Химические классы пестицидов

Квиназолины или хиназолины (quinazolines) – химический класс органических соединений, включающих в структурную формулу ароматические гетероциклы с бициклической структурой, состоящей из двух сопряженных шестичленных ароматических колец: бензольного и пиримидинового. Фактически они являются производными хиназолина (квиназолина = quinazoline).

Оглавление

Химические и физические свойства

Хиназолин или, в зависимости от выбранной формы транслитерации, квиназолин – общепринятое обозначение 1,3-бензодиазиновой циклической системы. Соединения, содержащие хиназолиновый цикл, делят на три различных класса на основании физических и химических свойств, а также способа и легкости получения[5].

Первый класс

(простейшие хиназолины) объединяет соединения:

  • незамещенные в гетероциклическом цикле, но замещенными или незамещенными в карбоциклическом кольце;
  • с одним или несколькими заместителями в бензольном кольце и отсутствием таковых в гетероциклическом кольце или bz-замещенные хиназолины[5].

bz-замещенные хиназолины в основном низкоплавкие, кристаллические твердые вещества. Они неустойчивы при хранении в лабораторных условиях, легко изменяются при обычных реакциях окисления, восстановления и гидролиза[5].

Простейший представитель первого класса носит наименование хиназолин – бициклическая структура, состоящая из сопряженных ароматических колец: бензольного и пиримидинового (2 атома азота). Это бесцветное кристаллическое соединение с температурой плавления 48ºC–49ºC. Обладает слабым ароматом и горьким вкусом. Хиназолин и его простейшие замещенные в природе не обнаружены. Отдельные алкалоиды содержат хиназолиновый скелет, включенный в их структуру[5].

Квиназолины (Хиназолины) - Феназахин - фото
Феназахин

Второй класс

соединений (хиназолоны или хиназолиноны) включает производные, имеющие в положении 2 и (или) 4 хиназолинового цикла карбонильную группу (оксигруппу) С = О, расположенную рядом с гетероциклическим атомом азота. Сюда же включены соединения, функциональная группа которых легко получается превращением или заменой гидроксильной группы в этих положениях. Эта категория включает алкокси-, арилокси-, хлор-, амино-, меркапто-, алкил(арил)меркапто-, селено- и другие производные[5]. Подробнее в статье «Квиназолиноны (Хизалиноны)».

Третий класс

соединений, содержащих хиназолиновый цикл, объединяет гидрированные хиназолины. Наиболее важные – 3,4-дигидрохиназолины. Это частично гидрированные хиназолины являются устойчивыми и легко получаемыми соединениями[5].

3,4-дигидрохиназолин – бесцветное кристаллическое соединение с температурой плавления 127ºС. При окислении в мягких условиях превращается в хиназолин. При кислотном гидролизе – в 0-аминобензиламин. 3,4-дигидрохиназолин устойчив в большинстве химических и каталитических реакций восстановления[5].

Химические классы и соединения, по механизму инсектицидного действия – ингибитор переноса электронов митохондриального комплекса. (группа 21 по классификации IRAC):

A. Класс – METI акарициды и инсектициды.

Действующие вещества:

B. Класс – ротеноиды (rotenoids).

Действующее вещество:

  • Ротенон (rotenone)[8]

Действие на вредные организмы

Квиназолины (Хиназолины) могут обладать различными формами биологической активности. Выделяют большую группу алкалоидов, содержащих хиназолиновый цикл, как правило – это растительные алкалоиды (перганин, рутекарпин, эводиамин, фебрифунгин, дихроин). Идентифицировано более 200 биологически активных алкалоидов, являющихся производными хиназолина. Многие используются как противомалярийные и противоопухолевые средства[4].

В России, в сфере защиты растений разрешены к применению два соединения данного класса – с акарицидной и фунгицидной активностью[1].

Инсектициды

Феназахин – соединение с акарицидной активностью, относящийся к химическому классу Квиназолины (Хиназолины)[2].

Механизм действия

по классификации IRAC относится к группе 21 – ингибиторы переноса электронов митохондриального комплекса I/ Mitochondrial complex I electron transport inhibitors, подгруппа А – METI акарициды и инсектициды/ METI acaricides and insecticides (METI от «Mitochondrial Eectron Transport Inhibitors»)[8].

Соединения группы 21, как и некоторые другие группы классификации IRAC (группы 12, 13, 20, 24, 25, 34) оказывают отрицательное влияние на физиологические и химические процессы в митохондриях, но механизм действия соединений у таких групп различается[8]. Подробнее о группах классификации IRAC – в статье «IRAC».

К группе 21 подгруппе A относят соединения:

Кроме того, к группе 21, подгруппа B относится ротенон – C23H22O6, CAS 83-79-4, химический класс ротеноиды[8][9](природные соединения, сложные изофлавоноиды, структурная основа – система хроманохроманона)[6]. Механизм действия – ингибитор дыхательных ферментов[3].

Подробнее о механизме действия на клещей соединений группы 21, подгруппа А, симптомах, резистентности и ее профилактике – в статье «Феназахин».

Фунгициды

Проквиназид – соединение с фунгицидной активностью, относящийся к химическому классу Квиназолины (Хиназолины). В классификации FRAC он рассматривается в пределах химической группы – хиназолиноны (производные хиназолина)[7].

Механизм действия

. Классификации FRAC относит проквиназид к фракции E – передача сигнала, под фракции E1 – передача сигнала (механизм неизвестен), группа: аза-нафталины (aza-naphthalenes), химическая группа: хиназолиноны.

Подробнее о механизме действия, симптомах и резистентности возбудителя мучнистой росы к проквиназиду – в статьях «Квиназолиноны (Хиназалиноны)» и «Проквиназид».

Феназахин то же включен в классификацию FRAC (The fungicide resistance action committee), как соединение с фунгицидной активностью. Механизм действия – фракция воздействие на дыхание (фракция С, подфракция C1 – комплекс I NADH оксидоредуктаза, группа Хиназолины, Химическая группа – хиназолины)[7].

Применение

Квиназолины (хиназолины) в зависимости от физико-химических свойст применяются в качестве красителей или лекарственных средств (сосудорасширяющих с антитромбическим действием (рутекарпин), противоопухолевых, противомалярийных (хлорохин)[5].

В сфере защиты растений на сегодняшний на территории России разрешены к использованию в качестве действующих веществ пестицидов два соединения данного класса феназахин (действующее вещество акарицидов) и проквиназид (действующее вещество фунгицидов)[1].

Токсикологические свойства и характеристики

Квиназолины (Хиназолины) в связи с обширностью класса представлены соединениями с различными токсикологическими свойствами[5].

Препараты, разрешенные к использованию на территории России, содержащие в качестве действующих веществ соединения данного класса, относятся к высокоопасным (2-й класс опасности) по отношению к млекопитающим и человеку и малоопасным (3-й класс опасности) – по отношению к пчелам[1]. При использовании таких препаратов, необходимо соблюдение регламента применения, правил хранения и перевозки[4].

Подробнее о токсикологических свойствах соединений феназахин и проквиназид в статьях – «Феназахин» и «Проквиназид».

История

Впервые обозначение хиназолин для 1,3-бензодиазиновой циклической системы предложил в 1887 году Веддиге (Лейпцигский университет). В настоящее время принята нумерация, в которой за номер один принят атом азота, расположенный в нижней части пиримидинового кольца, сразу после сопряжения бициклической структуры. Дальнейшая нумерация идет против часовой стрелки таким образом, что второй атом азота пиримидинового кольца оказывается на третьем месте. Ранее нумерация и наименования циклических хиназолиновых соединений были разнообразны у каждой школы исследователей[5].

П. Грисс первый получил в 1869 году соединение, содержащее хиназолиновое кольцо и назвал его бицианамидобензоилом. В настоящее время оно известно под названием 2-циан-4-хинозолона. Эту номенклатуру Грисс применял до 1885 года. Бишлер и его сотрудники (Цюрихский университет) называли полученные ими соединения производными фенмиазина. Лельман и Штикель (Тюбингенский университет) применяли термин бензиленамидин[5].

Применяемую в настоящее время нумерацию ввели в 1889 году Пааль и Буш. Они применили предложенную несколькими годами ранее Кнорром (Берлинский университет) нумерацию отдельных атомов цикла[5].

Хиназолин впервые был получен в 1903 году Габриелем путем окисления в мягких условиях 3,4-дигидрохиназолина щелочным раствором красной кровяной соли. С тех пор интерес к синтезу этого класса соединений неуклонно возрастает. Это особенно актуально в последние время в связи с обнаружением биологически активных соединений данного класса[5].

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. Зинченко В.А. Химическая защита растений: средства, технология и экологическая безопасность. – М.: «КолосС», 2012. – 127 с.
3. Рославцева С.А. Механизмы действия инсектоакарицидов. Пестменеджмент, №4, 2013 год – стр 47 – 53.
4. Семенов А.А. Очерк химии природных соединений. – Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000. – 664 с.
5. Эльдерфильд Р. (ред) Гетероциклические соединения Т6. Перевод с английского И.Ф. Лущенко, Т.П. Толкстой, под редакцией Ю.К. Юрьева, Издательство иностранной литературы, Москва,1960 – 613 с.
6. Эльдерфильд Р. Гетероциклические соединения том 7. Перевод с английского В.А. Гетлинга и В.В. Щекина , под редакцией В.Г. Яшунского Издательство «Мир», Москва,1965 – 502 стр. стр
Источники из сети интернет:
7. FRAC/By Fungicide Common Name
8. Irac-online.org.
9. PubChem

Список действующих веществ, входящие в химический класс Квиназолины (Хиназолины)

Феназахин