新烟碱类杀虫剂

新烟碱类杀虫剂 历史背景 烟碱作为杀虫剂使用的历史可以追溯到17世纪，那时人类已经使用烟草浸取液作为杀虫剂。研究人员1828年确定该浸取液有效成分为烟碱，1904年成功合成出烟碱。 1993年，为将吡虫啉等源自对天然生物碱结构优化得到的杀虫剂区别以前的烟碱类杀虫剂，提出了“新烟碱类”概念。新烟碱类和烟碱类杀虫剂都是相同，区别在于两者的选择性差异大，前者杀虫活性高、对哺乳动物低毒，后者杀虫活有限、对哺乳动物毒性高。 自从1978年soloway等人报道了具有杀虫活性的硝基亚甲基杂环化合物以来，农药工作者们通过该类化合物官能团的变换，于20世纪80年代中期由德国拜耳公司成功开发出第一个烟碱类农药——吡虫啉，其新颖的作用方式、选择毒性强、高效、广谱和对环境相容性好等特点，立即引起了人们的注意，国外一些大的农药公司相继进入了烟碱类似物研究领域，参与了此类化合物的合成研究，从而使其成为杀虫剂研究开发的一大热点。 作用机制与用途 新烟碱类杀虫剂的作用机制主要是通过选择性控制昆虫神经系统烟碱型乙酰胆碱酯酶受体，阻断昆虫中暑神经系统的正常传导，从而导致害虫出现麻痹进而死亡。由于该类杀虫剂具有独特的作用机制，与常规杀虫剂没有交互抗性，其不仅具有高效、广谱及良好的根部内吸性、触杀和胃毒作用，而且对哺乳动物毒性低，可有效防治同翅目、鞘翅目、双翅目和鳞翅目等害虫，对用传统杀虫剂防治产生抗药性的害虫也有良好的活性。新烟碱类杀虫剂既可用于茎叶处理、也可用于土壤、种子处理。 新烟碱类杀虫剂市场情况 1、全球新烟碱类杀虫剂的市场 新烟碱类杀虫剂为当今全球最大的一类植物源杀虫剂，在2007年其全球市场为19.4亿美元。新烟碱类杀虫剂是近年来增长最快的一类杀虫剂，而其中的吡虫啉则是所有杀虫剂中销售市场居首位的品种。同时，新烟碱类也是作用机理研究得较为透彻的一类杀虫剂。 近年来全球新烟碱类杀虫剂的市场发展概况如下所示。由表可见，除了2005年至2006年外，全球新烟碱类杀虫剂呈直线上升态势。同时表1还列出了2002年以来，新烟碱类杀虫剂所占杀虫剂的市场份额。据统计，2007年新烟碱类杀虫剂占整个农药市场的6%(2003年为4%)。另外，从2002年至2007年，新烟碱类杀虫剂年均增长率20.1%。 2、我国新烟碱类杀虫剂的市场 新烟碱类产品是杀虫剂的重要组成部分，在我国占杀虫剂总量的21%(2008年数据)，尽管部分产品已经开始明显呈现出产能过剩的危机(如吡虫啉)，但是仍然还有一些极具竞争力产品还有待进一步发展。 近年来，由于我国杀虫剂产量庞大，竞争异常激烈，新烟碱类杀虫剂之所以能在市场上站住脚，并且份额有扩大的趋势，原因有三:一是新烟碱类杀虫剂都属高效、低毒、低残留产品，符合国内外对环保、生态环境和食品安全的要求。二是新烟碱类杀虫剂各品种都能防治水稻害虫，符合我国农药发展的方向。三是甲胺磷等5种高毒农药退市后，造成了杀虫剂农药供应上的缺口约10多万吨，这急需高效、低毒、低残留的杀虫剂来填补。随着国家农业部第二批高毒农药的公布，很多高毒农药又将被淘汰，这也为新烟碱类农药带来了新的机遇。 据业内人士估计，未来3年内我国水稻杀虫剂市场缺口巨大，共有达30多亿元的刚性需求。现在新烟碱类农药在我国已进入快速成长期，发展前景看好。吡虫啉和啶虫脒已获得市场认可，各地植保部门把它们作为无公害作物种植的首选产品之一。烯啶虫胺和氯噻啉被认定为是我国在未来几年中占主导地位的新型水稻杀虫剂之一。但是，烯啶虫胺、氯噻啉和噻虫啉作为近几年新推出的产品，尽管已有一定的市场份额，但广大农民对其认知度还不高，市场需求增幅不显著。 主要产品介绍 新烟碱类杀虫剂是一类高效、安全、高选择性的新型杀虫剂，在国内外市场发展很快。国内从上世纪80年代末就开始了对新烟碱类杀虫剂的研究开发，目前已取得不少进展。新烟碱类杀虫剂主要品种有:吡虫啉、啶虫脒、烯啶虫胺、氯噻啉、噻虫啉、噻虫嗪、噻虫胺、呋虫胺等。 、吡虫啉 1 (1)主要用途 在禾谷类作物、马铃薯、甜菜、柑橘、烟草、番茄、落叶果树、蔬菜和棉花等上使用。对同翅目昆虫(吸汁液的害虫)效果明显，对鞘翅目、双翅目和鳞翅目也有效，但对线虫和红蜘蛛无效。主要用于防治水稻、小麦、棉花等作物上的刺吸式口器害虫，如蚜虫、叶蝉、蓟马、白粉虱及马铃薯甲虫和麦秆蝇等。 (2)发展过程 自1991年德国拜耳公司和日本特殊农药公司联合开发出第一个烟碱类杀虫剂吡虫啉后，很快在全球89个国家或地区60多种作物上得到广泛应用，防治效果十分显著。2003年全球销售额达到12亿美元，在杀虫剂销售中名列第一。 吡虫啉在我国专利到期后，国内科研单位从1992年开始进行该品种的开发，并已使其成为近年来发展速度最快的一个品种。目前我国登记生产吡虫啉原药的企业已有63家，原药产能约为25000吨/年，产量约为12000吨/ 年，占全球总产量的2/3，国内市场需求量在3000,4000吨/年左右，出口在8000吨/年左右。通过改进工艺路线，企业生产成本大幅度降低，原药价格也随之由上市初期的100多万元/吨下跌到现在的10万元/吨，原药含量多数都能达到95%以上，使该品种具有较强的市场竞争力。 (3)制剂 国内有10%、15%、20%、35%、240g/L、350g/L、48 0g/L、600g/L悬乳剂，20%缓释剂，2.5%、5%、10%、20%、25%、35%、50%、70%可湿性粉剂，5%、6%、10%、20%、200g/L可溶液剂，2%、2.5%、5%、10%、20%乳油，5%片剂，70%湿拌种剂，10%、30%、45%微乳剂，10%、20%可溶性液剂，40%、65%、70%水分散粒剂，1%、600g/L悬乳种衣剂，70%泡腾片剂，2%颗粒剂以及5%油剂共14种剂型，42种规格。其中以可湿性粉剂(WP)为最多,其次为乳油。 国外有100g/L、200g/L可溶液剂，192g/L、200g/L、240g/L、350g/L悬浮剂，700g/L种子处理可分散粉剂和350g/L、600g/L种子处理悬乳剂共4种剂型，9种规格。 2、啶虫脒 (1)主要用途 防治蔬菜(甘蓝、白菜、萝卜、黄瓜、西瓜、茄子、辣椒等)、果树(苹果、柑橘、梨、桃、葡萄等)、茶、马铃薯、烟草等上的同翅目害虫，如蚜虫、叶蝉、粉虱和蚧等，鳞翅目害虫如菜蛾、潜蝇、小食心虫等，鞘翅目害虫如天牛等，蓟马目如蓟马等。既可用于茎叶处理，也可以进行土壤处理。 (2)发展过程 啶虫脒由日本曹达公司于上世纪90年代初公开这一品种，1995年在日本登记，随后进入我国市场，国内科研单位和企业也相继进行了研究和生产。然而，2000年日本曹达向国内部分企业发出侵权警告，要求停止生产并进行经济赔偿。该产品于2000年10月4日起在经过历时三年的涉外官司，并最终打赢后，从而进入发展旺盛期。国内有吡虫啉合成技术的企业，纷纷联合有关科研单位掀起了抢上该品种的热潮。 截止2009年3月31日，国内有红太阳集团、江苏常隆、河北宣化、安徽华星等29家国内企业和日本曹达公司登记生产原药，登记单剂的有198个厂次，登记复配制剂的有25个厂次。原药总产能30000 吨/年左右，产量13500吨/年，内需用量在4500吨/年，出口量在9000吨/年左右。 (3)剂型 国内有3%、5%、10%微乳剂，3%、5%、10%、15%、20%、60%、70%可湿性粉剂，36%、40%、50%、70%水分散粒剂，3%、5%、10%、25%乳油，20%可溶性液剂，20%、40%可溶粉剂，10%、20%可溶液剂以及20%可溶性粉剂共8种剂型，24种规格。国外有75%可湿性粉剂和70%可溶粉剂两种剂型。 3、烯啶虫胺 (1)主要用途 主要用于防治水稻、蔬菜、果树和茶叶等作物的蚜虫、粉虱、水稻叶蝉和蓟马。 既可用于茎叶处理，也可以进行土壤处理。 (2)发展过程 烯啶虫胺是国内新推广的替代高毒农药的品种，近几年来产销量均保持良好的增长势头。国内拥有农药生产批准证书的原药生产企业有河北吴桥、湖北仙隆、江苏维尤纳特、南通江山以及山东京蓬等5家。2009年全国烯啶虫胺原药总产量约500吨，而全国农业对烯啶虫胺的需求量为3000吨/年，严重供不应求。据专家预测，近2、3年内，烯啶虫胺国内市场需求预计将达10000吨/年左右。 (3)剂型 主要有10%可溶液剂、50%可溶粒剂和10%水剂。 4、噻虫啉 (1)主要用途 主要用于防治梨果、棉花和马铃薯等多种果树和蔬菜上的多种害虫如西圆尾蚜属，并对苹果上的苹实叶蜂、苹果蚜和苹果绵蚜有特效。对各种甲虫、马铃薯甲虫、稻象甲、和鳞翅目害虫如苹果树上的潜叶蛾和苹果蠹蛾也有效。既可用于茎叶处理，也可以进行种子处理。 (2)发展过程 由德国拜耳和日本拜耳合作开发，我国引进该产品后已有科研单位形成成熟的工艺，实现了噻虫啉 62%，解决了工业排放问题，原药纯度达到了97.5%，产品纯度等技术指标处于国际先进总收率达60%, 水平。 国内已有科研单位将噻虫啉合成工艺及制剂配方作为自主研发项目申报国家专利。目前天津兴光农药厂等企业已生产噻虫啉原药，该产品推广应用前景广阔。国内拥有农药生产批准证书的原药生产企业有江苏中旗和江苏利民两家。 (3)剂型 主要有40%悬浮剂、48%悬浮剂、2%微囊悬浮剂、1%微囊粉剂、36%水分散粒剂和50%水分散粒剂。 5、噻虫嗪 (1)主要用途 在稻类作物、甜菜、油菜、马铃薯、棉花、菜豆、果树、花生、向日葵、大豆、烟草和柑橘等上使用，防治各种蚜虫、叶蝉、飞虱类、粉虱、金龟子幼虫、马铃薯甲虫、跳甲、线虫、地面甲虫、潜叶蛾等害虫及对多种类型化学农药产生抗性的害虫。 可用于茎叶处理、种子处理，也可以进行土壤处理。 (2)发展过程 是先正达公司开发的第二代新烟碱类杀虫剂，目前还在专利保护期内。 6、呋虫胺 (1)主要用途 主要用于防治水稻、果树、蔬菜等上的多种半翅目害虫和其它一些重要害虫。 (2)发展过程 呋虫胺是日本三井东亚化学公司开发的第三代新型烟碱类杀虫剂，目前还在专利保护期内。 7、氯噻啉 (1)主要用途 防治水稻螟虫、飞虱、叶蝉、蓟马等螟虱类害虫，和小麦、十字花科蔬菜、柑橘上的蚜虫，以及茶树小绿叶蝉等。 (2)发展过程 由南通江山自主创制，拥有知识产权保护，独家生产，目前原药产能200吨/年。氯噻啉被国家工信部列入国家“十一五”高毒农药转产和替代项目，以取代被禁止生产、销售和使用的甲胺磷等5种高毒农药，由此获得了市场先机。不过相对于新烟碱类农药的发展速度，氯噻啉目前的生产规模和市场占有率都略显不足。 (3)剂型 10%可湿性粉剂 8、噻虫胺 (1)主要用途 主要用于水稻、蔬菜、果树及其他作物上防治蚜虫、叶蝉、蓟马、飞虱等半翅目、鞘翅目、双翅目和某些鳞翅目类害虫。 (2)发展过程 最早由日本武田药品公司(现归属住友化学公司)开发，后拜耳公司亦进行了开发，是所有新烟碱类杀虫剂中增长最迅速的品种。 新烟碱类杀虫剂主要品种开发年份及市场情况 1、开发年份和开发公司 品种 开发年份 开发公司 代别 吡虫啉 1991 拜耳 1 烯啶虫胺 1995 武田(住友) 1 啶虫脒 1996 曹达 1 噻虫啉 2000 拜耳 1 哌虫啶 2004 江苏克胜/华东理工 1 噻虫嗪 1998 诺华(先正达) 2 噻虫胺 2002 拜耳/武田 2 氯噻啉 1997 江山 2 呋虫胺 2002 三井化学 3 2、市场情况 尽管由于抗性问题影响了吡虫啉的市场，但其仍为全球杀虫剂中市场最大的农药品种。2008年，拜耳公司的吡虫啉销售额达8亿美元以上。但该药剂将继续受到其他类别杀虫剂和其他新烟碱类杀虫剂的冲击。 目前，吡虫啉主要用于水稻、棉花、果树、蔬菜、玉米及其他多种作物，以及卫生害虫的防治。为了延缓抗性和扩大应用谱，混配是一很好的途径。此不仅为不同作用机理的杀虫剂之间的混配，还包括与杀菌剂之间的混配。如拜耳公司将该药剂与杀菌剂混配后用于防治水稻苗期枯萎病及纹枯病(如与噻氟菌胺混配)。 噻虫嗪，主要用于谷物、葡萄、水稻、果树、棉花等作物，为第二代新烟 碱类杀虫剂。 噻虫胺，最早由日本武田药品公司(现归属住友化学公司)开发，后拜耳 公司亦进行了开发，是所有新烟碱类杀虫剂中增长最迅速的品种。 在新烟碱类杀虫剂中，以噻唑基替代吡啶基的品种值得关注。此类三个品 2007年的年均增长率，在此类品种中居前三位。 种2002, 新烟碱类杀虫剂主要品种国内登记的情况 品种 登记防治对象 吡虫啉 飞虱、小麦蚜虫、蔬菜蚜虫 烯啶虫胺 柑橘蚜虫、棉蚜 啶虫脒 瓜蚜、柑橘蚜、白粉虱、棉蚜、菜蚜、麦蚜、飞虱 噻虫啉 瓜蚜、天牛 噻虫嗪 灰飞虱、小麦蚜虫 噻虫胺 烟粉虱 氯噻啉 白粉虱、菜蚜、柑橘蚜、小绿叶蝉、稻飞虱、麦蚜 呋虫胺 哌虫啶 新烟碱类杀虫剂主要品种的杀虫谱和主要防治对象 品种 杀虫谱 主要防治对象 同翅目、缨翅目、鞘翅目、双翅各种蚜虫、水稻飞虱、叶蝉、粉虱、木虱、蓟马等蚧壳虫、吡虫啉 目、鳞翅目 金针虫、蛴螬、稻象甲、天牛、潜叶蛾等 烯啶虫胺 同翅目、缨翅目、鞘翅目 各种蚜虫、水稻飞虱、叶蝉、粉虱、木虱、蓟马等 同翅目、缨翅目、鞘翅目、半翅各种蚜虫、叶蝉、粉虱、木虱、蓟马、蛴螬、金针虫、稻啶虫脒 目 象甲、潜叶蛾、天牛、跳甲、蚧类小菜蛾、飞虱、食心虫 各种蚜虫、粉虱、木虱、蓟马、天牛、马铃薯甲虫、苹花 象甲、稻象甲、核桃扁叶甲、核桃长足象、云斑天牛、金 龟子和板栗剪枝象、潜叶蛾、苹果蠹蛾、松毛虫、黄刺蛾、同翅目、缨翅目、鞘翅目、鳞翅 噻虫啉 绿尾大蚕蛾、银杏大蚕蛾、核桃举翅蛾、核桃豹蠹蛾、核目、蜱螨目 桃缀叶螟、蓑蛾和尺蠖等 叶螨 哌虫啶 各种蚜虫、飞虱、叶蝉 各种蚜虫、粉虱、木虱、蓟马、蛴螬、马铃薯甲虫、苹 同翅目、缨翅目、鞘翅目、鳞翅 噻虫嗪 花象甲、稻象甲、黄条跳甲、潜叶蛾、苹果蠹蛾、线虫 目 等 各种蚜虫、绵蚜、蚧壳虫、粉虱、水稻叶蝉和蓟马、蝽噻虫胺 半翅目、鞘翅目和某些鳞翅目 象、潜叶蛾、菜青虫、葱蝇 同翅目、缨翅目、鞘翅目、鳞翅 氯噻啉 各种蚜虫、水稻飞虱、粉虱、木虱、蓟马、水稻螟虫 目 蚜虫类、粉虱类、蚧类、矢尖盾蚧、朱绿蝽、 桃小食心虫、桔潜蛾、茶细蛾、黄条跳甲、豆潜蝇、飞 同翅目、缨翅目、鞘翅目、鳞翅虱、黑尾叶蝉、稻蛛椽蝽象、星蝽象、稻绿蝽象、红须呋虫胺 目、半翅目、双翅目、直翅目 盲蝽、稻负混虫、稻筒水螟。二化螟、稻蝗类、角腊蚧、 小菜蛾、二黑条叶甲、茶黄蓟马、烟蓟马、黄蓟马、柑 橘黄蓟马、大豆荚瘿蚊、番茄潜叶蝇 3、新烟碱类杀虫剂主要品种在我国当前生产中实际应用情况 品种 防治对象和主要用途 各种蚜虫，防治水稻白背飞虱、叶蝉，防治粉虱、梨木虱、蓟马、介壳吡虫啉 虫、柑橘木虱 烯啶虫胺 防治各种作物蚜虫、水稻飞虱(褐、白)、叶蝉、粉虱 各种蚜虫、叶蝉、粉虱、蓟马、蛴螬、金针虫、稻象甲、潜叶蛾、蚧壳啶虫脒 虫、吸浆虫 噻虫啉 松褐天牛、各种蚜虫、粉虱、绵蚜等 各种蚜虫、粉虱、木虱、灰飞虱、蓟马、蛴螬、马铃薯甲虫、黄条跳甲、噻虫嗪 潜叶蛾等 噻虫胺 蚧壳虫(吹绵蚧)、潜叶蛾 氯噻啉 各种蚜虫、水稻飞虱、粉虱等 呋虫胺 新烟碱类杀虫剂存在的主要问题是抗性以及对蜂群的不利影响。 新烟碱类杀虫剂的抗性问题普遍存在。据报道，西班牙1993年开始用吡虫啉防治温室和大田蔬菜害虫。1996年，该国南部的木薯粉虱就产生了20-25倍的抗性。1995年美国密歇根州用吡虫啉防治的马铃薯叶甲，1995年80%以上 -7月，田间马铃薯叶甲成虫面积采用，1996年接近90%。结果显示，1996年6 已对吡虫啉产生了3.8-4.5倍的抗性。中国1997年就有反映田间褐飞虱种群对吡虫啉产生了3-13倍的抗性，2005年，吡虫啉在防治褐飞虱使用9年之后，大面积地产生了高度抗药性。 下图为2005年10月褐飞虱对吡虫啉抗性监测结果: 南京农大研究表明:自从2005年10-11月褐飞虱对新烟碱类的吡虫啉产生极高水平抗性(277,811倍)以来，抗性水平一直仍处于高水平-极高水平抗性阶段，其中，2008年我国8省13地褐飞虱种群的抗性仍高达210,382倍。褐飞虱对其他的新烟碱类药剂噻虫嗪、烯啶虫胺和呋虫胺的抗性水平分别为2,16、 0(7,4(8和0.6,3倍。 下图为褐飞虱抗药性增长的过程图 日本于1995年12月，用啶虫脒防治小菜蛾，1999年6月，主要蔬菜产区的小菜蛾种群也对啶虫脒产生了4.5-9.0倍的明显抗性。 抗性监测结果显示:田间烟粉虱和马铃薯甲虫等害虫种群对噻虫嗪产生了严重抗性，2001年德国烟粉虱种群对噻虫嗪的抗性达到1284倍。 除了抗性问题外，新烟碱类杀虫剂还有另一个需要关注的问题，那就是新烟碱类杀虫剂对蜂群的影响。目前烟碱类杀虫剂对蜜蜂等传粉昆虫的危害，已经越来越引起世界范围的关注，世界多个国家和组织都已经开始采取行动。 欧洲食品安全局(EFSA)发表公告称，将重新设定噻虫嗪、吡虫啉、啶虫脒、噻虫啉等农药的毒性判定。法国农业部农业部取消了先正达种子处理剂Cruiser OSR(噻虫嗪+咯菌腈+甲霜灵-M)的登记，正式签署禁令，禁止法国使用杀虫剂噻虫嗪处理油菜种子，并再次敦促欧盟范围全面禁止该原药。加拿大虫害防治管理机构(PMRA)将对三种烟碱类杀虫剂噻虫胺、噻虫嗪和吡虫啉的环境风险进行重新评审。美国环保署早在2009年就开始公开对六个新烟碱类杀虫剂进行复审。巴西环保署(IBAMA)也将重新评估四个新烟碱类杀虫剂，首当其冲的是拜耳的吡虫啉，而后将审查噻虫嗪、噻虫胺和氟虫腈三个杀虫剂。 由于褐飞虱抗性问题，使吡虫啉在水稻上应用受到很大影响。除了在使用方法上应予以注意外(如混配、轮用、喷施技术等)，寻求替代品种也是重要的一个方面。实际上很多刺吸性害虫有效的品种均可能成为替代品种。除了一些传统的有机磷、氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类某些品种及噻嗪酮外还有一些可替代品种。 现有的新烟碱类杀虫剂的替代品种: (1)甲氨基阿维菌素和阿维菌素 不仅对蚜虫有效，同时对鳞翅目害虫有效(包括水稻纵卷叶螟)。 (2)吡蚜酮 由于其独特的作用机理，并对蚜虫、飞虱、叶蝉等刺吸害虫有特效，已经成为重要的替代品种。 (3)丁醚脲 可用于蔬菜防治蚜虫、烟粉虱，且对小菜蛾、螨类有效，但对鱼、蜂高毒，需要注意。为昆虫生长调节剂，抑制昆虫体壁几丁质合成。 (4)醚菊酯 醚菊酯是被批准用于水稻的几个拟除虫菊酯杀虫剂之一。对飞虱、稻象甲、叶蝉有效，且对蚜虫、鳞翅目害虫有效。 (5)氟硅菊酯 也被批准用于水稻，对飞虱、纵卷叶螟均有效。 其他包括多杀菌素等，对蚜虫有效。 新烟碱类杀虫剂在我国知识产权简况 1、吡虫啉、啶虫脒、噻虫啉无国内专利 啶虫脒的知识产权变迁:啶虫脒化合物的发明专利(公开号CN1050714A，1990.10.06申请)在实质审查时，先经过了视撤(1996.11.27)与恢复程序(1998.04.01)。因其不符合专利法的有关规定驳回后，申请人对驳回决定不服，提出复审请求，复审(1998.04.01)时，申请人对申请文本进行了修改，克服了不符合专利法的有关规定，最后回到实审程序，并被授权(2000年)，2002.06.06宣告专利权全部无效。 2、噻虫嗪 先正达(原诺华)公司的专利，CN1084171A，申请日1993.07.21，优先权1992.04.22，已授权。 3、噻虫胺 住友化学(原武田)的专利，武田和拜耳联合开发，CN1045261A，申请日1989.12.26，专利届满。 4、呋虫胺 日本三井东亚化学株式会社的专利，CN1112556A，申请日1994.10.21，优先权1993.10.26，已授权。 5、烯啶虫胺 专利已于2008.08.01届满。 6、氟啶虫酰胺 日本石原产业的专利，CN1081670A，申请日1993.07.23，优先权1992.07.23，已授权。 7、哌虫啶 克胜集团和华东理工大学，2009年公开，CN1631887A，申请日2004.11.23，已授权。 8、氯噻啉 国外专利涉及到该化合物，但未申请中国专利，南通江山农药化工股份有限公司进行开发并商品化。