SI9210068A - Novi insekticidni piretroidni sestavki, ki se sestoj1jo iz nove kombinacije izomerov cipermetrina - Google Patents

Abstract

Spojina, ki ima štiri izomere, izpeljana iz racemne cis / trans-3-(2,2-dikloroetenil)-2,2-dimetilcikpropankarboksilne kisline in (S)(ciano)(3-fenoksifeniljmetanola, je dvakrat učinkovitejša od cipermetrina proti nekaterim vrstam insektov, toda docela nepričakovano pomembno manj toksična za sesalce in določene vrste rib pri dozah, ki dajejo komercialno sprejemljivo kontrolo insektov, ki napadajo poljščine.

Description

NOVI INSEKTICIDNI PIRETROIDNI SESTAVKI, KI SE SESTOJIJO 12

NOVE KOMBINACIJE IZOMEROV CIPERMETRINA

Ta izum se nanaša na piretroidne insekticide, bolj natančno na sestavek, ki se sestoji iz nove kombinacije izomerov (ciano) (3-fenoksifenil’)metil 3-(2,2dikloroetenil)-2,2-dimetilciklopropankarboksilata, splošno znanega kot cipermetrin. Cipermetrin, s tremi optičnimi centri, se sestoji iz osem izomerov.

Potem, ko so Elliot et al. odkrili fotostabilne piretroide in visoko insekticidno aktivnost enega izomera, (S) (ciano) (3-fenoksifenil)metil (IR, cis)-3-(2,2dibromoetenil)-2,2-dimetilciklopropankarboksilata (tu imenovanega 'lR-cis-S izomer), kar je objavljeno v Nature (1974), 248, 710 in v U.S. Pat. No. 4,024,163, je bila znanstvena in patentna literatura polna metod za pripravo posameznih izomerov in izbranih kombinacij izomerov cipermetrina, metod za obogatitev zmesi izomerov z aktivnejšimi izomeri in opisi pridobljenih sestavkov. U.S. Pat. No. 4.136,195 odkriva lR-cis-S in IR-cis-R izomere cipermetrina. U.S. Pat. No. 4,133,826 odkriva postopek za pretvorbo IR-cis-R izomera cipermetrina v aktivnejši IR-cis-S izomer. U.S. Pat. No. 4,308,279 odkriva spojino, ki vsebuje bistveno ekvimolame količine lR-cis-S in IS-cis-R izomerov cipermetrina in postopek za njeno pripravo iz štirih cis izomerov cipermetrina. U.S. Pat. No. 4,845,126 odkriva ustrezno kombinacijo IR-trans-S in IS-trans-R izomerov cipermetrina. U.S. Pat. No. 5,028,731 odkriva postopek za pripravo nekih piretroidnih insekticidov vključno s spojino tega izuma.

Danes imata tako posamezni izomer dibromo piretroida, ki so ga objavili Elliot et al. kakor cipermetrin, ki vsebuje osem izomerov, veliki komercialni pomen in, kot smo omenili zgoraj, je pripravi selekcij izomerov cipermetrina z večjo učinkovitostjo od samega cipermetrina posvečeno veliko pozornosti. Aktivnejši izdelek pomeni manjšo dozo in potemtakem manj pesticida danega v okolje. Toda, obogatitev piretroida z aktivnejšim izomerom povečuje ceno izdelka. Zaradi praktičnih razlogov mora biti proizvajalec pozoren, da ne obogati izdelka do te mere, da bi poljedelca več stala obdelava enega hektarja z izboljšanim izdelkom kot pa obdelava z neobogatenim piretroidom ali alternativnim produktom. Vseeno so lahko postopne izboljšave komercialno pomembne, zlasti kadar lahko izboljšanje učinkovitosti ali zmanjšan vpliv na okolje lahko dosežemo, ne da bi poljedelcu povečali stroške. Posledica teh premislekov so različni poskusi najti ravno pravo ravnotežje izomerov cipermetrina, ki bo poljedelcu dalo pomembno prednost brez nesorazmernega povečanja stroškov.

Kljub obsežnim študijam cipermetrina in njegovih izomerov in mnogim publikacijam o posazemnih izomerih in kombinacijah izomerov cipermetrina, novi sestavek, ki ga tu razkrivamo niso odkrili pred pričujočim izumom, niti so uvideli njegove prednosti.

Pri običajnih pripravah cipermetrina kisli del pripravimo kot cis/trans racemno zmes, ki jo potem pretvorimo v kisli klorid in obdelamo z racemnim (ciano)(3-fenoksifenil)-metanolom (pripravljenim in situ iz 3-fenoksibenzaldehida in natrijevega cianida). Sedaj smo odkrili, da je sestavek iz štirih izomerov, izpeljan iz racemnega cis/trans kislega klorida in (S)(ciano)(3-fenoksifenil)metanola, sestavek ki ga tu imenujemo sigma-eipermetrin, dvakrat učinkovitejši od cipermetrina proti nekaterim vrstam insektov, toda docela nepričakovano pomebno manj toksičen za sesalce in določene vrste rib pri dozah, ki dajejo komercialno sprejemljivo kontrolo insektov, ki napadajo poljščine. Potemtakem uporaba sigma-cipermetrina namesto cipermetrina (1) zmanjša za polovico količino pesticida, ki ga apliciramo v okolje, (2) zmanjša nevarnost ubijanja rib, kot posledice vstopa pesticida v jezera ali reke skozi površinsko odtekajoče vode, (3) zmanjša izpostavljenost pesticidu oseb, ki aplicirajo in tistim, ki bi lahko vstopile na tretirano področje s poljščinami kmalu po škropenju, (4) zmanjša količino ostanka, ki bi lahko ostal na požeti poljščini. Razen tega, ker lahko sigma-cipermetrin pripravimo kot direktni produkt reakcije racemnega cis/trans kislega klorida in (S)(ciano)(3-fenoksifenil)metanola, ni potrebe po dodatni stopnji selektivne kristalizacije ali epimerizacije cipermetrina, kar so uporabljali v nekaterih predhodnih pripravah selekcije izomerov cipermetrina.

V večini metod, ki jih običajno uporabljajo za izdelavo 3-(2,2-dikloroetenil)2,2-dimetilciklopropan karboksilne kisline v obliki klorida, so koncentracije lS-cis lR-cis, lS-trans in IR-trans izomerov približno enake. Za namene te prijave lahko smatramo, da je cis/trans razdelitev približno enaka, če se spojina sestoji iz 50 ± 5 % vsakega izomera. Če nismo drugače določili, termin sigma-cipermetrin pomeni izdelek, pri katerem je razmerje cis/trans 45-55/55-45, toda pogosteje bo to razmerje 48-52/52-48.

Kadar ga pripravimo v velikih količinah, tako kot v pripravi tistega, kar je v poljedelski kemijski industriji znano kot tehnični izdelek, bo sigma-cipermetrin, dokler se sestoji prvenstveno iz S-izomerov cipermetrina, vseboval manjše količine R-izomerov, zahvaljujoč R-vsebnosti (S)(ciano)(3-fenoksifenil)metanola kot tudi nepretvorjeni začetni material in stranske proizvode. Za namene te prijave je razmerje S/R izomerov v (S)(ciano)(3-fenoksifenil)metanolu najmanj 9/1. Za nemene te prijave sigma-cipermetrin pomeni izdelek, ki se v bistvu sestoji iz najmanj 88% celotnih izomerov cipermetrina in najmanj 80% S-izomera cipermetrina, ostanek so nepretvorjen začetni material, vključno stranske komponente, ki so prisotne v začetnih snoveh, ter stranski produkti pretvorbe v sigma-cipermetrin in ne vsebuje ničesar kar bi bistveno vplivalo na korisnost izdelka kot piretroidnega insekticida. Tipičen tehnični izdelek sigma-cipermetrina vsebuje 89,1% vseh izomerov cipermetrina in 82,9% S-izomerov, edini drugi spojini, ki sta prisotni v 1% ali več, sta 3-fenoksibenzaldehid (3,56%) in (±) (ciano)(3-fenoksifenil)metanol (1,93%).

Metode za pripravo estrov (S)(ciano)(3-fenoksifenil)metanola so ponazorjene v sledečih primerih.

PRIMER 1

PRIPRA VA (S)(CIANO)(3-FENOKSIFENIL)METIL CIS/TRANS-3-(2.2-DIKLOROETENIL)-2.2-DIMETILCIKLOPROPANKARBOKSILA TA

Stopnja A Priprava (S)(aminokarbonil)(3-fenoksifenil)metil cis/trans-3(2,2-dikloroetenil)-2,2-dimetilciklopropankarboksilata

Zmes 10,7 g (0,044 mola) (S)-3-fenoksimandelamida (ki smo ga pripravili po metodi U.S. 4,146,554) smo segreli na 40°C in v tem času dodali 8 mL piridina, kar je povzročilo popolno raztopitev trdne snovi, ki je bila prisotna v začetni zmesi. Prenehali smo segrevati in po kapljicah tekom 15 minut dodali 10,0 g (0,044 mola) cis/trans-3-(2,2-dikloroetenila)-2,2-dimetilciklopropankarbonil klorida v 10 mL toluena. Zmes smo mešali na sobni temperaturi približno 17 ur in nato dodali 35 mL IN klorovodikove kisline. Potem, ko smo jo mešali 30 minut, smo to zmes prelili v lij ločnik in v njega dodali še 60 ml dietil etra. Organsko fazo smo ločili in jo dvakrat sprali s 40 mL nasičene raztopine natrijevega klorida. Potem ko smo jo posušili nad brezvodnim magnezijevim sulfatom, smo topilo odstranili pri zmanjšanem pritisku, nakar je preostal zlat, viskozni ostanek (S)-(aminokarbonil) (3-fenoksifenil)metil cis/trans-3-(2.2-dikloroetenil)2.2-dimetilciklopropankarboksi-lata. ki je tehtal 19,0 g.

Stopnja B Priprava (S)(ciano)(3-fenoksifenil)metil cis/trans-3(2,2-dikloroetenil)-2,2-dimetilciklopropankarboksilata

Raztopini 19,0 g (0,043 mola) (S)(aminokarbonil)(3-fenoksifenil)metil cis/trans-3-(2,2-dikloroetenil)-2,2-dimetilciklopropankarboksilata v 35 mL metilen klorida pod dušikom smo dodali 55 mL piridina. To zmes smo ohladili na -5°C in po kapljicah tekom 20 minut dodali 12,6 g (0,081 mola) fosforjevega oksiklorida v 10 mL metilen klorida. Po končanem dodajanju, smo zmes mešali pri 0°C eno uro, nakar smo jo zlili v zmes 200 mL IN klorovodikove kisline in zdrobljenega ledu. Organsko in vodno fazo smo ločili in organsko fazo sprali najprej s 50 mL nasičene vodne raztopine natrijevega klorida in nato še IN klorovovodikovo kislino. To raztopino smo sušili nad brezvodnim magnezijevim sulfatom ter topilo odstranili pri znižanem pritisku, da smo kot ostanek dobili lahko oranžno olje, ki je tehtalo 17,7 g. To olje smo spustili skozi kolono adsorbenta Florisil® in jo eluirali z metilen kloridom. Frakcije, ki so vsebovale želeni produkt, smo združili in topilo odparili pri znižanem pritisku, da smo kot ostanek dobili lahko rumeno olje, ki je tehtalo 12 g. Za ta ostanek smo s HPLC določili, da vsebuje 39,2% cis-izomera in 58,0% transizomera (S)-(ciano)(3-fenoksifenil)metil-3-(2,2-dikloroetenil)-2,2-dimetilciklopropankarboksilata.

[ct]²⁵= +15,80° (c = 1,06; CHC1₃); [a]²⁵= +13,62° (c = 1,02; etanol);

Izračunano: C 63,47; H 4,60; N 3,15;

Najdeno: C 63,43; H 4,60; N 3,15.

PRIMER 2

PRI PR A V A (S)(CIANO)(3-FENOKSIFENIL)METIL CIS/TRANS-3-(2,2-DIKLOROETENIL)-2,2-DIMETILCIKLOPROPANKARBOKSILA TA

Raztopini 136,2 g (66,83% analiza, 0,400 molov) cis/trans-3-(2,2dikloroetenila)-2,2-dimetilciklopropankarbonil klorida v 75 mL heptana pod argonom in pri refluksu smo dodali 139,7 g (0,406 molov) 65,5% raztopine (S)(ciano)(3-fenoksifenil)metanola (ki vsebuje 93% S-izomera, 7% R-izomera). Dodajanje je trajalo 115 minut in v tem času je temperatura ostala v obsegu 103-105°

C. Dodali smo še raztopino 10,8 g (0,060 molov) 65,5% raztopine (S)(ciano)(35 fenoksifenil)metanola. Po končanem dodajanju smo zmes segrevali pri refluksu eno uro. Nato smo zmes ohladili na 90°C- in dodali 100 mL 10% raztopine natrijevega karbonata v vodi. To zmes smo mešali 0,5 ure in jo potem vzdrževali pri 60°C približno 17 ur, da bi omogočili popolno stopnjo ločevanja. Vodno fazo smo ločili in jo odvrgli. Organsko fazo smo enkrat sprali z vodo in topilo uparili pri zmanjšanem pritisku, da smo dobili 198,8 g tekočega ostanka. Analiza tega ostanka s tekočinsko kromatografijo je določila, da vsebuje 79,6% (S)(ciano)(3-fenoksifenil)metil cis/trans-3-(2,2-dikloiOetenil)-2,2-dimetilciklopropankarboksilata. Približno 175 g tega produkta smo ratopili v 100 mL toluena. To raztopino smo 29,5 ur močno mešali z raztopino 40 g natrijevega metabisulfita v 160 mL vode. Po zaključku tega časa smo vodno fazo ločili in odvrgli, organsko fazo pa sprali z 200 mL vode. Topilo iz organske faze smo nato uparili pri zmanjšanem pritisku, da smo dobili ostanek, ki je tehtal 129,8 g. Analiza tega ostanka s tekočinsko kromatografijo je določila, da vsebuje 92,7% vseh izomerov cipermetrina, 86,2% (S)(ciano)(3-fenoksifenil)metil eis/trans-3-(2.2-dikloroeteniri-2.2-dimetileiklopiOpankarboksilata in 6,5% R-izomera (vsebnost izomera smo ocenili na osnovi začetnega alkohola), cis/trans razmerje je pa 49/51 (sigma-cipermetrin).

Preparate sigma-cipermetrina, ki smo jih uporabili v sledečih študijah insekticidne aktivnosti, sesalske toksikoiogije in ribje toksičnosti, smo pripravili z metodo, ponazorjeno v primeru 2, ki je metoda U.S. Pat. No. 5,028,731. V vsakem primeru smo razmerje S- in R- ocenili na osnovi razmerja S/R začetne snovi (S)(čiano)(3-l'enoksifenil)metanola in analize celotnih izomerov. Poznejše analizne študije so pokazale, da so te ocene bile zanesljive in točne.

INSEKTICIDNA AKTIVNOST

Insekticidno aktivnost sigma-cipermetrina smo določili kot sledi:

Vrednotenje na listu

Cipermetrin in sigma-cipermetrin smo preizkusili z aplikacijo na listju pri različnih koncentracijah v vodnih raztopinah, ki so vsebovale 9,7% acetona in 0,25% oktilfenoksipolietoksietanola. Vrste insektov, ki smo jih uporabili, so vključile zeljnega pedica (Trichoplusia ni), armijskega črva južnih krajev (Spodoptera eridania), mehiškega fižolnega hrošča (Epilachna varivestis), tobačnega brstičnega črva (Heliothis virescens) in koruznega zvitega črva (Heliothis zea).

Za vse insekte smo rastline lisastega fižola (Phaseolus vulgaris) tretirali s poskusnimi raztopinami. Poskusne raztopine smo aplicirali z razpršilcem na zgornje in spodnje površine listov, tako da so odtekale. Nato smo pustili, da so se rastline posušile in jih prerezali na osnovi stebla preden smo jih dali v čaše. V vsako čašo smo položili deset posameznih insektov primerne vrste v drugi fazi razvoja, razen tobačnega-brstičnega črva in koruznega zvitega črva ter čašo pokrili. V poskusih s tobačnim brstičnim čivom in koruznim zvitim črvom smo uporabili štiri ponavljanja, pri tem je vsako ponavljanje obsegalo pet insektov v drugi fazi razvoja. V vseh testih smo smrtnost določili 48 ur kasneje. Sigma-cipermetrin, ki smo ga uporabili za vrednotenje na listu, je bil produkt primera 2.

V nadaljevanju prikazujemo izračunane na osnovi teh rezultatov:	LC50' vrednosti in	relativne učinkovitosti
Poskusne	LCsn'vrednosti (ppm)	Relativna
vrste	cipermetrin	Σ-cipermetrin	učinkovitost
CL	2,3	1,4	1,6
MBB	1,2	0,3	4,0
SAW	4,2	1,8	2,3
TBW	7,3	4,4	1,7
TBVV-R	92	43	2,1
CEVV	7,3	3,9	1,9

CL = zeljni pedic (cabbage looper, Trichoplusia ni)

MBB = mehiški fižolni hrošč (Mexican bean beetle, Epilachia varivestis)

SAW = armijski črv južnih krajev (southern army worm, Spodoptera eridania)

TBW = tobačni brstični črv (tobacco budworm, Heliothis virescens)

TBW-R = sev tobačnega brstičnega črva, odporen na piretroide

CEW = koruzni zviti črv (corn earvvorm, Heliothis zea)

Ί

Zgoraj podani rezultati laboratorijskih poskusov kažejo, da je sigmacipermetrin signifikantno učinkovitejši proti različnim insektom od cipermetrina, povprečno skoraj dvakrat (1,9 krat) učinkovitejši proti Lepidoptera in štirikrat učinkovitejši proti edini testirani vrsti Coleoptera. V praktičnem smislu to pomeni, da lahko pričakujemo, da je sigma-cipermetrin v polju učinkovit pri približno polovični dozi, kije potrebna za cipermetrin in pokazalo se je, da je to točno.

Poskusi v polju

Poskusi v polju, ki smo jih izvedli na bombažu v Louisiani, Mississippiju, Alabami in Arizoni, so bili sestavljeni na osnovi modela za naključno popolno blokiranje štirih ponavljanj na en postopek. Parcele so merile najmanj 8,932 arov in vse aplikacije smo naredili s komercialno terensko opremo, najmanj z 0,935 1 na en ar celotne raztopine za škropenje. Vsebnosti izomera cipermetrina (utežni %) v nekaj tehničnih izdelkov sigma-cipermetrina, ki smo jih uporabili v poskusih v polju, so bile kot sledi:

Leto

Celotni izomeri

S-izomeri cis/trans razmerje

1	91,5	85	54/46
2	88,3	82	52/48
	88,3	82	51/49
3	89,1	82	51/49

Analizo podatkov smo naredili na osnovi sezonskega povprečja več vrednotenj, ki smo jih opravili tekom dobe štiri do šest tednov (3-4 ponavljanj), v poskusih kontrole Heliothis sp. Rezultate kažemo v nadaljevanju.

* *

* co

CZ5			o	CM.
O		Λ	7—(	7—1
C			co	CO
O	M	ffl	O, 1	o
TJ	44	(Zl	o	θ

CM o

CO o

co o

(O

CM

O, o

<

Z >—I ffl

H ω

ffl ω

CL >—( u

I

Z ►—I <

z r—<

H ω S ffl ω

CL >—t u

<

>

< >—) ffl ω ω

ffl *

*

CM

OJ ffl o

ffl ffl

CL > ω ffl cl Z o £ ΪΕ >N

C >5 > ’o “ U g, £ ω c ►2 Z >8 ffl >N =2

ΕΛ

O c

o

TJ _<ύ

W) ffl 44 (Zl > O ffl CL Z ~ ω G & ·- '>§ ffl >N ffl <u <Z5

O

CL

KO

Kj i co

CO t«j

Tt

CO

CM

co	Tt	r-
7—(	7-Π	σκ
co	i fO	CM
o		O
O	θ	O

co co

CM o

i Ok i O>

Tt

I

O

7—I

X

KO

Tt

OK

Ok

1	Tt	Tt	-Τ-
o	ό	ό	Ο	1 o
rH	T-H	T-H	τ—1	T-H
K	X	X	X	X
!>	CM	I>	00	Tt
	Ch	co	CO
of	cm	co	Tt	ko

q
‘C 4-»	G
O	'C
g	+-» o	w
o	p	0
Cl,	t	U, 7->
’o 1	o o.	C o
W	• ♦rt o	44

KO

CM

CM co

CM * sezonska srednja vrednost 3 poskusov (MS, LA#) Kv. poš. Hel. = kvadrati poškodovani s Heliothis ** sezonska srednja vrednost 4 poskusov (MS, LA#) SB/a = zrna bombaža na ar *** sezonska srednja vrednost 6-8 poskusov (MS, LA, AL, GA#) ličin. = ličinka

Hel. = Heliothis virescens in Heliothis zea # MS = Mississippi; LA = Louisiana; AL = Alabama; GA = Georgia

Poskusi v polju na salati v Californiji, ki smo jih namenili vrednotenju kontrole zeljnatega pedica, so bili sestavljeni iz modela za naključno popolno blokiranje štirih ponavljanj na en postopek. Aplikacije smo naredili na malih parcelah z razpršilcem s CO2 v nahrbtni posodi, uporabljajoč najmanj 0,935 1 na en ar. Rezultate smo pretvorili v odstotno kontrolo na osnovi neobdelanih kontrolnih parcel. Te rezultate prikazujemo v nadaljevanju:

PRIMERJAVA CIPERMETRINA IN Σ-CIPERMETRINA % kontrole zeljnatega pedica

	Doza	Leto 1	(DPP)* *	Leto 2 (DPP)**
Postopek	(kg/a)	3	7	3	7
Σ-cipermetrin	l,46xl0-4	-	-	98	71
	2,92x10-4	83	90	98	91
	4,38x10-4	-	-	'100	98
Cipermetrin	6,74x10-4	61	78	94	81

DPP = dnevi po postopku * Povprečje 2 poskusov (CA#) ** Povprečje 1 poskusa (CA#) # Californija

Poskuse v polju smo izvedli v Louisani, Severni Carolini, Texasu, Kentackyu, Tennesseeju in Illinoisu, da bi ovrednotili kontrolo črnega žiška lucerne (Hypera postica). Uporabili smo male testne parcele po modelu za naključno blokiranje s štirimi ponavljanji na postopek. Aplikacije smo naredili z razpršilci s CO2 v nahrbtni posodi. Rezultate smo dobili 3, 7 in 14 dni po postopku (DPP) in jih pretvorili v odstotno kontrolo na osnovi netretirane kontrole.

PRIMERJAVA CIPERMETRINA IN Σ-CIPERMETRINA % kontrole črnega žiška lucerne

	Doza	Letol (DPP)*	Leto 2 (DPP)**
Postopek	(kg/a)	3	7 ,	14	3	7	14
Σ-cipermetrin	l,12xl0-4	-	-	-	93	93	85
	1,65x10-4	-	-	-	94	97	94
	2,47x10-4	96	94	96	94	96	94
Cipermetrin	4,49x10-4	-	-	-	94	96	90

DPP = dnevi po postopku * Povprečje 4 poskusov (LA, NC, ΤΧ, KY#) ** Povprečje 6 poskusov (TN, KY, NC, LA, IL, TX#) # LA = Louisiana; NC = Severna Carolina; TX = Texas; KY = Kentuckv; TN = Tennessee; IL = Illinois

V vsakem od poskusov v polju, o katerih smo poročali zgoraj, je sigmacipermetrin, pri polovični dozi cipermetrina ali celo manjši, običajno dal rezultate, ki so bili bistveno enaki tistim, ki smo jih dobili s cipermetrinom, apliciranem v priporočeni dozi, včasih marginalno boljši, včasih slabši. Celo tam, kjer lahko izgleda, da ima cipermetrin marginalno prednost, čeprav pri dvojni dozi, je sigma-cipermetrin dajal komercialno sprejemljivo kontrolo.

TOKSIKOLOGIJA

Sigma cipermetrin je pokazal presenetljive prednosti z ozirom na osnovno spojino cipermetrin, tako v sesalski kakor v ribji toksikologiji.

Proučevanje s hranjenjem v toku 90 dni

V proučevanju s hranjenjem v toku 90 dni, ki smo ga izpeljali po predpisih EPA guideline 82-1, smo testno spojino neprekinjeno dajali v hrani skupinam podgan najmanj devedeset dni, pri koncentracijah 0, 150 in 1500 ppm skupinam po petnajst Sprague-Dawley podgan za cipermetrin in 0, 10, 50, 150, 250, 500 in 900 ppm skupinam po deset Fisher 344 podgan za sigma-cipcrmetrin. (Doze za sigmacipermetrin so bile nižje, ker smo pričakovali, da bo bolj toksičen kot cipermetrin). Vsebnost izomerov cipermetrina (utežni %) v tehničnem izdelku sigma-cipermetrina, ki smo ga uporabili v tej raziskavi, je bila: celotni izomeri - 88,2%, S-izomeri - 82%, cis/trans razmerje - 53/47. Vrednosti za posamezno telesno težo in potrošnjo hrane smo registrirali tedensko. Na koncu smo izpeljali hematološka in klinično-kemijska določevanja ter dobili težo organov: nadledvičnih žlez, mozga, srca, ledvic, jeter in jajnikov ali mod. Na vseh živalih kontrolne skupine in skupine z najvišjo dozo pročevanju cipermetrina in v najviših dveh skupinah (500 in 900 ppm) v proučevanju sigma-cipermetrina, smo izvršili histopatološko preiskavo približno 40 tkiv. Poleg tega smo izpeljali histopatološko preiskavo pljuč, jeter in ledvic živali v skupinah s srednjo dozo obeh študij (150 in 500 ppm za cipermetrin in 10, 50, 150 in 250 ppm za sigma-cipermetrin). Očesno preiskavo smo izvršili pri vsesh živalih pred začetkom postopka in pred končnim žrtvovanjem.

V teh testih je bil nivo učinka, ki ga ne moremo opaziti (no observable effect level - NOEL) za cipermetrin 150 ppm, za sigma-cipermetrin pa 250. Ce bi bil sigma-cipermetrin, ki je za ciljne insekte približno dvakrat bolj toksičen kot cipermetrin, za podgane enako toksičen kot za insekte, bi pričakovali, da bo vrednost za NOEL polovico manjša kot za cipermetrin; toda namesto tega je več kot ena in pol krat večja od vrednosti za cipermetrin. Drugače povedano, v tej raziskavi je bilo potrebno več kot trikrat več sigma-cipermetrina, da se je pokazal učinek na podganah, kot bi pričakovali na osnovi učinka cipermetrina na insekte če bi bil relativni učinek sigma-cipermetrina in cipermetrina na podgane isti kot relativni učinek na insekte.

Proučevanje na več generacijah

Proučevanja na več generacijah smo izvršili po predpisih EPA guideline 83-4 in omogočajo informacije o reproduktivnih parametrih, kakor tudi o neonalalni morbidnosti in smrtnosti za več generacij. Wistar podganam smo ves čas raziskave dajali hrano, ki je vsebovala 0, 50, 150 in 750 ppm cipermetrina (najviši dozni nivo je bil 1000 ppm v prvih 12 tednih, je pa zaradi toksičnosti v preostalem delu študije zmanjšan na 750 ppm). Podobno smo Spraguc-Dawlcy podganam dajali hrano, ki je vsebovala 0, 7,5 25, 100, 375 in 750 ppm sigma-cipermetrina. (Zopet so doze sigma-cipermetrina bile manjše, ker smo pričakovali, da bo bolj toksičen.) Vsebnost izomerov cipermetrina (utežni %) v tehničnem izdelku sigma-cipermetrina, ki smo ga uporabili v tej raziskavi, je bila: celotni izomeri - 89,1%, S-izomeri - 82%, cis/trans razmerje - 51/49. Vsak dan smo opazovali smrtnost podgan in možne znake učinkov poskusne snovi. Telesne teže in porabo hrane smo beležili v pravilnih presledkih.

Gojenje roditeljske in kasnejših generacij smo začeli s 30 ženk. V obeh študijah smo omogočili primerne koncentracije poskusne snovi v hrani za časa kohabitacije. Z izpostavljanjem roditeljskih samcev vsake generacije smo nadaljevali do v naprej določenega žrtvovanja, ki je sledilo koncu obdobij kohabitacije, medtem ko smo z izpostavljanjem roditeljskih samic nadaljevali za časa odvračanja mladičev od dojenja. Mladiče smo v obeh študijah odstavili v 28. dnevu po rojstvu. Zaradi pretirane smrtnosti, do katere je prišlo v primeru Fj generacije zaroda (sigmacipermetrin) v toku 28-dnevnega obdobja laktacije in prvega tedna po odstavljanju, smo to grupo opustili na koncu tretjega tedna po odstavitvi.

V tej raziskavi je NOEL za cipermetrin bil 50 ppm, za sigma-cipermetrin pa 100 ppm. Tudi v tem primeru je NOEL za sigma-cipermetrin dvakrat večji od tistega za cipermetrin, ne pa polovico manjši, kot bi pričakovali na osnovi učinka proti insektom. To pomeni, da je potrebno štirikrat več sigma-cipermetrina, da se pokaže učinek na podganah, od tiste količine, ki bi jo pričakovali na osnovi učinka cipermetrina na insekte, če bi bil relativni učinek sigma-cipermetrina in cipermetrina na podgane isti kot relativni učinek na insekte.

Tcratologija

Te poskuse smo izvršili po predpisih EPA guideline 83-3 za namene določanja učinkov poskusnih snovi na nosečnost in in utero razvoj. Poskusne snovi v koruznem olju smo samicam Sprague-Dawley podgan dajali enkrat dnevno, med 6. in 15. dnevom domnevne brejosti, skozi sondo. Po dozni skupini je bilo 25 živali. Dajali smo doze: 0, 17,5 37,5 in 75 mg/kg v primeru cipermetrina in 0, 5, 12,5 25, in 35 mg/kg v primeru sigma-cipermetrina. Vsebnost izomerov cipermetrina (utežni %) v tehničnem izdelku sigma-cipermetrina, ki smo ga uporabili v tej raziskavi, je bila: celotni izomeri - 89,1%, S-izomeri - 82%, cis/trans razmerje - 51/49. Kontrolne živali (O mg/kg) so za časa tretiranja dobijale koruzno olje. Vse doze smo vsak dan prilagodili telesni teži.

Podgane smo opazovali vsak dan za časa dozirnih in podozirnih obdobij. Podgane smo žrtvovali 20. do 21. dneva brejosti, da bi preiskali vsebine njihovih materic, vključno število živih in mrtvih fetusov in število resorbeij. Nato smo fetuse preiskali glede deformnosti.

V tem testu je NOEL za cipermetrin bil 17,5 mg/kg, za sigma-cieprmetrin pa

12,5. Tako je v tej raziskavi bila količina sigma-cipermetrina, potrebna da se pokaže učinek na podgane, samo 1,4 krat manjša od tiste, ki bi jo pričakovali na osnovi učinka cipermetrina na insekte, če bi bil relativni učinek sigma-cipermetrina in cipermetrina na podgane isti kot relativni učinek na insekte. V primeru obeh spojin pri nobeni dozi ni bilo embriotoksičnega ali teratogenega učinka.

V kratkem, v teh uveljavljenih testih za sesalsko toksikologijo je sigmaeipermetrin pokazal nepričakovano prednost nad cipermetrinom, ki ni očitna, razteza se pa od 1,4 kratne do štirikratne količine sigma-cipermetrina, potrebne da se na podganah pokaže učinek, ki bi ga pričakovali na osnovi učinka cipermetrina na insekte, če bi bil relativni učinek sigma-cipermetrina in cipermetrina na podgane isti kot relativni učinek na insekte.

Toksičnost za ribe

Izvršili smo proučevanja šestindevetdesetne akutne toksičnosti cipermetrina in sigma-cipermetrina na postrvi šarenki (Oncorhynchus mykiss) in na ameriški belici (Cyprinodon variagatus), da bi določili srednjo smrtonosno koncentracijo (LC50), ki je rezultat neprekinjenega izpostavljanja. V primeru postrvi šarenke je okolje za izpostavljanje bila studenčna voda, za ameriško belico pa filtrirana morska voda. Vsako skupino dvajsetih rib (10 na replikatni akvarij) smo izpostavili bilo eni od pet koncentracij piretroida, ki smo ga dodajali v razredčilnem sistemu v dimetilformamidu (DMF), do 30 μ L/L DMF v mediju za izpostavljanje (kontrola topila), ali samemu mediju za izpostavljanje (kontrola). V predpisanih presledkih smo določili smrtnost, morbiditeto in druge očitne znake toksičnosti. Koncentracije poskusnih snovi smo merili na začetku in na koncu izpostavljanja, uporabljajoč potijeno HPLC metodo. Vsebnost izomerov cipermetrina (utežni %) v tehničnem izdelku sigma-cipermetrina, ki smo ga uporabili v tej raziskavi, je bila: celotni izomeri - 88,2%, S-izomeri - 82%, cis/trans razmerje - 53/47.

Izmerjene koncentracije, ki smo jih uporabili v tem testu, so bile:

pri ameriški belici:

za cipermetrin: 4,61, 2,14, 0,765, 0,601, 0,446 pg/L za sigma-cipermctrin: 3,00, 1,79, 0,91, 0,62, 0,28 pg/L pri postrvi šarenki:

za cipermetrin: 2,24, 1,35, 0,719, 0,366, 0,219 pg/L za sigma-cipermetrin: 5,27, 2,77, 1,65, 0,82, 0,47 pg/L

Koncentracije s učinkom, ki ga ne moremo opaziti (no observable effect eoneentration - NOEC) in LC50 vrednosti, ki smo jih našli v poskusih, so bile:

pri ameriški belici:

cipermetrin: NOEC - 2,14 pg/L, LC^g - 3,38 pg/L sigma-cipermetrin: NOEC¹.-1,79 pg/L, LC50 - 2,37 pg/L pri postrvi šarenki:

cipermetrin: NOEC-0,366 pg/L, LC50 - 0,897 pg/L sigma-cipermetrin: NOEC - 0,47 pg/L, LC50 - 0,69 pg/L

Ker je sigma-cipermetrin približno dvakrat bolj toksičen za komercialno pomembne insekte kot cipermetrin, bi pričakovali, da bo LC50' za sigma-cipermetrin polovico vrednosti za cipermetrin, če bi bil dvakrat bolj toksičen tudi za ribe. Izraženo na drug način, pričakovali bi, da bo razmerje LC50 za cipermetrin in LC50 za sigma-cipermetrin 2,0. Katerokoli drugo razmerje pomeni, da je sigmacipermetrin manj toksičen za ribe, kot bi pričakovali na osnovi njegove toksičnosti za insekte. Razmerje za postrv šarenko je 1,3 in za ameriško belico 1,64. Tako je sigmacipermetrin manj toksičen za te dve vrsti rib, kot bi pričakovali na osnovi relativnih toksičnosti za insekte teh dveh produktov.

Povzeto, sigma-cipermetrin je dvakrat bolj učinkovit od cipermetrina proti določenim vrstam insektov, ki napadajo najvažnejše poljščine, toda signifikantno manj toksičen za sesalce in neke vrste rib pri dozah, ki omogočajo komercialno kontrolo ciljnih insektov poljščin. Potemtakem uporaba sigma-cipermetrina namesto cipermetrina za polovico zmanjša količino insekticida, ki ga apliciramo v okolje, zmanjša nevarnost ubijanja rib, ki je posledica vnosa insekticida v jezera ali vodne tokove skozi površinsko odtekajoče vode, zmanjša izpostavljanje insekticidu oseb, ki vršijo aplikacijo in tistih, ki bi lahko vstopili na tretirano področje s poljščinami kmalu po škropitvi in zmanjša količino preostanka, ki bi lahko ostal na požetih poljščinah. Še več, za katerikoli preostanek sigma-cipermetrina, ki bi lahko ostal na požetih poljščinah, bi lahko pričakovali, da bo signifikantno manj toksičen, kot preotanek cipermetrina, apliciranega tako, da dosežemo isti nivo zaščite proti insektom, ki napadajo poljščine, cipermetrin pa že sam, za insekticida namenjenega poljščinam, kaže relativno majhno toksičnost za sesalce.

Claims (7)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Spojina, označena s tem, da je zmes lS-eis-S, lR-cis-S, lS-trans-S in lR-trans-S izomerov cipermetrina.
2. 2. Spojina po zahtevku 1, označena s tem, da so koncentracije izomerov približno iste.
3. 3. Spojina po zahtevku 2, označena s tem, da vsebuje najmanj 88% celotnih izomerov cipermetrina in najmanj 80% S-izomerov cipermetrina.
4. 4. Spojina po zahtevku 3, označena s tem, da je razmerje cis/trans v obsegu 45/55 do 55/45.
5. 5. Produkt pretvorbe racemne cis/trans 3-(2,2-dikloroetenil)-2,2dimetilciklopropan karboksilne kisline v obliki klorida s (S)(ciano)(3fenoksifenil)metanolom.
6. 6. Sestavek, označen s tem, da vsebuje spojino po zahtevkih 1, 2, 3 ali 4 v zmesi z enim ali več poljedelsko sprejemljivimi adjuvanti.
7. 7. Postopek kontrole insektov, označen s tem, da na insekte ali na mesto, na katerem pričakujemo insekte, apliciramo insekticidno učinkovito količino sestavka po zahtevku 6.