[00387821]创制除草剂氯酰草膦(HW02)的研究与开发

该项目涉及化学化工、分子生物学、植物保护及化学农药创制等多个交叉学科。探索发现具有新结构特别是具有新靶标酶除草剂是国际上新农药创制的前沿课题。针对中国农药工业97%以上为仿制国外的老品种，急需自主创新除草剂的实际问题。提出以植物丙酮酸脱氢酶系(PDHc)为靶标创制除草剂的科学设想。通过十多年的基础研究及应用研究，首创了具有中国自主知识产权的新型除草剂氯酰草膦(HW02) 。共获八项中国发明专利授权，一项湖北省自然科学一等奖，发表论文55篇。成果鉴定评价：达到国际同类研究先进水平。主要发明包括：1.从靶标生物特异性及新先导结构发现的关键科学问题切入，提出了除草剂分子合理设计的新思路。以PDHc为靶标，发明了既含有潜在的抑制丙酮酸脱氢酶系的羰基膦酸酯结构单元A，同时又含有农药活性的结构单元芳(杂)氧羧酸B的全新高活性先导母体结构：取代苯氧乙酰氧基烃基膦酸酯，为发明氯酰草膦(HW02)奠定了基础。2.以先导母体结构取代苯氧乙酰氧基烃基膦酸酯为模板，根据PDHc催化的第一步脱羧反应特点设计抑制剂，通过大量化合物合成、活性筛选、结构优化、定量构效关系的深入研究，明确了结构与活性的关系，由此发现了具有全新结构的高除草活性化合物HW02。3.运用现代计算化学方法明确了PDHc E1和抑制剂的相互作用。发明了PMS-MTT离体测定新方法，采用分子生物学方法探明了除草作用机理，证实了HW02为PDHc酶的竞争性强抑制剂而具有高效除草活性。4.建立了一条原料立足国内，易于工业化、先进可行的合成工艺路线。发明了关键中间体O,O -二甲基-1-羟基乙基膦酸酯的合成新工艺技术，收率水平可达90-98%，比国外合成方法的收率62.5%提高了27%以上。首次发明了HW02的合成工艺技术，产品的平均含量及收率分别可达96.7%和91.4%，该工艺己成功的应用于工业化生产，并建成了年产100吨原药和1000吨制剂的工业化生产线。建立了分析方法与产品标准。5.首次发现HW02的生物特性与农业应用价值。HW02作为玉米田、草坪、小麦田、水稻田、果园、茶园和非耕地除草剂先后在十七个省市305.8万亩的面积上进行了应用与推广，证明了HW02为高效、广谱、内吸速效型茎叶处理除草剂，使作物增产显著。具有低毒、低残留、对环境生态安全特点。其除草活性显著高于国外文献报道活性最高的PDHc抑制剂。完成了农药临时登记所需的药效、毒性、环境、残留的全面评价。获得农药临时登记和产品质量标准登记证及农药生产许可。氯酰草膦推广应用近六年，企业新增利税292.6万元，累计为农民增收、节支33145.7万元，总计33438.3万元，经济效益和社会效益显著。