主要含氟農(nóng)藥中間體及市場(chǎng)前景

尹 凱

(浙江南郊化學(xué)有限公司，浙江紹興 312369)

1 概 述

1.1 含氟農(nóng)藥

含氟農(nóng)藥具有生物活性高、使用量少、毒性低和使用效果突出等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為世界農(nóng)藥工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一。當(dāng)前，已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用的含氟殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、殺螨劑以及植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等已有上百個(gè)品種，含氟農(nóng)藥已經(jīng)成為高端品種和新農(nóng)藥的創(chuàng)制主體，成為世界農(nóng)藥發(fā)展的重點(diǎn)，具有良好應(yīng)用前景和較高附加值[1-3]。

在2015-2019年專利過期農(nóng)藥中，含氟農(nóng)藥14個(gè)，占51.9%，特別是殺蟲劑，含氟的化合物占80%。在新的農(nóng)藥化合物中，含氟物質(zhì)占比相當(dāng)高[4](表1)。

表1 2015-2019年專利過期農(nóng)藥中含氟農(nóng)藥占比

1.2 含氟農(nóng)藥中間體

我國含氟精細(xì)化學(xué)品的年總產(chǎn)能約16萬t，產(chǎn)量約6.2萬t，含氟精細(xì)化學(xué)品的消費(fèi)情況大致為氟農(nóng)藥30%、氟醫(yī)藥25%、電子氣體20%、氟表面活性劑10%、其他15%[5]?？梢?，含氟農(nóng)藥已經(jīng)成為我國含氟精細(xì)化學(xué)品的重點(diǎn)領(lǐng)域。含氟中間體作為含氟農(nóng)藥的合成原料，近年來發(fā)展突飛猛進(jìn)，已成為各科研院所和企業(yè)重點(diǎn)研究的方向。含氟中間體主要可分為3大類：脂肪族氟化物、含氟雜環(huán)化合物和芳香族含氟中間體。我國已開發(fā)的含氟中間體數(shù)量達(dá)數(shù)百種，具有一些骨干生產(chǎn)企業(yè)，這些企業(yè)主要集中在浙江、江蘇、遼寧和江西等地，山東、河南等地也有少量生產(chǎn)企業(yè)。國內(nèi)主要含氟中間體的年產(chǎn)能及產(chǎn)量情況如下：芳香族含氟中間體產(chǎn)能12萬t，產(chǎn)量5萬t；脂肪族含氟中間體產(chǎn)能2萬t，產(chǎn)量1萬t；雜環(huán)含氟化合物產(chǎn)能0.3萬t，產(chǎn)量0.2萬t[6]。由此可見，芳香族含氟中間體是最主要的含氟中間體類別。

芳香族含氟中間體又可細(xì)分為苯系列和甲苯系列。苯系列主要有氟苯、2,4-二氯氟苯、對(duì)氟苯酚、對(duì)氟苯甲酰氯、3-氯-4-氟苯胺、4-溴-2-氟苯胺、4-氯-4-氟苯甲酮等；甲苯系列主要有三氟甲基苯胺、對(duì)三氟甲氧基苯胺等。這些都是近幾年比較暢銷的中間體，它們的市場(chǎng)前景較好。

2 重要含氟農(nóng)藥中間體

2.1 脂肪族氟化物

國內(nèi)常用且具有開發(fā)前景的脂肪族氟化物有三氟乙醇、三氟乙酸、三氯三氟乙烷、二氟氯甲烷、三氟乙酰乙酸乙酯和二氟乙酸乙酯等，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 常見脂肪族氟化物

這些脂肪族氟化物可以廣泛應(yīng)用于合成含氟農(nóng)藥原藥，如三氯三氟乙烷用以生產(chǎn)三氟氯氰菊酯、七氟菊酯和聯(lián)苯菊酯等；二氟氯甲烷用于生產(chǎn)氟氰戊菊酯、氟嘧磺隆等；三氟乙酰乙酸乙酯用于生產(chǎn)噻草啶；二氟乙酸乙酯用于生產(chǎn)氟唑菌酰胺和聯(lián)苯吡菌胺等。相應(yīng)含氟農(nóng)藥如圖2所示。

2.2 含氟雜環(huán)化合物

含氟雜環(huán)化合物是含氟農(nóng)藥中間體的重要組成部分，常見的含氟雜環(huán)化合物有3-三氟甲基吡啶、2-氟-6-三氟甲基吡啶、2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶、2-氨基-3-氯-5-三氟甲基吡啶、2-甲氨基-3-氯-5-三氟甲基吡啶等，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

這些含氟雜環(huán)化合物可以廣泛用于合成含氟農(nóng)藥，如3-三氟甲基吡啶用于生產(chǎn)吡氟禾草靈；2-氟-6-三氟甲基吡啶用于生產(chǎn)啶氧菌酯；2,3-二氯-5-三氟甲基吡啶用于生產(chǎn)吡蟲隆、氟吡氯禾靈等；2-氨基-3-氯-5-三氟甲基吡啶用于生產(chǎn)氟啶胺；2-甲氨基-3-氯-5-三氟甲基吡啶用于生產(chǎn)我國自主研發(fā)的苯甲酰胺類殺菌劑氟醚菌酰胺(fluopimomide)[7-8]，相應(yīng)含氟農(nóng)藥如圖4所示。

圖2 脂肪族氟化物對(duì)應(yīng)含氟農(nóng)藥

圖3 常見含氟雜環(huán)化合物

圖4 含氟雜環(huán)化合物對(duì)應(yīng)含氟農(nóng)藥

2.3 芳香族含氟中間體

芳香族含氟中間體種類較多，廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、液晶和染料等各行業(yè)。筆者主要針對(duì)農(nóng)藥領(lǐng)域選擇了幾種應(yīng)用范圍較廣、前景看好的芳香族含氟中間體進(jìn)行介紹。

2.3.1 對(duì)氟硝基苯

對(duì)氟硝基苯可以生成對(duì)氟苯胺和對(duì)氟苯酚，是重要農(nóng)藥中間體，應(yīng)用范圍廣泛，也是重要的醫(yī)藥、液晶中間體，其結(jié)構(gòu)式如圖5。其主要由對(duì)硝基氯苯經(jīng)氟化或再進(jìn)行加氫還原、重氮水解所得。其下游農(nóng)藥原藥主要有殺菌劑苯噻菌胺、苯氧喹啉、氟氯菌核利，殺蟲劑吡丙醚，除草劑氟吡酰草胺、氟噻草胺、吡草醚、環(huán)戊噁草酮和氟胺草酯等(圖6)。近年來，由于受安全、環(huán)保等影響，該中間體供應(yīng)緊張，目前國內(nèi)主要的生產(chǎn)廠家有浙江林江化工股份有限公司、浙江永太科技股份有限公司、常州市武進(jìn)廟橋合成化工有限公司和浙江解氏新材料股份有限公司等。

圖5 對(duì)氟硝基苯、對(duì)氟苯胺和對(duì)氟苯酚

圖6 對(duì)氟硝基苯下游含氟農(nóng)藥

2.3.2 鄰氟苯胺

鄰氟苯胺(圖7)是一種重要的農(nóng)藥中間體，應(yīng)用范圍較廣，也是重要的醫(yī)藥中間體，其主要由鄰硝基氯苯經(jīng)氟化精餾所得。鄰氟苯胺下游農(nóng)藥原藥主要有除草劑噁唑酰草胺(韓秋好)、唑草酮和嗪草酸甲酯等(圖8)。該中間體目前供應(yīng)也較緊張，國內(nèi)主要的生產(chǎn)廠家有浙江林江化工股份有限公司、浙江解氏新材料股份有限公司、浙江永太科技股份有限公司和常州市武進(jìn)廟橋合成化工有限公司等。

圖7 鄰氟苯胺

圖8 鄰氟苯胺下游含氟農(nóng)藥

2.3.3 2,4-二氟硝基苯

2,4 -二氯硝基苯是重要的農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體，它可以進(jìn)一步還原為 2,4-二氯苯胺，也可以氟化得到2,4-二氟硝基苯(圖9)。2,4-二氯苯胺是除草劑甲磺草胺、吡唑解草酯、解草唑、環(huán)丙酰草胺以及殺菌劑亞胺唑的重要中間體；2,4-二氟硝基苯是除草劑丙炔氟草胺、吡氟草胺、三唑酰草胺和殺菌劑苯噻菌胺的重要農(nóng)藥中間體，相應(yīng)農(nóng)藥原藥結(jié)構(gòu)式如圖10所示。近年來，對(duì)硝化反應(yīng)等危險(xiǎn)工藝進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)管，故該中間體供應(yīng)緊張。目前浙江南郊化學(xué)有限公司和浙江林江化工股份有限公司等廠家能長(zhǎng)期生產(chǎn)供應(yīng)。

圖9 2,4-二氯硝基苯、2,4-二氟硝基苯和2,4-二氯苯胺

圖10 2,4-二氟硝基苯下游含氟農(nóng)藥

2.3.4 3,4,5-三氟溴苯

3,4 ,5 -三氟溴苯是新型SDHI類殺菌劑氟唑菌酰胺的重要中間體，而氟唑菌酰胺市場(chǎng)前景非?？春?，已經(jīng)成為未來幾年新農(nóng)藥的焦點(diǎn)產(chǎn)品之一(圖11)。該中間體的生產(chǎn)涉及硝化、氯化、氟化、重氮化等重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)工藝，生產(chǎn)難度和準(zhǔn)入門檻較高，目前國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)不多，其中浙江林江化工股份有限公司、浙江解氏新材料股份有限公司、浙江永太科技股份有限公司等廠家長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)供應(yīng)。

2.3.5 3-氯-4-氟苯胺

3-氯-4-氟苯胺是麥草氟甲酯、麥草氟異丙酯等除草劑的重要中間體，也是氟喹諾酮類抗菌素氟哌酸的重要原料(圖12)。3-氯-4-氟苯胺的制備是以對(duì)硝基氯苯為原料，經(jīng)氯化得到 3,4-二氯硝基苯后再氟化、加氫還原所得；也可以由鄰二氯苯為原料經(jīng)硝化、氟化、加氫還原所得。國內(nèi) 3-氯-4-氟苯胺的生產(chǎn)能力約為1 500 t左右，主要以浙江林江化工股份有限公司和浙江解氏新材料股份有限公司等相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)為主。

圖11 3,4,5-三氟溴苯及下游含氟農(nóng)藥

圖12 3-氯-4-氟苯胺及下游含氟農(nóng)藥

2.3.6 2,6-二氟苯甲酰胺

2,6 -二氟苯甲酰胺(圖13)是合成苯甲酰脲類殺蟲劑的關(guān)鍵中間體。苯甲酰脲類殺蟲劑屬于幾丁質(zhì)合成抑制劑，具有活性高、殘留低、殺蟲廣譜、選擇性強(qiáng)、對(duì)人畜安全等優(yōu)點(diǎn)，是一類環(huán)境友好的含氟殺蟲劑，其代表性品種有伏蟲隆、除蟲脲、虱螨脲、氟鈴脲、氟酰脲、啶蟲隆、氟蟲脲等(圖14)。此外，南開大學(xué)汪清民教授等合成了含有磺酸鹽、酰胺基和肟醚基以及異噁唑啉和異噁唑的苯甲酰脲化合物，這些化合物對(duì)東方黏蟲、蚊、小菜蛾、甜菜黏蟲和玉米螟具有極好的殺蟲活性[9-14]。因此國內(nèi)對(duì) 2,6-二氟苯甲酰胺需求較大，前兩年一度出現(xiàn)供應(yīng)緊缺的情況。目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家主要有揚(yáng)州天辰精細(xì)化工有限公司、鹽城世宏化工有限公司和浙江南郊化學(xué)有限公司等十幾家企業(yè)。

圖13 2,6-二氟苯甲酰胺

圖14 2,6-二氟苯甲酰胺下游含氟農(nóng)藥

2.3.7 三氟甲基苯胺

三氟甲基苯胺是農(nóng)藥工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的含氟中間體，也是染料、液晶等領(lǐng)域的重要中間體，它有鄰、間、對(duì)三氟甲基苯胺3種異構(gòu)體(圖15)。含有三氟甲基苯胺的農(nóng)藥已經(jīng)成為新型農(nóng)藥開發(fā)的熱點(diǎn)，主要品種有伏草隆、噠草伏、氟蟲腈、氟啶胺、氟咯草酮等(圖16)。三氟甲基苯胺的合成主要以硝基三氟甲苯為原料經(jīng)加氫還原得到。目前國內(nèi)生產(chǎn)三氟甲基苯胺的廠家較多，如浙江迪耳藥業(yè)有限公司、阜新特種化學(xué)品股份有限公司和山東天昊化工集團(tuán)公司等。

圖15 三氟甲基苯胺

圖16 三氟甲基苯胺下游含氟農(nóng)藥

2.3.8 對(duì)三氟甲氧基苯胺

對(duì)三氟甲氧基苯胺(圖17)是重要的含氟農(nóng)藥中間體，也是重要的醫(yī)藥、染料、液晶中間體。其下游含氟農(nóng)藥有殺蟲劑茚蟲威、殺蟲隆、氟幼脲和殺菌劑噻氟菌胺等(圖18)。對(duì)三氟甲氧基苯胺的合成主要以三氟甲氧基苯為起始原料，經(jīng)硝化、還原得到。國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家有阜新特種化學(xué)品股份有限公司和浙江富盛控股集團(tuán)有限公司等。近年來對(duì)三氟甲氧基苯胺的應(yīng)用日益廣泛，前景非常好。

圖17 對(duì)三氟甲氧基苯胺

圖18 對(duì)三氟甲氧基苯胺下游含氟農(nóng)藥

除以上重點(diǎn)介紹的中間體外，也有一些芳香族含氟中間體值得關(guān)注，如對(duì)溴三氟甲苯、對(duì)三氟甲基苯酚、3,4-二氯三氟甲基苯、3,4-二氟苯腈、2,4-二氯氟苯和3,5-二氟苯胺等(圖19)。

圖19 其他值得關(guān)注的芳香族含氟中間體

3 市場(chǎng)前景

含氟農(nóng)藥中間體除一些用途較廣的品種外，一般生產(chǎn)噸位較小，但其利潤(rùn)很高，屬于高附加值的精細(xì)化工產(chǎn)品。含氟農(nóng)藥性能優(yōu)良，近年來發(fā)展迅速，國內(nèi)外市場(chǎng)需求逐年增長(zhǎng)，因而含氟農(nóng)藥中間體的開發(fā)研究方興未艾，具有良好的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益。

含氟農(nóng)藥中間體的合成起始原料大部分屬于基礎(chǔ)化工原料，如鄰二氯苯、對(duì)二氯苯、硝基氯苯、對(duì)氯苯胺、苯胺和氟苯等，國內(nèi)開發(fā)含氟農(nóng)藥中間體具有合成原料資源豐富、品質(zhì)優(yōu)良優(yōu)勢(shì)。另外，中國基礎(chǔ)氟原料豐富，如中國的氫氟酸產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的65%左右，這些都為中國含氟農(nóng)藥中間體的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的原料保障。

我國化工產(chǎn)業(yè)正處于“轉(zhuǎn)型升級(jí)，創(chuàng)新發(fā)展”的重要時(shí)期，傳統(tǒng)產(chǎn)品維持弱勢(shì)運(yùn)行格局，而含氟精細(xì)化學(xué)品由于準(zhǔn)入門檻高，技術(shù)難度大，它的盈利相對(duì)可觀。隨著我國含氟農(nóng)藥的應(yīng)用與開發(fā)研究的不斷深入，含氟中間體國內(nèi)外市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)也越來越明顯，市場(chǎng)發(fā)展前景十分廣闊。