stringtranslate.com

Фенокси гербицид

Феноксиуксусная кислота, частичная структура, общая для многих из этих гербицидов.

Феноксигербициды (или « фенокси ») представляют собой два семейства химических веществ, которые были разработаны как коммерчески важные гербициды и широко используются в сельском хозяйстве . Они разделяют структуру части феноксиуксусной кислоты .

Ауксины

Первая открытая группа действует, имитируя индолуксусную кислоту гормона роста ауксина (IAA). [1] При опрыскивании широколистных растений они вызывают быстрый, неконтролируемый рост («растет до смерти»). Таким образом, при применении к однодольным культурам, таким как пшеница или кукуруза (кукуруза), они избирательно уничтожают широколистные сорняки, оставляя посевы относительно незатронутыми.

Представленные в 1946 году, эти гербициды получили широкое распространение в сельском хозяйстве к середине 1950-х годов. Наиболее известными феноксигербицидами являются (4-хлор-2-метилфенокси)уксусная кислота ( MCPA ), 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота (2,4-D) и 2,4,5-трихлорфеноксиуксусная кислота (2,4,5- Т). [2] Аналоги каждого из этих трех соединений с дополнительной метильной группой, присоединенной рядом с карбоновой кислотой , впоследствии были коммерциализированы как мекопроп , дихлорпроп и фенопроп . Добавление метильной группы создает в этих молекулах хиральный центр, и биологическая активность обнаруживается только у (2R)-изомера (показано для дихлорпропа). [3]

Другие члены этой группы включают 4-(2,4-дихлорфенокси)масляную кислоту ( 2,4-DB ) и 4-(4-хлор-2-метилфенокси)масляную кислоту ( MCPB ), которые действуют как пропестициды для 2,4- D и MCPA соответственно: то есть они преобразуются в растениях в эти активные ингредиенты. [4] Все ауксиновые гербициды сохраняют активность при применении в виде солей и эфиров , поскольку они также способны производить исходную кислоту in situ .

Оценка Геологической службы США по использованию 2,4-D в США до 2019 г.

Использование гербицидов в сельском хозяйстве США составлено Геологической службой США. По состоянию на 2019 год наиболее часто используемым из ауксинов был 2,4-Д. В том году было распылено 45 000 000 фунтов (20 000 000 кг) [5] по сравнению с 2 000 000 фунтов (910 000 кг) следующего наиболее интенсивно применяемого MCPA. [6] Другой ауксин, который сейчас используется в количествах, сопоставимых с 2,4-Д, — это дикамба , показатель которого в 2019 году составил 30 000 000 фунтов (14 000 000 кг). [7] Это бензойная кислота , а не феноксиуксусная кислота, использование которой быстро растет с 2016 года, поскольку выращиваются генетически модифицированные культуры , устойчивые к ней. [8]

Ингибиторы АССазы

В 1970-х годах агрохимические компании работали над разработкой новых гербицидов, дополняющих ауксины. Целью было найти материалы, которые могли бы избирательно бороться с травяными сорняками в широколиственных культурах, таких как хлопок и соя .

Цигалофоп: X=CH, R 1 =CN, R 2 =F
Диклофоп: X=CH, R 1 =R 2 =Cl
Хлоразифоп: X=N, R 1 =R 2 =Cl
Флуазифоп: X=N, R 1 = CF 3 , R 2 =H
Галоксифоп: X=N, R 1 =CF 3 , R 2 =Cl

В 1973 году компания Hoechst AG подала патенты на новый класс соединений — арилоксфеноксипропионаты, которые показали такую ​​селективность и привели к коммерциализации диклофопа. Затем японская компания Ishihara Sangyo Kaisha (ISK) обнаружила улучшенную биологическую активность у аналога хлоразифопа, в котором арилокси-часть диклофопа была заменена пиридиновым кольцом, содержащим те же два хлорсодержащих заместителя. Эта область исследований стала очень конкурентной, и в течение трех недель друг от друга в 1977 году ISK, Dow Chemicals и Imperial Chemical Industries (ICI) подали патенты, охватывающие другую группу аналогов, с трифторметильной (CF 3 ) группой вместо одной из Атомы хлора в пиридине. Впоследствии ISK и ICI перекрестно лицензировали свою интеллектуальную собственность и впервые продали флуазифоп как его бутиловый эфир в 1981 году под торговой маркой Fusilade, в то время как Dow продавала галоксифоп как его метиловый эфир. [9] Все эти соединения имеют дополнительную связанную с кислородом ароматическую группу в пара-положении фенильного кольца с его группой OCH(CH 3 )COOH и как класс называются «фопами», имея в виду их общий фенокси-фенокси [sic ] особенность. [10]

Эта группа гербицидов действует путем ингибирования ацетил-КоА-карбоксилазы растений (АССаза), механизм действия которого совершенно иной , чем у ауксинов. [11] [12] Их селективность в отношении трав возникает потому, что они нацелены на изоформу фермента, присутствующую только в пластидах этих видов , что делает их неэффективными в отношении широколистных сорняков и других организмов, включая млекопитающих. [13] При применении в виде сложного эфира метаболизм в целевом растении приводит к образованию исходной кислоты, которая отвечает за гербицидное действие. [9] [14] Это совпадение, что именно (2R) стереоизомер связывается с АССазой растения, точно так же, как этот изомер отвечает за активность дихлорпропа в качестве ауксина.

Феноксапроп-П-этил
Оценка Геологической службы США относительно использования флюазифопа в США до 2018 г.

Соли и эфиры этого класса гербицидов активны благодаря их способности метаболизироваться до соответствующей исходной кислоты. Например, этил феноксапроп-П [15] был представлен компанией Bayer Crop Science , а этил квизалофоп-П компанией Nissan Chemical Corporation в 1989 году. [16] В 1990 году компания Dow представила бутил цигалофоп-П для борьбы с сорняками в рисе. [17] Бутил флюазифоп-П [18] до сих пор широко используется в США. В 2018 году было внесено 200 000 фунтов (91 000 кг) — почти исключительно при выращивании сои. [19] Буква «P» в названии этих материалов указывает на их использование в настоящее время в виде отдельных энантиомеров .

Сопротивление

Камминс и др. , 1999, 2009 и 2013 обнаружили, что механизм устойчивости Alopecurus myocuroides к феноксапропу-P-этилу снижает концентрацию перекиси водорода в месте применения, в то время как дикий тип реагирует увеличением. [20]

Рекомендации

  1. ^ Гроссманн, К. (2010). «Ауксиновые гербициды: современное состояние механизма и способа действия». Наука борьбы с вредителями . 66 (2): 2033–2043. дои : 10.1002/пс.1860. ПМИД  19823992.
  2. ^ 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. S2CID  85637273.
  3. ^ Вендеборн, С.; Смитс, Х. (31 декабря 2012 г.). «Синтетические ауксины». У Эрика М. Каррейры; Хисаси Ямамото (ред.). Комплексная хиральность. Ньюнес. ISBN 978-0-08-095168-3.
  4. ^ Деккер, Джек; Дьюк, Стивен О. (1995). Гербицидоустойчивые полевые культуры. Достижения в агрономии. Том. 54. С. 93–94. дои : 10.1016/S0065-2113(08)60898-6. ISBN 9780120007547.
  5. ^ Геологическая служба США (12 октября 2021 г.). «Предполагаемое использование 2,4-Д в сельском хозяйстве, 2019 г.» . Проверено 27 декабря 2021 г.
  6. ^ Геологическая служба США (12 октября 2021 г.). «Оценка сельскохозяйственного использования МПООПТ, 2018 г.» . Проверено 27 декабря 2021 г.
  7. ^ Геологическая служба США (12 октября 2021 г.). «Оценка сельскохозяйственного использования Дикамбы, 2019 г.» . Проверено 27 декабря 2021 г.
  8. ^ Грей, Брайс (9 ноября 2016 г.). «EPA одобряет менее летучую форму гербицида дикамба компании Monsanto». Пост-отправка Сент-Луиса . Проверено 27 декабря 2021 г.
  9. ^ аб Эванс, Д. (1992). «Разработка более эффективных гербицидов» (PDF) . Материалы Первого Международного Конгресса по борьбе с сорняками, Мельбурн . стр. 37–38 . Проверено 27 февраля 2021 г.
  10. ^ «Арилоксифеноксипропионовые гербициды». БЦПК . Проверено 06 октября 2022 г.
  11. ^ Уокер, Калифорния; Ридли, С.М.; Льюис, Т.; Харвуд, Дж. Л. (1988). «Флуазифоп, селективный гербицид для трав, который ингибирует ацетил-КоА-карбоксилазу у чувствительных видов растений». Биохимический журнал . 254 (1): 307–310. дои : 10.1042/bj2540307. ПМК 1135074 . ПМИД  2902848. 
  12. ^ Лихтенталер, Хартмут К. (1990). «Способ действия гербицидов, влияющих на ацетил-КоА-карбоксилазу и биосинтез жирных кислот». Zeitschrift für Naturforschung C . 45 (5): 521–528. дои : 10.1515/znc-1990-0538 . S2CID  27124700.
  13. ^ Прайс, Линдси Дж.; Герберт, Дерек; Мосс, Стивен Р.; Коул, Дэвид Дж.; Харвуд, Джон Л. (2003). «Нечувствительность к грамицидам коррелирует с кооперативностью связывания гербицидов с изоформами ацетил-КоА-карбоксилазы». Биохимический журнал . 375 (2): 415–423. дои : 10.1042/bj20030665. ПМЦ 1223688 . ПМИД  12859251. 
  14. ^ Уиттингем, Уильям Г. (2016). «Гербицидные арилоксифеноксипропионатные ингибиторы ацетил-КоА-карбоксилазы». Классы биоактивных карбоновых соединений: фармацевтика и агрохимия . стр. 325–337. дои : 10.1002/9783527693931.ch24. ISBN 9783527339471.
  15. ^ База данных свойств пестицидов. «Феноксапроп-П-этил». Университет Хартфордшира . Проверено 02 марта 2021 г.
  16. ^ База данных свойств пестицидов. «Квизалофоп-П-этил». Университет Хартфордшира . Проверено 02 марта 2021 г.
  17. ^ База данных свойств пестицидов. «Цигалофоп-бутил». Университет Хартфордшира . Проверено 06 октября 2022 г.
  18. ^ База данных свойств пестицидов. «Флуазифоп-П-бутил». Университет Хартфордшира . Проверено 02 марта 2021 г.
  19. ^ Геологическая служба США (12 октября 2021 г.). «Оценка использования флуазифопа в сельском хозяйстве, 2018 г.» . Проверено 27 декабря 2021 г.
  20. ^ Радченко, М.; Пономарева И.; Позынич И.; Мордерер, Е. (2021). «Стресс и применение гербицидов в полевых культурах». Сельскохозяйственная наука и практика . 8 (3): 50–70. дои : 10.15407/agrisp8.03.050 . S2CID  246978319.