MCPA
|
|
|
|
| Nazwy | |
|---|---|
|
Preferowana nazwa IUPAC
Kwas (4-chloro-2-metylofenoksy)octowy |
|
| Inne nazwy Kwas 2-(4-chloro-2-metylofenoksy)octowy Kwas 4-chloro- o -toliloksyoctowy MCPA |
|
| Identyfikatory | |
|
Model 3D ( JSmol )
|
|
| CHEBI | |
| CHEMBL | |
| ChemSpider | |
| Karta informacyjna ECHA | 100.002.146 |
| KEGG | |
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|
| UNII | |
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Nieruchomości | |
| C9H9ClO3 _ _ _ _ _ _ | |
| Masa cząsteczkowa | 200,62 g·mol -1 |
| Wygląd | Białe do jasnobrązowego ciało stałe |
| Gęstość | 1,18-1,21 g/cm 3 |
| Temperatura topnienia | 114 do 118 ° C (237 do 244 ° F; 387 do 391 K) |
|
825 mg/L (23 °C), sól aminy: 866 g/L ester: 5 mg/L |
|
| Zagrożenia | |
| Karta charakterystyki (SDS) | Zewnętrzna karta charakterystyki |
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
|
|
MCPA ( kwas 2-metylo-4-chlorofenoksyoctowy ) jest silnym, selektywnym, szeroko stosowanym herbicydem fenoksyoctowym . Czysty związek jest brązowym proszkiem. MCPA jest szeroko stosowany w rolnictwie do zwalczania chwastów szerokolistnych jako regulator wzrostu, głównie na pastwiskach i polach uprawnych zbóż od 1945 roku. Sposób działania MCPA to auksyna , czyli hormony wzrostu naturalnie występujące w roślinach. Przedawkowanie MCPA działa jak herbicyd i powoduje nieprawidłowy wzrost.
Historia
W 1936 roku w centrum badawczym ICI Jealott's Hill rozpoczęto badania wpływu auksyn na wzrost roślin, szukając sposobu na zabicie chwastów bez szkody dla upraw, takich jak pszenica i owies. William Templeman odkrył, że gdy kwas indolo-3-octowy (IAA), naturalnie występująca auksyna, był stosowany w wysokich stężeniach, mógł zatrzymać wzrost roślin. W 1940 roku opublikował swoje odkrycie, że IAA zabiła rośliny liściaste na polu zbożowym. Templeman i grupa ICI poszukiwali związków o podobnej lub większej aktywności selektywnej niż IAA czy kwas 1-naftalenooctowy w hamowaniu wzrostu chwastów, nie wpływając niekorzystnie na wzrost zbóż . Zsyntetyzowali MCPA z odpowiedniego fenolu przez wystawienie go na działanie kwasu chlorooctowego i rozcieńczonej zasady w prostej reakcji podstawienia :
- 2-metylo-4-chlorofenol + ClCH 2 CO 2 H + zasada → MCPA + zasada·HCl (kwas chlorowodorowy)
Pod koniec 1941 roku było jasne dla grupy Templemana, że MCPA jest jednym z najbardziej aktywnych testowanych związków, ale inne herbicydy auksyny, w tym 2,4-D , również były skuteczne. Ta praca miała miejsce podczas II wojny światowej i była przypadkiem wielokrotnego odkrycia . Cztery grupy pracowały niezależnie w Wielkiej Brytanii i Stanach Zjednoczonych: zespół ICI; Philip S. Nutman i współpracownicy z Rothamsted Research w Wielkiej Brytanii; Franklin D. Jones i współpracownicy w American Chemical Paint Company; oraz Ezra Kraus, John W. Mitchell i współpracownicy z University of Chicago oraz Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych . Wszystkie cztery grupy podlegały przepisom dotyczącym tajemnicy wojennej i nie postępowały zgodnie ze zwykłymi procedurami publikacji i ujawniania patentów, chociaż ICI złożyło wniosek dotyczący zarówno MCPA, jak i 2,4-D w dniu 7 kwietnia 1941 r. W Wielkiej Brytanii. W grudniu 1942 r., po spotkaniu w Ministerstwie Rolnictwa, pracownicy Rothamsted i ICI połączyli siły i Nutman przeniósł się do Jealott's Hill do przyłączenia się do wysiłków ICI. Pierwsze publikacje na temat tej grupy herbicydów były autorstwa innych pracowników, którzy nie byli oryginalnymi wynalazcami: omówiono dokładną sekwencję wydarzeń odkrywczych. MCPA została po raz pierwszy opisana w otwartej literaturze naukowej przez Slade'a, Templemana i Sextona w 1945 roku. Na decyzję ICI o komercjalizacji MCPA (zamiast na przykład 2,4-D) wpłynął fakt, że ICI miała dostęp do 2-metylo-4 -chlorofenol i po szeroko zakrojonych próbach terenowych materiał został po raz pierwszy udostępniony rolnikom w Wielkiej Brytanii w 1946 r. w postaci 1% pyłu.
Sposób działania
MCPA działa poprzez naśladowanie działania auksyny hormonu wzrostu roślin , co powoduje niekontrolowany wzrost i ostatecznie śmierć podatnych roślin, głównie roślin dwuliściennych . Jest wchłaniany przez liście i przemieszczany do merystemów rośliny. Następuje niekontrolowany, niezrównoważony wzrost, powodujący zwijanie się łodygi, więdnięcie liści i ostateczną śmierć rośliny.
Użytek komercyjny
MCPA jest stosowany jako herbicyd, na ogół w postaci soli lub estryfikowanych form. Stosowany w ten sposób zwalcza chwasty szerokolistne , w tym oset i szczaw , w uprawach zbóż i na pastwiskach . Jest selektywny dla roślin o szerokich liściach, w tym większości liściastych . Koniczyny są tolerancyjne przy umiarkowanych poziomach aplikacji. Obecnie jest klasyfikowany jako pestycyd o ograniczonym zastosowaniu w Stanach Zjednoczonych : jego użycie jest mapowane przez US Geological Survey , którego dane pokazują konsekwentne stosowanie od 1992 r., z niewielkim niedawnym spadkiem w ciągu dziesięciu lat do 2017 r., czyli ostatniej daty, dla której dostępne są dane. Związek jest obecnie stosowany prawie wyłącznie w pszenicy .
Jego toksyczność i biodegradacja są przedmiotem aktualnych badań. Jeden preparat został opisany przez jego producenta jako „przeznaczony dla określonych rynków, które wymagają możliwie najbezpieczniejszego produktu fenoksylowego, głównie do użytku na północno-zachodnim Pacyfiku”. Chociaż nie jest bardzo toksyczny, ustalono, że MCPA może tworzyć kompleksy z jonami metali, a tym samym zwiększać ich biodostępność. Trwają również prace nad wykorzystaniem tej zdolności.
Zastosowanie chemiczne
Ponieważ jest niedrogi, MCPA jest używany w różnych zastosowaniach chemicznych. Jego kwasu karboksylowego umożliwia tworzenie sprzężonych kompleksów z metalami (patrz wyżej). Kwasowa funkcjonalność sprawia, że MCPA jest wszechstronnym syntetycznym półproduktem dla bardziej złożonych pochodnych.
Nazwy marek
Następujące produkty handlowe zawierają MCPA:
- Agritox, Agroxone, Chiptox, Chwastox, Cornox, Methoxone, Rhonox, Spurge Power, Tigrex, Verdone Extra (Wielka Brytania), Weed-Rhap, Weed'n'Feed, Weed-B-Gone, Zero Bindii & Clover Weeder (Aus), Jolt (Australia), BIN-DIE (Australia), Maatilan MCPA, K-MCPA, Hedonal, Basagran (Finlandia) i inni.
Degradacja w glebie
Ponieważ MCPA jest szeroko stosowany w USA, ekstensywnie rozproszony MCPA oraz jego biologiczne i fotochemiczne metabolity można uznać za niebezpieczne dla środowiska. Jednak obecne badania pokazują, że nie ma odporności MCPA na degradację w glebie.
Zachowania w glebie
Herbicyd MCPA jest zwykle rozpylany na powierzchnię gleby i liście roślin w roztworze wodnym, czasami z dodatkiem środka powierzchniowo czynnego . MCPA w glebie może być wchłaniany przez korzenie roślin i przemieszczany w łyku do liści i łodyg. Pozostałość MCPA pozostawiona w glebie ma zazwyczaj okres półtrwania wynoszący 24 dni. Jednak tempo degradacji zależy od warunków środowiskowych, takich jak temperatura i wilgotność gleby. MCPA jest raczej mobilny w glebie i słabo adsorbowany na cząstkach gleby, z Kf = 0,94 i 1/n = 0,68 adsorpcji Freundlicha .
Zagrożenia dla środowiska
Szerokie zastosowanie MCPA jako herbicydu budzi obawy dotyczące zagrożeń dla środowiska, dlatego w ostatnich dziesięcioleciach przeprowadzono wiele badań w celu oceny ryzyka środowiskowego MCPA. MCPA może być umiarkowanie toksyczny dla ssaków i organizmów wodnych oraz stosunkowo mniej toksyczny dla ptaków. MCP ( 4-chloro-2-metylofenol) jest związkiem pośrednim w syntezie herbicydów fenoksylowych, a także metabolitem degradacji MCPA. Szacuje się, że w 1989 roku w UE wyprodukowano łącznie 15 000 ton MCP. MCP jest uważany za bardzo toksyczny dla organizmów wodnych. Stężenia MCPA i MCP wykryte w wodzie i glebie są jednak niższe niż przewidywane poziomy niepowodujące zmian we wszystkich elementach środowiska i uznaje się, że stwarzają niskie potencjalne ryzyko.
Grupa karboksylowa MCPA może tworzyć sprzężone kompleksy z metalami jako ligandami . W ogólnym zakresie pH środowisk wodnych kompleks MCPA-metal ma wyższą rozpuszczalność niż jony metali. MCPA może być niebezpieczny dla środowiska, wpływając na mobilność i biodostępność metali ciężkich, takich jak kadm i ołów . Kwasowa funkcjonalność sprawia, że MCPA jest wszechstronnym syntetycznym półproduktem dla bardziej złożonych pochodnych
-COOH + M + → -COOM + H +
Biodegradacja
MCPA może być rozkładany biologicznie w glebie przez rośliny i mikroorganizmy. Głównym metabolitem degradacji MCPA jest MCP ( 4-chloro-2-metylofenol) . Szlak może polegać na rozszczepieniu eterowego , dając MCP i kwas octanowy . Innym szlakiem może być hydroksylacja grupy metylowej, w wyniku której powstaje kloksyfonak (kwas 4-chloro-2-hydroksymetylofenoksyoctowy) . Ostatnie badania wykazały, że biologiczna degradacja MCPA jest katalizowana enzymatycznie przez dioksygenazę zależną od α-ketoglutaranu, kodowaną przez gen tfdA mikroorganizmów glebowych. Miejscowe bakterie glebowe, które niosą gen tfdA, mogą wykorzystywać MCPA jako jedyne źródło węgla.
Fotodegradacja
MCPA może również ulegać degradacji fotochemicznej. Można zaproponować dwa schematy ścieżek tworzenia głównego związku pośredniego, MCP. Jednym ze schematów jest utlenianie MCPA przez rodnik hydroksylowy , •OH. Rodnik hydroksylowy przyłącza się do pierścienia, po czym następuje przeniesienie rodnika na węgiel eterowy. W obecności tlenu dodanie rodnika hydroksylowego prowadzi do rozszczepienia wiązania eterowego, dając MCP. Drugi schemat to utlenianie MCPA przez dodatnie dziury elektronowe h+. Dodatnie dziury h+ polaryzują grupę karboksylową , wiązanie CH 2 -COOH zostaje rozszczepione, tworząc mrówczan 4-chloro-2-metylofenylu . W obecności tlenu dodatnie dziury utleniania h + ostatecznie dają również MCP.
Linki zewnętrzne
- MCPA w bazie danych właściwości pestycydów (PPDB)