Cihalotrina es el nombre común ISO [3] para un compuesto orgánico que, en formas isoméricas específicas, se utiliza como pesticida . [4] Es un piretroide , una clase de insecticidas sintéticos que imitan la estructura y propiedades del insecticida natural piretrina que está presente en las flores de Chrysanthemum cinerariifolium . Los piretroides como la cihalotrina a menudo se prefieren como ingrediente activo en los insecticidas agrícolas porque son más rentables y de acción más prolongada que las piretrinas naturales. La λ-y γ-cialotrina se utilizan actualmente para controlar insectos y arañas rojas en cultivos como el algodón, los cereales, las patatas y las hortalizas. [5]
La gamma-cialotrina [6] y lambda-cialotrina [1] son los ingredientes activos de los productos comerciales actuales a base de cihalotrina. Ambos son ésteres de cianhidrina del ácido cis-3-[(Z)-2-cloro-3,3,3-trifluoropropenil]-2,2-dimetilciclopropanocarboxílico. Toda la actividad insecticida se debe a la proporción de estereoquímica absoluta (1R) en la mezcla. [7] El isómero activo de la deltametrina , el ácido (1R)-cis-3-(2,2-dibromovinil)-2,2-dimetilciclopropanocarboxílico, tiene la misma estereoquímica.
La γ-cialotrina (un isómero quiral único ) es de hecho dos veces más activa que la λ-cialotrina en términos de peso por peso. Este último es racémico y contiene los isómeros (1R) e inactivo (1S) en cantidades iguales.
En 1974, un equipo de científicos de Rothamsted Research había descubierto tres piretroides (MoA 3a), [8] adecuados para su uso en agricultura , a saber, permetrina , cipermetrina y deltametrina. [9] Estos compuestos fueron posteriormente autorizados por el NRDC , como NRDC 143, 149 y 161 respectivamente, a empresas que luego podrían desarrollarlos para su venta en territorios definidos. Imperial Chemical Industries (ICI) obtuvo licencias para la permetrina y la cipermetrina, pero su acuerdo con el NRDC no permitió las ventas a nivel mundial. Además, para los propios investigadores de ICI en Jealott's Hill estaba claro que la competencia futura en el mercado podría ser difícil debido a la mayor potencia de la deltametrina en comparación con los otros compuestos. Por esa razón, en el período 1974-1977, los químicos buscaron análogos patentables que pudieran tener ventajas en comparación con los insecticidas de Rothamsted al tener un espectro más amplio o una mayor relación costo-beneficio . El primer avance se logró cuando se utilizó un grupo trifluorometilo para reemplazar uno de los cloros en la cipermetrina, especialmente cuando el doble enlace estaba en su forma Z. Se descubrió que el material resultante era más potente que la cipermetrina, con la que está más estrechamente relacionado, pero también con buena actividad contra la araña roja Tetranychus urticae , lo que aumentaba su atractivo como posible nuevo producto. [10] El segundo avance se produjo cuando los químicos de procesos de ICI desarrollaron un proceso de fabricación práctico para el ácido Z-cis, controlando la estereoquímica del anillo de ciclopropano además de la del doble enlace. [11] Esto llevó a la comercialización inicial de cihalotrina, bajo el nombre comercial Grenade, pero el material resultante todavía era una mezcla de cuatro isómeros debido a la naturaleza racémica del ácido Z-cis y porque el grupo alfa-ciano era un 1 :1 mezcla de posibles configuraciones R y S. [12]
El trabajo del proceso puso a disposición un suministro relativamente grande del ácido Z-cis y, por tanto, permitió dar otros dos pasos comercialmente importantes. El primero era hacer factible el desarrollo y la venta de teflutrina y el segundo era estimular la investigación dirigida a fabricar composiciones de cihalotrina con menos isómeros en el producto de venta. Después de más investigaciones y pruebas de campo, ICI decidió centrarse en la λ-cialotrina, la mezcla que contiene el isómero más activo junto con su imagen especular. Este denominado "par de enantiómeros", número de código ICI PP321, se pudo utilizar después de que se desarrollara un proceso para su producción y purificación económica mediante cristalización con reciclaje del par de enantiómeros no deseado. [13] [14]
El nuevo producto se lanzó por primera vez en nueve países en 1985 con la marca Karate. [15] En ese momento, la γ-cialotrina, número de código ICI PP345, no era un producto alternativo factible debido a la dificultad de fabricar ese isómero solo, especialmente si esto implicaba reciclar el isómero "incorrecto" del ácido Z-cis. En 2000, el negocio de agroquímicos de ICI se fusionó con el de Novartis para formar Syngenta , que todavía fabrica y suministra λ-cialotrina. Las patentes que cubren el compuesto original expiraron en la mayoría de los mercados principales en 2003. [16] FMC ha entrado en el mercado como proveedor de γ-cialotrina para su uso como insecticida de amplio espectro bajo la marca Scion. [17]
Los piretroides, incluida la cihalotrina, alteran el funcionamiento del sistema nervioso del organismo. Son excitotoxinas axónicas de acción rápida , cuyos efectos tóxicos están mediados por impedir el cierre de los canales de sodio dependientes de voltaje en las membranas axonales . El canal de sodio es una proteína de membrana con un interior hidrófilo . Este interior tiene una forma precisa para permitir que los iones de sodio atraviesen la membrana, entren en el axón y propaguen un potencial de acción . La unión del insecticida a la proteína mantiene los canales en su estado abierto, por lo que los nervios no pueden repolarizarse , paralizando así el organismo. [18] Una consecuencia del modo de acción es que la cihalotrina tiene útiles propiedades de eliminación. Es decir, las larvas afectadas dejan de alimentarse rápidamente y pueden caerse del cultivo; Los insectos voladores caen al suelo. La parálisis y la muerte siguen siempre que el insecto haya absorbido una dosis suficiente.
La λ-cialotrina está disponible para los usuarios finales únicamente en productos formulados . Dado que el ingrediente activo tiene muy baja solubilidad en agua, las formulaciones facilitan su uso en aerosoles a base de agua al crear una emulsión cuando se diluyen. Los productos modernos utilizan formulaciones no en polvo con un uso reducido o nulo de disolventes peligrosos: los ejemplos incluyen las suspensiones en cápsula Warrior II [19] y Tandem, una mezcla con tiametoxam , [20] ambas vendidas por Syngenta en los EE. UU.
Todos los pesticidas deben solicitar el registro de las autoridades correspondientes en el país en el que se utilizarán. [21] En los Estados Unidos , la Agencia de Protección Ambiental (EPA) es responsable de regular los pesticidas bajo la Ley Federal de Insecticidas, Fungicidas y Rodenticidas (FIFRA) y la Ley de Protección de la Calidad de los Alimentos (FQPA). [22] Un pesticida sólo puede usarse legalmente de acuerdo con las instrucciones de la etiqueta que se incluye en el momento de la venta del pesticida. El objetivo de la etiqueta es "proporcionar instrucciones claras para el rendimiento eficaz del producto minimizando al mismo tiempo los riesgos para la salud humana y el medio ambiente". Una etiqueta es un documento legalmente vinculante que establece cómo se puede y debe usar el pesticida y el incumplimiento de la etiqueta tal como está escrita al usar el pesticida es un delito federal. [23] Dentro de la Unión Europea, se utiliza un enfoque de dos niveles para la aprobación y autorización de pesticidas. Antes de que se pueda desarrollar un producto formulado para el mercado, la sustancia activa debe estar aprobada para la Unión Europea. Una vez logrado esto, se debe solicitar la autorización para el producto específico en cada Estado miembro al que el solicitante quiera venderlo. Posteriormente, existe un programa de seguimiento para garantizar que los residuos de pesticidas en los alimentos estén por debajo de los límites establecidos por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria .
El primer uso, y aún principal, de la λ-cialotrina es el control de las larvas de plagas de lepidópteros en cultivos como el algodón y los cereales.
Una vez que un ingrediente activo ha logrado el registro en los principales territorios, los proveedores suelen ampliar el mercado solicitando la aprobación de la etiqueta [23] para cultivos y plagas adicionales, después de que se hayan llevado a cabo pruebas de campo para confirmar la eficacia del producto en la nueva situación. En el caso de la λ-cialotrina, la etiqueta actual de EE. UU. incluye su uso en alfalfa; canola; maíz; arroz; sorgo; cereales como cebada, avena y trigo; cultivos de hortalizas como brócoli, repollo y coliflor; algodón; legumbres, incluida la soja; lechuga; cebolla; miseria; frutas, incluidas manzanas y peras; Caña de azúcar; girasol y tabaco. [19] El Servicio Geológico de Estados Unidos mapea el uso anual estimado de λ-cialotrina en la agricultura estadounidense. [24] Si bien el uso original era casi exclusivamente en el algodón, el compuesto ahora se aplica a muchos cultivos. En 2018, última fecha de la que hay cifras disponibles, se utilizaron 600.000 libras (270.000 kg). El mapa equivalente para γ-cialotrina también está disponible, pero su uso nunca fue elevado y ahora está disminuyendo. [25]
Se han utilizado muchos insecticidas, incluido el DDT, para controlar especies de mosquitos portadores del parásito de la malaria. Se ha demostrado que el uso de mosquiteros tratados con insecticida es una medida preventiva eficaz. [26] La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha aprobado la λ-cialotrina (como su formulación en suspensión en cápsulas al 2,5%) para este uso. [27]
En 2003, la EPA aprobó el uso del bloqueador de termitas Impasse que contiene λ-cialotrina para controlar las termitas alrededor de los cimientos de los edificios, especialmente donde los servicios de plomería, electricidad y otros servicios públicos penetraron el concreto. El uso de esta manera estaba destinado a brindar protección a largo plazo contra la plaga. [28] Posteriormente, FMC introdujo un producto similar utilizando γ-cialotrina [17]
La cihalotrina es un pesticida de uso restringido . Una consecuencia de esto es que (en EE. UU.) constituye una violación de la ley federal utilizar el producto de manera inconsistente con su etiqueta y la etiqueta debe estar en posesión del usuario en el momento de la solicitud. [19] Puede ser absorbido por el cuerpo por inhalación de polvo o niebla y por ingestión. Provoca irritación ocular grave. Los síntomas de intoxicación incluyen sensación de ardor, convulsiones, tos, dificultad para respirar, dificultad para respirar y dolor de garganta. [2] La exposición de la piel también puede provocar una sensación descrita como hormigueo, picazón, ardor o sensación de picazón. El inicio puede ocurrir inmediatamente hasta cuatro horas después de la exposición y puede durar de 2 a 30 horas, sin causar daño. Las medidas de primeros auxilios se incluyen en la información de la etiqueta. [19]
La reunión conjunta de la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO) sobre residuos de pesticidas ha determinado que la ingesta diaria aceptable de λ-cialotrina es de 0 a 0,02 mg/kg de peso corporal por día. [29] [30] La base de datos del Codex Alimentarius mantenida por la FAO enumera los límites máximos de residuos de isómeros de cihalotrina en diversos productos alimenticios. [31]
Si bien la cihalotrina es inherentemente altamente tóxica para muchas especies de peces e invertebrados acuáticos, su unión al suelo y a los sedimentos reduce la exposición y disminuye el riesgo para los peces: los estudios de campo no encontraron efectos adversos significativos: según el comité de expertos de la OMS , "Las concentraciones de cihalotrina y lambda -cihalotrina que probablemente se presenten en el agua debido a una aplicación agrícola normal será baja. Dado que el compuesto se adsorbe y degrada rápidamente en condiciones naturales, no habrá ningún problema práctico relacionado con la acumulación de residuos o la toxicidad de la cihalotrina o lambda-cialotrina. en especies acuáticas [13]
Se ha demostrado que las abejas Apis mellifera son particularmente sensibles a la λ-cialotrina, con dosis letales de tan solo 0,04 microgramos por abeja. [1] Sin embargo, los estudios de campo encontraron pocos efectos. [ cita necesaria ] Sin embargo, debido a esta sensibilidad y disminución de los polinizadores , se recomienda aplicar todos los piretroides por la noche para evitar las horas típicas de polinización, y no usarlos en forma de polvo. [32]
En estudios de laboratorio, el agua alcalina (pH de 9) degradó la λ-cialotrina con una vida media aproximada de 7 días, aunque a pH neutro y ácido, no se produjo degradación. La luz del sol acelera la degradación del agua y del suelo. Su vida media en la superficie de las plantas es de 5 días y tiene un bajo potencial de contaminar el agua subterránea debido a su baja solubilidad en agua y su alto potencial para unirse a la materia orgánica del suelo. [1] [33] La LD 50 es 56 mg/kg (ratas, oral) [1] y sus efectos sobre el medio ambiente se han resumido en muchas publicaciones. [13] [34] [35] [36]
Como ocurre con muchos pesticidas, las especies tienen la capacidad de evolucionar y desarrollar resistencia a los piretroides. Este potencial puede mitigarse mediante una gestión cuidadosa . Los fabricantes, los organismos reguladores como la EPA y el Comité de Acción de Resistencia a los Insecticidas (IRAC) supervisan los informes de especies de plagas individuales que se vuelven resistentes a la λ-cialotrina [1] . [37] En algunos casos, los riesgos de que se desarrolle resistencia se pueden reducir mediante el uso de una mezcla de dos o más insecticidas, cada uno de los cuales tiene actividad sobre plagas relevantes pero con mecanismos de acción no relacionados. El IRAC clasifica los insecticidas en clases para facilitar esto. Por ejemplo, el clorantraniliprol y la λ-cialotrina se venden ahora mezclados con el nombre comercial Besiege. [38]
No está disponible una lista completa de marcas de productos que contienen λ-cialotrina y γ-cialotrina. Un breve conjunto para los primeros son Karate, Kung-fu, Warrior, Cyzmic CS, Demand CS y Foliam. Este último se ha vendido con nombres como Bolton, Cobalt, Declare, Proaxis y Scion.
En los Estados Unidos, Ortho "Home Defense" (para uso en interiores), Spectracide Bug Stop, Triazicide y Hot Shot se utilizan en los mercados de jardinería y jardinería doméstica. [39] La base de datos de propiedades de pesticidas intenta realizar un seguimiento de las principales marcas en uso. [1]