Rotenon

Rotenon
Skeletal formula of rotenone
Space-filling model of the rotenone molecule
Nazwy
Preferowana nazwa IUPAC
(2R , 6aS , 12aS ) -8,9-dimetoksy-2-(prop-1-en-2-ylo)-1,2,12,12a-tetrahydro[1]benzopirano[3,4- b ]furo[2,3- h ][1]benzopiran-6(6aH ) -on
Inne nazwy
Tubatoksyna, Paraderil
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
Karta informacyjna ECHA 100.001.365 Edit this at Wikidata
KEGG
Siatka Rotenon
UNII
  • InChI=1/C23H22O6/c1-11(2)16-8-14-15(28-16)6-5-12-22(24)21-13-7-18(25-3)19(26- 4)9-17(13)27-10-20(21)29-23(12)14/h5-7,9,16,20-21H,1,8,10H2,2-4H3/t16-,20 -,21+/m1/s1
  • CC(=C)[C@H]1Cc2c(O1)ccc3c2O[C@@H]4COc5cc(OC)c(OC)cc5[C@@H]4C3=O
Nieruchomości
C 23 H 22 O 6
Masa cząsteczkowa 394,423 g·mol -1
Wygląd Bezbarwne do czerwonych, krystaliczne ciało stałe
Zapach bezwonny
Gęstość 1,27 g/cm3 w temperaturze 20°C
Temperatura topnienia 165 do 166 ° C (329 do 331 ° F; 438 do 439 K)
Temperatura wrzenia 210 do 220 ° C (410 do 428 ° F; 483 do 493 K) przy 0,5 mmHg
Rozpuszczalność Rozpuszczalny w eterze i acetonie , słabo rozpuszczalny w etanolu
Ciśnienie pary <0,00004 mmHg (20°C)
Zagrożenia
Śmiertelna dawka lub stężenie (LD, LC):



60 mg/kg (doustnie, szczur) 132 mg/kg (doustnie, szczur) 25 mg/kg (doustnie, szczur) 2,8 mg/kg (doustnie, mysz)
NIOSH (limity narażenia zdrowia w USA):
PEL (dopuszczalny)
TWA 5 mg/ m3
REL (zalecane)
TWA 5 mg/ m3
IDLH (bezpośrednie zagrożenie)
2500 mg/ m3
O ile nie zaznaczono inaczej, dane dotyczą materiałów w ich stanie normalnym (w temperaturze 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒  N ( co to jest check☒ Y N ?)

Rotenon to bezwonny, bezbarwny, krystaliczny izoflawon stosowany jako środek owadobójczy o szerokim spektrum działania , pestycyd i pestycyd . Występuje naturalnie w nasionach i łodygach kilku roślin, takich jak jicama i korzeniach kilku przedstawicieli bobowatych . Był to pierwszy opisany członek rodziny związków chemicznych zwanych rotenoidami .

Odkrycie

Najwcześniejsza wzmianka o znanych obecnie roślinach zawierających rotenon stosowanych do zabijania gąsienic zjadających liście pochodzi z 1848 roku i przez stulecia tych samych roślin używano do zatruwania ryb. Aktywny składnik chemiczny został po raz pierwszy wyizolowany w 1895 roku przez francuskiego botanika Emmanuela Geoffroya , który nazwał go nicouline , z okazu Robinia nicou , obecnie zwanego Lonchocarpus nicou , podczas podróży po Gujanie Francuskiej . O tych badaniach pisał w swojej pracy magisterskiej, opublikowanej w 1895 roku, po śmierci na chorobę pasożytniczą . W 1902 roku Kazuo Nagai, japoński inżynier chemik Generalnego Rządu Tajwanu , wyizolował czysty krystaliczny związek z Derris elliptica , który nazwał rotenonem, od tajwańskiej nazwy rośliny蘆藤 ( chiński Min Nan : lôo-tîn ) przetłumaczonej na japoński rōten ( ローテン ) . W 1930 roku ustalono, że nikoulina i rotenon są chemicznie takie same.

Używa

Rotenon jest stosowany jako pestycyd, środek owadobójczy i nieselektywny środek przeciw rybom (zabójca ryb). Rotenon był w przeszłości używany przez ludność tubylczą do połowu ryb. Zazwyczaj zawierające rotenon rośliny z rodziny roślin strączkowych Fabaceae są kruszone i wprowadzane do zbiornika wodnego, a ponieważ rotenon zakłóca oddychanie komórkowe, dotknięte ryby wypływają na powierzchnię, próbując połknąć powietrze, gdzie łatwiej im się wydostać. złapany.

W dzisiejszych czasach jest często używany jako narzędzie do usuwania obcych gatunków ryb , ponieważ ma stosunkowo krótki okres półtrwania (w dniach) i znika z rzek w ciągu kilku dni, a z jezior w ciągu kilku miesięcy, w zależności od (sezonowego) ) mieszanie, zawartość substancji organicznych , dostępność światła słonecznego i temperatura. Rotenon jest używany przez agencje rządowe do zabijania ryb w rzekach i jeziorach w Stanach Zjednoczonych od 1952 r., a w Kanadzie i Norwegii od lat 80. XX wieku. Jest rzadziej używany w krajach UE ze względu na surowe przepisy, ale znalazł pewne zastosowanie w niektórych wybranych krajach, takich jak Wielka Brytania ( topmouth gudgeon ), Szwecję ( szczupak i pestki dyni ), Hiszpanię ( kiełb topmouth , Gambusia ) i Węgry ( karp pruski ).

Rotenon rozkłada się poprzez metabolity, a jego produkt końcowy jest redukowany do wody i dwutlenku węgla . Co więcej, jego stosowanie jest łagodniejsze dla środowiska (w porównaniu z innymi środkami rybobójczymi), ponieważ większość gatunków rekolonizuje systemy wodne w ciągu tygodni do roku po zastosowaniu. Dlatego też zaobserwowano jego pewne zastosowanie w innych badaniach terenowych w środowisku morskim, wymagających jedynie niewielkich ilości. Badacze zajmujący się rybami badający różnorodność biologiczną ryb morskich wykorzystują pobieranie próbek na małą skalę z użyciem rotenonu do gromadzenia tajemniczych lub ukrytych ryb, które stanowią ważny składnik zbiorowisk ryb przybrzeżnych, ponieważ ma to jedynie niewielkie i przejściowe skutki uboczne dla środowiska.

Jest sprzedawany jako cubé , tuba lub derris , w pojedynczym preparacie lub w synergicznej kombinacji z innymi środkami owadobójczymi. W Stanach Zjednoczonych i Kanadzie wycofuje się wszelkie zastosowania rotenonu z wyjątkiem środka rybobójczego. Obecnie jest zakazany w Stanach Zjednoczonych do jakiegokolwiek zastosowania w rolnictwie ekologicznym. W Wielkiej Brytanii sprzedaż insektycydów rotenonowych (sprzedawanych pod nazwą handlową Derris) została zakazana w 2009 roku.

Rotenon stosuje się również w postaci sproszkowanej do leczenia świerzbu i wszy głowowych u ludzi oraz pasożytniczych roztoczy u kurczaków , zwierząt gospodarskich i zwierząt domowych .

W rolnictwie działa również nieselektywnie i zabija chrząszcze ziemniaczane , chrząszcze ogórkowe , pchły , robaki kapuściane , maliny i chrząszcze szparagowe , a także większość innych stawonogów. Ulega szybkiej biodegradacji w glebie, 90% ulega degradacji po 1–3 miesiącach w temperaturze 20 ° C (68 ° F) i trzy razy szybciej w temperaturze 30 ° C (86 ° F).

Mechanizm akcji

Rotenon działa poprzez zakłócanie łańcucha transportu elektronów w obrębie kompleksu I w mitochondriach , co plasuje go w klasie 21 IRAC MoA (samodzielnie w 21B). Hamuje przenoszenie elektronów z centrów żelazowo-siarkowych w kompleksie I do ubichinonu . Zakłóca to NADH podczas tworzenia użytecznej energii komórkowej ( ATP ). Kompleks I nie jest w stanie przekazać swojego elektronu CoQ , tworząc kopię zapasową elektronów w macierzy mitochondrialnej. Tlen komórkowy jest redukowany do rodników, tworząc reaktywne formy tlenu , które mogą uszkadzać DNA i inne składniki mitochondriów.

Rotenon hamuje również składanie mikrotubul .

Obecność w roślinach

Rotenon wytwarzany jest poprzez ekstrakcję z korzeni i łodyg kilku gatunków roślin tropikalnych i subtropikalnych, zwłaszcza należących do rodzajów Lonchocarpus i Derris .

Niektóre rośliny zawierające rotenon:

Toksyczność

Rotenon jest klasyfikowany przez Światową Organizację Zdrowia jako umiarkowanie niebezpieczny. Jest lekko toksyczny dla ludzi i innych ssaków , ale wyjątkowo toksyczny dla owadów i organizmów wodnych, w tym ryb. Ta wyższa toksyczność u ryb i owadów wynika z tego, że lipofilowy rotenon jest łatwo wchłaniany przez skrzela lub tchawicę , ale nie jest tak łatwo wchłaniany przez skórę lub przewód pokarmowy . Rotenon jest toksyczny dla erytrocytów in vitro .

Nie jest znana najniższa dawka śmiertelna dla dziecka, ale śmierć nastąpiła u 3,5-letniego dziecka, które spożyło roztwór rotenonu o stężeniu 40 mg/kg. Śmierć ludzi w wyniku zatrucia rotenonem jest rzadka, ponieważ jego drażniące działanie powoduje wymioty. Celowe spożycie rotenonu może być śmiertelne.

Związek rozkłada się pod wpływem światła słonecznego i zwykle wykazuje aktywność w środowisku przez sześć dni. Utlenia się do rotenolonu, który jest o rząd wielkości mniej toksyczny niż rotenon. W wodzie szybkość rozkładu zależy od kilku czynników, w tym temperatury, pH, twardości wody i światła słonecznego. Okres półtrwania w wodach naturalnych waha się od pół dnia w temperaturze 24°C do 3,5 dnia w temperaturze 0°C.

Badanie z 2017 r., w którym zbadano wpływ podawania rotenonu na kultury komórkowe naśladujące właściwości rozwijających się mózgów, wykazało, że rotenon może być neurotoksycznym środkiem rozwojowym; oznacza to, że narażenie na rotenon u rozwijającego się płodu może utrudniać prawidłowy rozwój ludzkiego mózgu, co może mieć potencjalnie poważne konsekwencje w późniejszym życiu. Badanie wykazało, że rotenon jest szczególnie szkodliwy dla neuronów dopaminergicznych, co jest zgodne z wcześniejszymi ustaleniami.

Choroba Parkinsona

W 2000 r. doniesiono, że wstrzyknięcie rotenonu szczurom spowodowało rozwój objawów podobnych do choroby Parkinsona (PD). Rotenon stosowano w sposób ciągły przez okres pięciu tygodni, mieszano z DMSO i PEG w celu zwiększenia penetracji tkanki i wstrzykiwano do żyły szyjnej . Badanie nie sugeruje bezpośrednio, że narażenie na rotenon jest odpowiedzialne za chorobę Parkinsona u ludzi, ale jest zgodne z przekonaniem, że przewlekłe narażenie na toksyny środowiskowe zwiększa prawdopodobieństwo choroby. W 2011 roku amerykański Narodowy Instytut Zdrowia badanie wykazało związek między używaniem rotenonu a chorobą Parkinsona u pracowników rolnych, sugerując związek między uszkodzeniem nerwów a wychwytem rotenonu do płuc w przypadku niestosowania sprzętu ochronnego. Narażenia na działanie substancji chemicznych w terenie można uniknąć, nosząc maskę gazową z filtrem, co jest standardową HSE w przypadku współczesnego stosowania substancji chemicznych.

neuronów szczurów i mikrogleju wykazały, że niskie dawki rotenonu (poniżej 10 nM) indukują uszkodzenia oksydacyjne i śmierć neuronów dopaminergicznych i to właśnie te neurony w istocie czarnej obumierają w chorobie Parkinsona. W innym badaniu opisano również toksyczne działanie rotenonu w niskich stężeniach (5 nM) na neurony dopaminergiczne z ostrych skrawków mózgu szczura. Toksyczność tę pogłębił dodatkowy stresor komórkowy – podwyższone wewnątrzkomórkowe stężenie wapnia – co stanowiło potwierdzenie „hipotezy wielu trafień” mówiącej o śmierci neuronów dopaminergicznych.

neurotoksyna MPTP powoduje objawy podobne do choroby Parkinsona (u ludzi i innych naczelnych, choć nie u szczurów) poprzez zakłócanie kompleksu I w łańcuchu transportu elektronów i zabijanie neuronów dopaminergicznych w istocie czarnej . Dalsze badania z udziałem MPTP nie wykazały rozwoju ciał Lewy'ego , kluczowy element patologii PD. Jednakże co najmniej jedno badanie przeprowadzone niedawno wykazało dowody na agregację białek o tym samym składzie chemicznym, co te, które tworzą ciała Lewy'ego o patologii podobnej do choroby Parkinsona u starszych małp rezusów z MPTP. Dlatego mechanizm MPTP w odniesieniu do choroby Parkinsona nie jest w pełni poznany. Ze względu na te zmiany zbadano rotenon jako możliwy czynnik wywołujący chorobę Parkinsona. Zarówno MPTP, jak i rotenon są lipofilowe i mogą przenikać przez barierę krew-mózg .

W 2010 roku opublikowano badanie szczegółowo opisujące postęp objawów podobnych do choroby Parkinsona u myszy po przewlekłym przyjmowaniu do żołądka małych dawek rotenonu. Stężenia w ośrodkowym układzie nerwowym były poniżej wykrywalnych granic, a mimo to nadal wywoływały patologię PD.

Znane administracje

Rotenon wprowadzono w 2010 r. w celu zabicia inwazyjnej populacji złotych rybek występujących w jeziorze Mann we wschodnim Oregonie , a celem nie było zakłócanie populacji pstrągów w tym jeziorze . Rotenon z powodzeniem osiągnął te cele, zabijając prawie 200 000 złotych rybek i tylko trzy pstrągi.

Począwszy od 1 maja 2006 r. jezioro Panguitch , zbiornik wodny w południowo-wschodniej części stanu Utah w USA, poddano działaniu rotenonu w celu potencjalnego wytępienia i kontrolowania inwazyjnej populacji kleni z Utah , które prawdopodobnie zostały wprowadzone przypadkowo przez wędkarzy , którzy używali ich jako żywa przynęta . W 2006 roku jezioro zarybiono 20 000 pstrągów tęczowych ; od 2016 r. populacja ryb w jeziorze odrodziła się.

W 2012 r. rotenon został użyty do zabicia wszystkich pozostałych ryb w Stormy Lake (Alaska) z powodu inwazyjnego szczupaka niszczącego gatunki rodzime, które po zakończeniu leczenia zostały ponownie wprowadzone.

W 2014 roku rotenon został użyty do zabicia wszystkich pozostałych ryb w jeziorze Mountain Lake w San Francisco, które znajduje się w Mountain Lake Park , w celu pozbycia się z niego gatunków inwazyjnych wprowadzonych w wyniku migracji europejskich osadników do tego regionu.

Rotenon stosuje się w badaniach biomedycznych do badania szybkości zużycia tlenu przez komórki, zwykle w połączeniu z antymycyną A (inhibitorem kompleksu III łańcucha transportu elektronów), oligomycyną (inhibitorem syntazy ATP) i FCCP ( czynnikiem rozprzęgającym mitochondria ).

Dezaktywacja

Rotenon można dezaktywować w wodzie za pomocą nadmanganianu potasu , aby obniżyć toksyczność z powrotem do akceptowalnego poziomu.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Źródło: „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Rotenone&oldid=1141606432 ”