Химические классы пестицидов

Альдегиды и их производные – химический класс органических соединений, содержащих альдегидную (карбонильную) группу (-CHO).

Оглавление

Химические и физические свойства

Альдегиды относят к группе карбонильных соединений. В их молекулах карбонильная группа связана с атомом водорода и углеводородным радикалом. В зависимости от строения углеводородного радикала альдегиды подразделяют на алифатические, алициклические и ароматические. Среди алифатических альдегидов различают насыщенные и ненасыщенные. Альдегиды являются структурными изомерами (изомерами по функциональной группе) кетонов[5].

Альдегиды и их производные - Метальдегид - фото
Метальдегид

В номенклатуре альдегидов

используют тривиальные и систематические названия. Тривиальные названия альдегидов происходят от названия кислот, в которые они превращаются при окислении. Например, альдегид, при окислении которого получают муравьиную кислоту, называют муравьиный альдегид или формальдегид (от лат. acidum formicum); альдегид, при окислении которого образуется уксусная кислота – уксусный альдегид или ацетальдегид (от лат. Acidum aceticum)[5].

По номенклатуре IUPAC названия альдегидов образуют от названия углеводорода с тем же числом атомов углерода (включая атом углерода альдегидной группы), прибавляя суффикс -аль. Нумерацию главной углеродной цепи начинают с атома углерода альдегидной группы. Нередко в названиях альдегидов положение заместителей указывают греческими буквами α, β, γ (буквой «α» обозначается атом углерода, соседний с альдегидной группой)[5].

Физические свойства

различны. Муравьиный альдегид (формальдегид) – газ, низшие альдегиды – летучие жидкости. Кипят при температуре более низкой температуре, чем соответствующие спирты, поскольку не способны образовывать водородные связи. Альдегиды и хорошо растворяются в органических растворителях, низшие – растворимы в воде. Большинство альдегидов обладают характерным запахом[5].

Химические свойства

определяются наличием в молекуле карбонильной группы. Параллельно с реакциями, протекающими с участием карбонильной группы для них характерны превращения по α-атому углерода[5].

Реакции альдегидов

, при которых и образуются их производные, можно разделить на следующие группы:

  • нуклеофильного присоединения:
    • присоединение циановодородной кислоты с образованием циангидрины, или α-гидроксинитрилы;
    • присоединение натрия гидросульфита с образованием бисульфитных соединений (α‑гидроксисульфонаты);
    • присоединение воды с образованием гидратов, которые представляют собой продукты присоединения молекулы воды по карбонильной группе;
    • присоединение спиртов с образованием полуацеталей, а в присутствии следом минеральных кислот – ацеталей;
    • взаимодействие с магнийорганическими соединениями, алкил- и арилмагнийгалогенидами (реактивы Гриньяра) с образованием продуктов присоединения по карбонильной группе;
  • присоединения-отщепления – с азотистыми основаниями с образованием неустойчивых продуктов нуклеофильного присоединения, которые стабилизируются путем отщепления молекулы воды:
    • с аммиаком – образуют альмиды;
    • с первичными аминами – образуют N-замещенные имины (азометины);
    • с гидроксиламином – образуют альдоксимы;
    • с гидразином и его производными – образуют гидразоны, семикарбазоны и тиосемикарбазоны
  • конденсации:
    • альдольная конденсация с образованием соединения со спиртовой и альдегидной группой;
    • сложноэфирная конденсация (при нагревании с алюминия этилатом образуются сложные эфиры карбоновых кислот);
  • с участием α-углеродного атома:
    • альдольная конденсация;
    • галогенирование с с образованием α-галогенозамещенных продуктов:
  • полимеризации: ацетальдегид в присутствии следов серной кислоты образует при 20°С паральдегид, а при 0°С – метальадегид;
  • восстановления: альдегиды восстанавливаются до первичных спиртов;
  • окисления: альдегиды легко окисляются даже слабыми окислителями, такими как медь и серебро и превращаются в карбоновые кислоты[5].

Действие на вредные организмы

Некоторые представители альдегидов и их производных обладают ярко выраженной биологической активностью различной направленности[4].

Метаналь

(формальдегид) – простейший альдегид (CH2O, номер CAS 50-00-0), бактерицид-антисептик, обладает инсектицидным и фунгицидным действием, является кишечным ядом для мух, эффективен при протравливании семян. Полимер метаналя (параформальдегид) эффективен для борьбы с вилтом хлопчатника[4].

Метаналь классифицируется как соединение второго класса опасности, сильно токсичен, вероятно может вызывать рак[4]. В классификациях IRAC и FRAC не рассматривается[6][8]. Для использования в качестве действующего вещества инсектицида или фунгицида на территории России не разрешен[1]. Применяется в медицине, косметологии, деревообработке, пищевой промышленности, в химической промышленности для получения других соединений[4].

Пропеналь

или акролеин (C3H4O, номер CAS 107-02-8) – действует как альгицид, уничтожая водоросли[4]. Вещество второго класса опасности, высокотоксичен, особенно опасны пары[3].

Дихлоральмочевина

(С5Н6Сl6N2О3, номер CAS 116-52-9), производное алифатических альдегидов – продукт конденсации мочевины с двумя молекулами хлораля (трихлорацетальдегида) обладает гербицидным действием[4]. Относится к третьему классу опасности. Ранее был популярным действующим веществом гербицидов. В настоящее время разрешенных к применению гербицидов с данным действующим веществом на территории России нет[1]. В пределах классификации HRAC не рассматривается[7].

Метальдегид – полимер ацетальдегида, проявляет молюскоцидную активность[3]. Подробнее – в статье «Метальдегид».

Диоксим этандиаля

(глиоксим) (C9H10N2O2) – проявляет регуляторную активность и способен стимулировать опадание плодов цитрусовых деревьев. Данное свойство возникает по причине усиления биосинтеза эндогенного фитогормона этилена[4].

Альдикаб

, О-Карбаматное производное 2-метилтиоизобутанальдоксима (C7H14N2O2S номер CAS 116-06-3) – обладает нематицидной и акарицидной активностью. Полагают, что именно карбаматная группировка является токсофором. Механизм действия аналогичен фософороорганическим веществам (группа 1, подгруппа B по классификации IRAC) и ингибирует ацетилхолинэстеразу как нервный яд[4]. Подробнее о механизме действия – в статье «Фосфорорганические соединения (ФОС)»

Феромоны. В числе производных альдегидов есть вещества с феромонной активностью. Так феромоны тревоги главных вредителей зерновых запасов амбарных клещей имеют строение эфира нерола с муравьиной кислотой[4]. Окислением Z-изомерного спирта диоксидом марганца до альдегида получают феромон тревоги волосатого домового клеща (Glycyphagus domesticus)[4]. Феромон мучных хрущаков имеет строение алифатического альдегида (4,8-диметилдека-4-еналь)[4].

Применение

Альдегиды и их производные с выраженной биологической активностью могут быть использованы в сфере защиты растений в качестве действующих веществ пестицидов:

Большие перспективы открывает применение производных альдегида в качестве действующих веществ феромонных препаратов, предназначенных для управления численностью вредителей зерновых запасов[4].

В настоящее время разрешены к применению молюскоциды, действующим веществом которого является метальадегид – продукт полимеризации ацетальдегида (подробнее – в статье «Метальдегид»)[1].

Токсикологические свойства и характеристики

Альдегиды и их производные имеют различными токсикологические характеристики. Соединения, используемые в сфере защиты растений относятся к среднеопасным (2 класс опасности) и малоопасным (3 класс опасности) веществам по отношению к млекопитающим и человеку. При работе с препаратами, содержащими соединения данного класса необходимо соблюдение регламента применения, а так же правил хранения и транспортировки[4].

Литературные источники:
1. Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2024 год. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России)
2. Кнунянц И. Л, Химическая энциклопедия: В 5 т.: АБЛ-ДАР/Редколлегия: Кнунянц И. Л. (гл. ред.) и др. – Москва: Издательство «Советская энциклопедия», 1988. – 625 стр.: ил.
3. Мельников Н.Н. Пестициды. Химия, технология и применение. - М.: Химия, 1987. 712 с.
4. Солдатенков А. Т. Пестициды и регуляторы роста [Электронный ресурс] : прикладная органическая химия / А. Т. Солдатенков, Н. М. Колядина, А. Ле Туан. — 3-е изд. (эл.). — Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 226 с.). — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015
5. Черных В. П., Зименковский Б. С., Гриценко И. С. Органическая химия: Учебник для студ. вузов / Под общ. ред. В. П. Ч ерных.— 2-е изд., испр. и доп.— Х .: Изд-во НФ аУ; Оригинал, 2007.— 776 с.
Источники из сети интернет:
6. FRAC/By Fungicide Common Name
7. Global Herbicide Classification Lookup | Herbicide Resistance Action Committee
8. Irac-online.org.

Список действующих веществ, входящие в химический класс Альдегиды и их производные

Метальдегид