四唑虫酰胺(tetraniliprole,开发代号:BCS-CL73507)是由拜耳公司开发的新型邻甲酰胺基苯甲酰胺类广谱杀虫剂,是迄今为止唯一成功开发的含四唑结构的杀虫剂品种,又名氰氟虫酰胺。
该杀虫剂是氯虫苯甲酰胺、溴氰虫酰胺等双酰胺类化合物家族中的新成员,均为鱼尼丁受体激动剂。国际杀虫剂抗性行动委员会(IRAC)将其归类为第28组。
四唑虫酰胺在低剂量下即可高效防治水稻、果树、蔬菜和其他农作物上的多种鳞翅目、鞘翅目、双翅目害虫,尤其对二化螟、甜菜夜蛾、蓟马等害虫防治效果显著。该药剂使用方式简单,叶面处理、土壤处理、种子处理均可。
四唑虫酰胺的结构式
用于防治马铃薯、玉米、大豆等粮食作物及果树、核果树、蔬菜和草坪上的多种鳞翅目、鞘翅目、双翅目害虫。四唑虫酰胺具有较好的内吸传导活性,可通过茎叶和根部吸收后传导到植株体内各处。鳞翅目、鞘翅目、双翅目和半翅目等靶标害虫在取食植株或接触药剂后肌肉持续性收缩而最终死亡。研究表明,四唑虫酰胺对小地老虎/蚯蚓的选择毒性大于4 000 ,对抗苏云金杆菌的草地贪夜蛾也具有较高杀虫活性,优于氟苯虫酰胺但低于氯虫苯甲酰胺。
四唑虫酰胺的IUPAC化学名为1-(3-溴-2-吡啶基)-4'-氰基-2'-甲基-6'-甲氨基甲酰基)-3-[(5-三氟甲基-2H-四唑-2-基)甲基]-1H-吡唑-5-甲酰苯胺,具有更低的蒸汽压和居中的熔点、亨氏常数、水溶性和稳定性,而其亲油性或亲脂性则小于氯虫苯甲酰胺而大于溴氰虫酰胺。
此外,与土壤中有机物质和阳离子交换能力不同有关,山东黄棕土、江西红土和黑龙江黑土对四唑虫酰胺的吸附能力依次降低,而脱附能力和可淋溶性则刚好相反。
四唑虫酰胺属于新型高效双酰胺类杀虫剂,以胃毒为主,通过胃毒直接作用于害虫控制钙离子释放的鱼尼丁受体,让害虫细胞内钙离子无节制的释放,导致害虫肌肉收缩、麻痹、停止取食直至死亡。
四唑虫酰胺高效、广谱,具有中等内吸活性,施药后有效成分在叶片内主要向上传导。该产品以胃毒作用为主,兼具弱触杀活性。广泛用于玉米、水稻、果树(柑橘树、梨果树、核果树、葡萄、猕猴桃等)、蔬菜、马铃薯、芸苔、茶树、咖啡、其他大田作物、园艺作物等,有效防治鳞翅目、鞘翅目、双翅目害虫,兼治蚜虫和蓟马等,尤其对鳞翅目害虫高效。
能快速停止害虫取食,持效期长,对1~3龄虫高效,安全性高,从作物早期到后期均可施用,在不同温度及pH值条件下防效稳定。叶面处理、土壤处理、种子处理均可。根据标签,四唑虫酰胺不要用于花期,以保护传粉昆虫。
拜耳公司对四唑虫酰胺相关制剂产品进行了深入的应用研究和开发,先后在多个国家提交了登记申请。目前,该产品已在津巴布韦、韩国、柬埔寨、新西兰、加拿大、澳大利亚、中国等取得登记。
2018年9月,18.18%四唑虫酰胺SC最先在韩国获得登记批准。
2020年3月10日,拜耳作物科学的杀虫剂Vaygeo 200 SC(200g/L四唑虫酰胺悬浮剂)在澳大利亚农药和兽药管理局(APVMA)获得批准登记,用于防治杏树、澳大利亚坚果、仁果、核果上的多种鳞翅目、鞘翅目、双翅目害虫。这是含四唑虫酰胺活性成分农药首次在澳大利亚作为新有效成分登记。
2020年3月19日,加拿大有害生物管理局(PMRA)批准登记了基于四唑虫酰胺的5个产品。其中,包括1个原药和4个制剂。4个制剂产品分别为:Tetraniliprole 200 SC、Tetraniliprole 480 FS、Tetrino、Tetraniliprole 200 SC Turf Insecticide,防治大田作物、果树、蔬菜、草坪上的许多害虫。
2020年6月2日,新西兰环境保护局批准含活性成分四唑虫酰胺的全新杀虫剂Vayego在新西兰有条件的使用,这是新西兰首次批准含此类活性成分的产品。该产品可用于防治苹果、梨、葡萄和核果类作物上的苹果蠧蛾、卷叶蛾和其他害虫。
2020年9月30日,我国批准登记了拜耳公司的四唑虫酰胺90%原药和200g/L悬浮剂,主要用于防治甘蓝甜菜蛾。截至目前,国内还只有这2个登记。
值得注意的,2029年,四唑虫酰胺化合物专利到期。
美国登记信息:


1. 杨吉春等于2015年对四唑虫酰胺拜耳公司发明公开的专利进行了综述,具体合成路线见下图:

2. 印度农业科技公司的Karri等对四唑虫酰胺的合成路线做了较为深入的研究,并陆续公开了2项与之合成方法相关的专利:
专利WO2019224678和专利WO2020016841。
由于Karri等设计的合成方法具有原料易得、条件温和、操作简单和收率高等特点,具有很高的研究价值,故本文对印度农业科技公司的这2项专利进行详细梳理,并简要罗列了其专利中以下几种关于四唑虫酰胺及关键中间体II-1的合成方法。
(1)专利WO2019224678中,以三氯乙酰氯(1)和2-甲氧基丙烯(4)为起始原料经脂肪碳酰化、Wohl-Ziegler反应、缩合、环合氧化、酰胺化制得四唑虫酰胺(I-1)。具体合成路线见下图:

(2)与上一个合成方法相比,专利WO2020016841中的合成方法主要在反应原料和反应顺序上进行了调整。经初始原料草酰氯(2)和2-甲氧基丙烯(4)发生脂肪碳酰化反应后,产物(E)-4-甲氧基-2-氧代戊-3-烯酰氯(V-2)首先与2-氨基-5-氰基-N,3-二甲基苯甲酰胺(Ⅵ-1)进行酰胺化反应,之后依次进行溴化、缩合、环合制得目标产物四唑虫酰胺(I-1)。具体反应路线见下图:
3. 关键中间体II-1的合成方法
1-(3-氯-2-吡啶基)-3-{[5-(三氟甲基)-2H-四唑-2-基]甲基}-1H-吡唑-5-羧酸(Ⅱ-1)是合成四唑虫酰胺的关键中间体,关于Ⅱ-1的合成方法,Karri等在专利WO2019224678中进行了详细的研究并给出了多种合成方法,以下简要介绍其中2种收率较高的合成方法。合成方法1:以草酰氯单乙酯(3)和2-甲氧基丙烯(4)为起始原料,step 4中以乙酸作为反应溶剂,其他反应条件和操作方法与四唑虫酰胺合成方法1基本相同,也可以高产率制得中间体Ⅱ-1。具体合成路线见下图:
合成方法2:以三氯乙酰氯(1)和2-甲氧基丙烯(4)为起始原料,在氯苯溶液中经脂肪碳酰化反应生成(E)-1,1,1-三氯-4-甲氧基戊-3-烯-2-酮(V-1)后,产物V-1在溴的氯苯溶液中继续进行卤化反应生成(E)-5-溴-1,1,1-三氯-4-甲氧基戊-3-烯-2-酮(Ⅳ-1),之后Ⅳ-1采用“一锅法”依次进行缩合、环合、脱水、氧化即可制得目标中间体Ⅱ-1。
本合成方法的优点在于step 3~6采用“一锅法”制取Ⅱ-1,简化了反应步骤,避免了冗长的后处理过程,并且最后一步氧化反应使用的是冰醋酸和水作氧化反应溶剂取代传统方法中以稀硫酸作为氧化反应溶剂。具体反应路线见下图:

四唑虫酰胺是一种具有双酰胺结构的新型广谱杀虫剂,可高效防治水稻、玉米、马铃薯、果树等农作物上的害虫,对哺乳动物和其他非靶标动物安全,但对一些水生无脊椎动物和蜜蜂具有较高风险,在使用时应格外注意。
四唑虫酰胺的化合物专利2029年届满,但其将来的市场价值不容忽视。目前四唑虫酰胺产品剂型相对单一,登记数量较少,各位企业可以多多关注,根据市场需求,提早研发相关的混配制剂。笔者相信随着四唑虫酰胺研究的更进一步深入,其市场开发前景广阔。
来源:农博生物、BioGuide