕麦、黑麦和小麦。
2009 年10 月20 日, 双氟磺草胺在美国登记用于草坪。
2008 年,双氟磺草胺在美国取得登记,所以其资料保护期满还需等待很长时间。
2001 年在我国获得临时登记,商品名:普瑞麦(prumus)。双氟磺草胺97%原药(PD20060026)和
50 克/升悬浮剂(PD20060027)于2006 年1 月在我国获正式登记。同时在我国获得临时登记的复配
品种5.8%麦喜(唑嘧磺草胺+双氟磺草胺)悬浮剂和45.9%麦施达(2.4-DEHE+双氟磺草胺)。双氟磺草
胺+唑嘧磺草胺(flumetsulam)的复配产品Derby 于2007 年在中国取得正式登记,并在中国市场销售。
5 专利情况
欧洲专利: 道农业科学公司- EP 0343752,该专利申请日:1989 年5 月24 日,专利终止日:2009
年5 月23 日。
2002 年10 月1 日,双氟磺草胺被列入欧盟农药登记指令(91/414)附录1,其登记资料由此获得了
这一天起算的10 年期保护权。因此,其登记资料保护期至2012 年9 月30 日。
英国补充保护证书(SPCs):SPC/GB00/009EP0343752 — 双氟磺草胺最长有效期至2013 年12 月3 日。
美国专利: 道农业科学公司- US 5010195,该专利已于2008 年5 月24 日届满。
中国专利:“烷氧基-1,2,4-三唑并[1,5-C]嘧啶-2 - 氨磺酰化合物制备方法” 专利号: CN1030606C;
申请号:89103624.5; 申请日: 1989.05.24;专利公开日:1990.02.14。“使用烷氧基-1,2,4-三唑并
[1,5-c]嘧啶-2-氨磺酰化合物的除草方法和组合物” 专利号:CN1106010A; 申请号: 93116973.9; 申
请日:1989.05.24; 专利公开日: 1995.08.02, 这两个专利均于2009 年5 月23 日届满。
6 合成方法
根据中间体的合成方法不同,双氟磺草胺主要有三条合成路线。
1、苄硫醚氯氧化法
以2,4-二氯-5-氟嘧啶为起始原料,经醚化反应、肼化反应、环合反应、苄硫醚化反应、异构化反应、
氯氧化反应和酰胺化反应,七步反应合成双氟磺草胺。
2、直接氯氧化法
以2,4-二氯-5-氟嘧啶为起始原料,经醚化反应、肼化反应、环合反应、异构化反应、氯氧化反应和
酰胺化反应,六步反应合成双氟磺草胺。
3、偶联氯氧化法
以2,4-二氯-5-氟嘧啶为起始原料,经醚化反应、肼化反应、环合反应、异构化反应、偶联反应、氯
氧化反应和酰胺化反应, 七步反应合成双氟磺草胺。
其中苄硫醚氯氧化法反应如下:
7 应用情况
双氟磺草胺主要用于苗后防除冬小麦田阔叶杂草如猪殃殃、繁缕、蓼属杂草、菊科杂草等,使用量仅
为3-10g 有效成份/公顷[亩用量为0.2-0.67g(a.i)],双氟磺草胺作为乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂,
对麦类作物与草坪具有高度选择性,可广泛应用于冬小麦、冬小麦、春小麦、春大麦、草坪、洋葱及草地、
放牧场等。该药每公顷最高用量在欧洲和加拿大分别为7.5g 和5g。1994 年与1997 年在英国、法国与希
腊所完成的154 项田间试验证明:应用最高剂量的倍量处理,对作物也是很安全。双氟磺草胺对冬小麦的
安全性高于磺酰脲类除草剂甲磺隆。每公顷用量5-15g 对草坪及放牧场黑麦草、多花黑麦草、羊茅、紫羊
茅、苇状羊茅早熟禾、梯牧草以及翦股颖具有很强的选择性。双氟磺草胺是苗后茎叶处理防除阔叶杂草的
广谱除草荆, 每公顷用量5 g可有效的防除石竹料、茜草料、旋花科、锦葵科、蓼科杂草,田间重要杂草
如繁缕、猪殃殃、龙葵、卷茎蓼等对其非常敏感。以5g/hm2 的剂量能防除株高20cm 的猪殃殃,2.5 g 能
防除6 片真叶期的繁缕, 5g 可完全防治生育晚期的繁缕以及母菊等。
双氟磺草胺的可混性较强,适宜与植物生长调节荆,其它除草剂、杀菌剂等混用,用于小麦田可加入
液态氮.每公顷用量可降至2.5 g。能与其混用的除草剂有唑嘧磺草胺、2 甲4 氯、恶唑禾草灵、氟草
烟、乙呋草黄、二氯毗啶酸、甲羧除草醚等。
双氟磺草胺的使用方法灵活,既可播前混土及苗前土壤处理,也可苗后喷雾。
8 结束语
双氟磺草胺自2000 年投放市场以来一直是陶氏公司的销售增长点,2002 年销售额约为1.40 亿美元,
2007 年销售额达1.98 亿美元。主要市场包括:奥地利、比利时、加拿大、中国、丹麦、法国、德国、芬
兰、匈牙利、意大利、日本、荷兰、西班牙、南非、瑞典、瑞士、坦桑尼亚、英国和美国等。双氟磺草胺
因其特殊作用机理,具有高效、低毒、高选择性等优点,符合我国高效、安全、经济和环境友好的农药发
展方向,因此,双氟磺草胺具有广阔的应用前景和市场前景。