Діюча речовина МЦПА (2М-4Х)

МЦПА [2-метил – 4-хлорфеноксіоцтова кислота] - пестицид, гербіцид.

Одне з найбільш поширених назв, яка часто зустрічаються в  літературі – 2М-4Х. МЦПА – це абревіатура від англійської повної назви речовини – 2-methyl-4-chlorophenoxyacetic acid. МЦПА є головною діючою речовиною багатьох гербіцидів, на його основі також популярні сумішеві препарати.

Історія

Попередником перших гербіцидів вибіркової дії була індолілоцтова кислота. У 1941 році вперше в науковій літературі з'явилася замітка про синтез 2,4-Д.дещо пізніше було отримано і МЦПА.

Вченими було з'ясовано, що властивостями ауксинів – рослинних гормонів – володіє як 2,4-Д, так і МЦПА та інші похідні оцтової кислоти, тільки у великих дозах вони пригнічують рослини, а не стимулюють.

Ботанік Езра Краус, який виявив цю властивість задовго до війни, зумів переконати Пентагон в успішному застосуванні цих речовин у військових цілях. Випадок використання гербіцидів військовим так і не представився, тому першим практичним застосуванням відразу після війни стало суспільне. Застосування 2,4-Д і МЦПА ознаменувало початок "зеленої революції".

При хімічній обробці посівів і посадок важливо знищувати тільки бур'ян, а не культурні рослини. Щоб цього домогтися, частіше використовують похідні 2,4-Д. Заміна на метильну групу одного атома хлору (як у випадку з МЦПА) значно пом'якшує дію гербіциду.

Зараз 2-метил-4-хлорфеноксіоцтова кислота (МЦПА) і її солі застосовуються в якості гербіцидів для боротьби з бур'янами в посівах різних культур, особливо зернових. У малих дозах кошти є регуляторами росту рослин.

Фізико-хімічні властивості

На малюнку МЦПА (2М-4Х) тривимірна модель молекули

У чистому вигляді-біла кристалічна речовина, має запах хлоркрезолу,  без запаху. технічний продукт має в складі до 0,3% хлоркрезолу. В якості домішки в залежності від способу отримання можуть бути сліди 2-метилфенокоцтової кислоти, 2-метил-4,6-дихлорфенокоцтової кислоти й 2-метил-6-хлорфеноксіоцтової кислоти. Речовина погано розчинна у воді, добре – в ефірі, спирті, бензолі та інших органічних розчинниках.

Препарат стійкий при тривалому зберіганні в розчинах і твердому вигляді.

У металевій герметичній тарі термін придатності практично не обмежений.

Фізичні характеристики

• Молекулярна маса 200,6;
• Температура плавлення 119-120,2°C;
• Температура плавлення технічного продукту 118-119°C;
• Розчинність у воді 0,15 г / 100 г води (при 25°C);
• Розчинність у воді 630 мг / л;
• Константа дисоціації 5,4 * 10-4.
• Дія на шкідливі організми

Похідні арилоксіалканкарбонових кислот, в тому числі і препарати МЦПА, відносяться до групи гербіцидів з ауксиноподібною активністю, так як вони мають багато спільного з природними ауксинами. Синтетичні ауксини, на відміну від природних, не піддаються ендогенному регулюванню і не втрачають активності при надмірному надходженні в рослини. Наслідком цього є надмірна інтенсивність поділу клітин і посилення дихальних процесів, в яких АТФ не утворюється (роз'єднання окисного фосфорилювання), ослаблення надходження поживних речовин і виснаження запасу вуглеводів. Дія гербіцидів на рослини реалізується на рівні механізмів обміну нуклеїнових кислот, синтезу білків, різних ферментів.

Механізм дії. Механізми дії 2,4-Д і МЦПА практично ідентичні. Вибірковість їх дії пов'язана з накопиченням в бур'янах продуктів обміну, зокрема, азоту (вище норми у 20 разів), в той час як в культурних рослинах кількість цього елемента помітно не збільшується. Ці препарати порушують в бур'янах процес окисного фосфорилювання. У дводольних зростає інтенсивність дихання, енергія що утворюється при цьому  не акумулюється, а втрачається. Останнє призводить до того, що рослини втрачають аденозинтрифосфорну кислоту (АТФ) – сполуку, багату енергією.

При обприскуванні 2,4-Д і МЦПА дрібні краплі потрапляють на стебла і листя. Щоб проявити фітотоксичну дію, вони повинні подолати бар'єри захисної тканини й проникнути всередину листа. Препарати можуть проникати через продихи або кутикулу, проникну для ліпофільних і гідрофільних сполук через наявність мікропор-ектодесми.

Препаративні форми. Масляні розчини, володіючи розчиняють здатністю, краще проникають через кутикулу. Водорозчинні концентрати й т.п. працюють при достатньому зволоженні рослин, коли вода заповнює мікропори кутикули.

Клітинні оболонки не є перешкодою для проникнення препарату, крізь них добре проходять і ліпофільні, і гідрофільні речовини, причому, в молоде листя, що мають більш тонкі покривні тканини й відкриті продихи, вони проникають краще при сприятливій погоді.

Терміни прояву ефекту. Дія гербіцидів на чутливі до них бур'яни проявляється досить швидко. Протягом декількох годин відбувається гальмування або повне припинення росту та інші процеси.

Симптоми ураження. Речовини МЦПА викликають гіпертрофований поділ меристематичних клітин, деформацію стебел і листя, утворення повітряних коренів. У пошкоджених рослин формативно розростаються тканини, рослина викривляється, зупиняється ріст.

У прикореневій частині утворюються потовщення, з яких з'являються додаткові корінці. Молоді коріння відмирають. Спостерігаються й інші морфологічні зміни.

У бур'янів, оброблених гербіцидами, посилюється інтенсивність дихання, сповільнюється процес фотосинтезу в результаті руйнування хлорофілу, піддаються гідролітичному розпаду складні органічні речовини-білок, крохмаль, інулін, послаблюються процеси синтезу, збільшується вміст рухомих форм вуглеводів і цукрів, різко скорочується надходження азоту, фосфору і калію, припиняється синтезуюча діяльність кореневої системи. В результаті порушення водного обміну рослини втрачають тургор і починають в'янути.

Пригнічуються бур'янисті види. МЦПА знищує такі бур'янисті види: грицики, лобода біла, ярутка Польова, редька дика, гірчиця польова.

Значно пошкоджуються гречка в'юнкова,будяк польовий,берізка польова, осот жовтий,хвощ,крестовник звичайний,гулявник лікарський, клубнекомиш Приморський, соняшник, шириця.

Стійкі бур'янисті види. Стійкі до препарату: ромашка непахуча, ториця Польова, зірочник середній, пікульники, кукіль.

Бакові суміші. Препарати на основі МЦПА (диметиламінна + калієва + натрієва солі, суміш) можна  поєднувати с бромоксинілом і сульфонілсечовинами для збільшення спектра дії.

Крім цього, препарат можна змішувати з інсектицидами, добривами, фунгіцидами, якщо періоди внесення збігаються. 

МЦПА (диметиламінна сіль) добре змішується і поєднується з препаратами, в основі яких речовини класу сульфонілсечовин, а також з бромоксинилом, 2,4-Д, клопіралідом, дикамбою.

Застосування

Для досягнення найбільшої ефективності застосування рекомендується проводити обробку посівів препаратом при 16-20°C, при 18-30°C.

Температура є вирішальним фактором, що послаблює або підсилює дію гербіцидів даної групи. Похідні 2,4-Д і МЦПА не ефективні при 4-5°C, оскільки фізіологічні процеси в рослинах вкрай уповільнені, а при 10-15°C ослаблені.

Найвища активність гербіцидів буде спостерігатися в той період, коли рослини знаходяться в оптимальних умовах розвитку – обмін речовин інтенсивний, продукти фотосинтезу переходять з листя в коріння і стебла.

Застосовуються діючі речовини гербіцидів на основі:

• МЦПА ( диметиламінна + калієва + натрієва солі, суміш)
• МЦПА (диметиламінна сіль)
• МЦПА (калієва + натрієва солі)

Також зареєстровані сумішеві препарати на основі МЦПА і піклорама (диметилетаноламінні солі), вони застосовуються проти гірчака повзучого та інших злісних дводольних бур'янів на парових полях і ділянках, які призначені під посів зернових культур.

Токсикологічні властивості і характеристики

У ґрунті препарати МЦПА швидко розкладаються. Період напіврозпаду – 14 діб-1 місяць, 4-6 тижнів. За умов посухи – два-три місяці.

У рослинах МЦПА ідентично 2,4-Д. речовина також дає кон'юганти з продуктами життєдіяльності організмів.

Корисні види і ентомофаги. Препарати МЦПА малотоксичні для бджіл, птахів і диких тварин.

Теплокровний. З'єднання МЦПА в організм теплокровних тварин і людини можуть надходити через органи дихання, шлунково-кишковий тракт і шкіру.

Препарати мають виражену шкірно-резорбтивну токсичність, викликають зміни шкіри і слизових оболонок.

Людина. Речовина помірно небезпечна для людини, має виражену шкірно-резорбтивну дію.

Випадковий прийом всередину 22 г калієвої солі МЦПА (300 мг/кг) викликав смерть через 20 годин. При патоморфологічному дослідженні у загиблого відзначено розширення серця, блідість міокарда, венозне повнокров'я і жирова дистрофія печінки з вогнищами некрозу. У внутрішніх органах (печінка, мозок, шлунок), а також в крові і сечі виявлені значні кількості гербіциду.

Симптоми отруєння. Клінічна картина отруєння при надходженні через шлунково-кишковий тракт характеризується запахом з рота, що нагадує карболову кислоту, палінням у роті і шлунку, нудотою, блювотою і проносом, ціанозом губ, кінчиків пальців, вух, нападами клоніко-тонічних судом. Сеча забарвлена в зелений колір.

Місцево подразнювальну і загальнотоксичну дію відзначено у жінки, яка працювала з препаратом без засобів індивідуального захисту. Вже в перший день були скарги на печіння шкіри рук, парестезії, неприємне відчуття в зіві, запаморочення, нудоту. Після роботи протягом трьох днів хвора поступила в клініку зі скаргами на блювоту, нудоту, болі в епігастральній ділянці і правому підребер'ї, свербіж, печіння шкірних покривів кінцівок і тулуба, неприємні відчуття в області серця, періодично головний біль, загальну слабкість. Об'єктивно виявлені гіперемія шкірних покривів, генералізована висипка (петехіальна, зливна, везикулярна), збільшення печінки, гіпотонія. Мова сухуватий, обкладений білим нальотом, з рота різкий специфічний запах. На ЕКГ синусова аритмія. Через 2,5 місяці після отруєння – болі в правому підребер'ї, гіперемія обличчя, бліда пігментація на місцях колишньої везикулярної висипки, в сироватці білірубін з прямою діазореакцією.

При дотриманні запобіжних заходів у працюючих з гербіцидом не виявлені помітні зміни в стані здоров'я.

Класи небезпеки. Препарати на основі МЦПА відносяться до 2 класу небезпеки для людини і 3 класу небезпеки для бджіл.

Бакові суміші. Препарат може змішуватися з більшістю нелужних пестицидів.

Фітотоксичність. При застосуванні максимальних доз препарату на основі МЦПА (диметиламінна + калієва + натрієва солі, суміш) на окремих культурах (льон, картопля, горох) по вегетуючим рослинам відразу після обробки можуть з'явитися негативні слабкі прояви активності гербіциду. На льоні, наприклад, це може спостерігатися в невеликому зниженні висоти рослин і незначному погіршенні якості льносоломи.

Препарат на основі МЦПА (диметиламінна сіль) в регламентованих нормах витрати фітотоксичності не проявляє. Іноді можливо легке підкручування рослин, пропадає незабаром.

Отримання

У промисловості речовину отримують двома способами: конденсацією 2-метил-4-хлорфенола з солями монохлорокоцтової кислоти і хлоруванням 2-метилфеноксіоцтової кислоти. Перша реакція проходить в лужному середовищі (рН~10) при 103-105°C.

Велике практичне значення має другий метод отримання МЦПА шляхом хлорування 2-метилфеноксіоцтової кислоти в органічних розчинниках (або в розплаві) або її солі у водному середовищі. Хлоруючим агентом є хлор або гіпохлорит натрію. Більш економічним вважається процес, який проводиться в безводних розчинах, оскільки при цьому апаратура менш піддається корозії. Галогенпроізводні ароматичних і аліфатичних вуглеводнів і простих ефірів, а також їх суміші рекомендуються в якості розчинників. Схема виробництва речовини показана на малюнку.