Химические классы пестицидов

Цианистые соединения (цианиды, cyanide) – химический класс, объединяющий вещества (органические и неорганические соединения), содержащие в структурной формуле цианогруппу (–C≡N).

Оглавление

Цианистые соединения - Динитрил щавелевой кислоты - фото
Динитрил щавелевой кислоты

Физические и химические свойства

Цианистые соединения – это неорганические соли цианистоводородной (синильной) кислоты (H–C≡N) и углеродные производные синильной кислоты (нитрилы (R–C≡N)[5].

Цианистые соединения (соединения циана, цианиды) известны с 1704 года. Гей-Люссак в 1815 году установил наличие углеродистого «радикала» или цианид-аниона (CN-) в целом ряде соединений, как органических, так и неорганических[2].

Неорганические цианистые соединения часто являются неорганическими солями, образованными катионами металлов (натрий, калий) и цианид-анионом. Обычно это кристаллические вещества. Они гидролизуются водой и распадаются на углекислый газ и неорганические кислоты с образованием цианистого водорода (синильной кислоты). Отмечается, что цианистый водород (HCN), вырабатывается некоторыми видами бактерий[2].

Органические цианистые соединения (нитрилы) – органические соединения, содержащие одну или несколько цианистых групп (–С≡N) и имеющие общую формулу R–C≡N. Их рассматривают как производные различных углеводородов, в структурной формуле которых три атома водорода присоединённых к первичному углероду, заменены нитрильной (цианистой) группой (–С≡N). С другой стороны, их можно рассматривать как производные карбоновых кислот (R–COOH) у которых кислородные и гидроксильные радикалы замещены нитрильной группой[2].

Нитрилы хорошо растворяются в органических растворителях. Низшие нитрилы хорошо растворяются в воде, однако по мере увеличения молярной массы веществ растворимость в воде падает. При гидролизе они образуют кислоту, содержащую такое же число атомов углерода, как и исходный нитрил[2]. К нитрилам относится динитрил щавелевой кислоты (циан)[2].

Физические свойства органических цианистых соединений различны и зависят от содержания и изомерии структурной формулы:

Большинство нитрилов кипит, не разлагаясь при температурах ниже, чем соответствующие им кислоты[2].

Действие на вредные организмы

Цианистые соединения (цианиды), в зависимости от структуры могут проявлять различные свойства. В сфере защиты растений применяют цианистые соединения проявляющие гербицидную, инсектицидную и фунгицидную биологическую активность[5].

Механизм действия. Цианиды – высокотоксичные химические вещества, нейротоксины, блокирующие клеточное дыхание с помощью инактивации цитохромоксидазы (конечного фермента цепи тканевого дыхания). Одновременно затрагиваются и другие ферменты, отвечающие за регуляцию жизненно важных внутриклеточных процессов, что приводит к каскаду сложных токсических проявлений[4].

Токсичность цианистым соединениям обеспечивает концентрация свободных ионов цианида [C≡N]-, чем выше концентрация ионов цианида, тем более токсично соединение[5].

Гербициды

На территории России разрешено к применению соединение с гербицидной активностью – бромоксинил.

Механизм действия

. По классификации WSSA и HRAC отнесено к группе 6 (С3) ингибиторы фотосинтеза при PS II – гистидин 215[7].

Подробнее о свойствах бромоксинил и соединения группы 6 классификации WSSA и HRAC – в статьях «Нитрилы» и «Бромоксинил (октаноат эфира)».

Химические классы и соединения, по механизму инсектицидного действия – ингибиторы электрон-переноса митохондриального комплекса IV (группа 24 по классификации IRAC):

А. Класс – фосфиды (phosphides).

Действующие вещества:

B. Класс – цианиды (cyanide).

Действующие вещества:

  • Цианид кальция;
  • Цианистый калий;
  • Цианид натрия[9].

Инсектициды

Разрешенный к применению на территории России динитрил щавелевой кислоты (циан) не рассматривается в пределах классификации IRAC[8].

Циан используется как озонобезопасная альтернатива бромистому метилу для обеззараживания древесины различных пород путем фумигации[1].

Подробнее о свойствах и механизме действия динитрила щавелевой кислоты – в статье «Динитрил щавелевой кислоты».

Механизм действия

. В классификации IRAC к группе 24 Ингибиторы электрон-переноса митохондриального комплекса IV/ mitochondrial complex IV transport inhibitors, подгруппа B отнесены следующие цианистые соединения, а именно соли цианистоводородной (синильной) кислоты:

  • цианид кальция (Calcium cyanide), Ca(CN)2, номер CAS 592-01-8;
  • цианистый калий (Potassium cyanide), KCN, номер CAS 151-50-8;
  • цианид натрия (Sodium cyanide), NaCN, номер CAS 143-33-9[8][9].

На территории России данные соединения к использованию в качестве действующих веществ инсектицидов и акарицидов не разрешены[1].

Механизм действия на вредные организмы цианидов аналогичен фосфидам (группа 24 A по классификации IRAC): фосфид алюминия, фосфид кальция, фосфин, фосфид цинка.

Подробнее в статьях – «Неорганические вещества», «Фосфид алюминия», «Фосфид магния», «Фосфид цинка», «Фосфин».

Фунгициды

На территории России разрешены к использованию соединения хлороталонил и циазофамид[1].

Механизм действия

хлороталонила не определён. По классификации FRAC он относится к классу М – соединения с активностью на нескольких участках организма вредителя[6].

Механизм действия циазофамид, как соединения с фунгицидной активностью (классификация FRAC) – класс С, вещества, подавляющие дыхание[6].

Подробнее – в статьях «Хлоротанил» и «Циазофамид».

Применение

Цианистые соединения широко применяют в металлургии и химической промышленности[5].

Неорганические – используются в производстве резины и пластмасс, как промежуточные звенья в химических реакциях, в качестве пестицидов, для очистки металлов, в качестве агентов для извлечения серебра и золота из руды[5].

Органические цианистые соединения (нитрилы) – очень активны. Это свойство позволяет использовать их как промежуточные звенья в органическом синтезе. В частности, в качестве исходных материалов для синтеза разнообразных жирных кислот, фармацевтических препаратов, пластмасс, синтетических смол, красителей, витаминов, фармацевтических препаратов[2].

В сфере защиты растений, на территории России разрешено применение препаратов с соединениями:

Подробнее – в статьях «Динитрил щавелевой кислоты», «Циазофамид», «Бромоксинил (октаноат эфира)», «Хлороталонил».

Токсикологические свойства и характеристики

Все цианистые соединения являются сильнодействующими ядами. Кроме того, при определённых условиях они выделяют синильную кислоту:

  • неорганические – при гидролизе водой;
  • органические (нитрилы) – при нагревании[2].

Использование цианистых соединений должно сопровождаться повышенными мерами безопасности[2].

Подробнее о токсикологических свойствах соединений, разрешенных к использованию в сфере защиты растений на территории России – в статьях «Динитрил щавелевой кислоты», «Циазофамид», «Бромоксинил (октаноат эфира)», «Хлороталонил».

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. Кнюнянц И.Л., главный редактор. Химическая энциклопедия в 5-ти томах. Т. 5, ТРИ –ЯТР, Научное издательство «Большая Российская Энциклопедия», Москва ,1998 – 785 с.
3. МУК 4.1.3349 – 16. Измерение концентраций циазофамида в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе населенных мест и смывах с кожных покровов операторов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии: Методические указания. – М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2016. – 18 с.
4. Покровская А.В., Стёпина Д.Д. Механизм токсического действия цианидов и обоснование антидотной терапии. Научно-образовательный журнал для студентов и преподавателей «StudNet» №10/2020
5. Цитович И.К. Химия с сельскохозяйственным анализом, Учебник для сельхоз. техникумов. - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Колос, 1974. – 528 с
Источники из сети интернет:
6. FRAC/By Fungicide Common Name
7. Global Herbicide Classification Lookup | Herbicide Resistance Action Committee
8. Irac-online.org.
9. PubChem

Список действующих веществ, входящие в химический класс Цианистые соединения

На данный момент реистрации отсутствуют.