環丙氟蟲胺是南通泰禾化工股份有限公司創制的間二酰胺類殺蟲劑,英文通用名cyproflanilide,開發代號CAC-I-785,CAS登錄號為2375110-88-4,結構式如圖1所示。環丙氟蟲胺作用機制新穎,殺蟲譜廣,對鱗翅目二化螟、稻縱卷葉螟、甜菜夜蛾、小菜蛾、草地貪夜蛾,鞘翅目跳甲,部分薊馬防效優異,尤其對水稻二化螟具有杰出的防效,對水生生物安全性好,與現有殺蟲劑無交互抗性,可以有效解決二化螟抗性區域無藥可用的痛點。本文從研發背景、創制經緯、殺蟲活性3方面對環丙氟蟲胺進行介紹。

1 研發背景
1.1 水稻二化螟
　　水稻是我國第二大糧食作物,我國一半以上人口以水稻為主食。我國水稻種植面積約為3000萬hm²,稻谷總產量為2.08億t,占全國糧食總產量的三分之一。因此,水稻產量和品質在我國糧食安全中的重要性不可忽視,水稻的高產、穩產關系到社會穩定及糧食安全。
　　我國是水稻害蟲發生嚴重的國家,其中二化螟每年發生面積約1267萬hm²(1.9億畝),防治面積約1853萬hm²(2.78億畝),水稻螟蟲的防治費用45億~60億元,而且江西、浙江、湖南等地二化螟對現有殺蟲劑的抗性越來越強,部分地區已出現無藥可用的局面。同時,現有主流二化螟防治藥劑對水生生物的毒性較高,存在對環境不利的因素。
　　鑒于水稻二化螟的抗性問題及現有殺蟲劑品種的環境安全性問題,急需開發新的高效、安全、環境友好的殺蟲劑,解決農業生產中面臨的蟲害威脅和現有農藥品種的安全性問題。
1.2 雙酰胺類殺蟲劑

　　雙酰胺類殺蟲劑具有廣譜、高效、低毒的特點,其中氟苯蟲酰胺是一個開創性的產品,帶來了新的作用機制和新的結構類型,標志著一個新時代的到來,但氟苯蟲酰胺對水生生物安全性存在高風險。杜邦公司在氟苯蟲酰胺基礎上發現了突破性的產品氯蟲苯甲酰胺,此產品對水生生物的安全性大大改善。杜邦公司將氯蟲苯甲酰胺苯環上的氯原子替換成氰基得到溴氰蟲酰胺,一個簡單的替換,帶來了殺蟲譜的改變。溴氰蟲酰胺不但可以防治咀嚼口器害蟲,還可以防治蚜蟲、飛虱等刺吸口器害蟲及薊馬等銼吸口器害蟲。拜耳公司將溴氰蟲酰胺結構中吡唑環上的溴原子替換成四唑甲基得到新的殺蟲劑四唑蟲酰胺。與氯蟲苯甲酰胺相比,四唑蟲酰胺殺蟲譜進一步擴大,殺蟲活性提高。石原公司將氯蟲苯甲酰胺結構中的甲基替換成環丙甲基得到環溴蟲酰胺,環溴蟲酰胺具有廣譜的殺蟲活性。
　　溴蟲氟苯雙酰胺是三井化學研發的間二酰胺類殺蟲劑,盡管同為雙酰胺類殺蟲劑,但作用機制與氯蟲苯甲酰胺完全不同。溴蟲氟苯雙酰胺為GABA門控氯離子通道別構調節劑,可用于防治危害園藝作物和大田作物的咀嚼式口器害蟲,也可用作種子處理劑,防治危害谷物的線蟲,用于非作物用途,防治白蟻、蟻類、蜚蠊、蠅類等害蟲。
　　從雙酰胺類化合物的研發路徑來看,先導化合物分子結構中一個基團的改變可以帶來殺蟲譜的跨越甚至帶來作用機制的改變,這些都為化學家分子設計提供了思路。
2 環丙氟蟲胺的創制經緯
　　間二酰胺類化合物殺蟲譜寬,殺蟲活性高,作用機制新穎等優點引起了科研人員廣泛的研究興趣,現有文獻中公開的間二酰胺類殺蟲化合物超過20萬個。基于目前的研究現狀,從哪個方向進行課題切入很重要,本課題組在課題設計時參考了雙酰胺類殺蟲劑的研發路徑,將環溴蟲酰胺結構中環丙甲基引入間二酰胺的骨架中(圖3,通式I)。
　　對修飾化合物殺蟲活性測試結果顯示,引入環丙甲基后的化合物對二化螟的殺蟲活性顯著提高,同時,對魚、藻、溞的安全性也得到明顯改善。鑒于這個結果,本課題組合成了大量的通式I化合物,經過多輪構效關系分析,結合安全性評價結果,最終發現了活性優異、綜合性能最佳的環丙氟蟲胺。
3 環丙氟蟲胺的殺蟲活性
3.1 環丙氟蟲胺對二化螟的室內殺蟲活性

圖3  環丙氟蟲胺的創制經緯
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3.2 環丙氟蟲胺的田間殺蟲活性