tìm hiểu về thuốc trừ sâu malathion

TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION ĐỀ TÀI BÁO CÁO Tìm hiểu về thuốc trừ sâu Malathion MỤC LỤC Page 1 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION Lời Mở Đầu Kể từ trước năm 2000 trước Công nguyên, con người đã sử dụng thuốc trừ sâu để bảo vệ mùa màng của họ. Đầu tiên được biết thuốc trừ sâu là nguyên tố lưu huỳnh được sử dụng ở Sumer khoảng 4.500 năm TCN ở vùng Lưỡng Hà cổ đại. Đến thế kỷ 15, các hóa chất độc hại như asen , thủy ngân và chì đã được áp dụng cho cây trồng để diệt sâu bệnh. Vào thế kỷ 17, sulfate nicotine được chiết xuất từ thuốc lá được sử dụng như là thuốc diệt côn trùng. Thế kỷ 19 người ta biết đến 2 loại thuốc dạng tự nhiên là pyrethrum tìm thấy từ loài cây chi Cúc đại đóa (Chrysanthemum) và Rotenon tìm thấy từ rễ các loài cây nhiệt đới thuộc họ Đậu. Đến những năm 1950, thuốc bảo vệ thực vật chứa asen chiếm ưu thế. Paul Müller phát hiện ra DDT là một loại thuốc trừ sâu rất hiệu quả nhưng chúng được thay thế bởi các thuốc trừ sâu nhóm organophosphates và carbamates năm 1975. Trong những năm qua, việc nghiên cứu tổng hợp và sử dụng các hóa chất có tác dụng phòng trừ sâu bệnh gây hại trên toàn thế giới đã phát triển không ngừng. Hàng triệu hóa chất với các dạng gia công khác nhau được đưa vào sử dụng. Sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật trong công tác phòng trừ dịch hại đã, đang và sẽ trở thành cộng cụ không thể thiếu với nước ta và các nước trên thế giới. Do những lợi ích của thuốc phòng trừ dịch hại ThS. Lê Thị Thùy đã giao cho em đề tài “Tìm hiểu về thuốc trừ sâu Malathion”- một chất đang được sử dụng rộng Page 2 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION rãi hiện nay ở Việt Nam và nhiều nước trên thế giới. Em xin chân thành cảm ơn giảng viên Lê Thị Thùy đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học này. 1. TỔNG QUAN VỀ THUỐC TRỪ SÂU Trong những năm gần đây, ( đặc biệt sau chiến tranh thế giới thứ II) thuốc trừ sâu hóa học đã trở thành phương pháp quan trọng nhất để quản lý dịch hại. "Thế hệ đầu tiên" thuốc trừ sâu chủ yếu là các hợp chất có độc tính cao, chẳng hạn như asen và hydrogen cyanide. Chúng phần lớn đã bị cấm sử dụng trên thế giới do không còn hiệu quả hoặc quá độc hại. "Thế hệ thứ hai" thuốc trừ sâu chủ yếu gồm các hợp chất hữu cơ tổng hợp, đặc biệt sự ra đời thuốc trừ sâu DDT. DDT là thuốc trừ sâu hydrocarbon clo (clo hữu cơ): dichlorodiphenyltrichloroethane. DDT được phát hiện vào năm 1939 bởi nhà hóa học Thụy Sĩ Paul Muller. Trong những ngày đầu, nó đã được sử dụng rộng rãi do: • Phổ tác động rộng, độc tính thấp với động vật có vú. • Bền vững trong môi trường, phân hủy chậm, nên không phải dùng thường xuyên. • Không hòa tan trong nước, nên không bị rửa trôi sau những trận mưa. • Không tốn kém và dễ áp dụng. Do hiệu quả tiêu diệt các loài gây hại nên nó thúc đẩy năng suất cây trồng và rất rẻ tiền khiến DDT được sử dụng một cách nhanh chóng trên toàn thế giới. Năm 1948, Muller được trao giải Nobel nhờ khám phá ra DDT. DDT còn được sử dụng cho nhiều mục đích khác. Ví dụ, nó được sử dụng diệt rận cho binh sĩ trong Thế chiến II, và, cho đến năm 1960 vẫn được dùng để kiểm soát muỗi trong khu dân cư của Hoa Kỳ. Page 3 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION Tuy nhiên sau này người ta phát hiện ra độc tính của DDT với cá, cua. Do DDT tích tụ tại các mô mỡ sinh vật gây nên tình trạng tích lũy sinh học, và nó là nguyên nhân làm biến mất nhiều quần thể sinh vật. Tiếp xúc vời DDT ở nồng độ cao trong thời gian dài có thể gây ung thư gan, sinh sản bất thường (ví dụ như mức độ cực kỳ cao estrogen hoặc ở mức độ thấp của steroid thượng thận, như progesterone). Những mối quan tâm, và sự phản đối kịch liệt khiến Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) phải hủy bỏ việc đăng ký DDT ở Mỹ vào năm 1972. Hiện tại không có sản xuất của DDT ở Mỹ. Tuy nhiên DDT vẫn còn được sử dụng ở các nước kém phát triển để phòng chống bệnh sôt rét ( 1 đến 3 triệu người chết mỗi năm do sốt rét - số người chết tương đương AIDS. Sau khi DDT và các thuốc thuộc dẫn xuất clo hữu cơ ra đời, các loại thuốc thuộc các nhóm chức khác cũng được tổng hợp như thuốc trừ sâu phosphor hữu cơ và cacbamat. Các hợp chất này có tác dụng trừ sâu rất tốt, và có tính chọn lọc cao. Trong vài chục năm gần đây, một số hợp chất tổng hợp bắt chước cấu trúc các sản phẩm tự nhiên được nghiên cứu, điển hình là các pyethroid ( dựa trên cấu trúc của pyrethrum có trong dịch chiết cây cúc sát trùng Chrysanthemum cinerariaefolium ). Hiện nay, việc sử dụng các chế phẩm sinh học hoặc có nguồn gốc tự nhiên trong công tác phòng trừ dịch hại nói chung và trừ sâu nói riêng ngày càng được khuyến khích. Tuy nhiên, trong một thời gian dài nữa các hóa chất tổng hợp có tác dụng trừ sâu vẫn chiếm một vị trí quan trọng trong công tác phòng trừ dịch hại, bảo vệ mùa màng trên toàn thế giới. [1]  Giới thiệu về Malathion Malathion là thuốc trừ sâu lân hữu cơ được đăng ký sử dụng tại Hoa Ký những năm 1956. Malathion được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp, khu dân cư, khu vui chơi công cộng và trong những chương trình y tế cộng đồng kiểm soát dịch hại. Tại Mỹ, nó là thuốc trừ sâu lân hữu cơ được sử dụng phổ biến nhất. Nó được sử dụng trong những năm 1980 tai California để chống lại ruồi giấm Địa Trung Hải. Malathion được rải ở nhiều thành phố để diệt virus Tây sông Nile. Trong mùa thu Page 4 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION năm 1999 và mùa xuân năm 2000, Long Island và năm quận của thành phố New York đã được phun nhiều loại thuốc trừ sâu trong đó có malathion. Malathion cũng có thể được tìm thấy trong các sản phẩm thuốc bảo vệ thực vật sử dụng trong nhà và trên các vật nuôi để kiểm soát bọ ve và các loài côn trùng như bọ chét và kiến kiểm soát muỗi và nhiều loại côn trùng tấn công trái cây, rau quả, cây cảnh, và cây bụi. Những sản phẩm kiểm soát dịch muỗi có chứa malathion hơn 95% và thường không pha loãng. Malathion được bào chế thành các dạng huyền phù đậm đặc, bột, bột thấm ướt Malathion cũng có thể được tim thấy trong công thức các loại thuốc trừ sâu khác. 2. THUỐC TRỪ SÂU MALATHION 2.1. Tính chất Malathion 2.1.1. Tên • IUPAC: diethyl (2RS) -2 - (dimethoxyphosphinodithioyl) butanedioate • Công thức phân tử: C 10 H 19 O 6 PS 2 • Phân loại: phosphor hữu cơ • Malathion còn được gọi là carbophos, maldison và mercaptothion. Tên thương mại cho các sản phẩm có chứa malathion bao gồm Celthion, Cythion, Dielathion, El 4049, Emmaton, Exathios, Fyfanon và Hilthion, Karbofos và Maltox. 2.1.2. Tính chất vật lý • Malathion kỹ thuật là một chất lỏng màu hổ phách ở nhiệt độ phòng. Page 5 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION • Mùi khó chịu giống mùi chồn hôi hoăc tỏi. • Trọng lượng phân tử: 330,36 • Độ tan trong nước: 130 mg / L • Độ tan trong dung môi: tan hầu hết trong các dung môi hữu cơ. • Nhiệt độ sôi: 156 – 157 o C • Điểm kết tinh: 2.85 o C • Áp suất hơi: 1.78 x 10-4 mmHg tại 25 ºC hoặc 5.3 mPa tại 30 ºC • Hệ số phân bố ( octanol – water ): 2.7428 • Độ bay hơi của Malathion ở nhiệt độ phòng tương đối cao. Độ bay hơi biểu lộ tác động xông hơi của Malathion trong phòng chống côn trùng. 2.1.3. Tính chất hóa học • Oxy hóa tới Malaoxon: Trong đa số những ete dithiophotphoric, nguyên tử lưu huỳnh liên kết với photpho bằng liên kết đôi có thể thay thế bằng nguyên tử oxy khi bị oxy hóa, do đó malathion chuyển thành Malaoxon là hợp chất chứa oxy, có liên kết đôi với oxy bằng cách xử lý với acid nitric ở 25 - 30°C: • Sự phân giải trong môi trường kiềm và acid Trong môi trường kiềm, bị phân giải thành acid dimethyl dithiophotphoric và ete của acid fumaric . Trong môi trường acid, tạo acid dimethylmonothiophotphoric và ete ethyl của acid α-mercaptosuccinic và đây là phương pháp trong công nghiệp điều chế ete ethyl này Page 6 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION • Sự đồng phân hóa malathion Những ete của acid O,O-diethylthion photphoric bị đồng phân hóa khi đun nóng. S liên kết với P bằng nối đôi bị chuyển vào nhánh bên cạnh và vị trí của nó được thay thế bằng oxy. • Dẫn xuất của malathion Khi tương tác ete dimetyl của acid α-closuccinic với muối Na của acid O,O dialkylthiolphotphoric thu được dẫn xuất malathion 2.1.4. Tác dụng dược lý [5]  Cơ chế tác động: Page 7 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION Malathion và thuốc trừ sâu phosphor hữu cơ khác liên kết với enzyme acetylcholinesterase (AChE) của côn trùng. Trong những trường hợp bình thường, AChE liên kết với các chất dẫn truyền thần kinh acetylcholine (ACh) ở ngã ba thần kinh, chấm dứt sự kích thích của tế bào thần kinh tiếp theo. Khi AChE liên kết với malaoxon, chất chuyển hóa của malathion, ACh tích lũy ở đầu dây thần kinh, kết quả kích thích hệ thần kinh. Tác động sinh học của malathion do enzyme trung gian cytochrome P450 trong gan, tạo ra chất chuyển hóa hoạt động malaoxon. Malaoxon độc gấp 22 lần so với malathion bằng con đường tiếp xúc và gấp 33 lần bằng con đương vị độc. Các enzym trong gan có thể chuyển hóa malathion dẫn đến sự hình thành của isomala-thion, là chất ức chế men AChE mạnh. Đối với động vật có vú, động vật lưỡng cư, cá, bò sát, và các loài chim. Trong những sinh vật này, liên kết giữa AChE và malathion cũng gây ra sự tích tụ ACh tại các ngã ba dây thần kinh. Tích lũy của ACh này dẫn đến sự kích thích các tế bào tuyến, hạch, hệ thống thần kinh trung ương, hệ vận động cơ vân. Sự hấp thu và chuyển hóa các organophosphates như malathion ở động vật có vú tương tự côn trùng.Ở động vật có vú và các loài chim hoạt động của men carboxylesterase lớn hơn so với mức ở côn trùng. Điều này cho phép các loài chim và động vật có vú làm suy giảm malathion nhanh hơn nó bị oxy hóa thành malaoxon. Do đó, các loài động vật có xương sống giải độc và bài tiết malathion dễ dàng hơn so với các loài côn trùng. Vì vậy độc tính của malathion tương đối thấp ở động vật có vú và các loài chim. Malathion được coi là không độc hại cho thực vật hoặc tảo bởi vì chế độ hoạt động của nó nhắm mục tiêu đến hệ thống thần kinh.  Con đường tác động: tiếp xúc, vị độc, xông hơi. • Vị độc: Malathion cá độ độc thấp khi tác động bằng con đường vị độc. LD 50 là 5400 mg / kg ở chuột đực và 5700 mg / kg ở chuột cái. Độc tính thấp là do quá trình trao đổi chất nhanh chóng của malathion nhờ enzyme carboxylesterase. LD 50 ở chuột dao động từ 400-4000 mg/kg. Page 8 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION • Tiếp xúc: Malathion ít độc tính khi tiếp xúc với da. LD50 ở chuột là> 2000 mg / kg. Dựa trên giá trị này, EPA ( Environmental Protection Agency – cơ quan bảo vệ môi trường ) xem xét malathion là chất có độ độc thấp. LD 50 qua da có giá trị lớn hơn 4000 mg / kg trong chuột và 4100-8800 mg / kg trong thỏ. Trong một nghiên cứu gây kích ứng da, malathion gây kích ứng da nhẹ trên thỏ. • Xông hơi: Malathion có độ độc rất thấp khi hít vào, LC 50 ở chuột> 5,2 mg / L. Trong một nghiên cứu khác, thỏ và chim cút được tiếp xúc với hơi malathion kỹ thuật ở nồng độ 6, 34, 65, và 123 mg/m 3 thông qua thiết bị phun tia cho thấy có sự giảm hoạt động plasma ChE sau khi tiếp xúc với nồng độ malathion 34 mg/m 3 hoặc cao hơn, mặc dù không có chim cút chết và không cho thấy dấu hiệu bên ngoài của nhiễm độc.  Số phận trong cơ thể: • Hấp thụ Sau khi tiếp xúc, malathion được hấp thu nhanh chóng vào cơ thể. Malathion dễ dàng hấp thụ qua da, tùy thuộc % liều dùng và bộ phận tiếp xúc. Các nhà nghiên cứu đã cho malathion tiếp xúc với da của các tình nguyện viên nam giới tại các điểm khác nhau của cơ thể của họ, bao gồm cả nách, cánh tay, chân, bụng, trán, và góc hàm. Hấp thụ lớn nhất ở nách. Sự hấp thụ qua da ở vùng nách và trán gấp 4,2 và 3,4 lần tương ứng với sự hấp thụ ở da cẳng tay. Malathion dự đoán sẽ hấp thu dễ dàng khi hít phải hơi hoặc phun sương. • Phân chia Các nhà nghiên cứu thí nghiệm malathion với một nhóm chuột đực ở 28 mg / kg, và một nhóm khác ở 41 mg / kg bằng con đường vị độc. Trong cả hai trường hợp, hơn 90% liều dùng được bài tiết qua nước tiểu trong vòng 24 giờ. Malathion Page 9 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION còn lại được tìm thấy trong phân, máu, ruột, gan. Các nhà nghiên cứu tiêm malathion vào chuột qua đường tĩnh mạch, ba mươi phút sau khi tiêm vào tĩnh mạch, malathion có trong gan, thận, ruột non, đường tiết niệu và phổi. Bốn giờ sau khi uống, 75% các malathion vẫn còn trong dạ dày, trong khi 8% trong ruột non, và 7% trong nước bọt. Tám giờ sau khi tiếp xúcvới da, 28% liều dùng vẫn còn trên vị trí tiếp xúc, 29% đã lan đến phần da xung quanh, và 23% đã hấp thụ và đi xuống ruột non và bàng quang. • Sự trao đổi chất Các nhà nghiên cứu phát hiện thấy 10 chất chuyển hóa trong nước tiểu và phân của chuột sau khi dùng malathion bằng phương pháp đánh dấu phóng xạ. Nước tiểu chứa chủ yếu các axit dicarboxylic malathion, mono axit α-malathion. Chất chuyển hóa nhỏ có malaoxon, malathion desmethyl, O, O-dimethylphosphorothioate, monoetyl fumarate, O, O-dimethyl phosphorodithioate, và thiomalic acid. Chất chuyển hóa được phát hiện ở người cơ bản giống như ở chuột, ngoại trừ phosphate monomethyl và dimethyl được tìm thấy ở người, nhưng thiomalic axit và monoetyl fumarate không thấy. Một số tạp chất trong các sản phẩm malathion có thể có độc tính mạnh hơn malathion do ức chế men carboxylesterases có tác dụng chuyển hóa malathion và malaoxon trong cơ thể. Những tạp chất này có thể hình thành trong quá trình sản xuất hoặc sau một thời gian dài bảo quản. Lưu trữ malathion ở nhiệt độ cao cũng có thể dẫn đến sự hình thành isomalathion, cs độ độc hơn nhiều hơn malathion. Isomalathion là một chất ức chế mạnh AChE. Cả hai malathion và malaoxon được phân chia nhỏ thành các hợp chất hòa tan trong nước bởi các enzyme carboxylesterase. Những enzyme này được tìm thấy trong các cơ quan nội tạng khác nhau ở chuột, bao gồm cả gan, huyết thanh, và thận. Ở người, gan có men carboxylesterase hoạt động mạnh nhất, nhưng enzyme này không có trong máu. Ở côn trùng, kháng malathion xuất hiện là do khả năng gia tăng các hoạt động men carboxylesterase.Sự giảm tỷ lệ hấp thu và bài tiết cũng tăng lên. • Bài tiết Page 10 [...]... hồng ngoại [6] Page 17 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION Phổ khối [7] Page 18 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION Page 19 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION 2.2 Ứng dụng 2.2.1 Đối tượng tác động Sinh vật tác động: bao gồm kiến, rệp vừng, bọ cánh cứng, sâu đục thân, sâu bướm, gián, sâu ăn lá và đọt cây bông, bọ chét, ruồi, ruồi giấm, rệp hại rễ nho, châu chấu, ong bắp cày, sâu vẽ bùa, rết, ve, muỗi... 15 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION A X = S: diethyl (2RS) -2 - [(methoxy) (methylsulphanyl)-Sphosphinothioyl] butanedioate (isomalathion) B X = O: diethyl (2RS) -2 - (dimetoxy-S-phosphinothioyl) bu-tanedioate (maloxon) C ethyl and methyl (2RS)-2-(dimethoxyphosphin-odithioyl)butanedioate (methyl analogue) 2.1.6 Các loại phổ Page 16 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION Phổ hồng ngoại [6] Page 17 TÌM... Điểm bắt cháy: 93ºC Page 25 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION 2.4.2 Sơ đồ phản ứng điều chế 2.5 Một số công nghệ sản xuất đã được công bố 2.5.1 Phương pháp 1 [2] Page 26 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION ethyl maleate Dung môi O,O DMDP dư TBPƯ 69-90ºC Chưng cất malathion p . TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION ĐỀ TÀI BÁO CÁO Tìm hiểu về thuốc trừ sâu Malathion MỤC LỤC Page 1 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION Lời. 16 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION Phổ hồng ngoại [6] Page 17 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION Phổ khối [7] Page 18 TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU MALATHION Page