Пиретроид - Pyrethroid

Аллетрин
Перметрин

А пиретроид является органическое соединение похож на естественный пиретрины, которые производят цветы пиретрумы (Хризантема цинерария и C. coccineum ). Пиретроиды используются в коммерческих и бытовых целях. инсектициды.[1]

В домашних условиях пиретроиды, как правило, безвредны для человека.[1] Однако пиретроиды токсичны для полезных насекомых, таких как пчелы, стрекозы, поденки, оводы, и некоторые другие беспозвоночные, в том числе составляющие основу водных и наземных пищевые сети.[2] Пиретроиды токсичны для водных организмов, включая рыбу.[3][4]

Способ действия

Пиретроиды аксонический эксайтотоксины, токсические эффекты которых опосредованы предотвращением закрытия закрытый по напряжению натриевые каналы в аксональные мембраны. Натриевый канал - это мембранный белок с гидрофильный интерьер. Этот интерьер имеет форму, позволяющую ионы натрия пройти через мембрану, войти в аксон и распространить потенциал действия. Когда токсин удерживает каналы в открытом состоянии, нервы не могут переполяризовать, навсегда покидая аксональную мембрану деполяризованный, тем самым парализуя организм.[5] Пиретроиды можно комбинировать с синергистом бутоксид пиперонила, известный ингибитор ключевых микросомальный цитохром P450 ферменты от метаболизма пиретроида, что увеличивает его эффективность (летальность).[6]

Химия и классификация

(1р,3р) - или (+) - транс-хризантемовая кислота.

Пиретроиды в основном определяются как пиретроиды на основании их биологического действия, поскольку они не имеют общих химических структур. Они часто содержат некоторое производное 2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты, например хризантемовая кислота, который этерифицированный с большим алкоголь. Циклопропил встречается не во всех пиретроидах. Фенвалерат, который был разработан в 1972 году, является одним из таких примеров и был первым пиретроидом без циклопропильной группы. Фенвалерат также имеет α-циано группа. Пиретроиды, в которых отсутствует эта α-цианогруппа, часто классифицируются как пиретроиды I типа и те, у кого есть это, называются пиретроиды типа II. Некоторые пиретроиды, например этофенпрокс, лишены сложноэфирной связи, характерной для большинства пиретроидов, и имеют эфир облигация на своем месте. Силафлуофен также классифицируется как пиретроид и имеет кремний атом вместо эфира. Пиретроиды часто имеют хиральные центры и только некоторые стереоизомеры работают эффективно как инсектициды.[7]

Примеры

Экологические последствия

Пиретроиды токсичны для полезных насекомых, таких как пчелы, стрекозы, поденки, оводы, и некоторые другие беспозвоночные, в том числе составляющие основу водных и наземных пищевые сети.[2] Они токсичны для водных организмов, включая рыбу.[3][4]

Биоразложение

Пиретроиды обычно разбит на части от Солнечный лучик и атмосфера в течение одного или двух дней, однако, когда они связаны с отложениями, они могут сохраняться в течение некоторого времени.[8]

На пиретроиды не влияют традиционные системы вторичной очистки в муниципальных очистки сточных вод объекты. Они появляются в сточных водах, обычно в количествах, смертельных для беспозвоночных.[9]

Безопасность

Люди

Поглощение пиретроидов может происходить через кожу, при вдыхании или проглатывании.[10] Пиретроиды часто не связываются эффективно с млекопитающими. натриевые каналы.[11] Они также плохо всасываются через кожу, и человеческая печень часто способна относительно эффективно их метаболизировать. Таким образом, пиретроиды гораздо менее токсичны для человека, чем для насекомых.[12]

Точно не установлено, опасно ли хроническое воздействие небольших количеств пиретроидов.[13] Однако большие дозы могут вызвать острое отравление, которое редко бывает опасным для жизни. Типичные симптомы включают лицевые парестезия, зуд, жжение, головокружение, тошнота, рвота и более серьезные случаи подергивания мышц. Тяжелое отравление часто вызывается приемом пиретроидов и может вызвать различные симптомы, такие как судороги, кома, кровотечение или отек легких.[10]

Другие организмы

Пиретроиды очень токсичны для кошки, но не собаки. Отравление у кошек может вызвать судороги, жар, атаксия и даже смерть. Отравление может произойти, если пиретроид, содержащий лечение блох на кошек используются продукты, предназначенные для собак. Печень кошек выводит токсины из пиретроидов через глюкуронизация хуже, чем собаки, что и является причиной этой разницы.[14] Помимо кошек, пиретроиды обычно не токсичны для млекопитающие или птицы.[15] Они часто токсичны для рыбы, рептилии и амфибии.[16]

Сопротивление

Несмотря на то что постельные клопы были почти уничтожены в Северной Америке с помощью ДДТ и органофосфаты, появились устойчивые к обоим популяции клопов. Использование ДДТ для этой цели было запрещено, и его повторное введение не решит проблему клопов из-за устойчивости.[17] Пиретроиды стали чаще использоваться против клопов, но теперь к ним также развились устойчивые популяции.[18][19][20][21] Бабочка алмазная также устойчивы к пиретроидам.[22]

История

Пиретроиды были введены командой Rothamsted Research учеными в 1960-х и 1970-х годах после выяснения структуры пиретрина I и II с помощью Герман Штаудингер и Леопольд Ружичка в 1920-е гг.[23] Пиретроиды представляли собой крупное достижение в химии, которое позволило синтезировать аналог естественной версии, найденной в пиретрум. Его инсектицидная активность имеет относительно низкую млекопитающее токсичность и необычайно быстрое биоразложение. Их развитие совпало с выявлением проблем с ДДТ использовать. Их работа заключалась в первую очередь в выявлении наиболее активных компонентов пиретрум, извлеченный из цветов хризантемы Восточной Африки и давно известный своими инсектицидными свойствами. Пиретрум быстро сбивает летающих насекомых, но обладает незначительной стойкостью, что хорошо для окружающей среды, но дает низкую эффективность при применении в поле. Пиретроиды представляют собой химически стабилизированные формы природного пиретрума и относятся к группе 3 IRAC MoA (они препятствуют транспорту натрия в нервных клетках насекомых).[24]

В пиретроиды первого поколения, разработанные в 1960-х годах, включают биоаллетрин, тетраметрин, ресметрин, и биоресметрин. Они более активны, чем природный пиретрум, но неустойчивы на солнце. Согласно обзору 91/414 / EEC,[25] многие соединения 1-го поколения не были включены в Приложение 1, вероятно, потому, что рынок недостаточно велик, чтобы оправдать затраты на перерегистрацию (а не какие-либо особые опасения по поводу безопасности).

К 1974 году команда Ротамстеда обнаружила второе поколение из более стойких соединений, а именно: перметрин, циперметрин и дельтаметрин. Они значительно более устойчивы к разложению под действием света и воздуха, что делает их пригодными для использования в сельское хозяйство, но они имеют значительно более высокую токсичность для млекопитающих. В последующие десятилетия за этими производными последовали другие запатентованные соединения, такие как фенвалерат, лямбда-цигалотрин и бетацифлутрин. Срок действия большинства патентов истек, что делает эти соединения дешевыми и, следовательно, популярными (хотя перметрин и фенвалерат не были перерегистрированы в соответствии с процессом 91/414 / EEC).

использованная литература

  1. ^ а б Меткалф, Роберт L (2000). Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a14_263.
  2. ^ а б Завери, Михир (4 февраля 2010 г.). «Исследование связи пестицидов с загрязнением рек». Ежедневный калифорнийский. Ежедневный калифорнийский. Получено 9 июн 2012.
  3. ^ а б Thatheyus, A.J; Гнана Сельвам, А. Дебора (2013). «Синтетические пиретроиды: токсичность и биоразложение». Прикладная экология и науки об окружающей среде. 1 (3): 33–6. Дои:10.12691 / aees-1-3-2.
  4. ^ а б Информационный бюллетень по пиретроидам от Министерства здравоохранения штата Иллинойс.
  5. ^ 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. Дои:10.1016 / s0300-483x (01) 00569-8. PMID  11812616.
  6. ^ Дивайн, Дж. Дж .; Денхольм, я (2009). "Нетрадиционное использование пиперонилбутоксида для борьбы с хлопковой белокрылкой, Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae) ". Бюллетень энтомологических исследований. 88 (6): 601–10. Дои:10.1017 / S0007485300054262.
  7. ^ Удихара К. (2019). «История обширных структурных модификаций пиретроидов». Журнал науки о пестицидах. 44 (4): 215–224. Дои:10.1584 / jpestics.D19-102. ЧВК  6861428. PMID  31777441.
  8. ^ Ло, Ючжоу; Чжан, Минхуа (2011). «Экологическое моделирование и оценка воздействия пиретроидов, связанных с отложениями, в водоразделе сельскохозяйственных угодий». PLOS ONE. 6 (1): e15794. Bibcode:2011PLoSO ... 615794L. Дои:10.1371 / journal.pone.0015794. ЧВК  3016336. PMID  21246035.
  9. ^ Уэстон, Дональд П.; Лайди, Майкл Дж (2010). «Городские и сельскохозяйственные источники пиретроидных инсектицидов в дельте Сакраменто-Сан-Хоакин в Калифорнии». Экологические науки и технологии. 44 (5): 1833–40. Bibcode:2010EnST ... 44,1833 Вт. Дои:10.1021 / es9035573. PMID  20121184.
  10. ^ а б Брэдберри, Салли М .; Кейдж, Сара А.; Proudfoot, Alex T .; Вейл, Дж. Аллистер (2005). «Отравление пиретроидами». Токсикологические обзоры. 24 (2): 93–106. Дои:10.2165/00139709-200524020-00003. ISSN  1176-2551. PMID  16180929.
  11. ^ Сильвер К.С. и др. (2014). «Натриевые каналы с регулируемым напряжением в качестве мишеней для инсектицидов». Достижения в физиологии насекомых. 46: 389–433. Дои:10.1016 / B978-0-12-417010-0.00005-7. ISBN  9780124170100. ЧВК  6005695. PMID  29928068.
  12. ^ Рэй, Дэвид Э .; Рэй, доктор Дэвид; Форшоу, Филип Дж. (1 января 2000 г.). «Пиретроидные инсектициды: синдромы отравления, синергия и терапия». Журнал токсикологии: клиническая токсикология. 38 (2): 95–101. Дои:10.1081 / CLT-100100922. ISSN  0731-3810. PMID  10778904.
  13. ^ Бернс CJ, Pastoor TP (2018). «Эпидемиология пиретроидов: качественный обзор». Критические обзоры в токсикологии. 48 (4): 297–311. Дои:10.1080/10408444.2017.1423463. PMID  29389244.
  14. ^ Боланд Л.А., Энглс Дж. М. (2010). «Токсичность перметрина для кошек: ретроспективное исследование 42 случаев». Журнал кошачьей медицины и хирургии. 12 (2): 61–71. Дои:10.1016 / j.jfms.2009.09.018. ISSN  1532-2750. PMID  19897392.
  15. ^ Gupta RC, et al. (2007). Ветеринарная токсикология: основные и клинические принципы (1-е изд.). Эльзевир. С. 676–677. Дои:10.1016 / B978-012370467-2 / 50153-X. ISBN  978-0-08-048160-9.
  16. ^ Ortiz-Santaliestra ME, et al. (2018). «Пригодность рыб, птиц и млекопитающих в качестве суррогатов амфибий и рептилий при оценке токсичности пестицидов». Экотоксикология. 27 (7): 819–833. Дои:10.1007 / s10646-018-1911-y. PMID  29492806.
  17. ^ Крэггс, Саманта (20 ноября 2014 г.). «Отмена ДДТ никак не повлияет на борьбу с клопами, - говорят эксперты». CBC Новости. Получено 14 ноября 2016.
  18. ^ Годдард, Джером; Дешазо, Р. (2009). «Постельные клопы Cimex lectularius и клинические последствия их укусов». JAMA. 301 (13): 1358–66. Дои:10.1001 / jama.2009.405. PMID  19336711.
  19. ^ Колб, Адам; Needham, Glen R; Neyman, Kimberly M; Высокий, Уитни А. (2009). "Постельные клопы". Дерматологическая терапия. 22 (4): 347–52. Дои:10.1111 / j.1529-8019.2009.01246.x. PMID  19580578.
  20. ^ Войланд, Адам. «Ты не можешь быть одиноким» В архиве 2011-11-07 на Wayback Machine U.S. News & World Report 16 июля 2007 г., Vol. 143, выпуск 2, стр. 53–54.
  21. ^ Юн, Кён Суп; Квон, Деок Хо; Стрихарц, Джозеф П.; Холлингсворт, Крейг С. Ли, Ши Хёк; Кларк, Дж. Маршалл (2008). «Биохимический и молекулярный анализ устойчивости к дельтаметрину у обыкновенного клопа (Hemiptera: Cimicidae)». Журнал медицинской энтомологии. 45 (6): 1092–101. Дои:10.1603 / 0022-2585 (2008) 45 [1092: BAMAOD] 2.0.CO; 2. PMID  19058634.
  22. ^ Leibee, Gary L .; Сэвидж, Кеннет Э. (1992). «Оценка выбранных инсектицидов для борьбы с пяденицей и капустной пяденицей в капусте в Центральной Флориде с наблюдениями устойчивости к инсектицидам у пяденицы пяденицы». Флоридский энтомолог. 75 (4): 585. Дои:10.2307/3496140. ISSN  0015-4040. JSTOR  3496140.
  23. ^ Staudinger, H; Ружичка, Л. (1924). "Insektentötende Stoffe I. Über Isolierung und Konstitution des wirksamen Teiles des dalmatinischen Insektenpulvers" [Инсектицидные вещества I. Выделение и состав активной части порошка далматинских насекомых]. Helvetica Chimica Acta. 7 (1): 177–201. Дои:10.1002 / hlca.19240070124.
  24. ^ Хадди, Халид; Бергер, Мадлен; Бьелза, Пабло; Сифуэнтес, Дина; Филд, Линда М; Горман, Кевин; Раписарда, Кармело; Уильямсон, Мартин С; Басс, Крис (2012). «Идентификация мутаций, связанных с устойчивостью к пиретроиду в потенциал-управляемых натриевых каналах томатного минера (Tuta absoluta)». Биохимия и молекулярная биология насекомых. 42 (7): 506–13. Дои:10.1016 / j.ibmb.2012.03.008. PMID  22504519.
  25. ^ "EUR-Lex - 31991L0414 - EN - EUR-Lex". europa.eu.