双氟磺草胺是由美国陶氏农业科学公司开发的三唑并嘧啶[嘧啶(C4H4N2,1,3-二氮杂苯)是一种杂环化合物。]磺酰胺[酰胺是一种化学物质,在构造上,酰胺可看作是羧酸分子中羧基中的羟基被氨基或烃氨基(-NHR或-NR2)取代而成的化合物;也可看作是氨或胺分子中氮**上的氢被酰基取代而成的化合物。]类除草剂[除草剂(herbicide)是指可使杂草彻底地或选择地发生枯死的药剂,又称除莠剂, 用以消灭或抑制植物生长的一类物质。]。20世纪80年代美国陶氏农业科学公司首次报道了嘧啶酰胺类除草剂,其后成功开发了多个以三唑并嘧啶磺酰胺为母体化合物[化合物由两种或两种以上的元素组成的纯净物(区别于单质)。]的高效除草剂新品种。双氟磺草胺是继磺草唑胺、唑嘧磺草胺、氯酯磺草胺与双氯磺草胺之后于20世纪90年代中期开发成功的第五个三唑嘧啶磺酰胺类除草剂新品种。
五氟磺草胺(penoxsulam)是由美国陶农科公司(Dow AgroSciences)所开发的苗后用除草剂,它是三唑并嘧啶磺酰胺除草剂,通过抑制乙酰乳酸合成酶[合成酶(synthetase)又称为连接酶(ligase),属于酶学分类中的第六大酶类。](ALS)而起作用。2004年9月24日在美国EPA正式注册登记,2005年在美国南部稻区推广应用,2008年在中国登记,目前在我国登记的剂型为百分之二点五的油悬浮剂。
磺酰胺是磺酰脲类除草剂合成中的重要中间体,由美国陶氏益农公司研制开发的一类新的乙酰乳酸合成酶抑制剂[抑制剂(又称为缓聚剂)是一种用来阻滞或降低化学反应速度的物质,作用与负催化剂相同。](ALS)。美国陶氏益农公司W. L. Kleschick等把磺酰脲类化合物作为先导化合物, 巧妙地利用生物等排理论, 成功地研制了三唑并嘧啶磺酰胺类化合物。1990年陶氏益农公司以(‖)为中心,合成一系列烷基、卤与卤烷基取代1,2,4-三唑并(1,5-a)-嘧啶-2-磺酰胺化合物,通过系统筛选证明,苯环邻位含吸电子基和杂环5,7位含CH3时,化合物活性最高。
据此开发出生物活性与磺酰脲类除草剂近似的新品种唑咪磺草胺(flumetsulam),磺草唑胺(metosulam)等。唑嘧磺草胺(阔草清、flumetsulam),对大豆、玉米、小麦、大麦、豌豆、苜蓿、三叶草等安全,虽其残效期较长,但对后茬作物无不良影响。
先令公司(Schering)提出了对ALS具有很强抑制作用的模式化合物结构(Ⅲ),用量10~20g /hm2可防除麦田大多数阔叶杂草;
拜耳公司(Bayer)创制出化合物(Ⅳ),当X=Cl,Y=H时,化合物用量60g/ hm2可有效的防除甜菜田阔叶杂草。
化合物(Ⅴ)对于禾本科及阔叶杂草均具有较强的芽前及苗后活性,可以作为开发新品种的先导化合物。
根据结构III的化合物开发出唑嘧磺草胺 (flumetsulam)和甲氧磺草胺(metosulam)。
根据结构IV的化合物开发出氯酯磺草胺(cloransulam-methyl)、唑嘧磺草脂(diclosulam)和双氟磺草胺(XDE-570)。
根据结构V的化合物开发五氟磺草胺(penoxsulam),
磺酰胺类除草剂主要结构形式是三唑并嘧啶磺酰胺,现有6个品种,均为旱田除草剂,包括唑嘧磺草胺、甲氧磺草胺、氯酯磺草胺、双氯磺草胺、双氟磺草胺和五氟磺草胺,其中含氟的有5个。磺酰胺类除草剂是继磺酰脲类及后来发现的咪唑啉酮类除草剂之后开发的另一类广谱、超高效除草剂,它与磺酰脲、咪唑啉酮、嘧啶水杨酸类成为ALS抑制剂中四类重要的除草剂,在近代除草剂中占据十分重要的位置。
主要性质和作用特性
此类除草剂是弱酸性化合物,在土壤中以微生物降解而消失,在大多数土壤中化合物既有中性态,也有阴离子态;在高pH土壤中,阴离子态比例较大,降解迅速;随着pH下降,中性态增多,被吸附量相应增加,降解缓慢,残留期延长。
磺酰胺类化合物是内吸传导性除草剂,既可以作为苗前土壤处理,也可以作为苗后茎叶处理。其作用机制与磺酰脲类除草剂类似,由杂草的根系和叶片吸收,木质部和韧皮部传导,在植物体内积累抑制乙酰乳酸合成酶。其作用特点如下:
1、作用原理 以ALS为靶标,是涉及丙酮酸与TPP的混合型抑制剂,对酶的结合点进行竞争,而对基质或辅因子不产生竞争作用;
2、选择性 不同种植物对磺酰胺类除草剂的敏感性差异很大,如唑嘧磺草胺(阔草清)在玉米植株内迅速代谢,其半衰期仅2h,而在杂草反枝苋体内的半衰期则长达104h;
3、在土壤中状况 磺酰胺类系长残留性除草剂,在土壤中主要通过微生物降解而消失,对大多数后茬作物安全。
应用
此类除草剂适用作物较广,常用于大豆、水稻、玉米、小麦、大麦、黑麦、冬小麦、豌豆、苜蓿、三叶草等作物地,主要防治一年生的阔叶杂草。土壤处理时土壤质地疏松、有机质含量低、土壤水分好时用量要低;反之,用量高。低温、高湿时对作物安全性低。茎叶处理是应选择晴天、高温时施药,在干旱、冷凉条件下,除草效果差;播后苗前土表处理时,如果土壤干旱须要进行药后浅混土处理。