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TOXICOLOGÍA INSECTICIDAS. GENERALIDADES Y PROPIEDADES DE LOS INSECTICIDAS. VERSIÓN
01.I01. WILLIAM E. DALE PHD
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toxicología: ciencia/ relacion dañina/ quimicos/ sistemas biológicos
• tóxicos: diversidad moléculas/diversidad de acción
• multidisciplinaria: farmacología, medicina, veterinaria, anatomía, fisiología, patología, biología molecular, epidemiología, química analítica, química inorgánica, química orgánica, fisicoquímica, toxicocinética, etc.
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Clasificación por su uso
-drogas (fármacos)-aditivos alimenticios-plaguicidas-productos químicos industriales-contaminantes ambientales-toxinas naturales-venenos caseros
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clasificación por su origen
venenos naturales:– bacterias– plantas– animales
venenos sintéticos:- plaguicidas- drogas (fármacos)- solventes, etc.
Derris elliptica
Nicotiana tabacum
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melianoneSchoecaulon officinale
ryanodinaRyannia speciosa
quassiaQuassia amara
nicotinaNicotiana spp.
rotenonaLonchocarpus utilis
rotenonaLonchocarpus urucu
rotenonaLonchocarpus nicou
rotenonaDerris elliptica
gossypolGossypium spp.
D-limoneneCitrus sp.
piretroChrysanthemuncineriaefolium
azadirachtinaAzadirachta indica
anabasinaAnabasis aphylla
principio tóxicoespecie
Ejemplos de especies de plantas con principios tóxicos
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plaguicidas comerciales
• ingrediente activo (GT) + coadyuvantes + dilutores
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parámetros del ingrediente activo que influyen en la toxicidad inmediata y residual
• arreglo molecular• isomería• coeficiente partición octanol/agua (K o/w)• solubilidad en el agua (K w)• hidrólisis• ionización• fotólisis• volatilidad• peso molecular
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veamos los diferentes tipos de moléculas insecticidas
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una muy simple es la fosfina:
PH3
moléculas mas complejas las encontramos en los orgánicos
naturales y en menor grado en los sintéticos. El caso de los subgrupos
en los organofosforados:
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arreglo molecular (1)
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el arreglo molecular es parte de las caracteristicasfisico-quimicas del producto. Influencia en muchos aspectos relativos con la persistencia, penetración en plantas y animales; tambien en su eficacia biocida.
El caso de los piretroides en la cucaracha alemana (Blattella germanica):
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arreglo molecular (2)
Eficiencia insecticida de piretroides hacia la cucaracha alemana
Piretroides con acción residual:
a. Cyflutrina
b. Cypermetrina
c. Deltametrina
d. Lambda cialotrina
Piretroides con menor acción residual pero buena capacidad como insecticida:
a. D-phenothrin
b. Resmethrin
Piretroides con prominente acción de volteo:
a. Allethrin
b. Tetramethrin
c. Kadethrin
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También en la toxicidad relativa y comparativa de varios piretroides,
organoclorados y organofosforadoshacia insectos y ácaros, medida en términos de potencia insecticida: a
mayor valor mayor toxicidad.
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Al variar el arreglo e identidad de los grupos funcionales se altera la volatilidad de la sustancia y la residualidad del depósito.
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La volatilidad de un principio activo que enfrenta las condiciones naturales, es importante en su persistencia o residualidad. Eso lo vemos en dos productos cercanamente relacionados, ambos N-metl carbamatos:
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Al cambiar la volatilidad de la sustancia cambia la residualidad del depósito.
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arreglo molecular (3)
• al incrementarse la atracción entre moléculas disminuye la solubilidad en lípidos, la
penetración y toxicidad de los productos en los insectos. En organofosforados y carbamatos a
mayor persistencia, menor capacidad insecticida por contacto)
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arreglo molecular (4)
• al incrementarse el peso molecular no necesariamente disminuye la volatilidad.
14.0187.88dibromoetileno
23.8164.39cloropicrina
114.5153.84tetracloruro de carbono
81.098.97dicloroetileno
1610.094.94bromuro de metilo
357.176.13disulfuro de carbono
33.053.06acrilonitrilo
volatilidad a 25oCen mm de Hg
peso molecularfumigante
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muchos de los productos orgánicos tienen isómeros.
Los isómeros son productos diferentes que tienen igual composición molecular.
Existen varias clases de isomeria.
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isomería
estructural estereoisomería
de cadena geométricafuncionalpor posición óptica
isomería
estructural estereoisomería
de cadena geométricafuncionalpor posición óptica
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isomería estructural de cadena
• butano C4H10: dos isómeros estructurales
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isomería estructural por posición
• C3H7Br: dos isómeros estructurales de posición del grupo funcional bromo:
• CH3-CH2-CH2-Br
• CH3-CH-CH3Br
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isomería estructural funcional
C3H6O: dos isomeros estructurales
CH3-CH2-C=0 propanal (aldehido)
H
CH3
C=O propanone (cetona)
CH3
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Los isómeros, ademas de ser estructurales, pueden ser estereoisómeros. Dentro de éstos están los geométricos y los ópticos.
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estereoisomería geométrica (1a)trans 1,2-dicloroetano cis- 1,2-dicloroetano
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estereoisomería geométrica (1b)la molécula del benceno
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estereoisomería geométrica (2)
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estereoisomería óptica
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MATSUNAGA T MAKITA M HIGO A ET ALDate of Publication, Journal, Volume, Pagination: 1988. SP
WORLD NO. 11: 19-21
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El grado de solubilidad de un producto tiene importancia en la penetración del producto a través de membranas, en su distribución y en varios aspectos ambientales (percolación, como ejemplo). La solubilidad comparativa de un producto entre una fase aceitosa y una acuosa se expresa en el coeficiente de partición octanol / agua.
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coeficiente partición octanol/agua (K o/w)
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La solubilidad en lipidos también puede ser medida usando otras unidades, además del K o/w. Notar como influye el grado de solubilidad en la penetración por contacto y en la toxicidad hacia un insecto.
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solubilidad en lípidos
Cl= fenclorfos
Br=bromofos
I = ester 4-yodo
Hadaway, 1971
La solubilidad puede medirse como el por ciento de un producto (en peso ó volúmen) que satura el solvente n-hexano a 25oC
A mayor solubilidad mayor penetración del producto en el insecto y mayor velocidad de acción
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hidrólisis
• Es la facilidad en que un producto puede descomponerse o hidrolizarse en la naturaleza, sea por fuerzas físico-quimicas (fotólisis, ionización) o
biológicas (acción de microorganismos) . Interviene en la persistencia del producto y en cambios en su
toxicidad.
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La volatilidad como fuera visto es un carácter importante. Nótese como varia la residualidad en función de la volatilidad de varios productos generados a partir de una
molécula básica (se R=Cl, tenemos el fenchlorphos= Nankor
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volatilidad
Hadaway, 1971
La volatilidad se mide como el por ciento de pérdida de un gramo por metro cuadrado de deposito insecticida en papeles de filtro de fibra de vidrio guardados a 25oC entre 50 a 55% de HR
A mayor volatilidad, mayor erosión del depósito y menor residualidad.
La residualidad se mide por el numero de semanas de actividad letal de un depósito (1 gr/m2) en triplay que provoca mortandad mayor del 70% despues de contacto por una hora, en zancudosCl= fenclorfos
Br=bromofos
I = ester 4-yodo
Hembras de Anopheles stephensi