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氟醚菌酰胺,化學名稱為N-( 3-氯-5-( 三氟甲基) 吡啶-2-甲基)-2,3,5,6-四氟-4-甲氧基苯甲酰胺,CAS號為1309859-39-9,是山東中農(nóng)聯(lián)合生物科技股份有限公司與山東農(nóng)業(yè)大學于2010年聯(lián)合創(chuàng)新研發(fā)的一種新型含氟苯甲酰胺類殺菌劑,屬于琥珀酸脫氫酶抑制劑類( SDHI 類) 殺菌劑中的一種,是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新型農(nóng)藥化合物,其于2012年批準獲得全國農(nóng)藥標準化技術(shù)委員會中文通用名氟醚菌酰胺,并通過了國際標準化組織農(nóng)藥通用名技術(shù)委員會的審查,確定其英文通用名為fluopimomide,化學結(jié)構(gòu)式如下：

作為我國自主創(chuàng)制農(nóng)藥,氟醚菌酰胺化合物的設(shè)計是以氟吡菌胺作為先導化合物,根據(jù)劉長令先生的″中間體衍生化法″進行一系列構(gòu)效關(guān)系研究,對苯環(huán)進行結(jié)構(gòu)修飾后得到的,相對于殺菌譜較窄的氟吡菌胺,氟醚菌酰胺對多種真菌性病害都具有較高防效,是一種廣譜殺菌劑,對葡萄霜霉病、辣椒疫霉、馬鈴薯晚疫病、水稻紋枯病、棉花立枯病等都有很好的防效。

氟醚菌酰胺于2017年獲得了中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部頒發(fā)的原藥及相關(guān)制劑農(nóng)藥登記證,目前在我國取得農(nóng)藥登記的品種有98%含量的原藥(PD20170010) 、氟醚菌酰胺50%含量的水分散粒劑(PD20170009) 、5%氟醚菌酰胺煙劑(PD20220280) ,以及40% 氟醚.烯酰懸浮劑(PD20172273) 、40%氟醚.己唑醇懸浮劑(PD20170008) 、30%吡唑酯.氟醚菌微囊懸浮-懸浮劑(PD20200428) 復配制劑。

雖然我國是農(nóng)藥生產(chǎn)和出口大國,但是大部分農(nóng)藥屬于仿制藥品種,具有自主知識產(chǎn)權(quán)的農(nóng)藥數(shù)量非常少,這也嚴重制約了我國農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。氟醚菌酰胺作為我國自主創(chuàng)新農(nóng)藥的代表,研究其專利布局策略,分析其專利保護現(xiàn)狀,為國內(nèi)農(nóng)藥領(lǐng)域的相關(guān)企業(yè)提供參考借鑒,對于我國農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的實際意義。

1. 專利申請概況

由于氟醚菌酰胺具有突出的廣譜殺菌活性,在原研化合物問世后,該品種受到了原研單位以及其他多家農(nóng)藥企業(yè)和科研機構(gòu)的關(guān)注。截至到2022年11月,在中國專利數(shù)據(jù)庫中,權(quán)利要求中涉及氟醚菌酰胺的專利申請共有82件,其申請年份和主要申請人的分布( 圖1、2) 。

圖1  氟醚菌酰胺專利申請量的年份分布

氟醚菌酰胺的第一件專利申請出現(xiàn)在2010年,但2011年沒有相關(guān)申請,這可能是由于該物質(zhì)剛剛被研發(fā)出來,原研企業(yè)對于該物質(zhì)的屬性研究和應用前景還在摸索階段,所以對該物質(zhì)的專利布局處于謹慎態(tài)度,其他企業(yè)和科研機構(gòu)在涉及化合物的首個專利申請公開前,也無從了解該物質(zhì)及其屬性。

從2012年開始,申請量逐步增加,2013年達到12件,這一時期的專利申請主要來自于原研企業(yè)和張通的個人申請( 后變更為陜西美邦藥業(yè)) ,專利申請的主題主要集中在復配組合物方面。

此后,涉及氟醚菌酰胺的專利申請保持穩(wěn)定增長,2016和2017年均超過10件,2015和2018年超過5件,2021和2022年的數(shù)據(jù)略低可能由于發(fā)明專利申請公開的滯后性。尤其是在2016年,專利申請量達到單年度最多的22件,涉及多個農(nóng)藥企業(yè)的申請人,考慮到氟醚菌酰胺是在2017年獲得了多個原藥及相關(guān)制劑的正式登記證,可見在獲得正式登記證之前,多家農(nóng)藥企業(yè)已經(jīng)提前開始了氟醚菌酰胺相關(guān)技術(shù)的專利布局。

圖2  氟醚菌酰胺專利申請的主要申請人分布

從氟醚菌酰胺專利申請量的主要申請人可以看出,原研企業(yè)山東中農(nóng)聯(lián)合生物科技股份有限公司及其關(guān)聯(lián)企業(yè)的專利申請量為14件,位居第2位,其專利申請囊括了化合物、制備方法、殺菌用途、復配組合物多個方面,對氟醚菌酰胺進行了全方位、多層次的專利布局,足以看出原研企業(yè)對于該品種的重視。

申請量最多的為南京華洲藥業(yè)有限公司,達到16件,排名第3的是張通的個人申請( 與陜西美邦藥業(yè)關(guān)聯(lián)) ,包括排名在4~6位的申請人,所申請的主題主要集中在氟醚菌酰胺的復配組合物方面,可見除原研企業(yè)外的其他申請人不斷嘗試從外圍進行與氟醚菌酰胺有關(guān)的專利布局,希望通過發(fā)現(xiàn)效果更好的復配組合物,搶占該品種更多的市場價值。國內(nèi)外知名農(nóng)藥企業(yè)中化農(nóng)藥和先正達也參與到了與氟醚菌酰胺有關(guān)的專利布局中,可見該品種憑借自身的優(yōu)異效果和潛在的市場前景成功吸引到了國內(nèi)外同行的注意。

2. 化合物專利

氟醚菌酰胺的化合物專利申請是2010年9月7日由申請人唐劍峰等( 后變更為山東省聯(lián)合農(nóng)藥工業(yè)有限公司,其為山東中農(nóng)聯(lián)合生物科技股份有限公司的控股公司) 申請CN102086173A,該申請于2012年8月22日授權(quán),專利號為ZL201010274196.5。氟醚菌酰胺是在氟吡菌胺物質(zhì)的基礎(chǔ)上,采用中間體衍生法改進獲得的。該專利申請中要求保護通式結(jié)構(gòu)的四氟苯氧基煙堿胺類化合物,其中苯氧基連接有9個具體的烷基或氟取代烷基,由于通式結(jié)構(gòu)中只有一個變量,所以該權(quán)利要求實際上要求保護9個具體化合物,所連接的烷基為甲基時即為氟醚菌酰胺化合物,通式結(jié)構(gòu)如下：

說明書中記載了通式化合物由于結(jié)構(gòu)上的氟原子具有特有的模擬效應、阻礙效應、電子效應和滲透效應,使得富含氟原子的該化合物具有很好的殺菌效果,治療活性高,抗風險能力高,持效期長且農(nóng)用成本低。對9個具體化合物均給出了制備實施例,并且對照N-［3-(二甲基氨基丙基) 氨基］甲酸丙酯測試了9個具體化合物針對霜霉病的殺菌效果,其中氟醚菌酰胺對于霜霉病的殺菌效果由藥前81.5%的病葉率降低到藥后15.6%的病葉率。在說明書對要求保護的范圍給出了充足的支撐證據(jù)以及對該通式化合物的改進點非常明確具體的基礎(chǔ)上,授權(quán)專利的范圍基本與要求保護的范圍相同。

對于氟醚菌酰胺的殺菌效果,CN103444733A中進行了更深入的研究,記載了氟醚菌酰胺對12種重要農(nóng)作物病原菌EC50均＜5μg/mL,其中對水稻紋枯病菌、棉花立枯病菌和番茄灰霉病菌的EC50均＜1μg/mL,殺菌毒力最高,對蘋果炭疽病菌、番茄葉霉病菌和蘋果輪紋病菌的EC50為1.051~1.276μg/mL,殺菌毒力也很高,對棉花枯萎病菌、草莓枯萎病菌、黃瓜靶斑病菌和水稻稻瘟病菌的EC50為2.392~4.566μg/mL,亦高于常用藥劑的毒力。

3. 制備專利

共有3件專利申請涉及氟醚菌酰胺化合物的制備,分別為2010年9月7 日申請的CN102086173A、2013年8月7日申請的CN103444733A和2022年6月15日申請的CN115043774A,三件專利申請的申請人均包括山東省聯(lián)合農(nóng)藥工業(yè)有限公司,第三件專利申請是與山東省農(nóng)藥檢定所進行的合作申請。

可見,山東省聯(lián)合農(nóng)藥工業(yè)有限公司在氟醚菌酰胺的制備方法領(lǐng)域具有絕對控制力。CN102086173A中采用四氟苯氧基羧酸與2-甲胺基-3-氯-5-三氟甲基吡啶直接反應制備氟醚菌酰胺類化合物,權(quán)利要求中對具體的反應條件比如投料比、反應溫度和反應時間的范圍進行了限定,該制備方法最終得到授權(quán)保護。

CN103444733A中公開了兩種氟醚菌酰胺的制備方法,一種先使用五氟苯甲酸與二氯亞砜反應得到五氟苯甲酰氯,然后與2-甲胺基-3-氯-5-三氟甲基吡啶反應得到對應結(jié)構(gòu)的五氟酰胺,最后通過與甲醇鈉進行醚化反應得到氟醚菌酰胺,另一種方法是四氟苯氧基羧酸先與二氯亞砜反應得到對應的酰氯,然后再與2-甲胺基-3-氯-5-三氟甲基吡啶反應得到氟醚菌酰胺。

上述方法雖然在專利中進行了公開,但是并未在權(quán)利要求中要求保護。CN115043774A是繼以上2種制備方法公開10年之后的一件制備方法專利,該方法使用四氟苯氧基羧酸先與固體光氣反應得到對應的酰氯,然后再與2-甲胺基-3-氯-5-三氟甲基吡啶直接反應制備氟醚菌酰胺類化合物,該方法中使用固體光氣代替了先前的氯化亞砜,不產(chǎn)生氯化氫和二氧化硫的混合氣體,僅產(chǎn)生氯化氫,且氯化氫經(jīng)回收制成質(zhì)量分數(shù)30%鹽酸,減小了環(huán)保壓力。

除了專利文獻中公開的制備方法,在非專利文獻中還報道了一類合成氟醚菌酰胺的方法,該方法先使用五氟苯甲酸與二氯亞砜反應得到五氟苯甲酰氯,然后與2-甲胺基-5-三氟甲基吡啶反應得到對應結(jié)構(gòu)的五氟酰胺,接著與氯氣反應得到吡啶3位被氯取代的五氟酰胺,最后通過與甲醇鈉進行醚化反應得到氟醚菌酰胺。使用該方法進一步拓展了氟醚菌酰胺的制備途徑。

4. 組合物專利

在農(nóng)藥領(lǐng)域,從技術(shù)層面來看,單一的農(nóng)藥對病菌的殺滅作用有一定的局限性,特別是使用一段時間后,病菌的抗藥性不斷增強,因此農(nóng)藥領(lǐng)域一般采用開發(fā)新藥或使用復配農(nóng)藥來達到預期效果,這兩種方法均是延緩抗性常用的方法,能起到很好的殺菌效果,但是新藥研發(fā)需要的成本較高,周期較長,因此采用與不同活性成分的復配組合是延緩抗性、擴大作用譜的有效手段。另外,從專利保護的角度來看,組合物專利作為核心化合物專利的必要外圍專利,對于核心化合物專利的多層次保護以及化合物專利權(quán)益的合理延長發(fā)揮著重要的作用,同時在后續(xù)市場開發(fā)和應用以及專利侵權(quán)賠償?shù)确矫?組合物專利對專利權(quán)人謀求更大的轉(zhuǎn)化效益也具有舉足輕重的價值。

表1  原研申請人的復配組合物專利申請

氟醚菌酰胺的原研企業(yè)在復配組合物方面做了大量工作,申請了多項專利進行保護( 表1) 。

從上表可以看出,原研企業(yè)的復配專利保護策略分層次逐步落實,復配組合物由二元復配組合延伸到三元復配組合(CN106942252A),由與本領(lǐng)域已經(jīng)熟知的農(nóng)藥進行組合延伸到與本領(lǐng)域新近研發(fā)出的農(nóng)藥化合物進行組合,尤其是原研企業(yè)自主研發(fā)出的新的農(nóng)藥化合物(CN107372506A ) 。

此外,原研企業(yè)針對CN104542604A 的專利申請同時提交了PCT國際專利申請( WO2016095287A1) ,該申請后續(xù)進入印度并獲得了授權(quán),由此可見原研企業(yè)具備一定的國際視野,并且瞄準了農(nóng)藥使用的海外主要市場印度,為氟醚菌酰胺的出海做好了前期的基礎(chǔ)工作。

除了原研企業(yè)外,其他研發(fā)單位也提交了大量涉及氟醚菌酰胺復配組合物的專利申請。

南京華洲藥業(yè)有限公司申請了多件氟醚菌酰胺二元復配的組合物專利,包括氟醚菌酰胺分別與苯菌酮、三唑酮、氟環(huán)唑、丙環(huán)唑、噻唑菌胺、噻菌靈、烯酰嗎啉、丁香菌酯、乙嘧酚磺酸酯、克菌丹、苯氧菌胺、咯菌腈、惡霜靈、噻酰菌胺、滅菌丹、三唑醇、戊唑醇復配。

張通申請了氟醚菌酰胺分別與氰霜唑、三唑類、丙森鋅、甲氧基丙烯酸酯類、霜脲氰、甲霜靈、多抗霉素、噻呋酰胺、烯唑醇的二元復配專利,并且采用分案申請的策略獲得了基于一件母案申請的多件專利申請。海利爾藥業(yè)集團股份有限公司也申請了多件氟醚菌酰胺的二元復配專利,包括分別與噻菌酮、氟嗎啉、吲唑磺菌胺、喹啉銅、二氰蒽醌復配。

對于三元復配專利,目前專利申請不多,CN103988856A涉及氟醚菌酰胺+噁霉靈+大蒜油的復配,CN111937894A涉及芽孢桿菌C27 菌劑+氟醚菌酰胺+乙嘧酚磺酸酯的復配,CN104886095A涉及氟醚菌酰胺+吡唑醚菌酯+靈芝多糖的復配,CN105638717A涉及氟醚菌酰胺+申嗪霉素+噻蟲嗪的復配,以上技術(shù)通過三者聯(lián)合應用,在殺菌毒力、延緩抗性、降低用量以及協(xié)同增效方面均體現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢。

值得關(guān)注的是,行業(yè)內(nèi)頭部農(nóng)藥研發(fā)公司拜耳公司提出的申請CN113840533A、沈陽中化提出的申請CN112825859A以及先正達提出的申請CN115209737A和CN110300521A均將各自公司研發(fā)的新農(nóng)藥化合物與氟醚菌酰胺復配組合進行布局,由此也體現(xiàn)出了我國自主創(chuàng)新農(nóng)藥氟醚菌酰胺在國內(nèi)外農(nóng)藥領(lǐng)域已經(jīng)獲得了不可忽視的位置。

5. 制備方法中間體的延伸專利

目前氟醚菌酰胺原藥的價格比較高,從一定程度上制約了該品種的廣泛推廣,所以不斷優(yōu)化氟醚菌酰胺制備方法的全流程工藝就顯得更加重要。通過對前面氟醚菌酰胺的制備方法進行分析可以看出,制備氟醚菌酰胺的關(guān)鍵原料是五氟苯甲酸和2-甲胺基-3-氯-5-三氟甲基吡啶或2-甲胺基-5-三氟甲基吡啶。

通常情況下,五氟苯甲酸可以通過市場直接獲得,2-甲胺基-3-氯-5-三氟甲基吡啶或2-甲胺基-5-三氟甲基吡啶則是影響氟醚菌酰胺產(chǎn)品價格的關(guān)鍵中間體。為更好地推進氟醚菌酰胺的廣泛應用,以下對這兩種關(guān)鍵中間體的專利制備方法進行了梳理歸納。

對于2-甲胺基-3-氯-5-三氟甲基吡啶CN1449383A公開了2-氟-3-氯-5-三氟甲基吡啶與氰化物源在相轉(zhuǎn)移催化劑條件下反應生成2-氰基-3-氯-5-三氟甲基吡啶,然后在鈀、鉑、釕、鎳、鈷金屬的催化作用下在醇類溶劑中發(fā)生氫化反應得到2-甲胺基-3- 氯-5-三氟甲基吡啶。

CN1711244A在上述專利的基礎(chǔ)上,將氫化反應改進為在乙酸中使用阮內(nèi)鎳作為催化劑,該方法更加適應工業(yè)規(guī)模。CN1711245A公開了由二苯酮經(jīng)由二苯酮甘氨酸亞胺乙酯、N-二苯基亞甲基-2-(3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶) 甘氨酸乙酯和2-( 3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶基) 甘氨酸乙酯制備2-氨基甲基-3-氯-5-三氟甲基吡啶的方法。

CN1777588A公開了由2-取代吡啶衍生物先與硝基烷烴反應得到2-硝基甲基吡啶衍生物,然后催化氫化得到2-氨基甲基-3-氯-5-三氟甲基吡啶,該方法能夠有效降低脫鹵產(chǎn)物的生成。

上述四件專利申請的申請人均為拜耳公司。后續(xù)專利申請CN104557684A和CN109553570A對CN1711245A的工藝路線進行了改進,降低了生產(chǎn)成本的同時提高了產(chǎn)品品質(zhì)。

CN106220555A對CN1777588A的工藝路線進行了改進,第一步的硝基甲烷既做溶劑,又做反應物,第二步在離子液體中進行反應,CN110590651A進一步優(yōu)化CN1777588A的反應工藝, 進一步解決其中的安全隱患問題。

CN106279004A對CN1449383A中的氰基還原步驟進行了還原條件的優(yōu)化,避免了加壓反應,拜耳公司在CN107835806A中也進一步優(yōu)化了CN1449383A中氰基還原的反應工藝。

CN111138351A進一步優(yōu)化CN1711244A的還原工藝,減少雜質(zhì)產(chǎn)生的同時降低對設(shè)備的要求。CN107216284A公開了由3-氯-5-三氟甲基-2-吡啶甲醇與三溴化磷反應制備溴代產(chǎn)物的中間體,然后與六次甲基四胺反應得到2-甲胺基-3-氯-5-三氟甲基吡啶,該方法避免了催化加氫反應,減少了昂貴催化劑的使用。

可見,除了前述拜耳公司的4件基礎(chǔ)合成專利申請,后續(xù)專利申請大多是對以上基礎(chǔ)專利的工藝改進和優(yōu)化。對于2-甲胺基-5-三氟甲基吡啶,和2-甲胺基-3-氯-5-三氟甲基吡啶的區(qū)別僅在于吡啶環(huán)上的取代基不同,除了上述制備2-甲胺基-3-氯-5-三氟甲基吡啶時可借鑒的專利技術(shù)外,在專利文獻中比較有參考意義的是US2005113576A1和CN1863777A,其使用LiAlH4在THF 中還原2-氰基-5-三氟甲基吡啶。

6. 啟示與建議

通過對我國自主創(chuàng)新農(nóng)藥品種氟醚菌酰胺的中國專利申請進行技術(shù)分析,全面呈現(xiàn)了該品種的專利技術(shù)發(fā)展脈絡和專利布局情況。

原研企業(yè)對于該品種進行了深入研究開發(fā),對核心化合物、制備方法以及復配組合物均進行了相關(guān)的專利保護,個別申請還提交了PCT國際專利申請進入到其他國家,專利申請的保護和防御意識都非常強,這一系列專利申請形成了完整的專利鏈條,對氟醚菌酰胺品種形成了多層次的專利保護,既延長了該品種的生命周期,也為原研企業(yè)獲取更多的市場占有率和商業(yè)利益提供了強有力的保障。

除了原研企業(yè),其他創(chuàng)新主體在農(nóng)藥復配的角度申請了多件涉及氟醚菌酰胺的專利申請,角逐該品種的殺菌劑市場,這種參與方式更加豐富了該品種的保護層次,也體現(xiàn)了創(chuàng)新主體對于該品種表現(xiàn)出的較高的研發(fā)熱情。通過多個創(chuàng)新主體的遞進式的多件專利保護,使得氟醚菌酰胺這一我國自主創(chuàng)新農(nóng)藥品種向著更實用、更利于推廣的方向不斷前進。

對于自主創(chuàng)新農(nóng)藥品種的知識產(chǎn)權(quán)保護和策略,結(jié)合氟醚菌酰胺品種,筆者從專利保護的角度提出以下建議:

對于原研企業(yè),為了更充分的保護研究成果,延長生命周期,在前期基礎(chǔ)化合物的專利保護中,要盡可能使用馬庫什通式化合物的保護形式,通過逐級限縮的方式進行多個化合物權(quán)利范圍的保護; 用化學反應路線的方式對制備方法進行保護,反應條件的細節(jié)則通過多個從屬權(quán)利要求進行限定。作為對核心專利的必要補充,后期專利申請可以多關(guān)注原研化合物的結(jié)構(gòu)改進、農(nóng)藥組合物的劑型、化合物及其重要合成中間體的制備方法的研究與開發(fā),此外加強對同時期或在后期出現(xiàn)的國內(nèi)外農(nóng)藥新品種的關(guān)注,嘗試將自主研發(fā)的農(nóng)藥與這些農(nóng)藥新品種進行復配組合,從而進一步拓寬自主研發(fā)農(nóng)藥的應用場景。以上這些角度可以使自主研發(fā)農(nóng)藥的專利保護體系更加立體和嚴密,有效減少其他競爭對象的加入。

對于其他創(chuàng)新主體,如果希望參與某一農(nóng)藥創(chuàng)新品種的市場角逐,那么需要對該品種的專利布局情況做到心中有數(shù),然后對于原研企業(yè)還未進行專利布局的領(lǐng)域積極進行研究開發(fā),并申請專利,該領(lǐng)域比較容易介入的角度包括農(nóng)藥組合物的劑型以及復配組合物。

綜上,相信隨著我國創(chuàng)新能力的不斷增強,我國將會開發(fā)出更多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新農(nóng)藥品種并逐漸成為農(nóng)藥強國,同時伴隨著知識產(chǎn)權(quán)保護水平的不斷提升,專利也會為自主創(chuàng)新農(nóng)藥保駕護航,不斷將中國農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)推向國際,加入世界范圍內(nèi)的競爭行列。

來源：《農(nóng)藥科學與管理》2023年第1期

作者：郝鵬、李姮