Химические классы пестицидов

Имидазолиноны (imidazolinones) – химический класс органических пятичленных гетероциклов, оксопроизводных имидазолина (4,5-дигидроимидазола).

Оглавление

Имидазолинон

Структурная формула Имидазолинона

Имидазолиноны (синоним имидазолоны) – это группа пятичленных гетероциклических соединений, родоначальником которой является имидазолинон, синоним 1,5-дигидро-4Н-имидазол-4-он (фото «Имидазол. Имидазолин. Имидазолинон» соединение 3) структурная формула C3H4N2O или OC(NH)2(CH)2.

Имидозалинон, в свою очередь, восходит к имидазолу. (Фото «Имидазол. Имидазолин. Имидазолинон» соединение 1)[8][10].

В зависимости от расположения карбонильной группы (СО) возможно существование двух изомеров имидазолинона. В данном классе соединений группы NH- не могут быть смежными[8][10].

Физические и химические свойства

Имидазолинон можно рассматривать как производное мочевины. Распространённый путь получения имидазолинона и его производных (имидазол-2-онов) – конденсация мочевины и ацилонов[8][10].

Ацилоны – органические соединения общей формулы R−C(=O)−C(OH)−R', то есть ядро таких веществ состоит из гидроксильной группы (−OH), и примыкающий к ней кетоновой группы (>C=O)[10].

Физические свойства имидазолинона

  • плотность – 1, 44 г/см3;
  • температура кипения – 137,3ºC при 760 мм рт. ст.;
  • молекулярная масса – 84,08;
  • температура вспышки – 36,8ºC[11].

Химические и физические свойства отдельных веществ класса имидазолинонов зависят от свойств радикалов, входящих в структурную формулу конкретного соединения. Отмечается что, вещества с гербицидной активностью группы имидазолинонов обладают умеренной летучестью и при повышенных температурах возможно их испарение. Одновременно они хорошо растворимы в воде, устойчивы к гидролизу в кислой и нейтральных средах[3].

Имидазол. Имидазолин. Имидазолинон

1. Имидазол C3H4N2 (номер CAS 1968-28-1)

2. Имидазолин C3H6N2 (номер CAS 1968-28-1)

3. Имидазолинон C3H4N2O (номер CAS 1968-28-1)[10]

Действие на вредные организмы

В класс имидазолиноны входят вещества с различной биологической активностью. В сфере защиты растений наиболее известны соединения с гербицидной активностью[3].

Имидазолиноны хорошо поглощаются корнями и листьями, интенсивно перемещаются по флоэме и ксилеме в меристематические ткани. Здесь они проявляют свое токсическое действие[3].

Механизм действия

. Согласно классификации HRAC (Herbicide Resistance Action Comittee/Комитет по борьбе с устойчивостью к гербицидам) и WSSA (Weed Science Society of America/Американское научное общество по борьбе с сорняками) на сегдняшний день все соединения с гербицидной активностью, относящиеся к классу имидазолиноны, они по механизму токсического действия отнесены к группе 2 – ингибиторы ацетолактатсинтазы/ inhibition of acetolactate synthase (до 2020 г по HRAC – группа В). Таким образом по механизму токсического действия, согласно классификации HRAC и WSSA, они идентичны с веществами химических классов: триазолопиримидины, сульфонилмочевины, пиримидинилбензоаты[12].

Ацетолактатсинтаза, так же называемая ацетогидроксикислотсинтазой (AHAS), является ключевым ферментом в биосинтезе аминокислот с разветвленной цепью: изолейцина, лейцина и валина. Гибель растений в результате ее ингибирования является результатом событий, происходящих в ответ на низкую выработку аминокислот с разветвленной цепью[12].

Подробнее о механизме действия имидазолинонов и других веществ с гербицидной активностью, включенных в группу 2 – в статье «Сульфонилмочевины», раздел «Действие на вредные организмы».

Классы химических соединений, по механизму гербицидного действия – ингибиторы ацетолактатсинтазы (группа 2 (B) по классификации WSSA и HRAC):

В российской литературе имидазолиноны, в данном случае рассматриваемые как имидазолины, совместно с сульфонилмочевинами относят к группе «Ингибиторы биосинтеза аминокислот». Механизм действия объясняется следующим образом. Вещества указанных классов действуют на синтез аминокислот, происходящий в хлоропластах путем связывания энзима ацетолактатсинтазы (AJIC, КФ 4.1.3.18), или ацетогидроксикислота синтазы. Подавление данных процессов биосинтеза приводит к дефициту незаменимых кислот: лейцин, изолейцин и валин[4]. Таким образом, несмотря на некоторое разночтение названий групп по механизму действия, описываемые процессы практически идентичны.

Симптомы повреждения

. Внешние признаки поражения наблюдаются через 3–14 дней после обработки в форме хлороза и некроза тканей[3].

Подавляемые сорные виды

. Имидазолиноны эффективны для подавления однолетних и многолетних злаковых сорняков, в том числе: овсюга, метлицы, лисохвоста, проса куриного, пырея ползучего, свинороя пальчатого. Действуют и на отдельные виды однолетних двудольных[3].

Резистентность

. Имидазолиноны, как и прочие вещества группы 2, относят к группе высокого риска по возникновению резистентных биотопов сорных растений[4]. Зарегистрированы факты возникновения резистентности у более чем трехдесятков видов, в том числе: амброзия полыннолистная, арктотека ноготковая, горец пенсильванский, плевел многоцветковый, просо ветвисто-метельчатое, редька полевая, резуховидка Таля, репник морщинистый, росичка кроваво-красная, сорго алеппское, сыть разнородная[12].

Профилактика резистентности

. Избежать появления резистентных биотопов возможно путем чередования препаратов с веществами различного механизма токсического действия. В случае применения имидазолинонов для чередования запрещено выбирать вещества химических классов триазолопиримидины, сульфонилмочевины, пиримидинилбензоаты и любых других относящихся к группе 2 по классификации HRAC и WSSA[12].

Одновременно необходимо помнить о неукоснительном соблюдении регламента применения гербицидов[4].

Применение

Имидазолиноны в мире применяются с 1984 г. в качестве действующих веществ гербицидов. Данные препараты применяют до посева с заделкой в почву, до всходов или после всходов культуры (в фазе 2–3 настоящих листьев) в основном для прополки бобовых культур, устойчивость которых к действию гербицида связана с высокой скоростью его детоксикации. (ДТ50 в растениях сои 1–2 дня)[3].

Кроме того, зарегистрированные препараты на основе:

  • имазапира применяются против мягколиственных древесных пород в лиственных и лиственно-хвойных древостоях; против нежелательной растительности на несельскохозяйственных землях, на вырубках при подготовке площадей под лесные культуры и пр.;
  • имазамокса применяются против злаковых и двудольных сорняков в посевах гороха, сои; имазамокса и имазапира – в посевах подсолнечника; метазахлора и имазамокса – в посевах ярового рапса;
  • имазетапира и хлоримурон-этила применяются в борьбе с двудольными и злаковыми сорняками на посевах люпина, сои, люцерны, гороха[2].

На территории России разрешены имазамокс, имазапир, имазетапир. В других странах мира, кроме указанных веществ используют: имазаметабенз-метил (imazamethabenz-methyl), имазапик (imazapic), имазаквин (imazaquin)[12].

Токсикологические свойства и характеристики

В почве

в начальный период после внесения разложение имазамокса идет интенсивно (Т50=12–42 сут.), позже скорость разложения резко уменьшается. В год применения к концу вегетационного периода (осень) в пахотном слое содержание остатков вещества составляет менее 1–2% от внесенного количества, весной – ниже уровня чувствительности метода определения (ВЭЖХ)[4]. В полевых условиях токсичность имазетапира сохраняется после внесения в зависимости от почвенно-климатических условий, доз и сроков применения от нескольких дней до нескольких месяцев. Период полуразложения равен 11–26 сут[4]. Имазапир сохраняется в почве в зависимости от климатических условий от шести месяцев до двух лет[7].

Полезные виды и энтомофаги

. Имидазолиноны безопасны для пчел и других полезных насекомых[1].

Теплокровные

. Малотоксичны для теплокровных[1][4].

Классы опасности

. Препараты на основе имидазолинонов относятся к 2 и 3 классам опасности для человека и 3 классу опасности для пчел[2].

Литературные источники:
1. Ганиев М.М., Недорезков В.Д. Химические средства защиты растений. – М.: КолосС, 2006. – 248 с.
2. Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2024 год. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России)
3. Дорожкина Л.А. Применение гербицидов и регуляторов роста в защите растений: учебное пособие / Л.А. Дорожкина, Л.М. Поддымкина. – М.: МЭСХ, 2021. – 206 с.
4. Куликова Н.Ф. Гербициды и экологические аспекты их применения: Учебное пособие. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. – 152 с
5. Лухменёв В.П., Лухменёв Н.В., Громов А.А.. Эффективность почвенных и страховых гербицидов на подсолнечнике. Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 1(25), 2010. – 237 с.
6. Методические указания по регистрационным испытаниям гербицидов, в сельском хозяйстве 2013 г. СПб (утверждены Минсельхозом России). УПДК 632.96, СПб. 2013. 280 с. 
7. Применение гербицидов и арборицидов в лесовыращивании. Справочник / Шутов И.В., Бельков В.П. и др. М.: Агропромиздат, 1989. – 223 с.
8. Эльдерфилд Р. (ред.) Гетероциклические соединения. Том 5. Перевод с англ. под ред. Н. К. Кочеткова. М.: Изд-во иностранной литературы, 1961. – 602 с.
9. Якимович Е.А. Методические рекомендации по борьбе с борщевиком Сосновского / Е.А. Якимович, С.В. Сорока, А.А.Ивашкевич; РУП «Институт защиты растений». – Минск, 2011. – 76 с.
10. Pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Источники из сети интернет:
11. ChemSrc.com
12. Global Herbicide Classification Lookup | Herbicide Resistance Action Committee

Список действующих веществ, входящие в химический класс Имидазолиноны