Бензоаты (Производные бензойной кислоты)

Химические классы пестицидов

Бензоаты (benzoates), производные бензойной кислоты – химический класс соединений, объединяющий органические вещества, образующиеся в результате взаимодействия бензойной кислоты и других органических и неорганических веществ. По химической природе это могут быть: галогенангидриды, ангидриды, сложные эфиры, амиды и нитрилы, а также эфиры ортокислот.

Оглавление

• Химические и физические свойства
• Функциональные производные
• Физические свойства производных бензойной кислоты
• Действие на вредные организмы
• Гербициды
• Механизм действия
• Симптомы повреждения
• Подавляемые виды сорных растений
• Резистентность
• Профилактика резистентности
• Фитотоксичность
• Фунгициды
• Репелленты
• Регулятор роста растений
• Применение
• Гербициды
• Фунгициды
• Репелленты
• Регуляторы роста растений
• Токсикологические свойства и характеристики

Химические и физические свойства

Бензойная кислота (C₇H₆O₂) – это одноосновная ароматическая карбоновая кислота, простейшая арилкарбоновая кислота. Как и все карбоновые кислоты, проявляет высокую реакционную способность. Она способна вступать в реакции со многими органическими и неорганическими веществами и образовывать различные соединения. Наиболее важное значение имеют функциональные производные^[11].

Получают бензойную кислоту окислением толуола в жидкой фазе в присутствии каталитических количеств бензоатов кобальта или марганца. Другим методом служит окислительный аммонолиз толуола, а также гидролиз (трихлорметил)бензола^[10].

2,3,6-трихлорбензойная кислота C₇H₃Cl₃O₂ (номер CAS 50-31-7)^[11].

Функциональные производные

Функциональные производные карбоновых кислот и, в частности, бензойной кислоты – это соединения в которых карбоксильная группа –COOH преобразована в другую функциональную группу и которые при гидролизе в кислой (или щелочной) среде превращаются в бензойную кислоту или ее соли, это:

• соединения, содержащие ацил- группу (R-C(O)-) – это ацильные производные, к ним относятся сложные эфиры, амиды, ангедриды, галогенангидриды;
• соединения с группой R-C≡N(нитрилы)^[11].

Бензойная кислота и ее функциональные производные находятся в тесной взаимосвязи и легко превращаются друг в друга. В основе этих превращений лежат реакции нуклеофильного замещения при атоме углерода (R-C(O)-)^[11].

Сложные эфиры (RCO-OR’) – функциональные производные карбоновых кислот, в которых группа –OH, замещена группой OR'. Образование эфира бензойной кислоты (этилбензоата, метилбензоа́та и прочее) происходит в результате взаимодействия бензойной кислоты с соответствующим спиртом (реакция этерификации – фото 2 реакция 2)^[11].

Реакции получения бензойной кислоты и ее производных.

I. Получение бензойной кислоты: 1. Толуол 2. Бензойная кислота

II. Образование солей: 1. Бензойная кислота 2. Гидрокарбонат натрия 3. Бензонат натрия

III. Образование сложных эфиров (реакция этерификации): 1. Бензойная кислота 2. Этанол 3. Этилбензоат

IV. Образование галогенангидридов: 1. Бензойная кислота 2. Хлорид фосфора 3. Хлористый бензоил

V. Образование ангидридов: 1. Хлористый бензоил 2. Бензоат натрия 3. Ангидрид бензойной кислоты^[2]

Амиды – функциональные производные карбоновых кислот, в которых группа –OH, замещена на аминогруппу –NH₂(первичные амиды), группу -NHR’ (вторичные амиды) или группу -NR’₂ (третичные амиды). Простейшее амидное производное бензойной кислоты – это бензамид (C₇H₇NO)^[11].

Нитрилы (R-C≡N) – органические соединения, в которых углеродный радикал, в нашем случае бензойное кольцо) связан с группой -C≡N. Для бензойной кислоты – бензонитрил C₆H₅-CN^[11].

Галогенангидриды (ацилгалогениды) RCO – Hal– функциональные производные карбоновых кислот, в которых гидроксильная группа замещена на галоген (Hal). Например, хлористый бензоил (бензоилхлорид, хлорангидрид бензойной кислоты) – C₇H₅ClO^[11].

Ангидриды – функциональные производные карбоновых кислот, в которых гидрокисльная группа замещена на карбоксилат (-O-CO-R). Для бензойной кислоты – бензойный ангидрид (C₆H₅CO)₂O^[11].

Хлорангидриды (R-C(O)-CI) и ангидриды (R-CO)₂O характеризуются наибольшей активностью и применяются для получения других производных (сложных эфиров спиртов, фенолов, амидов)^[11].

Отметим, что выделенные в отдельный класс бензамиды, рассматриваемые как производные бензамида, так же являются бензоатами, то есть производными бензойной кислоты. Подробнее о бензамидах – в статье «Бензамиды».

Физические свойства производных бензойной кислоты

Физические свойства производных бензойной кислоты различны и зависят от присоединяемых групп и радикалов^[2].

Например, сама бензойная кислота – твердое кристаллическое вещество белого цвета плохо растворимое в холодной воде, но хорошо растворимое в горячей воде и в этаноле, хлороформе, диэтиловом эфире^[2].

Бензамид – в порошкообразной форме это белое твердое вещество, в кристаллической форме – бесцветные кристаллы, слабо растворим в воде и растворим во многих органических растворителях, природный алкалоид^[11].

Бензонитрил – бесцветная жидкость со сладко-горьким миндальным запахом^[11].

Бензоилхлорид – бесцветная, слегка дымящая на воздухе жидкость, имеет резкий запах, в воде растворима плохо, но в сероуглероде и некоторых органических растворителях (бензоле, диэтиловом эфире, хлороформе) растворяется хорошо^[11].

Бензойный ангидрид – белое твердое вещество, температура плавления 38–42°C^[11].

1. TBA (2,3,6-трихлорбензойная кислота) (номер CAS 50-31-7).

2. Пропизамид (номер CAS 23950-58-5).

3. ДЭТА (Диэтиламид толуиловая кислота) (номер CAS 134-62-3).

4. Моноамид N-фенилфталевой кислоты (невирол) (номер CAS 4727-29-1).

5. 2-Амино-6-метилбензойная кислота (номер CAS 4389-50-8)

6. Антраниловая кислота (номер CAS 118-92-3)^[10].

Действие на вредные организмы

В сфере защиты растений используют бензоаты с различными видами биологической активности.

Гербициды

В классификации 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) как бензоаты (benzoates), рассматривают вещества: хлорамбен (chloramben), дикамба (dicamba), TBA (трихлорбензойная кислота)^[12].

Механизм действия

всех трех веществ на сорную растительность – имитатор (аналог) ауксина/ auxin mimics^[12]. В литературе часто встречается наименование механизма действия – гормоноподобные пестициды^[8].

Хлорамбен (chloramben), дикамба (dicamba), TBA (трихлорбензойная кислота) согласно HRAC и WSSA относятся к группе 4, до 2020 года – группа 0^[12].

Кроме того, к группе 4 относят отдельные вещества следующих химических классов: феноксикарбоксилаты (phenoxy-carboxylates), фенилкарбоксилаты (phenyl carboxylates), пиридинкарбоксилаты (pyridine-carboxylates), пиридилоксикарбоксилаты (pyridyloxy-carboxylates), пиримидинкарбоксилаты (pyrimidine-carboxylates), квинолинкарбоксилаты (quinoline-carboxylates)^[12].

Механизм гербицидного действия бензоатов избирателен для различных видов растений. Его связывают с нарушением ауксинового статуса в чувствительных растениях, что влечет за собой разнообразные формативные изменения (образование опухолей, разрастание тканей, скручиванию стебля)^[3][7]. Точный сайт действия гормоноподобных гербицидов неизвестен. Предполагается, что их действие аналогично действию растительных гормонов, однако, в отличие от последних, растение не способно контролировать продолжительность этого действия^[8].

Применение

Бензоаты применяют в различных отраслях химической промышленности. Бензойная кислота и ее соли благодаря высокой бактерицидной и бактериостатической активностью, резко возрастающей с уменьшением pH среды, а также отсутствию токсичности часто применяются в качестве консервантов в пищевой промышленности (добавка в объеме 0,1% кислоты к соусам, рассолам, фруктовым сокам, джемам, мясному фаршу), антисептика вмедицине (главным образом в дерматологии), парфюмерии и косметике^[8].

Гербициды

На основе производных бензойной кислоты в нашей стране в настоящее время используется только один гербицид – дикамба. Он относится к простым эфирам хлорсалициловой кислоты. (Салициловая кислота – гидрокси замещенная бензолкарбоновая кислота)^[10]. Осеннее применение гербицидов с действующим веществом дикамба и его производными некативно отражается на развитии репродуктивных органов культур и часто вызывает деформацию колоса. Поэтому гербицидные препараты с использованием производных бензойных кислот (бензоатов) как в чистом виде, так и в смеси с ругими веществами не рекомендованы для примнения в осенний период. Они эффективны весной, в фазу кущения зерновых культур, в том числе озимых^[7].

Как действующие вещества гербицидов, могут использоваться и другие производные бензойной кислоты:

• TBA (2,3,6-трихлорбензойная кислота) – относится к производным полихлорбензойных кислот, может использоваться как стимулятор роста, способствующий ускорению созревания сахарного тростника (Солдатенков);
• пропизамид C₁₂H₁₁C_l2NO, так же рассматриваемый как бензамид, используется в довсходовых гербицидах на посевах свеклы (солдатенков) (Рупест).
• тиоамид 2,6-дихлорбензойной кислоты (префикс, хлортиамид) эффективен против сорняков на рисовых плантациях и в садах плодовых деревьев, рассматривается как прогербицид, поскольку гербицидные свойства проявляет только после метаболизации почвенными бактериями в вещество с гербицидным действием – 2,6-дихлорбензонитрила;
• 2,6-дихлорбензонитрила – применяют в качестве действующих веществ гербицидов в предвсходовых препаратах и для борьбы с зарастанием водоемов водными гиацинтами;
• 3-аминобензойная кислота – возможна к применению в виде солей в качестве действующего вещества послевсходовых гербицидов в посевах сои, кукурузы, моркови^[10].

Фунгициды

Ранее в качестве действующих веществ фунгицидов ранее использовался 2-йодобензанилид^[5].

В настоящее время разрешена к применению в качестве действующих веществ фунгицидов бензойная кислота (в виде триэтаноламинной соли) (C₇H₆O₂ х (С₂H₅)₃N). Она способна подавлять развитие плесневых грибов, бактерий и дрожжей, провоцирующих развитие кагатных гнилей^[6][9]. Кроме дезинфицирующего действия, данное вещество подавляет ряд физиологических процессов растений – снижает интенсивность дыхания и подавляет прорастание семян свеклы^[1]. Подробнее – в статье «Бензойная кислота (в виде триэтаноламинной соли)».

Репелленты

В качестве репеллентов наиболее популярны ДЭТА и ДЭКСТА – репелленты для отпугивания кровососущих насекомых. Они не раздражают кожные покровы и действуют до десяти часов^[10]. В этом же качестве используются диметилфталат и дибутилфталат^[10].

Регуляторы роста растений

Наиболее эффективными соединениями, используемыми в качестве действующих веществ регуляторов роста растений, являются:

• моноанилиды орто-фталевой кислоты (невирол или моноамид N-фенилфталевой кислоты) – повышают урожайность плодовых и ягодных культур: яблони, вишни, винограда, смородины, а также томатов, перца и гороха;
• 2,3,6-трихлорбензойная кислота) – способствует ускорению созревания сахарного тростника;
• антраниловая кислота (2-аминобензойная кислота) – стимулятор роста декоративных растений;
• 2-Амино-6-метилбензойная кислота – в малых концентрациях оказывает стимулирующее действие на завязывание плодов у яблонь, применение концентраций более 100 мг/л – увеличивает морозостойкость пшеницы, кукурузы и винограда, повышает концентрацию сахара в сахарном тростнике;
• 2-гидроксибензойная кислота – салициловая кислота (эндогенное соединение) регулирует ряд генетических программ в растениях, в их числе и защита от фитопаразитов (грибов, растений)^[10].