Химические классы пестицидов

Семикарбазоны (semicarbazones) – химический класс, объединяющий органические вещества, являющиеся продуктами конденсации семикарбозидов с карбонильными соединениями – альдегидами и кетонами.

Оглавление

Семикарбазоны - Дифлуфензопир (натриевая соль) - фото
Дифлуфензопир (натриевая соль)

Физические и химические свойства

Семикарбазоны – твердые, хорошо кристаллизующиеся вещества. Общая структурная формула: R2C=N-NH-CO-NH2, Семикарбазоны можно рассматривать как N-аминомочевины[3].

В сфере защиты растений в настоящее время рассматривается два соединения класса семикарбазоны.

Дифлуфензопир – соединение с гербицидной активностью[3].

Метафлумезон – соединение с инсектицидной активностью[3].

Семикарбазоны обладают следующими свойствами:

  • имеют обычно четкие температуры плавления;
  • практически нерастворимы в воде;
  • растворимы в низших спиртах, полярных органических растворителях и водных растворах сильных кислот;
  • при нагревании с кислотами легко разлагаются;
  • легко гидрируются по связи C=N;
  • при нагревании в присутствии щелочей или алкоголятов щелочных металлов образуют углеводороды[3].
Семикарбазоны - Общая структурная формула семикарбазонов - фото
Общая структурная формула семикарбазонов

[5]

Действие на вредные организмы

Действие семикарбазонов на вредные организмы зависит от химических и физических свойств конкретного вещества.

Гербициды

Дифлуфензопир – действующее вещество гербицидов, ингибитор транспорта ауксинов в растениях. По классификации 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), рассматривается в пределах химического класса арил-карбоксилаты (aryl-carboxylates)[9].

Механизму действия

дифлуфензопир – ингибиторы транспорта ауксина /auxin transport inhibitor (группе 19 по классификации HRAC и WSSA (до 2020 года – группа P)[5].

Молекула вещества блокирует и природные, и синтетические ауксины. Последние концентрируются в точках роста и способствуют гибели сорной растительности[3][4]. Подробнее о механизме действия – в статье «Дифлуфензопир».

Симптомы повреждения

зависят от свойств конкретного вещества и вида чувствительного растения[9]. Подробнее – в статье «Дифлуфензопир».

Подавляемые сорные виды

. Многие двудольные однолетние и многолетние сорные растения[3]. Подробнее – в статье «Дифлуфензопир».

Классы химических соединений, по механизму гербицидного действия – ингибиторы транспорта ауксина (группа 19 (P) по классификации WSSA и HRAC):

  • арилкарбоксилаты (aryl-carboxylates)[9].

Резистентность

. Зарегистрированных случаев формирования резистентных биотопов к веществам с гербицидной активгностью класса семикарбазоны не установлено[9].

Профилактика резистентности

. Отсутствие информации о резистентных видах не отменяет необходимости соблюдения мер по профилактике резистентности:

При выборе препаратов с действующим веществом дифлуфензопир следует исключить все гербициды, содержащие действующие вещества, принадлежащие к химичекому классу арилкарбоксилаты и отнесенные к группе 19 по классификации HRAC и WSSA[9], а именно с действующим веществом напталам (naptalam) C18H13NО3 номер CAS 132-66-1[9][11].

Напталан так же относится к классу арил-карбоксилаты, в более узкой классификации является фталаматом (эфиром фталевой кислоты)[11]. На сегодняшний день (2024 год) в России напталам не допущен к использованию[1].

Химические классы и соединения, по механизму инсектицидного действия – Блокаторы потенциал-зависимых натриевых каналов (группа 1 по классификации IRAC):

A. Класс – оксидиазины (oxadiazines).

Действующие вещества:

B. Класс – семикарбазоны (semicarbazones)

Действующие вещества:

  • Метафлумизон[10].

Инсектициды

Метафлумизон – обладает инсектицидной активностью. Это контактно-кишечное вещество, не обладающее системным действием. Разрешено к применению на трритории Беларуси[3].

Механизм действия

. По классификации IRAC метафлумизон относят к группе 22, объединяющей соединения с механизмом действия блокаторы потенциал-зависимых натриевых каналов/ Voltage-dependent sodium channel blockers[10].

В группу 22 классификации IRAC включены две подгруппы соединений:

  • А – химический класс оксидиазины, действующее вещество: индоксакарб;
  • В – химический класс семикарбазоны, действующее вещество: метафлумизон (номер CAS 139970-56-2, C24H16F6N4O2)[10][11].

Подробнее о химическом классе оксидиазины – в статье «Оксидиазины».

Соединения группы 22 классификации IRAC воздействуют на ключевой энзим и блокируют прохождение ионов через регулируемых напряжением натриевый канал в нервной системе насекомого. Результат – блокировка прохождения импульсов возбуждения в нервной системе[3].

Период защитного действия препаратов с действующим веществом метафлумизон от двух до четырех недель. Эффективен при относительно низких температурах и при +25°С и выше, посколько практически нелетуч[3].

Симптомы повреждения

: моментальное прекращение питания (антифидинговый эффект), паралич, гибель[3].

Поражаемые виды

. Метафлумизон разрешен к применению на территории Беларуси для борьбы с колорадским жуком[3].

Резистентность

. Уникальный механизм действия метафлумизона позволяет избегать высокой перекрестной резистенции с соединениями других групп по классификации IRAC[3][10].

В ходе лабораторных исследований были изучены биохимические механизмы, спектр перекрестной устойчивости и стабильность устойчивости к метафлумизону у лабораторно выведенного устойчивого штамма (metaflu-SEL) крестоцветной блошки (Plutella xylostella). Данная популяция metaflu-SEL продемонстрировала:

Более того, устойчивость к метафлумизону снизилась с 1087,85 до 1,23 раза у штамма metaflu-SEL крестоцветной блошки (Plutella xylostella) после 12 поколений без воздействия метафлумизона[7].

Одновременно в ходе наблюдений за популяцией Совки помидорной (Spodoptera exigua) в Китае в ходе обработки овощей против данного вредителя препаратами с действующим веществом метафлумезон было установлено что S. exigua развила высокую устойчивость к данному веществу после 3 лет применения в китайской провинции Гуандун[8].

Профилактика резистенции

:

Фитотоксичность

. При соблюдении норм применения метафлумезон не повреждает растения[3].

Применение

Семиарбазоны используют во многих сферах:

  • в аналитической химии: для идентификации кетонов и альдегидов по температурам плавления образуемыхими семикарбазонов, а также и для выделения в чистом виде альдегидов и кетонов (через образование, перекристаллизацию и гидролиз семикарбазонов);
  • в медицине – в качестве лекарственных средств: семикарбазон-5-нитрофурфурола (фурацилин) приним в качестве антисептика местного действия; амбазон (фарингосепт) – какместный бактериостатик;
  • в сфере защиты растений – в качестве действующих веществ инсектицидов и гербицидов[3].

На территории России в качестве действующего вещества гербицидов используется дифлуфензопир (натриевая соль)[1]. На территории Беларуси – в качестве действующего вещества инсектицидов разрешено применение метафлумезона[3].

Токсикологические свойства и характеристики

Семиарбазоны – характеризуется в большинстве случаев низкими и умеренными показателями экотоксичности по отношению к живым организмам. Инсектициды данного класса опасны для пчел. Гербициды – малоопасны для пчел и других полезных насекомых[3].

Подробнее о токсикологических свойствах дифлуфензопир (натриевая соль) – в статье «Дифлуфензопир (натриевая соль)».

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. Козлов С.Н., Кажарский В.Р. Методы и средства защиты растений. Химические средства защиты овощных, плодовых и ягодных культур от вредителей, Учебно-методическое пособие. — Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2019. — 310 с.
4. Методические указания МУК 4.1.3452 – 17, Измерение концентраций дифлуфензопира в атмосферном воздухе населенных мест методом высокоэффективной жидкостной хроматографии: Методические указания. – М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2017. – 15 с.
5. 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
6. BASF, Кельвин® Плюс, Системное удаление всех сорных растений в посевах кукурузы,2021 – 3 с
7. Jun Shen, Zhao Li, Dongyang Li, Rumeng Wang, Shuzhen Zhang, Hong You, Jianhong Li Biochemical Mechanisms, Cross-resistance and Stability of Resistance to Metaflumizone in Plutella xylostella., 2020 May 15;11(5):311. doi: 10.3390/insects 11050311.
8. Xiangrui Tian, Xingxing Sun, Jianya Su Biochemical mechanisms for metaflumizone resistance in beet armyworm, Spodoptera exigua., 2014 Jul:113:8-14. doi: 10.1016/j.pestbp.2014.06.010. Epub 2014 Jul 1.
Источники из сети интернет:
9. Global Herbicide Classification Lookup | Herbicide Resistance Action Committee
10. Irac-online.org.
11. PubChem

Список действующих веществ, входящие в химический класс Семикарбазоны

Дифлуфензопир (натриевая соль)