λ-цигалотрин ( рацемический ) | |
Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК ( R )-α-циано-3-феноксибензил (1 S ) -цис -3-[( Z )-2-хлор-3,3,3-трифторпропенил]-2,2-диметилциклопропанкарбоксилат и ( S )-α-циано-3-феноксибензил (1 R ) -цис -3-[( Z )-2-хлор-3,3,3-трифторпропенил]-2,2-диметилциклопропанкарбоксилат | |
Другие имена Цигалотрин | |
Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
ЧЭБИ |
|
ChEMBL |
|
ChemSpider | |
Информационная карта ECHA | 100.062.209 |
Номер ЕС |
|
CID PubChem |
|
Номер RTECS |
|
УНИИ | |
Номер ООН | 2588 |
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
Свойства [1] | |
С23Н19ClF3NО3 | |
Молярная масса | 449,85 г·моль −1 |
Появление | Бесцветное твердое вещество |
Плотность | 1,33 г/см 3 |
Температура плавления | 49,2 °C (120,6 °F; 322,3 К) |
Точка кипения | Разлагается до кипячения |
0,005 мг/л [20 °C] | |
Растворимость в других растворителях | Очень хорошо растворим в гексане, толуоле, метаноле, ацетоне. |
лог P | 5.5 |
Кислотность ( pK a ) | Непригодный |
Фармакология | |
QP53AC06 ( ВОЗ ) | |
Опасности [2] | |
Маркировка СГС : | |
Опасность | |
Н301 , Н312 , Н330 , Н410 | |
Р260 , Р264 , Р270 , Р271 , Р273 , Р280 , Р284 , Р301+Р310 , Р302+Р352 , Р304+Р340 , Р310 , Р312 , Р320 , Р321 , Р322 , Р330 , Р363 , Р391 , Р403 +Р233 , Р405 , Р501 | |
NFPA 704 (огненный алмаз) | |
точка возгорания | 225 °C (437 °F; 498 К) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). |
Цигалотрин ( общее название ISO [3] ) — это органическое соединение , которое в определенных изомерных формах используется в качестве пестицида . [4] Это пиретроид , класс синтетических инсектицидов , которые имитируют структуру и свойства природного инсектицида пиретрина , который присутствует в цветах Chrysanthemum cinerariifolium . Пиретроиды, такие как цигалотрин, часто предпочитают в качестве активного ингредиента в сельскохозяйственных инсектицидах, поскольку они более экономичны и действуют дольше, чем природные пиретрины. λ- и γ-цигалотрин в настоящее время используются для борьбы с насекомыми и паутинными клещами в сельскохозяйственных культурах, включая хлопок, зерновые, картофель и овощи. [5]
Гамма-цигалотрин [6] и лямбда-цигалотрин [1] являются активными ингредиентами в современных коммерческих продуктах на основе цигалотрина. Оба являются циангидриновыми эфирами цис-3-[(Z)-2-хлор-3,3,3-трифторпропенил]-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты. Вся инсектицидная активность обусловлена пропорцией абсолютной стереохимии (1R) в смеси. [7] Активный изомер дельтаметрина , (1R)-цис-3-(2,2-дибромвинил)-2,2-диметилциклопропанкарбоновая кислота, имеет ту же стереохимию.
γ-цигалотрин (единственный хиральный изомер) действительно в два раза активнее λ-цигалотрина по весовой шкале. Последний является рацемическим и содержит (1R) и неактивный (1S) изомеры в равных количествах.
К 1974 году группа ученых Rothamsted Research открыла три пиретроида (MoA 3a), [8] пригодных для использования в сельском хозяйстве , а именно перметрин , циперметрин и дельтаметрин. [9] Эти соединения впоследствии были лицензированы NRDC как NRDC 143, 149 и 161 соответственно для компаний, которые затем могли разрабатывать их для продажи на определенных территориях. Imperial Chemical Industries (ICI) получила лицензии на перметрин и циперметрин, но их соглашение с NRDC не позволяло осуществлять продажи по всему миру. Кроме того, собственным исследователям ICI в Jealott's Hill было ясно , что будущая конкуренция на рынке может быть затруднена из-за большей активности дельтаметрина по сравнению с другими соединениями. По этой причине в период 1974–1977 годов химики искали патентоспособные аналоги, которые могли бы иметь преимущества по сравнению с инсектицидами Ротамстеда за счет более широкого спектра действия или большей экономической выгоды . Первый прорыв был совершен, когда трифторметильная группа была использована для замены одного из хлоринов в циперметрине, особенно когда двойная связь была в форме Z. Полученный материал оказался более мощным, чем циперметрин, с которым он наиболее тесно связан, но также с хорошей активностью против паутинного клеща Tetranychus urticae , что добавило ему привлекательности как потенциально нового продукта. [10] Второй прорыв произошел, когда химики-технологи ICI разработали практический процесс производства Z-цис-кислоты, контролируя стереохимию циклопропанового кольца в дополнение к стереохимии двойной связи. [11] Это привело к первоначальной коммерциализации цигалотрина под торговым названием Grenade, но полученный материал все еще представлял собой смесь четырех изомеров из-за рацемической природы Z-цис-кислоты и из-за того, что альфа-цианогруппа представляла собой смесь 1:1 возможных конфигураций R и S. [12 ]
Технологическая работа сделала доступным относительно большой запас Z-цис-кислоты и, следовательно, позволила предпринять два дополнительных коммерчески важных шага. Первый заключался в том, чтобы сделать разработку и продажу тефлутрина осуществимыми , а второй — в том, чтобы стимулировать исследования, направленные на создание композиций цигалотрина с меньшим количеством изомеров в товарном продукте. После дополнительных исследований и полевых испытаний ICI решила сосредоточиться на λ-цигалотрине, смеси, содержащей единственный наиболее активный изомер вместе с его зеркальным отражением. Эта так называемая «пара энантиомеров», код ICI PP321, могла быть использована после того, как был разработан процесс ее экономичного производства и очистки с использованием кристаллизации с рециркуляцией нежелательной пары энантиомеров. [13] [14]
Новый продукт был впервые выпущен в девяти странах в 1985 году под торговой маркой Karate. [15] В то время γ-цигалотрин, код ICI PP345, не был возможным альтернативным продуктом из-за сложности производства этого изомера в одиночку, особенно если это включало переработку «неправильного» изомера Z-цис-кислоты. В 2000 году агрохимический бизнес ICI объединился с бизнесом Novartis , образовав Syngenta , которая до сих пор производит и поставляет λ-цигалотрин. Патенты, охватывающие исходное соединение, истекли на большинстве основных рынков в 2003 году. [16] FMC вышла на рынок в качестве поставщика γ-цигалотрина для использования в качестве инсектицида широкого спектра действия под торговой маркой Scion. [17]
Пиретроиды, включая цигалотрин, нарушают функционирование нервной системы в организме. Они являются быстродействующими аксональными эксайтотоксинами , токсические эффекты которых опосредованы предотвращением закрытия потенциалзависимых натриевых каналов в аксональных мембранах . Натриевый канал представляет собой мембранный белок с гидрофильной внутренней частью. Эта внутренняя часть сформирована именно так, чтобы ионы натрия проходили через мембрану, входили в аксон и распространяли потенциал действия . Связывание инсектицида с белком удерживает каналы в открытом состоянии, поэтому нервы не могут реполяризоваться , тем самым парализуя организм. [18] Одним из следствий способа действия является то, что цигалотрин обладает полезными свойствами нокдауна. То есть пораженные личинки быстро прекращают питаться и могут упасть с урожая; летающие насекомые падают на землю. Паралич и смерть наступают, если насекомое поглотило достаточную дозу.
λ-цигалотрин доступен конечным пользователям только в составе формулированных продуктов. Поскольку активный ингредиент имеет очень низкую растворимость в воде, формулы облегчают его использование в спреях на водной основе, создавая эмульсию при разбавлении. Современные продукты используют непорошкообразные формулы с уменьшенным или нулевым использованием опасных растворителей: Примерами служат капсульные суспензии Warrior II [19] и Tandem, смесь с тиаметоксамом [20] , обе продаются компанией Syngenta в США.
Все пестициды должны быть зарегистрированы соответствующими органами в стране, в которой они будут использоваться. [21] В Соединенных Штатах Агентство по охране окружающей среды (EPA) отвечает за регулирование пестицидов в соответствии с Федеральным законом об инсектицидах, фунгицидах и родентицидах (FIFRA) и Законом о защите качества пищевых продуктов (FQPA). [22] Пестицид может быть использован законно только в соответствии с инструкциями на этикетке, которая прилагается во время продажи пестицида. Цель этикетки — «предоставить четкие указания для эффективной работы продукта при минимизации рисков для здоровья человека и окружающей среды». Этикетка — это юридически обязательный документ, который предписывает, как можно и нужно использовать пестицид, и несоблюдение этикетки при использовании пестицида является федеральным правонарушением. [23] В Европейском союзе для одобрения и выдачи разрешений на использование пестицидов используется двухуровневый подход . Прежде чем разработанный продукт может быть разработан для рынка, активное вещество должно быть одобрено для Европейского союза. После того, как это будет достигнуто, необходимо запросить разрешение на конкретный продукт у каждого государства-члена, в которое заявитель хочет его продать. После этого существует программа мониторинга, чтобы убедиться, что остатки пестицидов в пищевых продуктах ниже пределов, установленных Европейским агентством по безопасности пищевых продуктов .
Первым и по-прежнему основным применением λ-цигалотрина является борьба с личинками чешуекрылых вредителей на таких культурах, как хлопок и зерновые.
После того, как активный ингредиент получил регистрацию на основных территориях, поставщики часто расширяют рынок, добиваясь одобрения этикетки [23] для дополнительных культур и вредителей после проведения полевых испытаний для подтверждения эффективности продукта в новой ситуации. В случае λ-цигалотрина текущая этикетка в США включает его использование на люцерне; рапсе; кукурузе; рисе; сорго; злаках, включая ячмень, овес и пшеницу; овощных культурах, включая брокколи, капусту и цветную капусту; хлопке; бобовых, включая соевые бобы; салате; луке; арахисе; фруктах, включая яблоки и груши; сахарном тростнике; подсолнечнике и табаке. [19] Оценочное годовое использование λ-цигалотрина в сельском хозяйстве США отображено Геологической службой США. [24] Хотя первоначальное использование было почти исключительно на хлопке, в настоящее время это соединение применяется ко многим культурам. В 2018 году, по последней дате, по которой имеются данные, было использовано 600 000 фунтов (270 000 кг). Эквивалентная карта для γ-цигалотрина также доступна, но его использование никогда не было высоким и сейчас снижается. [25]
Многие инсектициды, включая ДДТ, использовались для борьбы с видами комаров , переносящих малярийных паразитов. Использование обработанных инсектицидом сеток для кроватей, как было показано, является эффективной профилактической мерой. [26] Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) одобрила λ-цигалотрин (в виде его 2,5%-ной капсульной суспензии) для этого использования. [27]
В 2003 году EPA одобрило использование Impasse termite blocker, содержащего λ-цигалотрин, для борьбы с термитами вокруг фундаментов зданий, особенно там, где водопровод, электричество и другие коммуникации проникают в бетон. Использование таким образом было направлено на обеспечение долгосрочной защиты от вредителей. [28] Позднее FMC представила аналогичный продукт с использованием γ-цигалотрина [17]
Цигалотрин — пестицид с ограниченным использованием . Одним из последствий этого является то, что (в США) использование продукта способом, не соответствующим его маркировке, является нарушением федерального закона, и маркировка должна быть у пользователя во время применения. [19] Он может попасть в организм при вдыхании пыли или тумана и при проглатывании. Он вызывает серьезное раздражение глаз. Симптомы отравления включают жжение, судороги, кашель, затрудненное дыхание, одышку, боль в горле. [2] Воздействие на кожу также может привести к ощущению, описываемому как покалывание, зуд, жжение или покалывание. Начало может наступить сразу или через четыре часа после воздействия и может длиться от 2 до 30 часов без повреждений. Меры первой помощи включены в информацию на этикетке. [19 ]
Совместное совещание Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и Продовольственной и сельскохозяйственной организации (ФАО) по остаткам пестицидов определило, что приемлемая суточная доза λ-цигалотрина составляет 0–0,02 мг/кг веса тела в день. [29] [30] База данных Codex Alimentarius , поддерживаемая ФАО, содержит список максимальных пределов остатков изомеров цигалотрина в различных пищевых продуктах. [31]
Хотя цигалотрин по своей природе высокотоксичен для многих видов рыб и водных беспозвоночных, связывание с почвой и осадком снижает воздействие и уменьшает риск для рыб: полевые исследования не обнаружили существенных неблагоприятных эффектов: по данным экспертной комиссии ВОЗ , «концентрации цигалотрина и лямбда-цигалотрина, которые, вероятно, возникнут в воде при обычном сельскохозяйственном применении, будут низкими. Поскольку соединение быстро адсорбируется и разлагается в естественных условиях, не возникнет никаких практических проблем, связанных с накоплением остатков или токсичностью цигалотрина или лямбда-цигалотрина для водных видов». [13]
Медоносные пчелы Apis mellifera , как было показано, особенно чувствительны к λ-цигалотрину, смертельная доза составляет всего 0,04 микрограмма на пчелу. [1] Однако полевые исследования обнаружили мало эффектов. [ необходима ссылка ] Тем не менее, из-за этой чувствительности и снижения численности опылителей , все пиретроиды рекомендуется применять ночью, чтобы избежать типичных часов опыления, и не использовать в виде порошка. [32]
В лабораторных исследованиях щелочная вода (pH 9) разлагала λ-цигалотрин с приблизительным периодом полураспада 7 дней, хотя при нейтральных и кислых pH разложение не происходило. Солнечный свет ускоряет разложение в воде и почве. Его период полураспада на поверхности растений составляет 5 дней, и он имеет низкий потенциал загрязнения грунтовых вод из-за его низкой растворимости в воде и высокого потенциала связывания с органическими веществами почвы. [1] [33] LD 50 составляет 56 мг/кг (крысы, перорально) [1], и его воздействие на окружающую среду было обобщено во многих публикациях. [13] [ 34] [35] [36]
Как и в случае со многими пестицидами, виды обладают способностью эволюционировать и вырабатывать устойчивость к пиретроидам. Этот потенциал может быть смягчен путем тщательного управления . Сообщения об отдельных видах вредителей, становящихся устойчивыми к λ-цигалотрину [1], отслеживаются производителями, регулирующими органами, такими как EPA и Комитет по действию устойчивости к инсектицидам (IRAC). [37] В некоторых случаях риски развития устойчивости можно снизить, используя смесь двух или более инсектицидов, каждый из которых обладает активностью в отношении соответствующих вредителей, но с не связанными механизмами действия. IRAC распределяет инсектициды по классам, чтобы облегчить это. Например, хлорантранилипрол и λ-цигалотрин теперь продаются в смеси под торговым названием Besiege. [38]
Полный список торговых марок для продуктов, содержащих λ-цигалотрин и γ-цигалотрин, недоступен. Краткий список для первых — Karate, Kung-fu, Warrior, Cyzmic CS, Demand CS и Foliam. Последний продавался под такими названиями, как Bolton, Cobalt, Declare, Proaxis и Scion.
В Соединенных Штатах на рынках домашнего ландшафта и садоводства используются препараты Ortho "Home Defense" (для использования внутри помещений), Spectracide Bug Stop, Triazicide и Hot Shot. [39] База данных свойств пестицидов пытается отслеживать основные используемые бренды. [1]