Химические классы пестицидов

Изоксазолы (isoxazoles) – химический класс органических соединений (пятичленых гетероциклов), включающие в структурную формулу пятичленную циклическую систему, содержащую атомы азота и кислорода.

Оглавление

Изоксазолы - Изоксадифен-этил - фото
Изоксадифен-этил

Физические и химические свойства

Изоксазолы – производные изоксазола, структурная формула которого представлена пятичленной циклической системой, содержащей атомы азота и кислорода. В ядре изоксазола атомы азота и кислорода соединены непосредственно[5].

Изоксазол можно рассматривать как фуран, в котором α-углеродный атом замещен атомом азота[5]. Одновременно изоксазол рассматривают в ряду 1,2-азолов: пиразол, изотиазол, изоксазол[2].

Температура кипения изоксазола – 95ºС, запах подобен пиридиновому, в воде растворим частично, димеров не образует[2].

Изоксазол – химически активное вещество способное на реакции с широким спектром органических и неорганических соединений. Химические и физические свойства производных изоксазола зависят от строений структурных формул, полученных в результате. Это могут быть следующие типы взаимодействия:

  • присоединение по атому азота (протонирование, окисление, алкилирование, ацилирование);
  • реакции замещения по атому углерода (нитрование, сульфирование, галогенирование, ацилирование);
  • реакции с окислителями;
  • реакции с нуклеофильными реагентами;
  • реакции со свободными радикалами;
  • реакции с восстановителями;
  • элекстроциклические реакции[2].

Как производные изоксазола можно рассматривать изоксазолины[5]. Подробнее – в статье «Изоксазолины».

Действие на вредные организмы

Изоксазолы – обширный класс органических соединений. В его числе обнаружено не мало биологически активных соединения различного характера действия. Это инсектициды, акарициды, фунгициды, бактерициды, гербициды, антидоты гербицидов, регуляторы роста растений[3].

Инсектициды

Инсектицидные свойства производных изоксазола пока не нашли применения[3].

Фунгициды

В качестве фунгицидов предложены замещенные изоксалины, изоксалидины, алкил-, нитро-, галогенизоксазолы, амиды и анилиды изоксазолилкарбоновых кислот, изоксазолуксусная кислота[3]. В частности гимексазол[1].

Классы химических соединений, по механизму гербицидного действия – ингибиторы синтеза жирных кислот с очень длинной цепью (группа 15 (К3) по классификации WSSA и HRAC):

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

Гербициды

Из производных изоксазола соединения с гербицидной активностью встречаются в числе амидов и анилидов изоксазолилкарбоновых кислот, изоксазолилпроизводных диалкилмочевин, производных арилизоксазолилкарбоновых-4 кислот, алкилизоксазолидиндионы-3,5, 3-изоксазолидиноны и -гидроксамовые кислоты, изоксазолилтиолкарбаматы, 2-метил-4-фенилизоксазолиноны-5[3].

Механизм действия

. В классификации Американского научного общества по борьбе с сорняками/ Weed Science Society of America (WSSA) и Комитета по борьбе с устойчивостью к гербицидам/ Herbicide Resistance Action Comittee (HRAC) только одно вещество относят непосредственно к классу изоксазолы. Это изоксафлютол. Механизм действия – ингибитор гидроксифенилпируватдиоксигеназы / Inhibition of hydroxyphenyl pyruvate dioxygenase (группа 27 (до 2020 г – F2)[6].

Подробнее о механизме действия веществ, отнесенных к группе 27 – в статье «Изоксафлютол», раздел «Действие на вредные организмы».

Кроме того, к веществам с гербицидной активностью относятся изоксазолины (дигидроизоксазолы) – производные изоксазолов. Механизм действия – ингибирование синтеза жирных кислот сочень длинной цепью/ Inhibition of very long-chain fatty acid synthesis[6].

По классификации Американского научного общества по борьбе с сорняками/ Weed Science Society of America (WSSA) и Комитета по борьбе с устойчивостью к гербицидам/ Herbicide Resistance Action Comittee (HRAC) вещества с таким механизмом действия относят к группе 15 (до 2020 года – группа К3)[6]. Подробнее – в статье «Изоксазолины» и статье «Пироксасульфон».

Резистентность

. К соединениям группы 27 зарегистрированы случаи формировании резистентных биотопов у редьки дикой, щирицы бугорчатой, щирицы запрокинутой, щирицы Пальмера[6]. В случае использования гербицидов с действующими веществами класса изоксазолы, для борьбы с сорной растительностью не следует применять вещества классов: изоксазолы (isoxazoles), пиразолы (pyrazoles), трикетоны (triketones), являющиеся ингибиторами гидроксифенилпируватдиоксигеназы[6].

Профилактика резистентности

. Возникновение биотопов сорных растений резистентных к веществам, принадлежащим к группе 15 по классификации HRAC и WSSA, в настоящее время не установлено[6], однако это не отменяет профилактические меры по предотвращению резистентности:

Антидоты гербицидов

5-арилизоксазолилкарбоновые-4 кислоты проявляют свойства антидотов гербицидов из группы ацетанилидов. Антидотным действием обладают также 5-галогенметил-З-(3-трифтор-метилфенил) изоксазолы[3].

Изоксадифен-этил – антидот таких веществ с гербицидной активностью, как римсульфурон, тифенсульфурон-метил, темботрион, никосульфурон, глифосат (натриевая соль), йодосульфурон-метил-натрий, форамсульфурон[1].

Изоксадифен-этил катализирует распад веществ с гербицидной активностью в меристеме (точках роста), местах деления и дифференциации клеток. Это снижает фитотоксичность гербицидов, содержащих данный антидот и их селективность к культурным растениям. Изоксадифен-этил не проявляет активности в широком спектре видов сорных растений. Эффективен при использовании на кукурузе[4].

Регуляторы роста растений

Большая группа производных изоксазола может быть использована в качестве действующих веществ регуляторов роста растений. Это производные 4-гидроксиизоксазола, 3-алкил-4,9-дигидронафт [2,3-а] изоксазолилдионы-4,9, изоксазолил-5-оны, изоксазолил-2-мочевины[3].

Применение

Изоксазолы в сфере защиты растений применяют в качестве действующих веществ пестицидов различного действия. Это могут быть инсектициды, фунгициды, гербициды, антидоты гербицидов, регуляторы роста растений[3].

Изоксадифен-этил – антидот гербицидов, представляет собой сложный эфир этила и изоксалина. Используется в сочетании с действующими веществами гербицидного действия – темботрион, йодосульфурон-метил-натрий, форамсульфурон, дикамба (натриевая соль), никосульфурон, римсульфурон[1].

Гимексазол [5-метилизоксазол-3-ол] – соединение с фунгицидной активностью. Рекомендован к применению против возбудителей плесневения семян и корнееда всходов[1].

Изоксафлютол и пироксасульфон – применяются в качестве действующих веществ гербицидов в посевах кукурузы (изоксафлютол) и сои (пироксасульфурон)[1].

Токсикологические свойства и характеристики

Изоксазолы, применяемые в сельском хозяйстве относятся к опасным веществам по отношению к человеку, млекопитающим и пчелам. Применение препаратов, содержащих производные изоксазола требует соблюдения рекомендуемых регламентов, гигиены труда и техники безопасности[1].

Подробнее о токсикологичеких характеристиках действующих веществ класса изоксазолы – в статьях «Гимексазол», «Изоксадифен-этил», «Пироксасульфурон», «Изоксафлютол».[1]

Получение

Синтез производных изоксазола возможен не только путем реакции взаимодействия изоксазола с различными веществами, но и путем образования изоксазольного цикла[5].

Наиболее широко распространен способ создания изоксазольной системы заключающийся во взаимодействии гидроксиламина с 1,3-дикарбонильными соединениями (фото «Создание изоксазольной системы»). Данная реакция позволяет утверждать, что из несимметричного карбонильного соединения могут образовываться два изомерных изоксазола[5].

Реакция пропена с диксидом серы и аммиаком при 350ºC дает незамещенный изотиазол[2].

Синтез изоксазольного цикла наблюдается и вследствие следующих реакций:

  • реакция 1,3-дикарбонильных соединений с гидразинами или гидроксиламином;
  • диполярное циклоприсоединение нитрилоксидов к алкинам;
  • взаимодействие кетосмов, имеющих α-водородный атом, с двумя мольными эксивалентами n-бутиллития приводит к O- или С-литиированию (симетрично по отношению к атому кислорода), при последующей реакции с диметилформамидом происходят С-формирование и циклизация с образованием 5-незамещенного изоксазола;
  • реакция дианиона с ацилирующим агентом (эфиром или амидом Вейнреба) приводит к синтезу 5-замещенного изоксазола[2].
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. Джоуль Дж., Миллс К. Химия гетероциклических соединений. 2-е переработан. изд./ Пер. с англ. Ф. В. Зайцевой и А. В. Карчава. — М.: Мир, 2004. — 728 с., ил.
3. Мельников Н.Н. Пестициды. Химия, технология и применение. - М.: Химия, 1987. 712 с.
4. Препарат МайсТер. Каталог продукции 2010-2011 Baye Crop Science
5. Эльдерфилд Р. (ред.) Гетероциклические соединения. Том 5. Перевод с англ. под ред. Н. К. Кочеткова. М.: Изд-во иностранной литературы, 1961. – 602 с.
Источники из сети интернет:
6. Global Herbicide Classification Lookup | Herbicide Resistance Action Committee

Список действующих веществ, входящие в химический класс Изоксазолы

Гимексазол
Изоксафлютол