新型杀菌剂异噻菌胺

新型杀菌剂异噻菌胺

陈晓燕1, 王盾2

, 黄杰2, 黄云2*, 范志金3* 1. 江西天人生态股份有限公司，343100，江西吉安；

2. 四川农业大学植物保护学院，611130，四川成都市温江区；

3. 南开大学元素有机化学国家重点实验室，300071，天津市卫津路94号

1 概述

由子囊菌Magnaporthe grisea ( Hebert) Barr. (无性态：Pyricularia grisea Sacc.)引起的稻瘟病是水稻生产上最具毁灭性的病害之一，也是世界性的真菌病害1，它发生在整个水稻生长的时期，在几乎所有产区普遍；特别是在适温，阴天和高湿度的气候带，稻瘟病发生频繁。稻瘟病大流行时常造成大面积减产，甚至成片绝收，同时大大影响产量和作物的质量，对水稻生产影响极大。目前药剂防治仍然是稻瘟病防治的主要措施之一，然而只有为数不多的几个被批准用于防治稻瘟病的农药产品。异噻菌胺(isotianil)是拜耳与住友化学共同研发用来防治稻瘟病的异噻唑类杀菌剂。它的特点在于其并不会对病原菌产生直接的抗菌作用，而是通过激发水稻自身对稻瘟病的天然防御机制1，达到抵抗稻瘟病的目的。拜耳公司指出， 这是第一个有诱导抗性效果的低使用量的活性成分实例2，这种环境友好的产品非常适合水稻生长过程的使用，另外还有一定的杀虫活性。2010年初，异噻唑胺在韩国上市，商品名为Routine(异噻菌胺+噻虫啉)，随后将在亚洲的其他水稻种植国家上市。异噻菌胺是拜耳公司2008年到2012年之间上市的9个新活性成分之一3。本文对该药的研究进展进行简要总结。 2 异噻菌胺的特性和基本理化性质

中文通用名称：异噻菌胺；英文通用名称：isotianil ；商品名称：Reliable ，Routine ；试验代号：BYF-1047，BCF-051，S-23102；IUPAC 名称：3,4-dichloro-2'-cyano-1,2-thiazole -5 -carboxanilide ；CAS 主题索引名称：3,4-dichloro-N-(2-cyanophenyl)-5-isothiazolecarboxamide ；CAS 登录号：224049-04-1；异噻菌胺属异噻唑甲酰胺类化合物；分子式：C 11H 5Cl 2N 3OS ；分子量：298.15；纯品为白色固体(粉末)；熔点(b.p.)191-193 °C 2，正辛醇/水分配系数(log Pow)

2.96(25±1 °C, pH 7.2)，蒸气压：2.36×10-7 Pa(25 °C)，水中溶解度：0.5 mg/L(20 °C, pH 7.0)，其化学结构为： N S Cl

Cl C O N H

NC

*通讯联系人：范志金, fanzj@https://www.wendangku.net/doc/8516294286.html,, 022-********; 黄云, 5787huangyun@https://www.wendangku.net/doc/8516294286.html,

异噻菌胺对人畜及环境中的各种生物具有较高的安全性；毒性实验的结果表明，异噻菌胺主要对胃、肝脏和肾脏产生毒性，目前未发现其致癌性、致畸性以及在遗传和繁殖等方面的毒性。利用小鼠进行的一年期慢性毒性试验依据2.83 mg/kg体重/日的投药量，除以安全系数100后设定的每日允许量摄取为0.028 mg/kg体重/日。

3 异噻菌胺的作用机理

异噻菌胺是水稻稻瘟病的杀菌剂，也是激活剂，具有诱导活性，同时具有杀菌活性，还具有一定的杀虫活性。

异噻唑甲酰胺类化合物包括异噻菌胺等在植物中具有强的植物诱导活性，预防性施用或者在发病早期使用，多种生物因子和非生物因子可激活植物自身的防卫性抗性反应即系统诱导抗性，并影响病原菌生活史的多个环节，从而使植物对多种真菌、细菌、昆虫和病毒产生广谱的自我保护作用，其具体机理尚未见报道，从化学结构看，其可能与活化酯和Tiadilin 一样, 于水杨酸和NPR1蛋白之间活化全株获得抗性4。并且异噻菌胺能提供长期残留药效和更小的施用有效成分的剂量，适合引发植物防御性不受致植物病真菌，细菌和病毒及昆虫的侵害2，能够用来在处理后一定时期内保护植物不受上述有害生物体的侵害，提供保护的时期一般在处理植物后延续1至10 d，优选1至7 d。异噻菌胺还具有强的杀微生物活性，用于直接防治不期望微生物，包括下面纲中的真菌：根肿菌、卵孢真菌、壶菌、接合菌亚纲、子囊菌、担子菌纲和半知菌纲。例如腐霉属、疫霉属、单轴霉属、霜霉属、白粉菌属、黑星菌属、柄球菌属、核腔菌属等。异噻菌胺特别成功地用于防治谷物病害，例如抗白粉菌属种类，稻瘟病种类，或者防治葡萄栽培和水果和蔬菜生长中的病害2。

4 异噻菌胺的使用方法

异噻菌胺适用的主要作物是水稻，登记为防治水稻稻瘟病和水稻白叶枯病的杀菌剂，用750 g/ha喷雾幼小稻植物，5 d后防效达90 %2。异噻菌胺活性良好，但是当用量低时，有时效果不令人满意。而当异噻菌胺与其他杀菌剂或杀虫剂等活性物质构成的新型活性化合物结合物具有优良的杀菌或杀虫活性。另外，与已知的杀真菌剂、杀细菌剂、杀螨剂、杀线虫剂或杀昆虫剂混合的制剂使用，在很多情况下实现了增效作用，即混合物的活性超过了各个组分的活性2。异噻菌胺作为水稻杀菌剂被发明出来以后，很多文献报道了其与其他农药复配使用方面的效果。

Dahmen等将异噻菌胺分别与13种杀菌剂4如腈嘧菌酯、叉胺苯酰胺、戊菌隆、四氯苯酞、嘧菌腙、三环唑、稻瘟灵等混合使用，或者分别与8种杀虫剂如克百威、劲锐特、乙腈菊酯灭虫硅醚、克虫普等混合使用5，研究结果发现混合后药物具有优良的杀真菌性质，可用于

防治植物致病真菌，特别适于防治谷物和水稻疾病。而且混合药物的杀菌效果要明显大于每个药品单独使用的杀菌效果之和。Sakuma 5发现将异噻菌胺和氟虫腈或乙虫腈混合使用后，不仅显示出优良的防治水稻昆虫的药效；而且同未施用该混合物的情况相比，还表现出植物生长促进活性，极好地促进水稻秧苗根部的生长。Assmann 等报道将异噻菌胺和另外一种杀虫剂如氟虫酰胺5、苯基吡唑类杀虫剂7、邻氨基苯甲酰胺类杀虫剂5，以及任选一种新烟碱类杀虫剂复配使用，不仅能对防治植物致病真菌和害虫的作用有加和性增强，而且还在两个方面实现了能扩大化合物作用谱的协同作用。同时，这种复配使用还能增强药效和增加活性化合物的杀真菌药效的持久性。该研究小组还同时发现将噻菌胺和一些杀虫剂如新烟碱类杀虫剂、氨基甲酸酯类杀虫剂、拟虫菊酯类杀虫剂等混合使用非常适用于防治动物害虫，尤其是节肢动物和昆虫5。Shirakura 5在2009年报道了在种子播种前用异噻菌胺处理种子可以降低除草剂对作物种子药害的发现。

5 异噻菌胺的合成方法

5.1 3,4-二氯异噻唑甲腈1和3,4-二氯异噻唑羧酸的制备15：

参照文献15的方法利用CS 2与NaCN 和氯气反应可以植被3,4-二氯异噻唑-5-甲腈；在氢氧化钠的作用下水解可以制备3,4-二氯异噻唑-5-甲酸。

NaCN CS 2+2N S Cl

Cl CN NaOH 2N S Cl Cl CO 2H

5.2 3,4-二氯异噻唑甲酰氯的制备2和目标产物的合成7

3,4-二氯异噻唑-5-甲酸与草酰氯反应制备得到3,4-二氯异噻唑-5-甲酰氯，再与邻氨基苯甲酰胺反应即可制备到产物异噻菌胺。

NH 2NH N S Cl Cl Cl Et 3N/DMF, HCl N S Cl Cl H N NH 2O N S Cl Cl H N CN N S Cl Cl

OH DMF

6 异噻菌胺的毒理和环境行为

各种动态实验通过把14C 标记在异噻菌胺的异噻唑环3位碳和羧酸碳上得到的[iso-14C]异噻菌胺，把14C 标记在所有苯环碳上得到的[phe-14C]异噻菌胺，以及把14C 标记在异噻菌胺代谢产物M1的异噻唑环3位碳和羧酸碳上得到的[14C-M1]来完成。

6.1 动物体内的动态实验

6.1.1 吸收

血中浓度推移通过使用Wistar 小鼠(雌雄各4只)单次口服进行了实验(低用量：4 mg/kg,

高用量：200 mg/kg)。实验发现，最高浓度的到达时间(T max)为3.3 h以内，高用量的半衰期(17.9- 20.5 h)比低用量的半衰期(13.9-17.8 h)略长。

6.1.2 分布

同位素研究发现，消化道(胃和小肠)内具有高浓度残留，其中的大部分被认为是未吸收的检测物和排泄物导致的；在其它大多数组织中，最高浓度的出现时间均在T max附近，并在口服后的168 h内逐渐减少；与血浆中的放射能浓度相比，多数组织中放射能浓度较低，但是肝脏和肾脏中的浓度无论在投药群和测定时间上都比血浆中的要高；另一方面，投药168 h 以后，血浆中的放射能浓度已降至检出限以下，而血球中则仍有高浓度的放射能存在。

6.1.3 代谢

根据实验结果，在尿和胆汁中没有发现相关的代谢产物，但是在粪便中检出较多。

6.1.4 排泄

对于任一投药群，在投药168 h内有93.1~98.6%的代谢产物排出。无论是否为14C标识化合物，是否投药量有高低差异，是否小鼠有雌雄差异，其主要的排泄途径均为粪便排泄。6.2 植物体内的动态实验

实验显示，异噻菌胺在玄米中向可食用部分的分布较少，在水稻体内的主要代谢途径为由酰胺键断裂产生的代谢产物。这些代谢产物被认为可以通过更多代谢，和小分子或葡萄糖结合，进而转变为纤维素或淀粉类等植物的构成成分。

6.3 土壤中的动态实验

土壤中异噻菌胺的分解途径主要是通过酰胺键的断裂，由此产生的分解物可以通过脱氯等过程进行进一步分解，最终将CO2无机化，或与土壤结合从而实现降解。

6.4 水中的动态实验

[iso-14C]异噻菌胺和[phe-14C] 异噻菌胺在水中均有分解物存在，并随着时间的推移逐渐增加。在水中光分解实验中，与暗对照区相比，异噻菌胺在光照射区的分解更快。

6.5 作物残留实验

喷施异噻菌胺30 d后，在收获的玄米的可食用部分中检测到0.08 mg/kg异噻菌胺，而它的代谢产物并没有被检出。日本政府在2009年新修订的对异噻菌胺的MRL为0.3 mg/kg6。

7 使用中注意的问题

异噻菌胺是有诱导活性的杀菌剂，在使用时应注意喷施时间，比一般杀菌剂提前施用，将达到比一般杀菌剂更好的抗病效果。异噻菌胺在低使用量情况下，防治效果不太理想，因此建议与已知的其他杀真菌剂、杀细菌剂、杀螨剂、杀线虫剂或杀昆虫剂混合使用，大部分

能产生增效作用，且使用过程中，病原物不易产生对农药的抗性。

8 结语

异噻菌胺是具有高活性诱导作用的成分，既能直接杀微生物，又能激发植物的自然防御机制，提高植物的抗病能力；种子处理能减少除草剂对作物的药害；异噻菌胺活性高、持效期长、用药量少、能减少药害，且由于其诱导抗性，使病原物不易对其产生抗性，因此，异噻菌胺环境友好，是可持续发展环境下的绿色农药。异噻唑类化合物具有广阔的研究前景6。

致谢：本文的研究得到国家自然科学基金(20872071)、国家重点基础研究发展计划“973”项目(2010CB126105)、天津市应用基础与前沿技术研究计划重点项目(10JCZDJC17500)、国家科技支撑计划(2011BAE06B02和2011BAE06B05)以及天津市农业科技成果转化与推广项目(201002250)和农业部公益性行业专项(nyhyzx3-21, 201103016和201003029)的资助；旅日学者许羚在大量日文资料的整理中给予了大力帮助。

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