Химические классы пестицидов

Бензоилпиразолы (benzoyl pyrazoles) – химический класс органических гетероциклических соединений, содержащих в структурной формуле кольцо пиразола и радикал бензоил.

Оглавление

Бензоилпиразолы - Топрамезон - фото
Топрамезон

Химические и физические свойства

Бензоилпиразолы можно рассматривать как производные пиразолов, поскольку они содержат в структурной формуле кольцо пиразола[4]. (Подробнее – статья «Пиразолы»).

Присутствие в структуре радикала бензоил («Структурные формулы», соединение 1) наделяет данную группу веществ свойствами, отличающими их от других производных пиразола[4].

Бензоил-радикал рассматривают как кислотный радикал (ацил), то есть одновалентный остаток, образующийся из молекулы бензойной кислоты («Структурные формулы», соединение 2) при удалении гидроксильной группы, соответствующий общей формуле R – СО[5].

Благодаря присутствию бензоил-радикала соединения приобретают свойства карбоновых кислот ароматического ряда[5].

Бензоилпиразолы могут быть представлены различными структурными формулами, поскольку химические свойства ароматических карбоновых кислот и пиразолов позволяют им вступать в различные виды реакций (окисления, замещения и прочее)[5].

Бензоилпиразолы - Структурные формулы - фото
Структурные формулы

1. Бензоил-радикал

2. Бензойная кислота C7H6O2 или C6H5СООН (номер CAS 65-85-0)[6]

Одна из общих формул бензоилпиразолов представлена на фото «Общая формула бензоилпиразолов». Она содержит следующие элементы:

  • R1– алкил;
  • R2– атом водорода или алкил;
  • R3 – алкил;
  • R4 – алкил или галоген;
  • R5 – алкил, замещеный одним Y1, галоалкокси, алкокси, замещенный одним Y2или алкоксикарбонилом;
  • R6 – алкилсульфонил;
  • А – алкилен, замещенный как минимум одним алкилом.
  • Y1– алкокси или галоалкокси;
  • Y2– алкокси[3].

Представленное соединения обладает избирательной гербицидной активностью. Для усиление требуемых свойств соединения, алкил и алкильный фрагменты могут быть линейными или разветвленными. Это может быть С1-9 алкил, в частности метил, этил, n-пропил, изопропил, n-бутил, изобутил, вто-бутил, трет-бутил, n-пентил, изопентил, неопентил, трет-пентил, n-гексил, изогексил, n-гептил, n-октил, n-нонил[3].

Бензоилпиразолы - Общая формула бензоилпиразолов - фото
Общая формула бензоилпиразолов

Вариант общей формулы бензоилпиразолов с гербицидной активностью[3].

Галоген в качестве заместителя может представлять собой атом фтора, хлора, брома или йода. Число заместителей может быть один или больше. Кроме того, они могут быть разными или одинаковыми и замещены в любой позиции[3].

Алкиленовый фрагмент может быть С1-9 алкилен. Это могут быть метилен, этилен, триметилен, тетраметилен, пентаметилен, гептаметилен, октаметилен, нонаметилен[3].

В качестве требуемого соединения может выступать соль бензоилпиразола представленная той же общей формулой (фото «Общая формула бензоилпиразолов»). Это может быть: соль щелочного металла (натрия или калия), щелочноземельного металла (магния или кальция), соль амина, соль диметиламина, соль триэтиламина, соль неорганической кислоты (гидрохлорид, перхлорат, сульфат, нитрат), соль органической кислоты (ацетат или метасульфонат)[3].

Бензоилпиразолы, описываемые данной формулой, являются смесью оптических изомеров[3].

Действие на организмы

Бензоилпиразолы, как и все производные пиразола, обычно являются биологически активными соединениями[4]. В сфере защиты растений в настоящее время активно используют бензопиразолы с гербицидной активностью. Предлагается большое число соединений с различными формулами, имеющими избирательное действие, улучшенное гербицидным действием против сорняков, с одновременной безопасностью для сельскохозяйственных культур[3]. Общая формула одного из таких соединений представлена на фото «Общая формула бензоилпиразолов»[3].

Как вещества с гербицидной активностью бензоилпиразолы подавляют сорную растительность.

Механизм действия

таких соединений может быть различен. Топрамезон, разрешенный к применению на территории России, по классификации механизмов действия веществ с гербицидной активностью 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) относят к группе 27 (ингибиторы гидроксифенилпируватдиоксигеназы / Inhibition of hydroxyphenylpyruvatedioxygenase). До 2020 года по версии HRAC эта группа обозначалась букво-кодом "F2"[7].

Подробнее о механизме действия соединения топрамезон и влиянии его на сорные и культурные растения – в статье "Топрамезон", раздел "Действие на вредные организмы".

Классы химических соединений, по механизму гербицидного действия – ингибиторы гидроксифенилпируватдиоксигеназы (группа 27 (F2) по классификации WSSA и HRAC):

Резистентность

. Бензоилпиразолы аналогичные по формуле и механизму действия с топрамезоном можно отнести к ингибиторам синтеза каротиноидов, а значит к группе среднего риска по формированию резистентных биотопов. В классификации HRAC и WSSA топрамезон, как указывалось выше, отнесен к группе 27[7]. К соединениям этой группы зафиксированы факты формирования резистентных биотопов у ряда видов сорных растений (список – в статье "Топрамезон").

Профилактика резистентности

:

  • соблюдение регламента применения препаратов, действующими веществами которых выступают соединения класса бензоилпиразолы;
  • соблюдение чередования обработок с гербицидами, действующие вещества которых обладают другим механизмом действия[2].

При использовании бензоилпиразолов аналогичных топрамезону по механизму действия следует исключить из чередования все соединения группы 27 по классификации HRAC и WSSA: изоксазолы (isoxazoles); пиразолы (pyrazoles); трикетоны (triketones)[7].

Применение

Бензоилпиразолы в сфере защиты растений применяются в качестве действующих веществ избирательных гербицидов. В частности, на территории России таким соединением является топрамезон. Подробнее в статье – "Топрамезон".

Токсикологические свойства и характеристики

Бензоилпиразолы – обширный класс гетероциклических ароматических соединений с различными токсикологическими свойствами[4].

В целях использования в сфере защиты растений разрабатываются соединения проявляющее высокую биологическую активность, но не представляющие опасность для сельскохозяйственных культур. Они используются в малом количества, быстро разлагаются в почве, максимально безопасны для животных и человека[3].

Соединения, разрешенные к использованию в качестве действующих веществ пестицидов на территории России из класса бензопиразолы, а именно топрамезон, относятся к высокоопасным для человека и млекопитающих (2 класс опасности) и малоопасным для пчел (3 класс опасности).

Подробнее о токсикологических свойствах топрамезон – в статье «Топрамезон».

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. Куликова Н.А, Лебедева Г.Ф. Гербициды и экологические аспекты их применения. Учебное пособие. – Москва, книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. – 152с.
3. Патент номер: 16401 Бензоилпиразолы, способ их получения и гербициды, содержащие их. Опубликовано: 30.10.2012 Авторы: Тсукамото Масамитсу, Комиожи Терумаса, Хата Хироси, Кикугава Хироси. Патентообладатель: ИСИХАРА САНГИО КАЙСЯ, ЛТД. (JP)
4. Петров А.А., Бальян X.В., Трощенко А.Т. Органическая химия: Учебник для вузов. Под ред. Стадничука М. Д. — 5-е изд., перераб. и доп. — СПб: «Иван Федоров», 2002. — 624 с
5. Потапов В.М., Татаринчик С.Н. Органическая химия 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Химия, 1989. — 448 с.
6. Pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Источники из сети интернет:
7. Global Herbicide Classification Lookup | Herbicide Resistance Action Committee

Список действующих веществ, входящие в химический класс Бензоилпиразолы

Топрамезон