Малатион

Малатион
Малатион
	; ;
Общие
Систематическое; наименование	О,О-Диметил-S-(1,2-дикарбэтоксиэтил); дитиофосфат
Сокращения	ТМ-4049, АС-4049,; ФОГ-3
Традиционные названия	Карбофос, малатон,; кипфос
Хим. формула	C10H19O6S2P
Физические свойства
Состояние	жидкость
Молярная масса	330.36 г/моль
Плотность	1.23 г/см³
Термические свойства
	Температура
• плавления	37 ± 1 ℉
• разложения	140 ± 1 ℉
• вспышки	325 ± 1 ℉
Давление пара	4,0E−5 ± 1,0E−5 мм рт.ст.
Оптические свойства
Показатель преломления	1.4985
Классификация
Рег. номер CAS	121-75-5
PubChem	4004
Рег. номер EINECS	204-497-7
SMILES	O=C(OCC)C(SP(=S)(OC)OC)CC(=O)OCC
InChI	InChI=1S/C10H19O6PS2/c1-5-15-9(11)7-8(10(12)16-6-2)19-17(18,13-3)14-4/h8H,5-7H2,1-4H3 JXSJBGJIGXNWCI-UHFFFAOYSA-N
RTECS	WM8400000
ChEBI	141474
ChemSpider	3864
Безопасность
Токсичность	среднетоксичен
	Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
	Медиафайлы на Викискладе

Малатио́н (малато́н, ТМ-4049, кипфо́с, АС-4049, ФОГ-3, фосфотио́н-50, препарат 4049, англ. Malathion^[2], а также препараты Карбофос, Фуфанон, Алиот) — инсектицид и акарицид широкого спектра действия из класса фосфорорганических соединений (ФОС'ов). Используется в сельском хозяйстве для борьбы с вредными насекомыми, клещами и вредителями запасов (в том числе в смесях с другими активными компонентами); в практике медицинской, санитарной и бытовой дезинсекции (в том числе как противопедикулезное средство)^[2].

Название по ИЮПАК: О,О-Диметил-S-(1,2-дикарбэтоксиэтил)дитиофосфат^[3], брутто-формула C₁₀H₁₉O₆S₂P^[2]; бесцветная маслянистая жидкость с характерным для тиолов запахом.

Выпускается в различных формах и различной концентрации, как правило разбавленный балластным веществом. Ввиду достаточно высокой токсичности больших доз малатиона для человека и животных, к средствам на его основе добавляются ароматизаторы с очень неприятным запахом (этантиол и др.).

История

American Cyanamid Company занималась в 1930—1940 годах разработкой практически удобных методов синтеза О,О-диалкилдитиофосфорных кислот, которые применялись как флотационные средства. Эти кислоты получаются взаимодействием 1 моля пентасульфида фосфора с 4 молями какого-либо спирта^[4]. При дальнейшем исследовании этой области Кассади установил, что диалкилдитиофосфорные кислоты могут присоединяться по двойной связи —С=С—. Диалкилдитиофосфорные кислоты ведут себя с точки зрения их способности присоединяться к двойным связям аналогично сероводороду.

Аддукт диэтилового эфира малеиновой кислоты и О,О-диметилдитиофосфорной кислоты был известен в 1950 году как экспериментальный инсектицид фирмы American Cyanamid Company под названием Т.М.4049. Позднее этот продукт получил название малато́н. В 1953 году он был переименован в малатио́н. В Советском Союзе этот препарат стал известен под названием карбофос.

Независимо от Кассади Н. Н. Мельников и К. Д. Швецова-Шиловская в 1952 году получили малатион в процессе большой работы по изучению реакций присоединения диалкилдитиофосфорных кислот к соединениям, имеющим двойную связь.^[5]

Получение

Схема реакции синтеза малатиона

Основным методом получения малатиона служит реакция присоединения диметилдитиофосфорной кислоты к эфиру малеиновой кислоты (по Мельникову, 1987).

Реакция протекает легко в присутствии основных катализаторов в среде органических растворителей или без них. При синтезе малатиона возможно совмещение реакции получения диметилдитиофосфорной кислоты с её присоединением к диэтилмалеату, если проводить процесс в диэтилмалеате. Однако такая совмещенная реакция иногда протекает настолько бурно, что возможно спонтанное разложение продуктов реакции.

Технический малатион, приготовленный из очищенной диметилдитиофосфорной кислоты, достаточно чист и содержит не более 4 % примесей. Из неочищенной диметилдитиофосфорной кислоты получается препарат с примесью триметилдитиофосфата, который повышает его токсичность для млекопитающих.

Очистку малатиона от примесей можно проводить отгонкой триметилдитиофосфата с острым паром, а также обработкой различными пероксидами.^[4]

Свойства

Малатион в чистом виде — бесцветная маслянистая жидкость с характерным неприятным запахом. Технический препарат представляет собой темно-бурую жидкость. В качестве основной примеси содержит диметилдитиофосфорную кислоту, может содержать ксилол.

Температура кипения 120 °С при 0,2 мм ртутного столба. Плотность 1,23 г/см³ при 25 °С. Молекулярная масса 330.358 а. е. м. Коэффициент преломления 1,4985. Летучесть при:

20° 2,26 мг/м³,
30° 5,6 мг/м³,
40° 13,37 мг/м³.

Плохо растворим в воде (145 мг/л), хорошо растворим в большинстве органических растворителей.

Термически и фотохимически устойчив. Медленно гидролизуется водой, гидролизуется в кислой среде, быстро в щелочной среде, поэтому щелочные растворы являются хорошим средством обезвреживания малатиона и препаратов на его основе. Образующиеся соединения малотоксичны для живых организмов.^[6]^[7]

Применение

Малатион является первым эфиром дитиофосфорной кислоты, нашедшим практическое применение. Вследствие относительно низкой токсичности малатиона для теплокровных животных этот инсектицид и акарицид применяется в сельском хозяйстве, для борьбы с вредителями плодовых деревьев и кустарников^[8], в лесоводстве и для гигиенических целей.^[5] Ранее применяется против комаров, мух, клещей, тараканов, применяется против постельных клопов.

В сельском хозяйстве малатион применяется против сосущих и грызущих насекомых, также он эффективен против растительноядных клещей и щитовок (Coccus hesperidum и других). При применении в открытом грунте малатион обладает незначительным периодом действия, к тому же он неустойчив к воздействию ветра и воды. Вследствие этого проблема остатков малатиона очень упрощается. Малатион не изменяет запаха и вкуса продуктов.^[5] Длительность защитного действия в полевых условиях до 10 дней, в условиях защищенного грунта — 5—7^[7].

Препараты на основе малатиона, а также смеси малатиона с синтетическими пиретроидами применяются для борьбы с вредителями запасов, в том числе продовольственных и семенных; в складских помещениях и оборудовании зерноперерабатывающих предприятий.^[9] Оценка эффективности смесевых препаратов позволяет говорить о синергизме малатиона и синтетических пиретроидов.

Широкое применение малатион нашёл в районах, опасных в отношении заболевания малярией, для проведения медицинской дезинсекции — истребления переносчиков малярии, комаров рода Anopheles. Ежегодно для этой цели международная организация здравоохранения расходует многие тысячи тонн препарата^[5].

В настоящее время малатион почти всюду вытеснен более совершенными и безопасными для человека пиретроидами (циперметрин, перметрин, дельтаметрин, цигалотрин др.), неоникотиноидами (имидаклоприд, тиаметоксам) и другими веществами, а также диазиноном. Однако препараты на основе карбофоса остаются одними из самых эффективных средств борьбы против постельных клопов, весьма слабо чувствительных к прочим инсектицидам.

Механизм действия

Антихолинэстеразное средство необратимого действия. На длительное время инактивирует ацетилхолинэстеразу (фермент, гидролизующий ацетилхолин в холинэргических синапсах), в результате чего происходит изменение в структуре фермента, и его инактивация становится необратимой. Значительно усиливает и удлиняет действие ацетилхолина.

Под влиянием окислителей малатион превращается в соответствующий Р=О—аналог (малаоксон), физиологическая активность которого выше. Этот процесс происходит в организме насекомого, он в меньшей степени свойствен растениям и теплокровным. Этим обусловлена высокая токсичность малатиона для вредителей — в организме насекомых малатион превращается в более токсичный малаоксон, а процессы гидролиза препарата протекают значительно медленнее, чем у теплокровных.^[7]

При систематическом применении малатиона появляются устойчивые популяции насекомых и клещей, резистентность проявляется к этому или другим фосфорорганическим соединениям. Особи, у которых проявляется устойчивость, отличаются физиологической способностью разрушать малатион до продуктов, нетоксичных для организма данного насекомого. Это объясняется следующими процессами в организме насекомого:

появлением специфичного фермента малатионоксидазы, в этом случае вырабатывается специфическая устойчивость только к малатиону;
увеличением активности алиэстеразы и фосфатаз, в этом случае вырабатывается специфическая устойчивость ко всей группе органических соединений фосфора.^[7]

Токсикология

Для человека и теплокровных животных малатион среднетоксичен, степень токсичности зависит от чистоты препарата.

LD₅₀ для мышей и крыс — 400—1400 мг/кг, кошек — 400 мг/кг, для виргинского перепела 359 мг/кг. При нанесении на кожу кроликам — 4000—6150 мг/кг. Токсичен для рыб (острая 96-часовая СК50 — 0.018 мг/л для радужной форели), а также пчел (ЛД50 160 нг контактно) и других полезных членистоногих: наездников, хищных клещей. Высокотоксичен для водных членистоногих (дафния, креветка-мизида, мотыль): острая 96-часовая СК50 <1 мкг/л^[1].

ДСД 0,02 мг/кг массы тела человека. ПДК в почве 2,0 мг/кг (транслокационно), в воде водоемов 0,05 мг/дм³ (органолептически), в воздухе рабочей зоны 0,05 мг/м³, в атмосферном воздухе 0,015 мг/м³ (максимально разовая концентрация)^[2]. МДУ в продукции (мг/кг):

в бахчевых — 0,5
в винограде — 0,5
в горохе — 0,3
в грибах — 0,3
в зерне хлебных злаков — 3,0
в капусте — 0,5
в картофеле — 0,05
в крупе (кроме маой) — 1,0
в кукурузе (зерно) — 0,3
в огурцах — 0,5
в плодовых (косточковые, семечковые) — 0,5
в подсолнечнике (семена, масло) — 0,02
в продуктах животноводства — 0,01
в свекле (сахарной, столовой) — 0,5
в сое (бобы) — 0,3
в сое (масло) — 0,1
в табаке — 1,0
в томатах — 0,5
в хмеле сухом — 1,0
в чае — 0,5
в ягодах — 0,01.^[2]

Жидкий аэрозоль малатиона в концентрации 1,3—2 мг/м³ вызывает у кошек небольшое понижение активности холинэстеразы эритроцитов и сыворотки крови (пороговая концентрация). Концентрация 10—12 мг/м³ вызывает симптомы интоксикации у кошек: слюнотечение, повышение возбудимости, агрессивность. Ежедневное скармливание кошкам 1 мг/кг с пищей вызывает их гибель через 4—4,5 месяца, что свидетельствует о наличии выраженных кумулятивных свойств. При интоксикации малатионом угнетение центральной нервной системы превалирует над возбуждением.

Хронической токсичностью практически не обладает^[], кожно-резорбтивный эффект выражен слабо. Сравнительно невысокая токсичность малатиона для млекопитающих объясняется особенностями метаболизма препарата (точки разрушения малатион в организме млекопитающего). В организме теплокровного животного вследствие высокой активности карбоксиэстераз разрушение молекул малатиона идет в первую очередь в направлении гидролиза СО2-С=О(-О)-групп. При этом образуются водорастворимые малатионмоно- и дикарбоновые кислоты, легко удаляемые из организма. Параллельно с этим под действием фосфатаз происходит гидролитическое разрушение другой части молекулы с образованием также водорастворимых малотоксичных продуктов. Водорастворимые и ионизированные вещества практически не проникают в нервную систему животного, но легко выделяются из организма с мочой. Образование малаксона^[] в организме млекопитающего происходит в очень ограниченном количестве.

Однако, по данным из последних источников, в определённых условиях малатион может подвергаться изомеризации (МеО-Р=S → МеS-P=O) с образованием дитиофосфата, у которого токсичность в отношении теплокровных значительно выше, чем у малатиона^[10].

Большое преимущество малатиона — отсутствие способности накапливаться в тканях животного. Поэтому он используется в ветеринарии для борьбы с экзо- и эндопаразитами животных и птиц и для уничтожения мух и комаров в животноводческих помещениях.^[7]

Симптомы острого отравления развиваются медленно. Начальные признаки интоксикации при введении смертельной дозы появлялись обычно через 40—60 минут и выражались в угнетении, заторможенности. Ещё через 30—60 минут развивалось двигательное возбуждение, затем появлялось слюнотечение, иногда рвота. У части животных возникал тремор, клонические судороги. Дыхание учащалось, становилось поверхностным. Кошки погибали через несколько часов, а некоторые — на протяжении 2—3 дней после введения малатиона.^[2]

Известны случаи отравления людей. Описано отравление ребёнка, выпившего 8 мл 50%-ного раствора малатиона в ксилоле. Ребёнок выжил благодаря интенсивной терапии атропином. Зарегистрирован случай отравления рабочих, занятых погрузкой в самолёт мешков с 25%-ным смачивающимся порошком.^[2]

Характерными проявлениями интоксикации у людей являются слюнотечение, рвота, понос, одышка, цианоз, гипертензия, миоз, отёк мозга.^[2]

При концентрации малатиона в воздухе рабочей зоны порядка 0,1 мг/м3 активность холинэстеразы у людей не понижалась.^[2]

После однократной обработки коров 0,5%-ной водной эмульсией обнаружен в молоке. Выделение его продолжалось в течение трех дней. Молоко обработанных животных может содержать малатион в количестве до 0,5 мг/л.^[2]

Малатион разрушается при термической обработке пищевых продуктов.^[6]

Классы опасности. Все препараты на основе малатиона относятся к 3 классу опасности для человека. В отношении пчел препараты относят как к 3 так и к 1 классу.^[9]

Устойчивость в окружающей среде

Малатион быстро разлагается в окружающей среде: подвержен водному гидролизу (период полуразложения 6 дней при 20°C и pH 7), в почве период полуразложения всего несколько часов^[1].