テフルトリン
殺虫剤として使用される合成ピレスロイド
テフルトリン
テフルトリン（ラセミ体）
名前
推奨IUPAC名
rac -(2,3,5,6-テトラフルオロ-4-メチルフェニル)メチル (1 R ,3 R )-2,2-ジメチル-3-[(1 Z )-2-クロロ-3,3,3-トリフルオロプロプ-1-エン-1-イル]シクロプロパン-1-カルボキシレート
その他の名前
テフルトリン
識別子
  • 79538-32-2 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:9430 チェックはい
チェムブル
  • ChEMBL1335810
ケムスパイダー
  • 9709620 チェックはい
ECHA 情報カード 100.124.968
EC番号
  • 616-699-6
ケッグ
  • C10992
  • 5281874
ユニイ
  • 2HE8P42H2J チェックはい
  • DTXSID101355738 DTXSID5032577、DTXSID101355738
  • InChI=1S/C17H14ClF7O2/c1-6-11(19)13(21)7(14(22)12(6)20)5-27-15(26)10- 8(16(10,2)3)4-9(18)17(23,24)25/h4,8,10H,5H2,1-3H3/b9-4-/t8-,10-/m1/s1 チェックはい
    キー: ZFHGXWPMULPQSE-SZGBIDFHSA-N チェックはい
  • InChI=1/C17H14ClF7O2/c1-6-11(19)13(21)7(14(22)12(6)20)5-27-15(26)10- 8(16(10,2)3)4-9(18)17(23,24)25/h4,8,10H,5H2,1-3H3/b9-4-/t8-,10-/m1/s1
    キー: ZFHGXWPMULPQSE-SZGBIDFHBO
  • CC1=C(C(=C(C(=C1F)F)COC(=O)[C@@H]2[C@@H](C2(C)C)/C=C(/C(F)(F)F)\Cl)F)F
プロパティ[1]
C 17 H 14 Cl F 7 O 2
モル質量 418.74  g·mol −1
外観 無色の固体
密度 1.48 g/mL
融点 44.6℃
沸点 1 mmHgで156 °C
水中0.02 mg/L

アセトン、ヘキサン、トルエン中500 g/L以上

ログP 6.4
危険性[2]
GHSラベル：
GHS06: 有毒GHS09: 環境ハザード
危険
H300、H310、H330、H410
P260、P262、P264、P270、P271、P273、P280、P284、P301+P310、P302+P350、P304+P340、P310、P320、P321、P322、P330、P361、P363、P391、P403+P233、P405、P501
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。
化合物

テフルトリンは、殺虫剤として使用される有機化合物のISO 一般名[3]です。[1]これはピレスロイドであり、キクの花に含まれる天然の殺虫剤ピレトリンの構造と特性を模倣した合成殺虫剤です。テフルトリンなどのピレスロイドは、天然ピレトリンよりも費用対効果が高く、作用時間が長いため、農業用殺虫剤の有効成分として好まれています。 [4] テフルトリンが蒸気として土壌粒子に不可逆的に結合することなく移動できるため、土壌害虫に効果的です。この点で、他のほとんどのピレスロイドとは異なります。[5]

合成

テフルトリン（X=CH 3）は、シハロトリン酸塩化物[6]と4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコール[7]とのエステル化によって製造される。後者はテフルトリンが発明された当時は新規な化合物であり[8]、その製造法の選択については議論されてきた。[9]

歴史

1974年までに、ロスザムステッド研究所の科学者チームは、農業での使用に適した3種類のピレスロイド、すなわち ペルメトリン、シペルメトリン、デルタメトリンを発見しました。[10]これらの化合物はその後、それぞれNRDC 143、149、161としてNRDCから企業にライセンス供与され、指定された地域で販売するために開発することができました。インペリアル・ケミカル・インダストリーズ（ICI）はペルメトリンとシペルメトリンのライセンスを取得しましたが、NRDCとの契約では世界中での販売は許可されていませんでした。また、ジェロッツヒルのICI自身の研究者にとって、デルタメトリンは他の化合物に比べて効力が大きいため、市場での将来の競争が困難になる可能性があることは明らかでした。そのため、そこの化学者は、ロスザムステッドの殺虫剤に比べてスペクトルが広く、費用対効果が高いという利点がある特許取得可能な類似物質を探しました。最初の躍進は、特に二重結合がZ型の場合、シペルメトリン中の塩素の1つをトリフルオロメチル基で置き換えたときに達成されました。2番目は、二重結合に加えてシクロプロパン環の立体化学を制御することでZ-シス酸を実際に製造するために化学者が開発したプロセスに依存していました。 [6]これによりシハロトリンは商品化され、比較的大量の酸が供給できるようになりました。市販されている多数のベンジルアルコールと組み合わせた探索的研究が継続されました。主にこれらは生物活性がほとんどないか全くありませんでしたが、ペンタフルオロベンジルアルコールを使用した場合、X=FのエステルはDiabrotica balteataに対してかなりの固有活性を示しただけでなく、他の既知のピレスロイドとは異なり、土壌が存在しても効果を発揮し続けました。さらなる研究の結果、圃場試験の結果、X=CH 3の類似体（すなわちテフルトリン）が開発に最適な化合物であることが特定され、ICIコード番号PP993として販売されました。[5] 1987年にForceという商標で初めて販売されました。[11] 2000年、ICIの農薬事業はノバルティスの農薬事業と合併し、シンジェンタが設立されました 。シンジェンタは現在もテフルトリンを製造・供給しています。親化合物の米国特許は2002年11月に失効しました。[12] テフルトリンは、2008年12月5日まで欧州連合で販売登録されていましたが、その時点で認可が取り消された農薬のグループに追加され、販売できなくなりました。[13]しかし、2012年1月1日に再承認されました。[14] [15]

作用機序

テフルトリンを含むピレスロイド系殺虫剤は、生物の神経系の機能を阻害する。これらは即効性の軸索 興奮毒素であり、電位依存性ナトリウムチャネルに影響を及ぼす。[16]ナトリウムチャネルは、1つの大きなβサブユニットと2つのより小さなβサブユニットからなるヘテロ多量体複合体である。テフルトリンの結合部位は、チャネルの孔も形成するβサブユニット上にある。テフルトリンは、不活性化を阻害し、非活性化を遅らせることでチャネルの機能を変化させる。[17]その結果、ナトリウムチャネルが持続的かつ長期間活性化され、昆虫にとって致命的なナトリウムが流入する。ナトリウムチャネルには多くの異なる形態があり、哺乳類では、9つの異なるナトリウムチャネルβサブユニット（Nav1.1 - Nav1.9と命名）が同定されている。[18]チャネルアイソフォームはテフルトリンに対する親和性が異なり、例えばNav1.6はNav1.2アイソフォームよりも少なくとも15倍敏感である。[19] [20]

処方

テフルトリンは、最終消費者向けには製剤化された製品としてのみ提供されています。主な用途は、顆粒剤としてトウモロコシの土壌に生息する昆虫の防除です。 [21]また、種子処理にも使用できます。

使用法

すべての農薬は、使用される国の適切な当局から登録を受ける必要があります。 [22]アメリカ合衆国では、環境保護庁（EPA）が連邦殺虫剤・殺菌剤・殺鼠剤法（FIFRA）および食品品質保護法（FQPA）に基づき、農薬の規制を担当しています。[23]農薬は、販売時に添付されているラベルの指示に従ってのみ合法的に使用できます。ラベルの目的は、「人の健康と環境へのリスクを最小限に抑えながら、効果的な製品性能を実現するための明確な指示を提供すること」です。ラベルは、農薬の使用方法と使用方法を規定する法的拘束力のある文書であり、農薬を使用する際にラベルの記載通りに従わない場合は連邦法違反となります。[24]アメリカ合衆国におけるテフルトリンの現行（2020年）ラベルは、畑作トウモロコシ、ポップコーン、種子トウモロコシ、スイートコーンへの使用を対象としており、使用量も明記されています。[25]欧州連合（EU）では、農薬の承認と認可 には2段階のアプローチが採用されています。まず、市場向けに製剤を開発する前に、有効成分がEU域内で承認される必要があります。承認取得後、申請者は販売を希望するすべての加盟国から、当該製品の認可を取得する必要があります。その後、食品中の残留農薬が欧州食品安全機関（EFSA）が定めた基準値を下回っていることを確認するための監視プログラムが実施されます。

テフルトリンによって防除されるいくつかのDiabrotica害虫の成虫

テフルトリンの主な用途は、コーンルートワーム（ Diabrotica属）の幼虫を駆除することであり、ヨトウムシやコガネムシの幼虫にも致命的である。関連昆虫もこの化合物に対して感受性があり、トビムシ、ミミズムシ、ヤスデ、コガネムシ、ヒアリ、コナジラミなどの害虫が含まれる。[1]農家にとっての利点は、収穫時の収量増加である。農家は経済的に最大の利益になるように行動できる。つまり、追加収量の価値を見積もることができ、殺虫剤を使用する総費用に基づいて購入を決定できる。エンドユーザーによるこの費用便益分析により、供給者が要求できる最高価格が決まる。米国農業におけるテフルトリンの推定年間使用量は、米国地質調査所によって地図化されている。[26]これは、使用量が2003年にピークを迎えたが、入手可能な最新のデータである2017年までに年間約15万ポンド（68,000 kg）に減少し、ほぼコーンベルト地域でのみ減少していることを示しています。テフルトリンは他のピレスロイドとは異なり、比較的高い揮発性を持ち、蒸気が散布場所から周囲の土壌に移動することから、土壌害虫を防除することができます。[5] 20℃における蒸気圧は8.4 mPaですが、例えばペルメトリンの場合は0.007 mPaです。[1]

人間の安全

テフルトリンは使用制限のある農薬です。そのため、米国では、ラベル表示と異なる方法で製品を使用することは連邦法違反となり、使用者は使用時にラベルを所持していなければなりません。テフルトリンは、粉塵やミストの吸入、または経口摂取によって体内に吸収されます。中程度の眼刺激を引き起こします。長時間または頻繁に皮膚に接触すると、一部の人にアレルギー反応を引き起こす可能性があります。皮膚への曝露により、チクチク感、かゆみ、灼熱感、または刺すような感覚などの一時的な感覚が生じることがあります。曝露後すぐに発症する場合もあれば、4時間後に発症する場合もありますが、明らかな皮膚損傷を伴わずに2～30時間持続する場合もあります。[25] 応急処置については、ラベル情報に記載されています。[25]

代謝

哺乳類のLD50は21.8 mg/kg（ラット、経口）である。[1]テフルトリンの第一相代謝は、酸化と加水分解の両方を経て進行する。[27] 酸化の最初の標的はメチル基である。シクロプロパン環とテトラフルオロベンゼン環のメチル基はアルコール基に酸化され、さらにカルボン酸に酸化される。テフルトリンの加水分解はエステル結合で起こり、シハロトリン酸と4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルアルコールが生成され、さらに対応するカルボン酸に酸化される。第二相代謝では、第一相代謝物は利用可能なアルコール基にグルクロン酸抱合され、膜輸送と最終的には排泄を促進する。

環境への影響

テフルトリンは淡水魚、河口魚、無脊椎動物に対して非常に強い毒性を示す。[25]その特性と環境への影響は、いくつかの出版物で要約されている。[1] [2] [28] 最終的には、各国の規制当局が最終使用者への利益と、この化合物に内在する危険性、そして結果として消費者や環境全体へのリスクとのバランスを取らなければならない。これらの規制当局は、テフルトリンの使用条件を規定している。

耐性管理

生物種は進化し、ピレスロイド（そして実際、ほぼ全ての殺虫剤）に対する耐性を獲得する能力を持っています。この可能性は、慎重な管理によって軽減できます。テフルトリン耐性を獲得した個々の害虫種の報告は、製造業者、EPA（環境保護庁）などの規制機関、そして殺虫剤耐性行動委員会（IRAC）によって監視されています。[29]場合によっては、それぞれが関連する害虫に作用するが、作用機序が互いに関連していない2種類以上の殺虫剤を混合使用することで、耐性獲得のリスクを軽減できます。IRACは、このことを促進するために殺虫剤をクラスに分類しています。

参考文献

  1. ^ abcdef 農薬特性データベース. 「テフルトリン」. ハートフォードシャー大学.
  2. ^ ab 「テフルトリン」。米国国立医学図書館。2020年2月2日閲覧。
  3. ^ 「農薬一般名一覧：テフルトリン」BCPC。
  4. ^ メトカーフ, ロバート L.; ホロウィッツ, アブラハム R. (2014). 「昆虫防除 1. 基礎」.ウルマン工業化学百科事典. Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a14_263.
  5. ^ abc McDonald, E.; Punja, N.; Jutsum, AR (1986). 「土壌用ピレスロイドであるテフルトリンの発明と最適化の根拠」英国作物保護会議-害虫・疾病会議議事録(1): 199–206 .
  6. ^ ab GB 2085000 撤回、クロスビー、ジョン、「高シス含有量の特定のシクロプロパンピレスロイド中間体の製造のための改良プロセス」、1982年4月21日発行、ICI plc に譲渡 
  7. ^ 米国特許4551546、Punja、N、ICI plcに譲渡 
  8. ^ マクドナルド、エドワード；パンジャ、ナジム（1986）「ポリフルオロベンジルピレスロイドエステルの合成と生物活性に関するノート」農薬科学. 17 (4): 459– 463. doi :10.1002/ps.2780170418.
  9. ^ Milner, DJ (1989). 「殺虫剤テフルトリンへの道：4-メチル-2,3,5,6-テトラフルオロベンジルユニットへの道における異例のステップ」Journal of Fluorine Chemistry . 45 (1): 107. Bibcode :1989JFluC..45..107M. doi :10.1016/S0022-1139(00)84479-6.
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  11. ^ 「シンジェンタ：ジェロッツ・ヒル国際研究センターの科学的卓越性75周年を祝う」（PDF）シンジェンタ、2003年。2007年10月11日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。
  12. ^ 「US4551546、ハロゲン化エステル」。
  13. ^ "EUR-Lex - 32008D0934 - JP"。eur-lex.europa.eu。 2008年12月5日。
  14. ^ "EUR-Lex - 02008D0934-20120101 - JP". 2012年1月1日。
  15. ^ 「EU農薬データベース - 欧州委員会」ec.europa.eu。
  16. ^ Tan, Jianguo; Soderlund, David M. (2008). 「ヒトとラットのNav1.3電位依存性ナトリウムチャネルは、不活性化特性とピレスロイド系殺虫剤テフルトリンに対する感受性が異なる」. Neurotoxicology . 30 (1): 81– 89. doi :10.1016/j.neuro.2008.10.008. ISSN  0161-813X. PMC 2696113. PMID 19026681  . 
  17. ^ Trainer, Vera L.; Mcphee, Jancy C.; Boutelet-Bochan, Helene; Baker, Carl; Scheuer, Todd; Babin, Didier; Demoute, Jean-Pierre; Guedin, Denis; Catterall, William A. (1997年4月1日). 「ピレスロイドの脳ナトリウムチャネルαサブユニットへの高親和性結合」. Molecular Pharmacology . 51 (4): 651– 657. doi :10.1124/mol.51.4.651. ISSN  0026-895X. PMID  9106631. S2CID  89494224.
  18. ^ Goldin, Alan L.; Barchi, Robert L.; Caldwell, John H.; Hofmann, Franz; Howe, James R.; Hunter, John C.; Kallen, Roland G.; Mandel, Gail; Meisler, Miriam H.; Netter, Yoheved Berwald; Noda, Masahara; Tamkun, Michael M.; Waxman, Steven G.; Wood, John N.; Catterall, William A. (2000年11月1日). 「電位依存性ナトリウムチャネルの命名法」. Neuron . 28 (2): 365– 368. doi : 10.1016/S0896-6273(00)00116-1 . ISSN  0896-6273. PMID  11144347.
  19. ^ Tan, Jianguo; Soderlund, David M. (2010年9月15日). 「ピレスロイド系殺虫剤S-バイオアレトリン、テフルトリン、およびデルタメトリンのラットNav1.6ナトリウムチャネルに対する異なる作用」. Toxicology and Applied Pharmacology . 247 (3): 229– 237. doi :10.1016/j.taap.2010.07.001. ISSN  0041-008X. PMC 2929565. PMID 20624410  . 
  20. ^ クラーセン、カーティス・D.編（2001年）『カサレットとダウルの毒性学：毒物の基礎科学』（第6版）ニューヨーク：マグロウヒル、メディカル出版部。ISBN 978-0-07-134721-1。
  21. ^ 「Force 6.5g 殺虫剤」シンジェンタ（米国） . 2020年2月2日閲覧。
  22. ^ Willson HR (1996). 「農薬規制」. Radcliffe EB, Hutchison WD, Cancelado RE (eds.). Radcliffe's IPM World Textbook . セントポール: ミネソタ大学. 2017年7月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  23. ^ 「農薬と公衆衛生」.農薬：健康と安全.米国環境保護庁. 2015年8月20日. 2014年1月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2020年2月4日閲覧。
  24. ^ EPA (2013年2月27日). 「農薬ラベル」 . 2020年2月4日閲覧。
  25. ^ abcd "Force 6.5g". シンジェンタ米国. 2020年2月2日閲覧。
  26. ^ 米国地質調査所 (2020年6月18日). 「テフルトリンの農業用途推定量、2017年」. 2020年9月4日閲覧。
  27. ^ Marrs, Tim (2012).殺虫剤の哺乳類毒性学. ケンブリッジ: 王立化学協会. pp.  156– 158. ISBN 978-1-84973-300-7。
  28. ^ テフルトリン. 害虫管理規制庁. 2010. p. 116. ISBN 978-1-100-14618-8。
  29. ^ 「IRACウェブサイト」。

さらに読む

  • Leahy, JP編 (1985). 『ピレスロイド系殺虫剤』Taylor and Francis, London. p. 440. ISBN 0-85066-283-4。
  • ナウマン、クラウス（2013）『合成ピレスロイド系殺虫剤：構造と特性』シュプリンガー、p.244、ISBN 978-3-642-74851-6。
  • ナウマン、クラウス（2012年）『合成ピレスロイド系殺虫剤：化学と特許』シュプリンガー社、p.412、ISBN 978-3-642-74854-7。
  • テフルトリンのPPDB農薬特性データベース
  • シグマアルドリッチのテフルトリンのMSDS
  • Pubchemのテフルトリン
  • 国際化学物質安全情報
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