1 简介
茚嗪氟草胺由德国拜耳公司研发。其中文通用名:茚嗪氟草胺;英文通用名:indaziflam;化学名称:N-(1R,2S)-2,3-二氢-2,6-二甲基-1H-茚-1-基]-6-[(1RS)-1-氟乙基]-1,3,5-三嗪-2,4-二胺;CAS 登录号:950782-86-2;分子式: C16H20FN5;相对分子质量:301.36。
异构体A∶异构体B≥95%∶5%
图1 茚嗪氟草胺的结构式
2 适用范围
茚嗪氟草胺适用范围颇为广泛,在农业领域,甘蔗、玉米、大豆、棉花等粮食与经济作物种植区,它能有效防除马唐、牛筋草、稗草、狗尾草等常见禾本科杂草,以及藜、苋、苘麻、马齿苋等阔叶杂草。像巴西的甘蔗田,使用含有茚嗪氟草胺的复配除草剂,能显著抑制杂草丛生,减少杂草与甘蔗争水、争肥、争光,保障甘蔗茁壮成长,提高糖分积累。
在果园方面,柑橘、苹果、梨、葡萄等多年生果林中,它可控制一年生杂草萌发与早期生长,避免杂草缠绕果树、抢夺养分,维持果园整洁,降低人工除草成本,提升果实品质与产量。如美国加州的柑橘园,应用茚嗪氟草胺进行土壤封闭处理,一个生长季内大部分杂草得到有效防控,果实外观光洁、大小均匀。
于草坪、高尔夫球场、景观绿化地等非农区域,它能保持草坪整齐美观,去除早熟禾、看麦娘等杂草,维持低矮、平整、翠绿的景观效果,满足人们休闲、观赏需求。例如一些高端高尔夫球场,定期使用茚嗪氟草胺维护草坪,让球道与果岭始终处于优质状态,提升打球体验。并且,面对已对草甘膦、ALS 抑制剂等传统除草剂产生抗性的杂草种群,茚嗪氟草胺凭借独特作用机制,依然能发挥强大除草活性。
3 作用机制
茚嗪氟草胺作为纤维素生物合成抑制剂(CBI),其除草作用机制独特。在土壤中,药剂颗粒紧密附着,当杂草种子萌发,下胚轴率先接触到茚嗪氟草胺。随后,药剂分子凭借其特殊的化学结构与理化性质,顺利穿透植物细胞膜,进入细胞内部,靶向纤维素合成酶复合体,干扰其正常功能,阻碍纤维素微纤丝的组装。
纤维素作为植物细胞壁的关键成分,其合成受阻后,细胞壁构建停滞,新生细胞无法正常扩展、分裂。这使得杂草的分生组织,如根尖分生区、茎尖生长点,细胞分裂与分化紊乱,生长节奏被彻底打乱。从外观上看,杂草幼苗根系发育畸形,无法深扎土壤汲取养分与水分;茎叶生长迟缓,叶片黄化、皱缩,光合作用受阻,最终因能量匮乏、营养供应中断,在萌芽初期或幼苗阶段就枯萎夭折,为作物生长消除竞争威胁。
4 登记查询
4.1 中国登记情况
在中国,截至目前,茚嗪氟草胺尚未获得登记。
4.2 欧盟登记情况
茚嗪氟草胺在欧盟的登记仍悬而未决。
4.3 美国登记情况
表1 茚嗪氟草胺在美国的登记情况
4.4 澳大利亚登记情况
表2 茚嗪氟草胺在澳大利亚的登记情况
4.5 加拿大登记情况
表3 茚嗪氟草胺在加拿大的登记情况
5 专利信息
2004年,拜耳公司申请了茚嗪氟草胺相关化合物专利,包括PCT专利、欧洲专利、美国专利、中国专利等。
PCT专利:WO2004069814,申请于2004年1月23日。
欧洲专利:EP1592674B1,申请于2004年1月23日,2024年1月22日期满。
美国专利:US8114991B2,申请于2004年2月3日,2024年2月3日期满。
中国专利:CN100448850C(ZL200480003474.6),申请于2004年1月23日,2024年1月22日期满;发明名称:用手性双环基团N-取代的氨基-1,3,5-三嗪类、其制备方法、其组合物,及其用作除草剂和植物生长调节剂的用途。
6 合成路线简介
茚嗪氟草胺的合成关键在于核心片段:(1R,2S)-2,6-二甲基-2,3-二氢-1H-茚-1-胺片段,以下对该片段的合成进行介绍。
6.1 制备1-氨基二氢茚基片段
J. M. Lassaletta 建立的动态动力学拆分法,立体选择性高,其具体操作分为两步:
第一步,茚酮在钌基催化剂的作用下被氢化为相应的茚醇。还原剂从空间位阻较小的甲基的对面结合,形成顺式茚;在钌催化剂的手性诱导下,只有(2S)-茚酮被还原,剩下(2R)-茚酮在反应条件下经过外消旋化平衡,得到(2RS)-茚酮,平衡产生的S-构型的茚酮继续参与反应得到茚醇,如此反复,最终得到ee值符合要求的产物。因此,外消旋的茚酮完全转化为(1S,2S)-茚醇,具有高的非对映体和对映体选择性,同时,理论上几乎不存在常规拆分法导致的一半原料损失的问题。该方法应是主流工艺。
第二步,羟基被叠氮基取代(通过与二苯基磷酰化叠氮的转化),实现完全的构型翻转。接着进行催化还原,得到所需的(1R,2S)-茚胺。
6.2 茚嗪氟草胺的合成
综合考量,茚嗪氟草胺最优合成路线为:以甲基丙二酸二乙酯与对甲基苄溴合成茚酮,经不对称反应动态动力学拆分得手性茚胺;三嗪片段以双胍、高纯度2-氟丙酸甲酯为原料,在烷基铝催化下与茚胺反应生成茚嗪氟草胺。