МПООПТ
| |
| |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК
(4-Хлор-2-метилфенокси)уксусная кислота | |
| Другие имена
2-(4-хлор-2-метилфенокси)уксусная кислота
4-Хлор -о -толилоксиуксусная кислота МПООПТ | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| КЭБ | |
| ХЭМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.002.146 |
| КЕГГ | |
ПабХим CID
|
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| C9H9ClOC9H9ClO3 | |
| Молярная масса | 200.62 g·mol −1 |
| Появление | От белого до светло-коричневого твердого вещества |
| Плотность | 1,18-1,21 г/см 3 |
| Температура плавления | От 114 до 118 ° C (от 237 до 244 ° F; от 387 до 391 К) |
| 825 мг/л (23 °С), [1] соль амина [ который? ] : 866 г/л эфир [ который? ] : 5 мг/л | |
| Опасности | |
| Паспорт безопасности (SDS) | Внешний паспорт безопасности материалов |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
MCPA ( 2-метил-4-хлорфеноксиуксусная кислота ) — широко используемый феноксигербицид, представленный в 1945 году. Он избирательно уничтожает широколистные сорняки на пастбищах и зерновых культурах . Механизм действия MCPA аналогичен ауксину , гормону роста, который естественным образом существует в растениях. [2] [3]
История
[ редактировать ]начались исследования В 1936 году в исследовательском центре ICI Jealott's Hill влияния ауксинов на рост растений, в частности, в поисках способа уничтожения сорняков, не нанося вреда таким культурам, как пшеница и овес. Уильям Темплман обнаружил, что использование индол-3-уксусной кислоты (IAA), встречающегося в природе ауксина, в высоких концентрациях может остановить рост растений. В 1940 году он опубликовал свои выводы о том, что IAA убивает широколиственные растения на зерновых полях. [4] [5] Темплман и группа ICI искали соединения с аналогичной или большей селективной активностью, чем ИУК или 1-нафталинуксусная кислота, в подавлении роста сорняков, не влияя при этом отрицательно на рост зерновых культур. Они синтезировали MCPA из соответствующего фенола, подвергая его воздействию хлоруксусной кислоты и разбавленного основания в ходе простой реакции замещения : [6]
- 2-метил-4-хлорфенол + ClCH 2 CO 2 H + основание → MCPA + основание·HCl (соляная кислота)
К концу 1941 года группе Темплмана стало ясно, что MCPA является одним из наиболее активных протестированных соединений, но другие ауксиновые гербициды, включая 2,4-D, также были эффективны. Эта работа проводилась во время Второй мировой войны и представляла собой случай множественных открытий . Четыре группы работали независимо в Великобритании и США: команда ICI; Филип С. Натман и его коллеги из Rothamsted Research в Великобритании; Франклин Д. Джонс и его коллеги из American Chemical Paint Company; и Эзра Краус, Джон В. Митчелл и сотрудники Чикагского университета и Министерства сельского хозяйства США . Все четыре группы подпадали под действие законов о секретности военного времени и не следовали обычным процедурам публикации и раскрытия патентов, хотя ICI действительно подала заявку, касающуюся как MCPA, так и 2,4-D, 7 апреля 1941 года в Великобритании. В декабре 1942 года, после встречи в Министерстве сельского хозяйства, работники Ротамстеда и ICI объединили ресурсы, и Натман переехал в Джилоттс-Хилл, чтобы присоединиться к усилиям ICI. [5] Первые публикации об этой группе гербицидов были сделаны другими исследователями, которые не были первоначальными изобретателями: обсуждалась точная последовательность событий открытия. [7] Впервые о MCPA в открытой научной литературе сообщили Слэйд, Темплман и Секстон в 1945 году. [8] На решение ICI коммерциализировать MCPA (а не 2,4-D, например) повлиял тот факт, что у ICI был доступ к 2-метил-4-хлорфенолу, и после обширных полевых испытаний этот материал впервые стал доступен британским фермерам в 1946 году. , как 1% пыли. [5]
Способ действия
[ редактировать ]MCPA действует, имитируя действие гормона роста растений ауксина , что приводит к неконтролируемому росту и, в конечном итоге, гибели восприимчивых растений, главным образом двудольных . [3] Он впитывается через листья и перемещается в меристемы растения. В результате происходит неконтролируемый, неустойчивый рост, вызывающий скручивание стебля, увядание листьев и, в конечном итоге, гибель растения.
Коммерческое использование
[ редактировать ]
MCPA используется в качестве гербицида, обычно в виде соли или этерифицированных форм. При таком использовании он контролирует широколиственные сорняки , в том числе чертополох и щавель , в зерновых культурах и на пастбищах . Он избирательно подходит для растений с широкими листьями, включая большинство лиственных деревьев. Клевер толерантен при умеренных дозах внесения. В настоящее время он классифицируется как пестицид ограниченного использования в Соединенных Штатах : его использование зафиксировано Геологической службой США , чьи данные показывают постоянное использование с 1992 года, с небольшим недавним снижением за последние десять лет до 2017 года, последней даты, для которой имеются данные. доступны. В настоящее время это соединение используется почти исключительно в пшенице . [9]
Его токсичность и биоразложение являются темами текущих исследований. Один состав описан производителем как «разработанный для конкретных рынков, которым требуется максимально безопасный фенокси-продукт, в первую очередь для использования на северо-западе Тихого океана». [10] Хоть и не очень токсичен, [11] установлено, что MCPA может образовывать комплексы с ионами металлов и тем самым повышать их биодоступность, [12] и ведется работа по использованию этой способности. [13]
Химическое использование
[ редактировать ]Поскольку MCPA недорогой, он используется в различных химических приложениях. Его карбоновая группа позволяет образовывать сопряженные комплексы с металлами (см. выше). Кислотная функциональность делает MCPA универсальным синтетическим промежуточным продуктом для более сложных производных. [14]
Названия брендов
[ редактировать ]Следующие коммерческие продукты содержат MCPA: [11]
- Agritox, Agroxone, Chiptox, Chwastox, Cornox, Methoxone, Rhonox, Spurge Power, Tigrex, Verdone Extra (Великобритания), Weed-Rhap, Weed'n'Feed, Weed-B-Gone, Zero Bindii и Clover Weeder (Австралия), Jolt (Австралия), BIN-DIE (Австралия), Maatilan MCPA, K-MCPA, Hedonal, Basagran (Финляндия) и другие.
Деградация почвы
[ редактировать ]Поскольку MCPA широко используется в США, широко распространенный MCPA и его биологические и фотохимические метаболиты могут считаться экологически опасными. Однако текущие исследования показывают, что MCPA не устойчив к разложению в почве.
Поведение в почве
[ редактировать ]Гербицид MCPA обычно распыляют на поверхность почвы и листья растений в водном растворе, иногда с дополнительным поверхностно-активным веществом . MCPA в почве может поглощаться корнями растений и перемещаться по флоэме в листья и стебли. Остаток MCPA, оставшийся в почве, обычно имеет период полураспада 24 дня. [15] Однако скорость разложения зависит от условий окружающей среды, таких как температура и влажность почвы. [16] MCPA достаточно подвижен в почве и слабо адсорбируется на почвенных частицах: Kf = 0,94 и 1/n = 0,68 адсорбции по Фрейндлиху . [15] [16]
Экологические риски
[ редактировать ]Широкое использование MCPA в качестве гербицида вызывает обеспокоенность по поводу экологических рисков, поэтому в последние десятилетия было проведено значительное исследование для оценки экологического риска MCPA. MCPA может быть умеренно токсичным для млекопитающих и водных организмов и относительно менее токсичным для птиц. [17] MCP ( 4-хлор-2-метилфенол) является промежуточным продуктом в синтезе феноксигербицидов, а также метаболитом разложения MCPA. Подсчитано, что в 1989 году в ЕС было произведено в общей сложности 15 000 тонн MCP. [18] MCP считается очень токсичным для водных организмов. Однако концентрации MCPA и MCP, обнаруженные в воде и почве, ниже прогнозируемых уровней отсутствия воздействия во всех компонентах окружающей среды и считаются представляющими низкий потенциальный риск. [18] [19]
Карбоксильная группа MCPA может образовывать сопряженный комплекс с металлами в качестве лиганда . [20] В общем диапазоне pH водных сред комплекс MCPA-металл имеет более высокую растворимость, чем ионы металлов. MCPA может быть опасным для окружающей среды, влияя на подвижность и биодоступность тяжелых металлов, таких как кадмий и свинец . Кислотная функциональность делает MCPA универсальным синтетическим промежуточным продуктом для более сложных производных. [21]
-СООН + М + → -COOM + Ч +
Биоразложение
[ редактировать ]
MCPA может биологически разлагаться в почве растениями и микроорганизмами. Основным метаболитом разложения MCPA является MCP ( 4-хлор-2-метилфенол) . Путь может заключаться в расщеплении эфирной связи с образованием MCP и ацетатной кислоты . Другим путем может быть гидроксилирование метильной группы с образованием клоксифонака (4-хлор-2-гидроксиметилфеноксиуксусной кислоты) . Недавние исследования показали, что биологическая деградация MCPA ферментативно катализируется α-кетоглутарат-зависимой диоксигеназой, кодируемой геном tfdA почвенных микроорганизмов. Аборигенные почвенные бактерии, несущие ген tfdA, могут использовать MCPA в качестве единственного источника углерода. [22] [23]
Фото-деградация
[ редактировать ]
MCPA также может подвергаться фотохимическому разложению. Можно предложить две схемы пути образования основного интермедиата МСР. Одна из схем представляет собой окисление MCPA гидроксильным радикалом •OH. Гидроксильный радикал присоединяется к кольцу с последующим переносом радикала на углерод эфира. В присутствии кислорода добавление гидроксильного радикала приводит к разрыву эфирной связи с образованием MCP. Другая схема – окисление MCPA положительными электронными дырками h+. Положительные дырки h+ поляризуют карбоксильную группу , связь CH 2 -COOH расщепляется с образованием 4-хлор-2-метилфенилформиата . В присутствии кислорода окисление положительных дырок h+ в конечном итоге также приводит к образованию MCP. [21]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гимено, Ольга; Плучинский, Павел; Колачковски, Стэн Т.; Ривас, Франсиско Дж.; Альварес, Педро М. (2003). «Удаление гербицида MCPA коммерческими активированными углями: равновесие, кинетика и обратимость». Исследования в области промышленной и инженерной химии . 42 (5): 1076–1086. дои : 10.1021/ie020424x .
- ^ Рид Дж., Кобб А.Х. (2002). Гербициды: Механизм действия и метаболизм . Справочник по борьбе с сорняками. стр. 157–158.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Перейти обратно: а б Гроссманн, К. (2010). «Ауксиновые гербициды: современное состояние механизма и способа действия». Наука борьбы с вредителями . 66 (2): 2033–2043. дои : 10.1002/ps.1860 . ПМИД 19823992 .
- ^ Темплман, В.Г.; Мармой, CJ (ноябрь 1940 г.). «Влияние на рост растений полива растворами растительных веществ и протравителей семян, содержащих эти вещества». Анналы прикладной биологии . 27 (4): 453–471. дои : 10.1111/j.1744-7348.1940.tb07517.x .
- ^ Перейти обратно: а б с Аллен, HP; и др. (1978). «Глава 5: Селективные гербициды». В Пикоке, ФК (ред.). Джилоттс-Хилл: пятьдесят лет сельскохозяйственных исследований, 1928–1978 гг . Imperial Chemical Industries Ltd., стр. 35–41 . ISBN 0901747017 .
- ^ У. Т. Темплман; В.А. Секстон (1946). «Дифференциальное влияние синтетических веществ, способствующих росту растений, на виды растений. I. Прорастание семян и реакция раннего роста на α-нафтилуксусную кислоту и соединения общей формулы арилОСНОО». Труды Лондонского королевского общества . 133 (872): 300–313. дои : 10.1098/rspb.1946.0014 . ПМИД 20994892 .
- ^ Тройер, Джеймс (2001). «В начале: многократное открытие первых гормональных гербицидов». Наука о сорняках . 49 (2): 290–297. doi : 10.1614/0043-1745(2001)049[0290:ITBTMD]2.0.CO;2 .
- ^ Слэйд, RE; Темплман, В.Г.; Секстон, Вашингтон (1945). «Дифференциальное воздействие веществ, способствующих росту растений, на виды растений». Природа . 155 : 497–498. дои : 10.1038/155497a0 . S2CID 46259091 .
- ^ Геологическая служба США (18 июня 2020 г.). «Оценка сельскохозяйственного использования МПООПТ, 2017 г.» . Проверено 1 сентября 2020 г.
- ^ «Чиптокс» . Нуфарм . Проверено 1 сентября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б «МКПА» . Сеть внешней токсикологии . Корнелл.
- ^ Я. Кобылецка; Б. Пташинский; Р. Рогачевский; А. Турек (2003). «Комплексы феноксиалкановой кислоты. Часть I. Комплексы свинца(II), кадмия(II) и меди(II) с 4-хлор-2-метилфеноксиуксусной кислотой (MCPA)». Термохимика Акта . 407 (1–2): 25–31. Бибкод : 2003TcAc..407...25K . дои : 10.1016/S0040-6031(03)00287-9 .
- ^ Р. Крушинский; Ти Джей Барчак; Б. Пташинский; А. Турек (2002). «Новый свинцово-бис(4-хлор-2-метилфенокси)-ацетатный полимерный комплекс». Журнал координационной химии . 55 (9): 1079–1089. дои : 10.1080/0095897021000010035 . S2CID 98738343 .
- ^ Прасад, Атталури Р.; Рамалингам, Таллапалли; Рао, Адари Б.; Диван, Пракаш В.; Саттур, Пралхад Б. (1989). «Синтез и биологическая оценка 3-арилоксиалкил-6-арил-7H-s-триазоло[3,4-b][1,3,4]тиадиазинов». Европейский журнал медицинской химии . 25 (2): 199–201. дои : 10.1016/0223-5234(89)90116-5 .
- ^ Перейти обратно: а б Университет Хартфордшира (17 октября 2016 г.). «МКПА» . сайтem.herts.ac.uk . Проверено 21 ноября 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б Хельвег, А. (1987). «Разложение и адсорбция 14C-MCPA в почве - влияние концентрации, температуры и содержания влаги на разложение». Исследования сорняков . 27 (4): 287–296. Бибкод : 1987WeedR..27..287H . дои : 10.1111/j.1365-3180.1987.tb00765.x .
- ^ «Экотоксикология МЦПА» . База данных о свойствах пестицидов . Университет Хартфордшира . Проверено 17 октября 2016 г.
- ^ Перейти обратно: а б Публикации ЮНЕП, СИДС ОЭСР, 4-хлор-2-метилфенол. http://www.inchem.org/documents/sids/sids/1570645.pdf
- ^ Рекомендации по качеству питьевой воды, 2-е изд. Том 2. Критерии здоровья и другая вспомогательная информация . Всемирная организация здравоохранения, Женева, 1996 г.
- ^ Бала, Танушри; Прасад, BLV; Шастри, Мурали; Кахали, Мусуми Упадхьяй; Вагмаре, Умеш В. (19 июля 2007 г.). «Взаимодействие ионов различных металлов с группой карбоновой кислоты: количественное исследование». Журнал физической химии А. 111 (28): 6183–6190. Бибкод : 2007JPCA..111.6183B . дои : 10.1021/jp067906x . ISSN 1089-5639 . PMID 17585841 .
- ^ Перейти обратно: а б Зерталь, А.; Мольнар-Габор, Д.; Малуки, Массачусетс; Сехили, Т.; Буль, П. (1 мая 2004 г.). «Фотокаталитическая трансформация 4-хлор-2-метилфеноксиуксусной кислоты (MCPA) на нескольких видах TiO2» . Прикладной катализ Б: Экология . 49 (2): 83–89. дои : 10.1016/j.apcatb.2003.11.015 . ISSN 0926-3373 .
- ^ Бэлум, Иаков; Николаисен, Метте Х.; Холбен, Уильям Э.; Штробель, Бьерн В.; Соренсен, Ян; Якобсен, Карстен С. (20 марта 2008 г.). «Прямой анализ экспрессии гена tfdA местными бактериями в сельскохозяйственной почве с добавками феноксикислоты» . Журнал ISME . 2 (6): 677–687. Бибкод : 2008ISMEJ...2..677B . дои : 10.1038/ismej.2008.21 . ISSN 1751-7362 . ПМИД 18356824 .
- ^ Нильсен, Мортен С.; Бэлум, Иаков; Дженсен, Мален Б.; Якобсен, Карстен С. (1 мая 2011 г.). «Минерализация гербицида MCPA в городских почвах связана с присутствием и ростом генов tfdA класса III». Биология и биохимия почвы . 43 (5): 984–990. Бибкод : 2011SBiBi..43..984N . doi : 10.1016/j.soilbio.2011.01.014 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- MCPA в базе данных свойств пестицидов (PPDB)