Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен с лямбда-цигалотрина )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Цигалотрин - это общепринятое название ISO [3] для органического соединения, которое в определенных изомерных формах используется в качестве пестицида . [4] Это пиретроид , класс синтетических инсектицидов , имитирующих структуру и свойства природного инсектицида пиретрина, который присутствует в цветках Chrysanthemum cinerariifolium . Пиретроиды, такие как цигалотрин, часто предпочтительны в качестве активного ингредиента в сельскохозяйственных инсектицидах, потому что они более экономичны и действуют дольше, чем природные пиретрины. λ- и γ-цигалотрин теперь используется для борьбы с насекомыми и паутинными клещами.в сельскохозяйственных культурах, включая хлопок, зерновые, картофель и овощи. [5]

Структура и стереохимия [ править ]

Гамма-цигалотрин [6] и лямбда-цигалотрин [1] являются активными ингредиентами в текущих 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 ​​долей абсолютной стереохимии (1R) в смеси. [7] Активный изомер дельтаметрина , (1R) -цис-3- (2,2-дибромвинил) -2,2-диметилциклопропанкарбоновая кислота, имеет такую ​​же стереохимию.

γ-цигалотрин (единственный хиральный изомер) действительно в два раза активнее λ-цигалотрина в расчете на массу. Последний является рацемическим и содержит (1R) и неактивный (1S) изомеры в равных количествах.

История [ править ]

К 1974 году группа ученых Rothamsted Research обнаружила три пиретроида (MoA 3a) [8], пригодных для использования в сельском хозяйстве , а именно перметрин , циперметрин и дельтаметрин. [9] Эти соединения впоследствии были лицензированы в НЦРРЕ , а НЦРР 143, 149 и 161 соответственно, для компаний , которые могли бы затем разработать их для продажи в 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, исследователям ICI из Jealott's Hill было ясно, чточто будущая конкуренция на рынке может быть затруднена из-за большей эффективности дельтаметрина по сравнению с другими соединениями. По этой причине в период 1974–1977 гг. Химики искали запатентованные аналоги, которые могли бы иметь преимущества по сравнению с инсектицидами Ротамстеда за счет более широкого спектра или большей рентабельности . Первый прорыв был сделан, когда трифторметильная группа была использована для замены одного из хлоринов в циперметрине, особенно когда двойная связь была в Z-форме . Было обнаружено, что полученный материал более эффективен, чем циперметрин, с которым он наиболее близок, но также обладает хорошей активностью против паутинного клеща. Tetranychus urticae , что повысило его привлекательность в качестве потенциального 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 того, что альфа-цианогруппа была 1 : 1 смесь возможных конфигураций R и S . [12]

Технологические работы сделали доступным относительно большой запас Z-цис-кислоты и, следовательно, позволили предпринять еще два коммерчески важных шага. Первый заключался в том, чтобы сделать возможными разработку и продажу тефлутрина, а второй - в стимулировании исследований, направленных на создание композиций цигалотрина с меньшим количеством изомеров в продаваемом продукте. После дальнейших исследований и полевых испытаний ICI решила сосредоточиться на λ-цигалотрине, смеси, содержащей единственный наиболее активный изомер вместе с его зеркальным отображением. 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 представлен в девяти странах в 1985 году под торговой маркой Karate. [15] В то время γ-цигалотрин, код ICI под номером PP345, не был приемлемым альтернативным продуктом из-за сложности производства одного этого изомера, особенно если при этом использовался «неправильный» изомер Z-цис-кислоты. В 2000 году агрохимический бизнес ICI объединился с агрохимическим бизнесом Novartis и образовал Syngenta , которая до сих пор производит и поставляет λ-цигалотрин. Патенты на исходное соединение истекли на большинстве основных рынков в 2003 году. [16] FMC вышла на рынок как поставщик γ-цигалотрина для использования в качестве инсектицида широкого спектра действия под торговой маркой Scion. [17]

Механизм действия [ править ]

Пиретроиды, в том числе цигалотрин, нарушают работу нервной системы в организме. Это быстродействующие аксонные эксайтотоксины , токсические эффекты которых опосредованы предотвращением закрытия потенциал-управляемых натриевых каналов в мембранах аксонов . Натриевый канал представляет собой мембранный белок с гидрофильной внутренней частью . Эта внутренняя часть имеет форму, позволяющую ионам натрия проходить через мембрану, проникать в аксон и распространять потенциал действия . Связывание инсектицида с белком сохраняет каналы в их открытом состоянии, поэтому нервы не могут реполяризоваться., парализуя тем самым организм. [18] Одним из следствий этого механизма действия является то, что цигалотрин обладает полезными нокдаун-свойствами. То есть пораженные личинки быстро перестают питаться и могут опадать с урожая; летающие насекомые падают на землю. При условии, что насекомое поглотило достаточную дозу, наступает паралич и смерть.

Составы [ править ]

λ-цигалотрин становится доступным для конечных пользователей только в сформулированной продукции. Поскольку активный ингредиент имеет очень низкую растворимость в воде, составы помогают использовать его в спреях на водной основе, создавая эмульсию при разбавлении. В современных продуктах используются не порошкообразные составы с пониженным содержанием или отсутствием использования опасных растворителей: одним из примеров является суспензия капсул, продаваемая Syngenta в США. [19]

Использование [ править ]

Все пестициды должны пройти регистрацию в соответствующих органах страны, в которой они будут использоваться. [20] В Соединенных Штатах , то Агентство по охране окружающей среды (EPA) отвечает за регулирование пестицидов в рамках Федеральных инсектицидов, фунгицидов и родентицидов (FIFRA) и Закон о защите качества пищевых продуктов (FQPA). [21]Пестицид можно использовать только на законных основаниях в соответствии с инструкциями на этикетке, которая прилагается во время продажи пестицида. Этикетка предназначена для «предоставления четких указаний по эффективному использованию продукта при минимальном риске для здоровья человека и окружающей среды». Этикетка - это юридически обязывающий документ, который определяет, как пестицид можно и нужно использовать, а несоблюдение надписи на этикетке при использовании пестицида является федеральным правонарушением. [22] В Европейском Союзе для утверждения и авторизации используется двухуровневый подход.пестицидов. Прежде чем рецептурный продукт может быть разработан для продажи, действующее вещество должно быть одобрено для Европейского Союза. После того, как это будет достигнуто, разрешение на конкретный продукт необходимо запросить у каждого государства-члена, которому заявитель хочет его продать. После этого существует программа мониторинга, чтобы убедиться, что остатки пестицидов в пищевых продуктах ниже пределов, установленных Европейским управлением по безопасности пищевых продуктов .

Сельское хозяйство [ править ]

Heliothis virescens , типичный вредитель, контролируемый цигалотрином

Первое и до сих пор основное применение λ-цигалотрина - это борьба с личинками чешуекрылых вредителей на таких сельскохозяйственных культурах, как хлопок и зерновые. Преимущество для фермера заключается в повышении урожайности. Фермеры могут действовать в своих лучших экономических интересах: стоимость дополнительного урожая может быть оценена, а общая стоимость использования инсектицида является основанием для принятия решения о покупке. Этот анализ затрат и выгод, проводимый конечным пользователем, устанавливает максимальную цену, которую может потребовать поставщик, и на практике цены на пестициды колеблются в зависимости от текущей рыночной стоимости сельскохозяйственных культур, в которых они используются.

Предполагаемое использование λ-цигалотрина в сельском хозяйстве США до 2017 г.

После того, как активный ингредиент был зарегистрирован на основных территориях, в интересах поставщика расширить рынок, добиваясь утверждения этикеток [22] для дополнительных культур и вредителей после полевых испытаний.были проведены для подтверждения эффективности продукта в новой ситуации. Рынки, которые сами по себе были слишком малы, чтобы оправдать затраты на первоначальную разработку и регистрацию, теперь могут быть привлекательными, особенно если экономия на масштабе при производстве активного ингредиента снизила его стоимость. В случае λ-цигалотрина текущая этикетка в США включает его использование на люцерне; рапс; кукуруза; рис; сорго; злаки, включая ячмень, овес и пшеницу; овощные культуры, включая брокколи, капусту и цветную капусту; хлопок; бобовые, включая сою; латук; лук; арахис; фрукты, включая яблоки и груши; карамельная тросточка; подсолнечник и табак. [19] Расчетное годовое использование λ-цигалотрина в сельском хозяйстве США составлено Геологической службой США. [23] Первоначально смесь использовалась почти исключительно для хлопка, сейчас же смесь применяется для многих культур. В 2017 году, последней дате, на которую имеются данные, было использовано 600 000 фунтов (270 000 кг). Эквивалентная карта для γ-цигалотрина также доступна, но ее использование никогда не было высоким и сейчас сокращается. [24]

Контроль малярийного вектора [ править ]

Многие инсектициды, включая ДДТ , использовались для борьбы с видами комаров, переносчиками малярийных паразитов. Использование противомоскитных сеток, обработанных инсектицидами, оказалось эффективной профилактической мерой. [25] Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) одобрила Й-цигалотрин (как ее 2,5% препарат в виде суспензии капсул) для данного применения. [26]

Termite Control [ править ]

В 2003 году Агентство по охране окружающей среды одобрило использование блокатора термитов тупика, содержащего λ-цигалотрин, для борьбы с термитами вокруг фундаментов зданий, особенно там, где в бетон проникли водопроводные, электрические и другие инженерные сети. Использование таким образом было предназначено для обеспечения долговременной защиты от вредителей. [27] FMC позже представила аналогичный продукт с использованием γ-цигалотрина [17]

Безопасность человека [ править ]

Цигалотрин - пестицид ограниченного использования . Одним из следствий этого является то, что (в США) использование продукта способом, несовместимым с его маркировкой, является нарушением федерального закона, и маркировка должна принадлежать пользователю во время подачи заявки. [19] Он может всасываться в организм при вдыхании пыли или тумана и при проглатывании. Вызывает серьезное раздражение глаз. Симптомы отравления включают ощущение жжения, судороги, кашель, затрудненное дыхание, одышку, боль в горле. [2]Воздействие на кожу также может вызвать ощущение покалывания, зуда, жжения или покалывания. Начало может произойти сразу через четыре часа после воздействия и может длиться 2–30 часов без повреждений. Меры первой помощи указаны на этикетке. [19]

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и Продовольственная и сельскохозяйственная организация (ФАО) Совместное совещание по остаткам пестицидов определили , что приемлема суточная доза для Й-цигалотрина составляет 0-0.02 мг / кг массы тела в сутки. [28] [29] В базе данных Codex Alimentarius, поддерживаемой ФАО, перечислены максимальные пределы остатков для изомеров цигалотрина в различных пищевых продуктах. [30]

Воздействие на окружающую среду [ править ]

Хотя цигалотрин по своей природе высокотоксичен для многих видов рыб и водных беспозвоночных, связывание с почвой и донными отложениями снижает воздействие и снижает риск для рыб: полевые исследования не выявили значительных побочных эффектов: согласно экспертному комитету ВОЗ , «Концентрации цигалотрина и лямбда -цигалотрин, который может возникать в воде при нормальном сельскохозяйственном применении, будет низким. Поскольку соединение быстро адсорбируется и разлагается в естественных условиях, не будет никаких практических проблем, касающихся накопления остатков или токсичности цигалотрина или лямбда-цигалотрина у водных видов. [13]

Медоносные пчелы Apis mellifera особенно чувствительны к λ-цигалотрину, при этом смертельная доза составляет всего 0,04 микрограмма на пчелу. [1] Однако полевые исследования обнаружили несколько эффектов. [ необходима цитата ] Тем не менее, из-за этой чувствительности и снижения опылителей , все пиретроиды рекомендуется применять ночью, чтобы избежать обычных часов опыления, и не использовать их в форме пыли. [31]

В лабораторных исследованиях щелочная вода (pH 9) разлагала λ-цигалотрин с приблизительным периодом полураспада 7 дней, хотя при нейтральном и кислом pH разложения не происходило. Солнечный свет ускоряет разложение воды и почвы. 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] [32] LD 50 составляет 56 мг / кг (крысы, устные) [1] и его воздействие на окружающую среду, были обобщены во многих публикациях. [13] [33] [34] [35]

Управление сопротивлением [ править ]

Как и многие пестициды, виды обладают способностью развиваться и вырабатывать устойчивость к пиретроидам. Этот потенциал можно уменьшить путем тщательного управления . Сообщения об отдельных видах вредных организмов, становящихся устойчивыми к λ-цигалотрину [1] , отслеживаются производителями, регулирующими органами, такими как EPA и Комитет действий по устойчивости к инсектицидам (IRAC). [36] В некоторых случаях риски развития резистентности можно снизить, используя смесь из двух или более инсектицидов, каждый из которых обладает активностью в отношении соответствующих вредителей, но с несвязанными механизмами действия. IRAC распределяет инсектициды по классам, чтобы облегчить это. Например, хлорантранилипроли λ-цигалотрин сейчас продаются в смеси под торговым наименованием Besiege. [37]

Бренды [ править ]

Исчерпывающий список торговых марок продуктов, содержащих λ-цигалотрин и γ-цигалотрин, недоступен. Краткий набор для первых: Karate, Kung-fu, Warrior, Cyzmic CS, Demand CS и Foliam. Последний был продан под такими именами, как Bolton, Cobalt, Declare, Proaxis и Scion.

В Соединенных Штатах на домашнем ландшафте и на садовых рынках используются Ortho «Home Defense» (для использования внутри помещений), Spectracide Bug Stop, Triazicide и Hot Shot. [38] База данных свойств пестицидов пытается отслеживать основные используемые марки. [1]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g База данных свойств пестицидов. «лямбда-цигалотрин» . Университет Хартфордшира.
  2. ^ a b "[(R) -циано- (3-феноксифенил) метил] 3 - [(Z) -2-хлор-3,3,3-трифторпроп-1-енил] -2,2-диметилциклопропан-1- карбоксилат » . Проверено 2 февраля 2020 .
  3. ^ «Сборник общепринятых названий пестицидов» .
  4. ^ База данных свойств пестицидов. «Цигалотрин» . Университет Хартфордшира.
  5. ^ Меткалф, Роберт Л .; Горовиц, Абрахам Р. (2014). «Борьба с насекомыми, 1. Основы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Wiley-VCH. DOI : 10.1002 / 14356007.a14_263 .
  6. ^ База данных свойств пестицидов. «гамма-цигалотрин» . Проверено 2 февраля 2020 .
  7. ^ Бентли, Филип Д .; Читам, Рекс; Хафф, Роджер К .; Паско, Роджер; Сэйл, Джон Д. (1980). «Фторированные аналоги хризантемовой кислоты». Наука о пестицидах . 11 (2): 156–164. DOI : 10.1002 / ps.2780110209 .
  8. ^ "Схема классификации режима действия IRAC, версия 9.4" . IRAC ( Комитет действий по борьбе с инсектицидами ) (pdf). Март 2020.
  9. ^ Эллиотт, Майкл (1977). «Синтетические пиретроиды». Серия симпозиумов ACS . 42 . Американское химическое общество, Вашингтон. С. 1–28. DOI : 10.1021 / Б.К.-1977-0042.ch001 . ISBN 9780841203686.
  10. ^ Патент США 4183948 , Huff, Roger K, "галогенированные эфиры", выданный 1990-05-23, назначен ICI PLC 
  11. ^ GB отозван 2085000 , Кросби, Джон, "Улучшенный способ получения определенных промежуточных соединений циклопропанпиретроида, имеющих высокое цис-содержание", опубликовано 21 апреля 1982 г., передано ICI PLC. 
  12. ^ Стаббс, ВК; Wilshire, C .; Уэббер, LG (1982). «Цигалотрин - новый акарицидный и инсектицидный синтетический пиретроид для борьбы с клещом крупного рогатого скота (Boophilus microplus) и мухой буйвола (Haematobia раздражение exigua)». Австралийский ветеринарный журнал . 59 (5): 152–155. DOI : 10.1111 / j.1751-0813.1982.tb02762.x . PMID 7165598 . 
  13. ^ a b c Критерии гигиены окружающей среды 99: ЦИГАЛОТРИН (PDF) . Всемирная организация здравоохранения, Женева. 1990. стр. 106. ISBN  9241542993.
  14. ^ EP патент 1578720 , Brown, SM & Gott, BD, выданный 2013-05-15, назначен Syngenta Ltd 
  15. ^ «Syngenta: Празднование 75-летия научных достижений в Международном исследовательском центре Jealott's Hill» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 11 октября 2007 года.
  16. ^ «Спецификации и оценки ВОЗ для пестицидов общественного здравоохранения» (PDF) . ВОЗ . Проверено 10 июня 2011 .
  17. ^ а б FMC (2019). «Инсектицид от побегов» (PDF) . Проверено 2 февраля 2020 .
  18. ^ Содерлунд, Дэвид М; Кларк, Джон М; Листы, Ларри П.; Маллин, Линда С; Пиччирилло, Винсент Дж; Сарджент, Дана; Стивенс, Джеймс Т; Вайнер, Майра Л. (2002). «Механизмы нейротоксичности пиретроидов: последствия для оценки совокупного риска». Токсикология . 171 (1): 3–59. DOI : 10.1016 / s0300-483x (01) 00569-8 . PMID 11812616 . 
  19. ^ а б в г Syngenta, США (2020). «Воин II с технологией Zeon» . Проверено 4 февраля 2020 .
  20. ^ Виллсон HR (1996). «Правила использования пестицидов» . В Рэдклиффе EB, Hutchison WD, Cancelado RE (ред.). Учебник Мира IPM Рэдклиффа . Сент-Пол: Миннесотский университет. Архивировано 13 июля 2017 года.
  21. ^ «Пестициды и общественное здравоохранение» . Пестициды: здоровье и безопасность . Агентство по охране окружающей среды США . 2015-08-20. Архивировано из оригинала на 14 января 2014 года . Проверено 4 февраля 2020 .
  22. ^ a b EPA. «Этикетка для пестицидов» . Проверено 4 февраля 2020 .
  23. ^ Геологическая служба США (2020-06-18). «Расчетное использование λ-цигалотрина в сельском хозяйстве, 2017 г.» . Проверено 5 сентября 2020 .
  24. ^ Геологическая служба США (2020-06-18). «Расчетное использование γ-цигалотрина в сельском хозяйстве, 2017 г.» . Проверено 5 сентября 2020 .
  25. ^ Инструкции по обработке и использованию обработанных инсектицидами противомоскитных сеток (PDF) . Всемирная организация здоровья. 2002. с. 51.
  26. ^ "лямбда CS для борьбы с комарами над надкроватными сетками". (PDF) . Отчет 4-го заседания Рабочей группы WHOPES . ВОЗ / штаб-квартира, Женева. 4–5 декабря 2000 г.
  27. ^ EPA (2003). «Блокиратор тупиковых термитов» (PDF) . Проверено 4 февраля 2020 .
  28. ^ Остатки пестицидов в продуктах питания 2007 (pdf) . 2007. С. 91–97. ISBN  9789251059180.
  29. ^ Wolterink, G .; Рэй, Д. «Лямбда-цигалотрин» (pdf) . КТО.
  30. ^ ФАО / ВОЗ. «Цигалотрин (включая лямбда-цигалотрин)» .
  31. ^ Hooven, L .; Sagili, R .; Йохансен, Э. (2006). «Как уменьшить отравление пчел пестицидами» (PDF) . Государственный университет Орегона. п. 35.
  32. ^ «Лямбда-цигалотрин (Общий информационный бюллетень)» (PDF) . NPIC . Проверено 7 сентября 2012 .
  33. ^ MSDS лямбда-цигалотрина
  34. ^ "Паспорт безопасности" (PDF) . Нуфарм. 2012-06-19. Архивировано из оригинального (PDF) 31 мая 2014 года . Проверено 31 мая 2014 .
  35. ^ "Паспорт безопасности материала" (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 04 марта 2016 года . Проверено 31 мая 2014 .
  36. ^ "Сайт IRAC" .
  37. ^ "Осажденный инсектицид" . Сингента . Проверено 4 февраля 2020 .
  38. ^ «Инсектициды в домашнем пейзаже и саду» . Факультет энтомологии Университета штата Айова . Проверено 29 апреля 2009 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • «Последние достижения в химии пиретроидов». Наука о пестицидах . 11 (2): 101–293. 1980. DOI : 10.1002 / ps.2780110202 .
  • Миямото, Дж. (1981). «Химия, метаболизм и анализ остатков синтетических пиретроидов» (PDF) . Pure Appl. Chem . 53 (10): 1967–2022. DOI : 10,1351 / pac198153101967 . S2CID  38129914 .
  • Лихи, JP, изд. (1985). Пиретроидные инсектициды . Тейлор и Фрэнсис, Лондон. п. 440. ISBN 0850662834.
  • Науманн, Клаус (2013). Синтетические инсектициды пиретроидов: структура и свойства . Springer. п. 244. ISBN 9783642748516.
  • Науманн, Клаус (2012). Синтетические пиретроидные инсектициды: химия и патенты . Springer. п. 412. ISBN 9783642748547.

Внешние ссылки [ править ]

  • Гамма-цигалотрин в базе данных о свойствах пестицидов (PPDB)
  • Лямбда-цигалотрин в базе данных о свойствах пестицидов (PPDB)
  • Международная информация о химической безопасности
  • Риги, Д. Аббуд; Палермо-Нето, Дж. (01.09.2003). «Поведенческие эффекты пиретроидного цигалотрина типа II у крыс». Токсикология и прикладная фармакология . 191 (2): 167–76. DOI : 10.1016 / S0041-008X (03) 00236-9 . ОСТИ  20468283 . PMID  12946652 .