ディノセブ
除草剤として使用される化合物
ディノセブ
名前
推奨IUPAC名
2-(ブタン-2-イル)-4,6-ジニトロフェノール
その他の名前
2-( sec-ブチル)-4,6-ジニトロフェノール
識別子
  • 88-85-7 チェックはい
3Dモデル（JSmol）
  • インタラクティブ画像
チェビ
  • チェビ:34719 チェックはい
ケムスパイダー
  • 6684 チェックはい
ECHA 情報カード 100.001.692
EC番号
  • 201-861-7
ケッグ
  • C14302 チェックはい
  • 6950
ユニイ
  • YD44ZEM22M チェックはい
国連番号 2779 2902
  • DTXSID3020207
  • InChI=1S/C10H12N2O5/c1-3-6(2)8-4-7(11(14)15)5-9(10(8)13)12(16)17/h4-6,13H,3H2,1-2H3 チェックはい
    キー: OWZPCEFYPSAJFR-UHFFFAOYSA-N チェックはい
  • InChI=1/C10H12N2O5/c1-3-6(2)8-4-7(11(14)15)5-9(10(8)13)12(16)17/h4-6,13H,3H2,1-2H3
    キー: OWZPCEFYPSAJFR-UHFFFAOYAU
  • [O-][N+](=O)c1cc(cc(c1O)C(CC)C)[N+]([O-])=O
プロパティ
C 10 H 12 N 2 O 5
モル質量 240.215  g·mol −1
密度 1.35 g/cm 3
融点 38～42℃（100～108°F; 311～315K）
酸性度（ p Ka ） 4.4 [1]
危険
GHSラベル：
GHS06: 有毒GHS08: 健康被害GHS09: 環境ハザードGHS05: 腐食性
危険
H300、H311、H315、H317、H318、H360、H410 [2]
P201、P273、P280、P302+P352、P305+P351+P338、P310 [2]
安全データシート（SDS） [2]
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
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化合物

ジノセブは、ジニトロフェノール系除草剤である6-sec-ブチル-2,4-ジニトロフェノールの一般的な業界名称です。オレンジ色の結晶性固体で、水に容易に溶けません。ジノセブは、その毒性のため、欧州連合（EU）および米国 では除草剤として禁止されています。

重合禁止剤としても使用され、DNBPと呼ばれることもあります。スチレンなどの不飽和モノマーを蒸留精製する際に、熱誘起重合を防ぐために使用されます。

歴史

1892年、ジノセブに近い化合物であるジニトロ-オルト-クレゾール（2,4-ジニトロ-6-メチルフェノール）がドイツで発見され、初めて殺虫剤として使用されました。その後、それらの特性が発見され、除草剤や殺菌剤としても使用されました。1945年にオルト-メチル基がsec-ブチル基に置き換えられ、ジノセブが生成されました。この化合物は、昆虫やダニに対して優れた接触作用と胃作用を示しました。[3]ジノセブは1945年に市販され、インダストリアルバイオテストラボラトリーズの安全性データに基づいて米国での使用が承認されました。[4] 1984年1月13日、デンマーク船のダナオプティマ号は、イギリスのノースシールズからデンマークのエスビャウへの航海の途中で、80ドラム缶のジノセブを失いました。4か月後、72ドラム缶が見つかり、回収されました。[5]ディノセブは、女性の農作業員がこの化学物質に曝露したことで先天性欠損症のリスクが高まったため、1986年に市場から撤退しました。また、男性が曝露した場合、不妊症を引き起こす可能性もありました。[6]

用途

ディノセブは、かつて大豆、野菜、果物、ナッツ類、柑橘類などの作物の雑草防除に広く使用されていた除草剤です。現在、その高い毒性のため、EUおよび米国では禁止されています。しかし、例えば中国では、雨水や飲料水に含まれていることから、依然としてディノセブが使用されています。現在では、より安全な除草剤が使用可能です。[7]ディノセブはブドウの防除のための殺虫剤としても使用されていました。インターネットでは、ディノセブなどのジニトロフェノールが減量薬として販売されています。しかし、非常に危険であり、過剰摂取による事故で多くの人が亡くなっています。[8]

作用機序

ジノセブは酸化的リン酸化の脱共役剤です。解離していない状態では脂質膜を通過できる弱酸です。

この特性を利用して、ミトコンドリア内膜（IMM）を介してプロトンを輸送します。[9]プロトンは膜間腔から取り込まれ、IMMを通過した後、ミトコンドリアマトリックスに再び放出されます。解離型のジノセブは負に帯電しており、IMMを横切る電気化学的勾配によって膜間腔へ移動します。負電荷はリング上で非局在化し、陰イオンの膜透過性を高めます。

ディノセブはプロトン勾配を低下させることで細胞の ATP 生成能力を奪い、細胞を死滅させます。

ディノセブはミトコンドリア複合体III [10]および呼吸鎖複合体II [11]の弱い阻害剤でもある。

植物において、ジノセブは光複合体IIからプラストキノンへの電子の流れを阻害することで光合成を阻害する。[12]その結果、プラストキノンはプロトン勾配を形成できず、ATP合成酵素によるATP生成は行われない。また、NADPはNADPHに還元されず、二酸化炭素からグルコースを生成する能力も失われる。これもまた細胞死につながる。

代謝と生体内変換

植物がATPを生成する仕組み。光複合体IIはジノセブによって阻害されるため、NADPをNADPHに還元することができず、二酸化炭素からグルコースを生成する能力が失われます。

14 C標識ジノセブをラットおよびマウスに経口投与したところ、 14 C の40～65%が尿中に排泄され、30～40%が糞便中に排泄された。TLCデータでは、ジノセブの様々な代謝物の存在が示されたが、同定はされなかった。[13]この知見は、複数のin vitroおよびin vivo研究によって確認された。

ある研究では、14 C-ジノセブを妊娠マウスに投与しました。その結果、腹腔内投与後の吸収率は経口投与後よりもはるかに高いことが示されました。さらに、14 Cを含む分子は母体と胎児のすべての組織で検出されましたが、胎児組織では濃度が低かったことが示されました。

経口投与または腹腔内投与3時間後、母体の腎臓および肝臓中の14 C濃度は、ジノセブが約50%、代謝物が約50%であった。一方、胎児の腎臓および肝臓中の14 C濃度は、経口投与後ではジノセブが85%、腹腔内投与後では57%であった。

毒性

ディノセブは、摂取、吸入、または皮膚接触すると非常に有毒です。症状には、疲労、発汗、頭痛、吐き気、腹痛、発熱などがあります。 [14]また、眼を刺激します。皮膚に接触すると火傷を負い、黄色に変色します。妊婦にとって、この物質は胎児の成長障害を引き起こす可能性があるため、特に危険です（催奇形性があります）。

ディノセブは、ミトコンドリアにおけるATP産生である酸化的リン酸化を脱共役剤として阻害します。これは、ミトコンドリア内膜の陽子透過性を高めることで行われます。陽子はミトコンドリア基質に戻りやすくなり、その結果、ミトコンドリア内膜の両側の陽子濃度差が減少します。言い換えれば、陽子勾配が低下するため、膜電位も低下します。膜電位はATP産生の原動力であるため、細胞はエネルギーを産生できなくなります。[15]

ディノセブへの曝露はERを介したカルシウム放出も誘導し、細胞内カルシウム濃度の上昇をもたらします。これに続いて、細胞アポトーシスに関与するプロテアーゼであるカスパーゼが活性化されます。生存細胞​​ではα-シヌクレイン濃度が上昇し、ドーパミン作動性神経変性が誘導されます。[7]

ディノセブは、血液脳関門や胎盤関門といった生体膜を通過できます。これが、ディノセブが妊婦にとって特に危険な理由です。もしこの化合物が胎盤関門を通過できれば、胎児は母体の血液を介してディノセブに曝露されることになります。[7]

ディノセブの経口LD50値は、ラット、マウス、ウサギ、モルモットでは14～114 mg/kgです。[8]ヒトでは5～50 mg/kgです。[16]

動物への影響

ディノセブは人間にとって有毒な化合物であるだけでなく、ネズミ、魚、鳥などの動物にとっても有毒な化合物です。

ラット：ジノセブは、ラットに単回投与後、約14日後に急性毒性を引き起こします。経口投与で25～28 mg/kgのジノセブを投与すると、約50%のラットが死亡します。ラットがジノセブを経皮投与される場合、より多くの投与量が必要になります。この場合、ラットが80 mg/kgのジノセブに曝露されると、50%のラットが死亡します。ジノセブを注射で投与すると、20 mg/kgの投与量で50%のラットが死亡します。[16]また、ラットではジノセブが胎盤を通過することが判明しており、胎児毒性および催奇形性作用を引き起こす可能性があります。[14]

魚類：ディノセブは魚類に対しても非常に毒性が強い。魚類はディノセブを非常に速く吸収するからである。金魚のような小魚であれば、水中の魚をすべて死滅させるのにわずか0.4ppmで十分である。魚が酸性水環境に生息している場合、ディノセブは中性またはアルカリ性水環境に生息している場合よりも毒性が強い。これは、ディノセブが弱酸性であるためである。[17]

鳥類：ジノセブは鳥類に対しても強い毒性を示すことが判明しました。7～9 mg/kgの用量を鳥類に単回投与すると、約50%の鳥類が死亡します。ジノセブへの曝露は、主に小川を介して行われます。[18]

研究では、ディノセブはメスのマウスには発がん性があるが、オスのマウスには発がん性がないことも示されている。[18]

応急処置

現在、ジノセブは先天性欠損症の発生率が高いため、世界中の多くの地域で禁止されています。この禁止措置により、ジノセブに曝露する人は少なくなっています。しかし、万が一曝露してしまった場合、応急処置としていくつかの対策を講じることができます。曝露経路は、吸入、皮膚への接触、眼への接触、経口摂取の4つです。それぞれの曝露経路に応じた応急処置は以下のとおりです。

吸入：新鮮な空気を吸わせる。必要に応じて酸素投与と人工呼吸器による補助を行う。気管支けいれんはβ2刺激薬とコルチコステロイドのエアロゾルで治療できる。

皮膚：汚染された衣服や宝飾品は被害者から取り除き、皮膚、髪、爪は石鹸で数回丁寧に洗ってください。

目：直ちに流水で目を洗い流してください。少なくとも20分間洗い流してください。可能であればコンタクトレンズを外してください。

飲み込んだ場合：まず、被害者の口をすすいでください。その後、木炭をスラリー（水240ml/木炭30g）として投与してください。これは、被害者が意識がある場合に限り可能です。

4つのケースすべてにおいて、被害者は医師の診察を受ける必要があります。[19]

化学

合成

ディノセブ合成の第一段階は、1-ブテンとフェノールから2-(1-メチルプロピル)フェノールを合成することです。[20]まず、1-ブテンがプロトン化され、第二級カルボカチオンが形成されます。これは酸性条件下でのみ起こります。形成されたカルボカチオンは、フェノールと求電子芳香族置換反応を起こすことができます。この反応の生成物は2-(1-メチルプロピル)フェノールです。

ディノセブ合成の第二段階は、2-(1-メチルプロピル)フェノールのニトロ化である。まず、硝酸と硫酸からニトロニウムイオンが生成される。[21]

2-(1-メチルプロピル)フェノールはニトロニウムイオンを吸収してアレニウムイオンを形成し、これは3つの共鳴構造を持つ。水は余分なプロトンを切断して中性化合物を形成する。[21]

この反応の生成物は、2 回目のニトロ化を受けてジノセブを形成します。

立体異性

ディノセブは2 つのエナンチオマーのラセミ混合物です。

ジノセブ
（2つの立体異性体）
(S)-ジノセブ
( S )配置 		(R)-ジノセブ
( R )配置

参照

参考文献

  1. ^ Szeto, Sunny Y.; Price, Patricia M. (1991年9月). 「ブリティッシュコロンビア州フレーザーバレーの鉱物質および有機質土壌における農薬残留物の持続性」. Journal of Agricultural and Food Chemistry . 39 (9): 1679– 1684. doi :10.1021/jf00009a027.
  2. ^ abc Sigma-Aldrich Co. , Dinoseb. 2020年3月24日閲覧。
  3. ^ Topliss, John (2012-12-02). 薬物の定量的構造活性相関. エルゼビア. p. 427. ISBN 9780323146876。
  4. ^ マイヤー、カール (1998年12月29日). 専門家の証言：科学の説明と理解. CRC Press. p. 149. ISBN 9780849311970。
  5. ^ Bockholts, P.; Heidebrink, I. (2012-12-06). 海上における化学物質流出と緊急管理：第1回国際会議「海上における化学物質流出と緊急管理」議事録、オランダ、アムステルダム、1988年11月15～18日. Springer Science & Business Media. pp.  325– 328. ISBN 9789400908871。
  6. ^ タイムズ、フィリップ・シャベコフ、ニューヨーク特別寄稿 (1986年10月8日). 「緊急命令により広く使用されている農薬の使用が禁止される」.ニューヨーク・タイムズ. ISSN  0362-4331 . 2017年3月13日閲覧。{{cite news}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク)
  7. ^ abc Heusinkveld、Harm J.;ヴァン・ブリート、アリー・C.ナイセン、ピーター CG;ウェスタリンク、レムコ HS (2016-06-11)。 「ジニトロフェノール系除草剤のインビトロ神経毒性ハザード特性評価」。毒物学の手紙。252 : 62–69 .土井:10.1016/j.toxlet.2016.04.014。hdl : 1874/345491。ISSN  1879-3169。PMID  27106277。
  8. ^ ab Zaharia, M.; Tudorachi, L.; Pintilie, O.; Drochioi, C.; Gradinaru, R.; Murariu, M. (2016). 「禁止されているジニトロフェノールは依然として法的および法医学的問題を引き起こす」. Environmental Forensics . 17 (1): 120– 130. Bibcode :2016EnvFo..17..120Z. doi :10.1080/15275922.2015.1133735. S2CID  112923764.
  9. ^ ウォーカー、CH（2001年4月26日）『有機汚染物質：生態毒性学的視点』CRCプレス、ISBN 9780748409617。
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  12. ^ 松中 誠; ハットソン DH; マーフィー SD (2013年10月22日). 『作用機序、代謝、毒性：農薬化学：人間の福祉と環境』エルゼビア. ISBN 9781483150451。
  13. ^ ガンサー、フランシス・A.、ガンサー、ジェーン・デイヴィス（2012年12月6日）『残留物レビュー：環境全体における農薬およびその他の汚染物質の残留物』シュプリンガー・サイエンス＆ビジネス・メディア、ISBN 9781461393948。
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  15. ^ Palmeira, CM; Moreno, AJ; Madeira, VMC (1994). 「除草剤2,4-Dおよびジノセブと肝ミトコンドリアの生体エネルギーとの相互作用」. Toxicology and Applied Pharmacology . 127 (1): 50– 57. Bibcode :1994ToxAP.127...50P. doi :10.1006/taap.1994.1138. PMID  8048053.
  16. ^ ab コピウス・ペールブーム、JW (1991)。どれだけのことを考えていますか?。179 ～ 183ページ 。ISBN 978-90-6009-477-8。
  17. ^ "EXTOXNET PIP - DINOSEB". extoxnet.orst.edu . 2017年3月13日閲覧。
  18. ^ ab "Dinoseb". pmep.cce.cornell.edu . 2017年3月13日閲覧。
  19. ^ 「物質安全データシート222：Dinoseb」（PDF） .中央汚染管理局. 2017年3月16日閲覧。
  20. ^ アシュフォード, RD (1994).アシュフォード工業化学辞典. ロンドン, イギリス: Wavelength Publications Ltd. p. 159. ISBN 978-0-9522674-3-0。
  21. ^ ab 「第21章：芳香族の反応」。research.cm.utexas.edu . 2017年3月13日閲覧。
  • 米国EPAデータシート
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