La cihalotrina ( nombre común ISO [3] ) es 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 las propiedades del insecticida natural piretrina que está presente en las flores de Chrysanthemum cinerariifolium . Los piretroides, como la cihalotrina, suelen preferirse como ingrediente activo en insecticidas agrícolas porque son más rentables y de acción más prolongada que las piretrinas naturales. La λ- y la γ-cihalotrina se utilizan ahora para controlar insectos y ácaros en cultivos como el algodón, los cereales, las patatas y las verduras. [5]
La gamma-cihalotrina [6] y la lambda-cihalotrina [1] son los ingredientes activos en los productos comerciales actuales basados en cihalotrina. Ambos son ésteres de cianohidrina 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-cihalotrina (un isómero quiral único ) es de hecho dos veces más activa que la λ-cihalotrina en relación peso-peso. Esta última es racémica y contiene los isómeros (1R) e inactivos (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 la agricultura , a saber, permetrina , cipermetrina y deltametrina. [9] Estos compuestos fueron posteriormente licenciados 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 permetrina y cipermetrina, pero su acuerdo con el NRDC no permitió ventas en todo el mundo. Además, estaba claro para los propios investigadores de ICI en Jealott's Hill 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 produjo cuando se utilizó un grupo trifluorometilo para sustituir uno de los cloros de 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 relacionada, pero también con una buena actividad contra el ácaro araña Tetranychus urticae , lo que aumentó su atractivo como posible nuevo producto. [10] El segundo avance se produjo cuando los químicos de proceso 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 condujo a la comercialización inicial de la cihalotrina, bajo el nombre comercial Grenade, pero el material resultante seguía siendo una mezcla de cuatro isómeros debido a la naturaleza racémica del ácido Z-cis y porque el grupo alfa-ciano era una mezcla 1:1 de posibles configuraciones R y S. [12 ]
El trabajo de proceso permitió disponer de un suministro relativamente grande del ácido Z-cis y, por lo tanto, se dieron otros dos pasos importantes desde el punto de vista comercial. El primero fue hacer viable el desarrollo y la venta de teflutrina y el segundo fue estimular la investigación dirigida a crear 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-cihalotrina, la mezcla que contiene el isómero más activo junto con su imagen especular. Este llamado "par de enantiómeros", número de código ICI PP321, podría utilizarse después de que se desarrollara un proceso para su producción y purificación económica utilizando la cristalización con reciclaje del par de enantiómeros no deseado. [13] [14]
El nuevo producto se lanzó por primera vez en nueve países en 1985 bajo la marca registrada Karate. [15] En ese momento, la γ-cihalotrina, código ICI número PP345, no era un producto alternativo viable 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 agroquímico de ICI se fusionó con el de Novartis para formar Syngenta , que todavía fabrica y suministra λ-cihalotrina. Las patentes que cubrían el compuesto original expiraron en la mayoría de los mercados principales en 2003. [16] FMC ha ingresado al mercado como proveedor de γ-cihalotrina para su uso como insecticida de amplio espectro bajo la marca Scion. [17]
Los piretroides, incluida la cihalotrina, alteran el funcionamiento del sistema nervioso de un organismo. Son excitotoxinas axónicas de acción rápida , cuyos efectos tóxicos están mediados por la prevención del cierre de los canales de sodio dependientes del voltaje en las membranas axónicas . El canal de sodio es una proteína de membrana con un interior hidrófilo . Este interior está diseñado con precisión para permitir que los iones de sodio pasen a través de la membrana, ingresen al 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 propiedades de derribo útiles. 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-cihalotrina se encuentra disponible para los usuarios finales únicamente en productos formulados . Dado que el ingrediente activo tiene una solubilidad muy baja en agua, las formulaciones facilitan su uso en aerosoles a base de agua creando una emulsión cuando se diluye. Los productos modernos utilizan formulaciones no pulverulentas con un uso reducido o nulo de solventes peligrosos: algunos ejemplos incluyen las suspensiones en cápsulas 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 solo se puede utilizar legalmente de acuerdo con las instrucciones de la etiqueta que se incluye en el momento de la venta del pesticida. El propósito de la etiqueta es "proporcionar instrucciones claras para el rendimiento efectivo del producto mientras se minimizan los riesgos para la salud humana y el medio ambiente". Una etiqueta es un documento legalmente vinculante que establece cómo se puede y debe utilizar el pesticida y el incumplimiento de la etiqueta tal como está escrito 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 ser aprobada para la Unión Europea. Una vez conseguido esto, se debe solicitar la autorización del producto específico en cada Estado miembro en el que el solicitante quiera venderlo. Posteriormente, se lleva a cabo un programa de seguimiento para asegurarse de que los residuos de plaguicidas en los alimentos se encuentran por debajo de los límites establecidos por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria .
El primer, y todavía principal, uso de la λ-cihalotrina es el control de larvas de plagas de lepidópteros en cultivos como el algodón y los cereales.
Una vez que un ingrediente activo ha logrado el registro en territorios importantes, los proveedores a menudo expanden el mercado al buscar la aprobación de la etiqueta [23] para cultivos y plagas adicionales, después de que se hayan realizado ensayos de campo para confirmar la eficacia del producto en la nueva situación. En el caso de la λ-cihalotrina, la etiqueta actual de EE. UU. incluye su uso en alfalfa; canola; maíz; arroz; sorgo; cereales que incluyen cebada, avena y trigo; cultivos de hortalizas que incluyen brócoli, repollo y coliflor; algodón; legumbres que incluyen soja; lechuga; cebolla; maní; frutas que incluyen manzanas y peras; caña de azúcar; girasol y tabaco. [19] El uso anual estimado de λ-cihalotrina en la agricultura estadounidense está mapeado por el Servicio Geológico de EE. UU. [24] Si bien el uso original era casi exclusivamente en el algodón, el compuesto ahora se aplica a muchos cultivos. En 2018, la última fecha para la que hay cifras disponibles, se utilizaron 600 000 libras (270 000 kg). El mapa equivalente para la γ-cihalotrina también está disponible, pero su uso nunca fue alto y ahora está disminuyendo. [25]
Se han utilizado muchos insecticidas, incluido el DDT, para controlar las especies de mosquitos portadores del parásito de la malaria. Se ha demostrado que el uso de mosquiteros tratados con insecticidas es una medida preventiva eficaz. [26] La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha aprobado la λ-cihalotrina (en su formulación de 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-cihalotrina para controlar las termitas alrededor de los cimientos de los edificios, especialmente donde las tuberías, el suministro eléctrico y otros servicios públicos penetraban en el hormigón. El uso de esta manera tenía como objetivo brindar protección a largo plazo contra la plaga. [28] Posteriormente, FMC introdujo un producto similar que utilizaba γ-cihalotrina [17]
La cihalotrina es un pesticida de uso restringido . Una consecuencia de esto es que (en los EE. UU.) es una violación de la ley federal usar el producto de una manera incompatible con su etiqueta y la etiqueta debe estar en posesión del usuario en el momento de la aplicación. [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, falta de aliento, 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 o cuatro horas después de la exposición y puede durar de 2 a 30 horas, sin daños. Las medidas de primeros auxilios se incluyen con 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 plaguicidas ha determinado que la ingesta diaria aceptable de λ-cihalotrina 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 varios productos alimenticios. [31]
Aunque 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 surjan en el agua debido a la aplicación agrícola normal serán bajas. 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-cihalotrina en las especies acuáticas". [13]
Se ha demostrado que las abejas melíferas, Apis mellifera , son particularmente sensibles a la λ-cihalotrina, con dosis letales tan pequeñas como 0,04 microgramos por abeja. [1] Sin embargo, los estudios de campo encontraron pocos efectos. [ cita requerida ] Sin embargo, debido a esta sensibilidad y la disminución de los polinizadores , se recomienda que todos los piretroides se apliquen por la noche para evitar las horas típicas de polinización, y no se utilicen en forma de polvo. [32]
En estudios de laboratorio, el agua alcalina (pH de 9) degradó la λ-cihalotrina con una vida media aproximada de 7 días, aunque a pH neutro y ácido, no se produjo degradación. La luz solar acelera la degradación en el agua y el suelo. Su vida media en las superficies de las plantas es de 5 días y tiene un bajo potencial de contaminar las aguas subterráneas debido a su baja solubilidad en agua y alto potencial de unirse a la materia orgánica del suelo. [1] [33] La LD 50 es de 56 mg/kg (ratas, oral) [1] y sus efectos sobre el medio ambiente se han resumido en muchas publicaciones. [13] [34] [35] [36]
Al igual que ocurre con muchos plaguicidas, las especies tienen la capacidad de evolucionar y desarrollar resistencia a los piretroides. Este potencial puede mitigarse mediante un manejo cuidadoso . Los informes sobre especies de plagas individuales que se vuelven resistentes a la λ-cihalotrina [1] son monitoreados por los fabricantes, los organismos reguladores como la EPA y el Comité de Acción de Resistencia a los Insecticidas (IRAC). [37] En algunos casos, los riesgos de desarrollo de resistencia pueden reducirse utilizando una mezcla de dos o más insecticidas que tengan actividad sobre las 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-cihalotrina ahora se venden en mezcla bajo el nombre comercial Besiege. [38]
No se dispone de una lista completa de marcas comerciales de productos que contienen λ-cihalotrina y γ-cihalotrina. Una breve lista de las primeras son Karate, Kung-fu, Warrior, Cyzmic CS, Demand CS y Foliam. La última 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 paisajismo doméstico. [39] La base de datos de propiedades de pesticidas intenta realizar un seguimiento de las principales marcas en uso. [1]