1.1. Giới thiệu về hóa chất bảo vệ thực vật
1.1.3. Hóa chất bảo vệ thực vật nhóm pyrethroid
Pyrethroid là dẫn xuất của este cacboxylat (còn gọi là este pyrethrum hoặc este của pyrethrin) có nguồn gốc tự nhiên từ cây hoa cúc Chrysanthemum cinerariaefolium và C. roseum chứa nhiều hoạt chất pyrethrin độc đối với cơn
trùng. Các hoạt chất pyrethrin có thể được chiết xuất từ hoa, lá khô và rễ cây bằng một dung mơi, chúng có tác dụng gây chết tức thời đối với côn trùng. Trong dịch chiết của pyrethrin có sáu este của hai axit cacboxylic với ba xyclopentenolon với tỷ lệ khác nhau. Pyrethroid có cơng thức cấu tạo hố học rất phức tạp nhưng khi phân giải bị tách nhỏ thành những hợp chất có cấu tạo đơn giản, có thể chứa các nguyên tố nitơ, brôm.
Các hoạt chất pyrethroid đều tan mạnh trong chất béo, gần như không tan trong nước nên chúng có hiệu lực tiếp xúc mạnh hơn hiệu lực vị độc. Hầu hết thuốc trừ sâu pyrethroid có điểm sơi khá cao, ở dạng lỏng nhày, áp suất hơi thấp (trừ allethrin, prothrin và pyrethrin I). Pyrethrin có phổ trừ sâu rộng, hiệu lực diệt sâu cao, độc tính thấp với động vật máu nóng, nhưng dễ bị phân hủy quang hóa nên chỉ dùng để diệt và loại côn trùng trong nhà. Chính nhờ tính chất q báu đó của pyrethrin, đã thúc đẩy quá trình nghiên cứu tổng hợp các đồng đẳng của nó với hiệu lực diệt cao hơn và độ bền quang hóa tốt hơn nhằm đưa vào sử dụng rộng rãi thay thế cho những hợp chất diệt cơn trùng nhóm clo hữu cơ, phốt pho hữu cơ và carbamate [8].
Pyrethroid không tác động đến các hệ men sống của cơ thể sinh vật mà tác động trực tiếp đến hệ thần kinh của cơn trùng và động vật máu nóng. Ở cơn trùng, pyrethroid tác động đến hệ thần kinh trung ương và ngoại vi ở liều rất thấp. Thuốc gây rối loại sự dẫn truyền xung động của kênh natri dọc sợi trục của tế bào thần kinh côn trùng.Tác động đến sự truyền xung động của tế bào sợi trục thần kinh ngăn cản và kìm hãm sự truyền xung động trong tế bào thần kinh. Ở động vật máu nóng, pyrethroid tác động đến các trung tâm hô hấp ở tủy sống và hệ thần kinh kiểm soát chức năng của tim. Triệu chứng ngộ độc của pyrethroid trong cơn trùng và động vật máu nóng rất giống nhau: trước tiên là kích động, rùng mình, rối loạn tiếp sau là bại liệt và chết [8].
Các chất chủ yếu của nhóm pyrethoid bao gồm: allethrin, pyrethrin, permethrin, cypermethrin, cyfluthrin, cyhalothrin , bifenthrin, deltamethrin, fenpropathrin, ethofenprox,…
Lamda-Cyhalothrin (λ-Cyhalothrin):
Tên tương ứng: (1S,3S)-rel-3-[(1Z)-2-Chloro-3,3,3-trifluoro-1-propenyl]- 2,2-dimethylcyclopropanecarboxylic acid (R)-cyano(3-phenoxyphenyl) methyl ester; hoặc (±)-α-cyano-3-pheoxybezyl 3-(2-chloro-3,3,3-trifluoroprop-1-enyl)-2,2- dimethylcyclopropane carboxylate. Tên thương mại là Demand, Karate, Warrior.λ- cyhalothrin là chất rắn không mùi màu trắng, độ tan trong nước thấp và không bay hơi.
Công thức phân tử: C23H19ClF3NO3.
Hình 1.7: Cấu tạo của λ-cyhalothrin
M = 449,86 g/mol tnc= 49,2°C
ts = 275°C
λ-cyhalothrin làm gián đoạn hoạt động của hệ thần kinh trong cơ thể sinh vật. Bằng cách phá vỡ các hệ thần kinh của cơn trùng.λ-cyhalothrin có thể làm cho cơn trùng tê liệt hoặc chết. Khi tiếp xúc với λ-cyhalothrin có các triệu chứng: ngứa da, cháy da, chóng mặt, nhức đầu, buồn nôn, chán ăn, mệt mỏi. Những ca nhiễm độc nặng có thể gây co giật và hơn mê. Nó được xếp vào nhóm có thể gây ung thư cho con người.
Mức độ hấp thu hàng ngày tối đa cho phép ADI của λ-cyhalothrin là 0,02 mg/kg trọng lượng cơ thể. Đối với chuột, liều gây chết trung bình qua đường miệng LD50 với chuột đực 79 mg/kg, chuột cái là 56 mg/kg và liều chết trung bình qua da là 632 mg/kg [17].
Cypermethrin: Cypermethrin được tổng hợp thành công vào năm 1974 và được tung ra thị trường lần đầu tiên vào năm 1977 (WHO, 1989). Cypermethrin là chất bán rắn (sệt), khơng mùi, có màu vàng nâu và ít tan trong nước (khoảng 0,009 mg/L). Tuy nhiên, cypermethrin hòa tan tốt trong dung môi hữu cơ như aceton, cyclohexan, etanol, hexan (103 g/L), xylen (>450 g/L). Nó ở dạng bột tinh thể không màu, bền ở điều kiện thường.Dạng kỹ thuật có màu vàng nâu, nhớt.Tên thương mại là AmmoTM.Cyperkill. CybushR…
Tên tương ứng là: [Cyano-(3-phenoxyphenyl)methyl]3-(2,2- dichloroethenyl)-2,2-dimethylcyclopropane-1-carboxylate.
Công thức phân tử: C22H19Cl2NO3
Hình 1.8: Cấu tạo của Cypermethrin
M = 416,30 g/mol tnc = 60°C - 80°C ts = 220°C
Tác động chủ yếu của cypermethrin là tác động lên hệ thần kinh.Cơ chế tác động của cypermethrin là gây ảnh hưởng đến sự vận chuyển của Na+
qua màng tế bào thần kinh. Cypermethrin làm tăng độ thấm của Na+ qua màng tế bào thần kinh, kết quả gây nên sự lặp đi lặp lại và kéo dài xung động thần kinh trong cơ quan cảm giác và làm đình trệ xung động trong sợi thần kinh. Nó được xếp vào nhóm chất độc có thể gây bệnh ung thư. Triệu chứng đối với con người khi tiếp xúc là ngứa, bỏng rát, chóng mặt.
Mức độ hấp thụ hàng ngày tối đa cho phép ADI của cypermethrin là 0,05 mg/kg trọng lượng cơ thể. Liều gây chết trung bình qua đường miệng LD50 là 187 – 326 mg/kg đối với chuột đực và 150 – 500 mg/kg đối với chuột cái [15].
Deltamethrin: Deltamethrin được coi là hoạt chất mạnh nhất và độc nhất trong nhóm pyrethroid. Nó có dạng tinh thể rắn màu trắng, bền ở điều kiện thường. Deltamethrin không tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ: dioxan: 900g/l; cyclohexanone: 750g/l; dicloromethane: 700g/l; acetone: 500g/l; benzen: 450g/l. Bền trong môi trường axit hơn môi trường kiềm, tương đối bền dưới tác động của khơng khí, nhưng dưới tác động của ánh sáng mặt trời hoặc tia tử ngoại bị phân hủy; không ăn mịn kim loại; thuộc nhóm độc II. Tên thương mại các sản phẩm chứa hoạt chất deltamethrin gồm butoflin, butoss, butox, cislin, crackdown, cresus, decis, decis-prime, K-Othrin and K-Otek [16].
Tên tương ứng: [(S)-Cyano-(3-phenoxyphenyl)-methyl](1R,3R)-3-(2,2- dibromoethenyl)-2,2-dimethyl-cyclopropane-1-carboxylate.
Công thức phân tử C22H19Br2NO3
Hình 1.9: Cấu tạo của deltamethrin
M = 505,24 g/mol tnc = 98°C - 101°C ts = 300°C
Deltamethrin có tác dụng chọn lọc cao, ít độc hại với sinh vật có ích, diệt được các côn trùng và sâu kháng thuốc clo hữu cơ, photpho hữu cơ và cacbamat. Deltamethrin hòa tan nhanh trong lipit và lipoprotein nên có tác dụng tiếp xúc mạnh, thuốc gây hiện tượng chống độc nhanh và có tác dụng xua đuổi một số lồi cơn trùng. Độ độc cấp tính đối với người và động vật máu nóng thấp hơn nhiều so với hóa chất phosphate hữu cơ, nhanh chóng phân hủy trong cơ thể sống và môi trường nhưng rất độc với cá và động vật thủy sinh.
Mức độ hấp thụ hàng ngày tối đa cho phép ADI của deltamethrin là 0,01mg/kg/ngày trọng lượng cơ thể. Liều gây chết trung bình LD50 đối với chuột đực qua đường miệng là 128 mg/kg, chuột cái là 52 mg/kg.
Permethrin: Các tên tương ứng: 3-Phenoxybenzyl(1RS)-cis,trans-3-(2,2- dichlorovinyl)-2,2-dimethylcyclopropanecarboxylate. Permethrin có dạng bột tinh thể màu trắng, bền ở điều kiện bình thường, phân hủy ở nhiệt độ >190°C. Nó hầu như khơng tan trong nước (5,5.10-3 ppm), tan tốt trong dung môi hữu cơ như hexan, xylene. Bền trong môi trường axit, thủy phân trong mơi trường kiềm, thuộc nhóm độc III [26].
Cơng thức phân tử: C21H20Cl2O3
Hình 1.10: Cấu tạo của Permethrin
M = 391,29 g/mol tnc = 63°C - 65°C ts = 220°C
Permethrin là một hóa chất diệt cơn trùng thơng dụng, sinh vật ký sinh. Hóa chất này gây độc tố cho thần kinh, làm tăng độ thấm của Na+ qua màng tế bào thần kinh, kết quả gây nên sự lặp đi lặp lại và kéo dài xung động hệ thần kinh trong cơ quan cảm giác và làm đình trệ xung động trong hệ thần kinh. Hóa chất này khơng gây hại nhanh động vật có vú và chim, nhưng là hóa chất rất độc đối với mèo và cá.
Nói chung, permethrin có độ độc thấp với động vật có vú và hầu như khơng bị hấp thụ bởi da. Permethrin diệt hầu như tất cả các lồi cơn trùng, nó có thể gây hại đối với các lồi cơn trùng có lợi như ong mật và sinh vật sống dưới nước. Triệu chứng gây độc khi tiếp xúc nhiều với permethrin là nôn, đau đầu, yếu cơ, tiết ra nhiều nước bọt, đau tim cấp và co giật. Theo cơ quan bảo vệ mơi trường Mỹ (EPA), nó có khả năng gây ung thư.
Mức độ hấp thu hàng ngày tối đa cho phép ADI của permethrin là 0-0,05 mg/kg/ngày trọng lượng cơ thể. Liều gây chết trung bình LD50 đối với chuột tiếp xúc qua đường miệng là 430-470 mg/kg.