甲磺草胺简析
甲磺草胺又名磺酰唑草酮,是1985 年由FMC 公司开发的三唑啉酮类除草剂,试验代号为F6285、FMC97285。甲磺草胺属原卟啉原氧化酶抑制剂,主要用于防除一年生阔叶杂草、禾本科杂草和莎草等。
FMC将甲磺草胺主要应用于大豆田除草剂,杜邦通过非独家的形式销售到许多国家。剂型主要为混剂,通常与氯酯磺草胺(Ganuntlet)和异噁草松(Command Extra)混配,补充使用在STS系列大豆上的磺酰脲类除草剂。FMC的Spartan也可用在甘蔗,向日葵,菠萝和烟草上,并获得非农作物使用的许可。
其分子式:C11H10Cl2F2N4O3S. 化学名为:N-(2,4-二氯-5-(4-二氟甲基-4,5-二氢-3-甲基-5-氧代-1H-1,2,4-三唑-1-基)苯基)甲磺酰胺。分子量为:387.19。
其结构式如下:
外观:黄褐色固体;熔点:121~123℃;蒸气压:1.3×10-4mPa(25℃);正辛醇/水分配系数:logP=1.48;密度:1.21g/mL(20℃);溶解性:水0.11(pH6)、0.78(pH7)16(pH7.5)(mg/g,25℃),丙酮等大多数有机溶剂可溶;稳定性:水解稳定,容易水中光解;pKa 6.56。
适用于苗前处理或移栽前处理,防除大豆、甘蔗和烟草等作物上的一年生阔叶杂草、部分禾本科杂草和莎草,如牵牛、反枝苋、猪殃殃、地肤、藜、曼陀罗、马唐、狗尾草、苍耳、牛筋草、香附子等。对下茬作物安全,但对棉花、甜菜有一定药害。
通过抑制叶绿素生物合成过程原卟啉原氧化酶而引起细胞膜破坏,导致叶片迅速干枯、死亡。
毒理学:急性经口LD50:大鼠2689 mg/kg;急性经皮LD50:兔>2000 mg/kg;吸入毒性LC50(4小时):大鼠>2.19 mg/L;轻度眼睛刺激(兔),无皮肤刺激性(兔),无皮肤致敏性(豚鼠)。无作用剂量NOAEL:(急性经口)25 mg/kg b.w. daily,(生殖毒性)14 mg/kg b.w. daily,(大鼠致畸性)10 mg/kg daily。ADI为0.14 mg/kg,急性参考剂量aRfD值为0.25 mg/kg b.w.,慢性参考剂量cRfD值为0.14 mg/kg b.w.;无突变性(Ames、鼠淋巴、体内鼠微核试验为阴性),无致癌性。
环境毒性:鸟:急性经口LD50 野鸭>2250 mg/kg,短期饲喂LC50(8天)鹌鹑和野鸭>5620 mg/kg;鱼:LC50(96小时)虹鳟鱼>130 mg/L,蓝鳃太阳鱼93.8 mg/L;水蚤:LC50(48小时)大型溞60.4 mg/L;藻类:EC50 31.0 μg/L,蓝-绿藻EC50 32.9 μg/L;蜜蜂:LD50>25 μg/bee;蚯蚓:NOEC 3726 mg/kg土壤。
环境行为:土壤中稳定(DT50 18个月)。水解稳定(pH5~9),水中易光解(DT50<0.5天)。对有机质亲和力低(Koc43),只在含沙量高的土壤中迁移。生物富集可能性低。
以甘蔗田使用为例, 根据国内相关文献报道(甲磺草胺除草活性及对甘蔗的安全性研究 马永林等, 热带作物学报 2019年)。其在甘蔗田的杀草活性显著高于主要竞争对手敌草隆,且在甘蔗田的安全性优于敌草隆。
甲磺草胺作为播后苗前土壤处理剂和苗后茎叶处理剂,可应用于花生、甘蔗、木薯等田,与目前市场上广泛应用的苗前除草剂乙草胺、莠去津、乙氧氟草醚、嗪草酮、异噁草松等相比较,封闭效果更好,持效期更长,对恶性杂草,如牛筋草,光头稗、香附子、鱼黄草等均有比较理想的防除效果。
但缺点是由于甲磺草胺的残留期比较长,用药剂量需要把握准确,否则极易出现对后茬作物的药害、环境污染等问题。
目前主要合成工艺有两种。
两步反应:首先,2-(5-氨基-2,4-二氯苯基)-3-甲基-4-二氟甲基-2,4 二氢-5 甲基-3 氢-1,2,4-三唑啉-3-酮(以下简称化合物Ⅰ)和甲基磺酰氯在缚酸剂三乙胺作用下,于二氯甲烷溶剂中反应生成双甲基磺酰基胺衍生物(化合物Ⅱ);再由化合物Ⅱ在乙醇溶液中与氢氧化钠水溶液进行水解反应,得到收率 66 %的甲磺草胺。反应中每分子化合物Ⅰ需要消耗 2.25 mol 甲基磺酰氯和 2.25 mol 三乙胺。
一步反应(由南通金陵农化有限公司与江苏快达农化股份有限公司发表):
由化合物Ⅰ与甲基磺酰氯在催化剂作用下一步法合成甲磺草胺。
甲磺草胺原药国内共有8家登记。
制剂单剂全国仅有5个登记,分别为 40% 悬浮剂,50%悬浮剂和 75% 水分散粒剂。国内目前没有甲磺草铵的复配产品。
国际上常见的甲磺草铵复配剂型为:
甲磺草胺+氯嘧磺隆 46.9%+9.4%WDG
甲磺草胺+嗪草酮 47%+28%DF
甲磺草胺+草甘膦异丙胺盐 5.7%+41.48%
甲磺草铵是优异的播后苗前土壤处理剂和苗后茎叶处理剂,可应用于花生、甘蔗、木薯等田,与目前市场上广泛应用的苗前除草剂乙草胺、莠去津、乙氧氟草醚、嗪草酮、异噁草松等相比较,封闭效果更好,持效期更长,对恶性杂草,如牛筋草,光头稗、香附子、鱼黄草等均有比较理想的防除效果。
甲磺草铵作为后草甘膦时代重要的替代产品之一,其连续五年在国际市场销量增长,目前全球销售额稳定在3亿美元以上。其相关复配产品的开发可以作为国内开发的重点。但是其长残留期带来的后茬作物药害和环境污染等问题需要关注。