Синтетические пиретроидные инсектициды являются аналогами природних пиретринов. Природные инсектициды – пиретрины – ранее получали из цветков долматской ромашки. Синтетические аналоги сходны с пиретринами по характеру и механизму физиологического действия, но существенно различаются по химическому строению. Преимуществами синтетических пиретроидов являются следующие свойства:
– селективная токсическая активность;
– возможность модификации молекулярной структуры при сохранении высокой исектицидной эффективности;
– минимальная токсичность для теплокровных;
– возможность создания препаратов со специфическими характеристиками.
Кроме этого, синтетические пиретроидные инсектициды обладают способностью хорошо удерживаться кутиколой листьев и обеспечивать глубинное инсектицидное действие.
В химических лабораториях создано несколько поколений пиретроидных препаратов. Среди первого поколения такие препараты как аллетрин, ресметрин, тетраметрин и фенотрин. Эти соединения обладают высокой инсектицидной активностью, но, как и пиретрины, легко окисляются на свету с потерей своей эффективности. Более стабильны к окислению оказались пиретроиды второго поколения: перметрин, циперметрин, дельтаметрин и другие. В молекулах этих соединений содержатся атомы галогенов, которые обеспечивают инсектицидным препаратам широкий спектр действия, высокую эффективность при малых нормах расхода вещества. Наибольшую популярность приобрели дельтаметрин (C22H12Br2NO3 ) и ципеметрин с формулой (C22H19CI2NO3 ). Недостатком этих препаратов – их токсичность для пчел и рыб и малая эффективность для борьбы с почвообитаемыми насекомыми. Сейчас разрабатываются пиретроиды третьего поколения. Уже созданы тралометрин, цифлутрин, фенпропатрин и бифетрин. Денные пиретроиды обладают высокой активностью против клещей и меньшей токсичностью для пчел, птиц и рыб.
Пиретроидные инсектициды – препараты контактного и кишечного действия. Они быстро всасываются организмом через наружный покров и нарушают процессы передачи импульса, вызывая паралич и гибель насекомого. Исследования показали, что инсектицидная активность пиретроидных препаратов зависит от стереохимической конфигурации, так и изомерного состава молекул пиретроидов. Примером могут быть препараты на основе циперметрина, в молекулярной структуре которого атомы галогена занимают разные позиции. Препарат «Фаскорд» содержит альфа-циперметрин, в препарате «Кинмикс» эффективным веществом является бета-циперметрин, а препарат «Тарзан» создан на основе зета-циперметрина. Каждый из этих инсектицидов обладает своими специфическими характеристиками. Экспериментально установлено, что в ряду родственных инсектицидов активность гомологов усиливается при переходе галогена от фтора к йоду (F<Cl<Br<I ) и при увеличении числа атомов галогена в молекуле пиретроида.
В практическом применении пиретроидных инсектицидов важны два аспекта: инсектицидная активность галогенсодержащего пиретроида в конкретных условиях применения и скорость гидролиза при воздействии ряда естественных и антропогенных факторов. С этой целью исследовали два пиретроида: хлорсодержащий циперметрин и бромсодержащий дельтаметрин. Многократные опыты, проводимые в идеальных условиях, т.е. при отсутствии антропогенных воздействий на объект, показали, что время гибели насекомых при обработке бромсодержащим дельтаметрином колеблется от 15 до20 минут, а при обработке хлорсодержащим ципеметрином – чуть выше – 30 минут. Гидролиз при pH=7 за 25 дней приводит к распаду пиретроидных инсектицидов на 50 %, и мало зависит от вида галогена. В реальных условиях эти показатели изменяются. Так, при воздействии ультрафиолета (облучение в течение 10 минут, что эквивалентно неделе солнечных дней) разложение циперметрина достигает 70 %, а дельтаметрина – 50 %. Действие ультрафиолета ускоряет гидролиз более чем в два раза. Существенное влияние на эффективность и устойчивость пиретроидов оказывают ионы тяжелых металлов. Оказывается, что молекулы пиретроидов образуют с ионами металлов комплексные соединения. Этот факт подтвержден изучением ИК спектров. Структура ИК спектров образцов дельтаметрина, обработанных ионами Cu2+ и Fe2+, значительно, значительно отличается от спектра чистого дельтаметрина. Часть линий, характерных для поглощения отдельными фрагментами молекулы дельтаметрина, в областях 500-600 см-1, 1000-1300 см-1, 1500-2000 см-1 исчезают и появляются новые полосы, характерные для комплексов (области 1500-1700 см-1, 2000-2500 см-1). Комплексообразование пиретроидов с ионами металлов существенно сказывается па инсектицидной активности пиретроидов и на степени их гидролиза. В этом случае время гибели насекомых увеличивается в 2 раза и наступает только через 50-60 минут. Степень гидролиза, наоборот, уменьшается: за 25 дней исследования она составила всего 30 %.
Инсектицидные свойства галогенсодержащих пиретроидов определяются как атомным составом молекул, так и их стериохимической конфигурацией. Выступая в качестве лигандов при образовании комплексов, молекулы галогенсодержащих пиретроидов попадают во внутреннюю сферу комплексной частицы и испытывают действие электрического поля комплексообразователя. Это приводит к ограничению собственной свободы отдельных частей молекулы пиретроида, что подтверждается ИК спектрамы. В итоге, взаимодействие пиретроидов с ионами металлов приводит к изменению их инсектицидных характеристик и, еще в большей степени, к замедлению процессов гидролиза препаратов.