U N I V E R S I D A D POL ITÉCNICA

M A D R I D

QUÍMICA BIOLÓGICA DE LOS

PRODUCTOS FITOSANITARIOS

PROFS.

PILAR CARBONERO ZALDUEGUI F. GARCÍA OLMEDO

M O N O G R A F Í A S

25

QUÍMICA BIOLÓGICA DE LOS PRODUCTQS FITOSANITARIOS

1. Introducción Genera l . Insec t ic idas

2. Fungicidas . Herbic idas

Profs .

P i l a r Carbonero Zalduegui F. García Olmedo

Madrid, Noviembre 1973

ESCULLA 1ECNICA SUPERIOR DE

INGENIEROS AGRÓNOMOS B I B L I O T E C A

Registro Entrada N." I S ^ O ^

I N T R O D U C C I Ó N

Se pretende en esta monografía resumir las enseñanzas que

sobre la Química Biológica de los Productos Fitosanitarios se vienen

impartiendo dentro del programa de Química Agrícola. Tienen por ob­

jeto estas enseñanzas introducir las ideas básicas sobre la biología y

toxicología de los plaguicidas agrícolas.

La monografía está dividida en dos partes . La pr imera

comprende una introducción general y los insecticidas y la segunda

los fungicidas y los herbicidas.

Aunque se tratan sistemáticamente los principales grupos

de plaguicidas, el objetivo ha sido siempre i lustrar los conceptos genera

les, evitando detalles que, aunque útiles, pudieran desenfocar dicho obje

tivo. A pesar de todo, se ha presentado información suficiente sobre

varias decenas de los productos más importantes. Datos adiciónales

pueden encontrarse en las referencias citadas al final de cada capítulo.

Deseamos agradecer a C. Aragoncillo la lectura crítica del

manuscrito. Las ilustraciones y la corrección de pruebas se deben al

alumno .1. Gómez-Arnau y la esmerada mecanografía a Dolores Lamoneda.

Los autores

Madrid, Noviembre 1973

C O N T E N I D O

I. BASES MOLECULARES DE LA TOXICIDAD Y SELECTIVIDAD DE LOS PRODUCTOS FITOSANITARIOS

I. 1. Productos f i tosani tar ios I. 2. Clasificación de los productos f i tosani tar ios según el propósito del

t ra tamien to . I. 3. P r o c e s o s implicados en la acción tóxica. I. 4. Natura leza de los cen t ros sens ib les . I. 5. Medida de la toxicidad. I. 6. Selectividad y r e s i s t enc i a . I. 7. Efectos r e s idua l e s . I. 8. Bibliografía

II. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS PLAGUICIDAS Y SUS FORMULACIONES

II. 1. Mater ia activa, coadyuvantes y esc ip ien tes . II. 2. Formulac iones y formas de aplicación. II. 3. Propiedades f ís icas y químicas de la ma te r i a act iva. II. 4. Coadyuvantes. II. 5. Bibliografía

III. EL CASO DE LOS INSECTICIDAS CLORADOS

III. 1. C a r a c t e r í s t i c a s genera les y t ipos . III. 2. Obtención y propiedades . III. 3. Formulac ión . III. 4. Bioquímica. III. 5. Bibliografía.

IV. EL CASO DE LOS INSECTICIDAS FOSFORADOS

IV. 1. C a r a c t e r í s t i c a s genera les y t ipos. IV. 2. Obtención y propiedades . IV. 3. Formulac ión . IV. 4. Bioquímica. IV. 5. Bibliografía.

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. A S P E C T O S ADICIONALES DE LA BIOQUÍMICA DE LOS INSECTICIDAS

V. 1. C a r b a m a t o s i n s e c t i c i d a s : c a r b a m i l a c i o n de la a c e t i l c o l i n e s t e r a s a , V. 2. I n s e c t i c i d a s de o r i g e n vege t a l y s u s a n á l o g o s s i n t é t i c o s . V. 3. I n s e c t i c i d a s que ac túan a n ive l de la cadena r e s p i r a t o r i a . V. 4. L a s p r o p i e d a d e s i n s e c t i c i d a s de los a c e i t e s m i n e r a l e s . V. 5. O t r o s p r o d u c t o s u s a d o s en la lucha c o n t r a i n s e c t o s . V. 6. B ib l iog ra f í a .

FUNGICIDAS INORGÁNICOS

VT. l . I n t r o d u c c i ó n VI. 2. El a zu f r e como fungicida VI. 3. F u n g i c i d a s i n o r g á n i c o s de c o b r e VI. 4. O t r o s fungic idas i n o r g á n i c o s VI. 5. B ib l iogra f í a

FUNGICIDAS ORGÁNICOS

VII. 1. In t roducc ión VIL 2. F u n g i c i d a s o r g á n i c o s de a z u f r e : l o s d i t i o c a r b a m a t o s Vil . 3. F u n g i c i d a s h e t e r o c í c l i c o s n i t r o g e n a d o s : el cap tan VII. 4. F u n g i c i d a s o r g a n o m e r c ú r i c o s VIL 5. O t r o s fungic idas o r g á n i c o s VII. 6. An t ib ió t i cos an t i fúngicos VIL 7. B ib l iog ra f í a

HERBICIDAS QUE I N T E R F I E R E N CON LA FOTOSÍNTESIS

VIH. 1. T ipos de h e r b i c i d a s VIII. 2. U r e a s s u s t i t u i d a s VIII. 3. T r i a z i n a s VIH. 4. B ib l iogra f í a

HERBICIDAS QUE I N T E R F I E R E N CON E L C R E C I M I E N T O

IX. 1. F e n o x i á c i d o s IX. 2. H e r b i c i d a s d e r i v a d o s del ác ido c a r b á m i c o IX. 3. B r e v e r e s e ñ a de o t r o s h e r b i c i d a s i m p o r t a n t e s IX. 4. B ib l iog ra f í a

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BASES MOLECULARES DE LA TOXICIDAD Y SELECTIVIDAD DE LOS PRODUCTOS FITOSANITARIOS

I. 1. PRODUCTOS FITOSANITARIOS

Una var iada gama de productos químicos se emplea en la lucha contra las plagas de los cult ivos.

Los t r e s pr inc ipales grupos de productos f i tosani tar ios son los constituidos por INSECTICIDAS, FUNGICIDAS y HERBICIDAS, que incluyen respect ivamente sus tancias tóxicas para insec tos , hongos y malas h ie rbas .

Otros grupos de in te rés son los ACARIC1DAS, NEMATOCIDAS, RODENTICIDAS y BACTERICIDAS que comprenden productos específ ica­mente tóxicos para áca ros , nematodos, roedores y bac te r i a s respect ivamen te.

También deben menc ionarse entre los productos f i tosani tar ios de terminadas sus tancias que aunque no e jercen una acción letal contribuyen de una forma indirecta , pero específica, a la destrucción y control de las plagas. En esta categoría se pueden incluir REPELENTES, ATRAYENTES, ANTIAPETITIVOS, ESTERILIZANTES DE INSECTOS, etc.

1.2. CLASIFICACIÓN DE LOS PRODUCTOS FITOSANITARIOS SEGÚN EL PROPOSITO DEL TRATAMIENTO.

Un t ra tamiento f i tosanitario puede tener por objeto pro teger a la planta contra la implantación de una plaga o, por el con t ra r io , e l iminar una plaga o enfermedad que esté ya afectándola. Según que el fin del t ra ta miento sea preventivo o curativo cons ide ra r emos al producto como de ac ­ción pro tec tora o de acción d i rec ta . En el p r i m e r caso hay que a s e g u r a r su pe rs i s t enc ia en la superficie t ra tada durante todo el período que se quie re e j e rce r la acción pro tec tora . Esto puede plantear d iversos p rob lemas entre los que destaca el peligro de que una pe r s i s t enc ia excesiva resu l te en la presenc ia de la sustancia tóxica en el producto agr ícola para el consumo del hombre o de los an imales en el momento de la recolección.

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El tratamiento curativo entraña la dificultad de combatir una plaga ya implantada, que a menudo ha causado ya daños i r reparables en el momento del diagnóstico.

La mayor parte de los productos fitosanitarios empleados en la actualidad ejercen una acción localizada en el lugar de aplicación. Por esta razón su distribución ha de ser lo más perfecta posible, ya que habrá de alcanzar a toda la superficie que se desea proteger. Sin embargo, se está prestando cada vez mayor atención al desarrollo de productos de acción s is témica, es decir, suceptibles de transporte vascular en la planta. Esto presenta enormes ventajas no sólo desde el punto de vista de la facilidad de aplicación y dosificación sino también por su mayor selectividad al afectar solamente a aquellos organismos que tengan a la planta por sustrato.

Los productos sistémicos se denominan de xilema o de floema según la parte del sistema vascular que los transporte. Durante el t rans­porte pueden ser estables o ser transformados enzimáticamente en produc­tos inactivos, denominándose endolíticos, o, siendo inicialmente inactivos, ser transformados en productos activos. En este último caso el producto sistémico se denomina endometatóxico.

I. 3. PROCESOS IMPLICADOS EN LA ACCIÓN TOXICA

Todos los seres vivos constituyen sis temas funcionales integra­dos que presentan una sensibilidad variable a la disrupcion de su integridad. O'Brien señala que la muerte de un organismo puede producirse mecánica, física o químicamente.

En el primer caso la interrupción i r revers ible del proceso vi­tal se consigue mediante la destrucción grosera de una estructura funcional, p. ej. por el uso de polvos abrasivos.

Dentro de la segunda categoría se incluirían aquellas acciones letales que implican una interacción física del agente con un determinado componente del sistema vivo. Ejemplo típico de agente físico sería un nar cótico de los llamados indiferentes, que actúan, al parecer , disolviéndose en la biofase lipídica impidiendo de forma inespecífica el normal funcionamien to de determinadas membranas. Son caracter ís t icas de los tóxicos físicos: a) una relación poco estricta entre estructura y reactividad; b) baja toxici­dad; c) con frecuencia su acción es reversible .

Los tóxicos químicos actúan reaccionando químicamente con determinados componentes del sistema vivo. En esta categoría entran la mayor parte de las sustancias a que nos refer i remos en la presente mono-

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graf ía . Como v e r e m o s , la r e a c c i ó n q u í m i c a en que p a r t i c i p a el tóxico r e ­sul ta en la modi f icac ión de una e s t r u c t u r a funcional c o m p l e j a , o en la inhi ­bición de un e n z i m a , o en la e s t i m u l a c i ó n i n c o n t r o l a d a de un p r o c e s o . En­t r e los c o m p o n e n t e s del s i s t e m a vivo que i n t e r a c c i o n a n con e l tóxico , aquel (o aque l los ) cuya t r a n s f o r m a c i ó n e s r e s p o n s a b l e de la acc ión l e t a l r e c i b e el n o m b r e de c e n t r o s e n s i b l e o sede s e n s i b l e .

P a r a r e a l i z a r su acc ión l e t a l el tóxico debe a c c e d e r al c o m p a r ­timiento ocupado por el c e n t r o s e n s i b l e . Es to i m p l i c a que ha de a t r a v e s a r una o v a r i a s b a r r e r a s de p e r m e a b i l i d a d y que ha de s e r t r a n s p o r t a d o den t ro del o r g a n i s m o . Duran t e el p r o c e s o de t r a n s p o r t e puede s e r t r a n s f o r m a d o m e t a b ó l i c a m e n t e dando lugar a c o m p u e s t o s d e r i v a d o s que en unos c a s o s ten d rán m a y o r ac t iv idad como tóx icos (ac t ivac ión) y que en o t r o s no la t end rán ídes tox i f i cac ión) . La e x i s t e n c i a de b a r r e r a s de p e r m e a b i l i d a d de d i s t in ta n a t u r a l e z a puede conduc i r a la a cumulac ión p r e f e r e n t e del tóxico en c o m p a r t imientos d i s t i n to s del cen t ro s e n s i b l e e inc luso a la e x c r e c i ó n de aqué l .

L a s i d e a s que a c a b a m o s de expone r se c o n c r e t a n p a r a el c a so de los i n s e c t o s en el e s q u e m a s igu i en t e :

T E G U M E N T O 1 v_juivi.iL.iN • y~J r

TOXICO

>• ac t ivac ión

CUBIERTA DEL NERVIO

N EURONA j —

e x c r e c i ó n J

des tox i f i cac ión

s acumulación

destoxificación

acumulación

CENTRO SENSIBLE

MEMBRANA EXCITABLE O ENZIMA

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1.4. NATURALEZA DE LOS CENTROS SENSIBLES

La naturaleza de los centros donde se producen las lesiones bio-químicas o fisiológicas letales varían según el tóxico o el organismo que consideremos. Sin embargo pueden hacerse algunas generalizaciones de en trada que matizaremos más tarde al t ra tar de los tipos de tóxicos más im­portantes.

En insectos es el sistema nervioso el blanco por excelencia de la acción de la mayor parte de los insecticidas. El sistema nervioso cen­tral de los insectos está constituido por una cadena de ganglios ventrales, que presentan distinta disposición según la especie, y el sistema nervioso periférico está constituido por nervios aferentes y eferentes que canalizan la información hacia y desde el sistema nervioso central.

Las neuronas son células nerviosas con una larga extensión de­nominada axon, que transmite el impulso nervioso desde el cuerpo celular, y varias extensiones cortas llamadas dendritas, que transmiten los impulsos hacia el cuerpo celular. Los nervios están constituidos por haces de axones.

La transmisión del impulso se realiza en la neurona desde el ex tremo dendrítico a lo largo del axon hasta el bulbo sináptico que verifica la conexión con la siguiente neurona.

La conexión sináptica se verifica en unos casos mediante men­sajeros químicos y en otros casos parece ser meramente eléctrica.

La transmisión axónica es de naturaleza eléctrica. Cuando se inserta un microelectrodo capilar en una neurona se regis t ra una diferencia de potencial estable que es negativa en el interior con respecto al exterior y cuya magnitud suele ser del orden de -50 mV. La concentración de pota sio es más alta dentro que fuera, debido a transporte activo por la membra na del axon, mientras que la concentración de sodio es más alta fuera que dentro por impermeabilidad de la membrana. Esta se comporta, por tanto, como un electrodo de potasio y el potencial observado en el estado de reposo coincide con el calculado a part i r de las concentraciones de potasio medidas dentro y fuera del axón por la ecuación de Nernst r j

R, = — i . LKJ f u e r a E k = — - ln [K+] dentro

La excitación de una zona de la membrana axónica resulta en su despolarización transitoria (p. ej. de -50 mV a -H20 mV). La despola­rización consiste en una permeabilización breve a los iones Na* seguida a menos de un milisegundo por el bombeo de K* hacia fuera que tiende a restablecer el estado eléctrico inicial. Esta despolarización localizada se transmite a lo largo del axon según se simboliza en la figura I. 1.

6 -

P o t e n c i a l E

(mV)

+ 2 0 -

0-

- 5 0 -

N+a

0

< •

* K+

r e p o s o

N<

K+

exc i t ac ión

Conduc tanc ia

g (m mno/cnrr)

- 30

- 2 0

- 10

- 0

t (m seg)

-H-H-f-4- - - + + + + + + + -h -r

impu l so w

FIGURA I. 1. T r a n s m i s i ó n axónica

En la figura I. 2. se simboliza una conexión sináptica en la que la transmisión del impulso nervioso entre dos neuronas está mediatizado por acetilcolina (unión colinérgica). Existen otros mensajeros químicos entre los que se encuentra la nor-epinefrina o noradrenalina (uniones adre-nérgicas).

La llegada del impulso nervioso (despolarización) al extremo del axon donde se encuentra el bulbo sináptico resulta, al parecer, en la libera ción de un pulso de acetil-colina que es sintetizada por el enzima colina-ace tilasa en las vesículas sinápticas. La acetil-colina

O (CH3)3]NP- CH2- CH2- O - £ - CH3

se asocia a moléculas receptoras (proteínas) que forman parte de la mem­brana postsináptica. Esta asociación modifica las propiedades de permea­bilidad de dicha membrana creándose un punto de despolarización. La mo­dificación de las propiedades de permeabilidad sería permanente si la ace til-colina no fuera hidrolizada por el enzima aceti l-colinesterasa presente también en la membrana postsináptica. La despolarización es, por tanto, transitoria y constituye un pulso que se transmite a lo largo de la siguiente neurona según hemos descrito anteriormente. Como veremos, diversos insecticidas actúan a nivel de la transmisión sináptica o de la transmisión axónica interfiriendo con alguno de los procesos que acabamos de conside­rar .

Los agentes antimicrobianos usados contra hongos y bacterias pueden ejercer una acción propiamente fungicida o bactericida o meramen­te una acción inhibitoria, fungistática o bacteriostática. Esta clase de sus? tancias puede actuar bloqueando los más variados procesos vitales: síntesis de DNA, RNA o proteínas, la respiración, el transporte a través de mem­branas, etc. En muchos casos se conoce con precisión la molécula o mole culas que interaccionan con el tóxico, es decir, qué enzima o proteína fun­cional es afectada por su acción.

En hongos tiene especial importancia práctica la inhibición del proceso de germinación de las esporas y en general su destrucción ya que, excepto para los fungicidas sistémicos, la accesibilidad del micelio al fun­gicida a menudo dista mucho de ser total y su destrucción suele ser incom­pleta.

Los herbicidas actúan de formas diversas según los tipos. Algu nos, como los fenoxiácidos, son reguladores del crecimiento que mimetizan en parte la acción de hormonas vegetales, como por ej. la auxina. La regu lación de la acción auxínica tiene lugar por diversos mecanismos entre los que se incluye su inactivación por oxidación enzimática. Los fenoxideriva-

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\±^±±-^±

• + + + + + + ++-H-JÍ

V e s í c u l a s s i n á p t i c a s

AXON BULBO SINAPTICO

F i g u r a I. 2. Unión c o l i n é r g i c a

+t i -

r e c e p t o r e s de

ace t i l col ina

ace t i l colina

e s t e r a s a

m e m b r a n a p o s t s i n á p t i c a DENDRITA

dos escapan a la acción reguladora y alteran irremisiblemente los procesos normales de crecimiento y diferenciación. Otros herbicidas interfieren con las reacciones luminosas de la fotosíntesis o con la síntesis de clorofila, Aún otros afectan al proceso de germinación, prolongando el período de dor mición, etc.

I. 5. MEDIDA DE LA TOXICIDAD

Para establecer tanto las dosis adecuadas para un tratamiento como el espectro de acción de un determinado tóxico es preciso determinar cuantitativamente la toxicidad para cada organismo en cuestión. Hay que distinguir entre los efectos tóxicos inmediatos, toxicidad aguda, y los efec tos tóxicos a largo plazo, toxicidad crónica.

El estudio de la toxicidad aguda es experimentalmente mucho más asequible que el de la crónica, ya que en la observación de efectos in­mediatos es más fácil controlar los factores que influyen sobre la toxicidad, establecer las relaciones de causa a efecto y cuantificarla en términos del número de muertes producidas. El estudio de la toxicidad crónica implica, por el contrario, la observación y cuantificación de los diversos efectos (oncológicos, genéticos, etc) producidos por la repetida exposición a dosis subletales del tóxico a lo largo de un período de tiempo que puede abarcar hasta muchos años.

La cuantificación de la toxicidad aguda se realiza determinando la DL50, es decir, la dosis de tóxico que resulta letal para el 50 % de los organismos tratados en el experimento. El valor de la DL50 depende de las condiciones de experimentación, por lo que la cifra debe ir acompaña­da de una indicación sucinta de la forma en que se ha medido. Por ejemplo, en animales de laboratorio hay que especificar si la aplicación ha sido oral, dérmica, intraperitoneal, intravenosa etc. La dosis se suele expresar en mg de tóxico por Kg de peso vivo o de cualquier otra forma inequívoca cuan do lo primero no sea factible, por ej. la CL50, concentración que. resulta en un 50 % de muertes .

En la evaluación de fungicidas, el método clásico consiste en la prueba de germinación de esporas, de la que existen múltiples variantes, tales como germinación en porta, en placas de agar, en cultivos en suspen-sión y la determinación del volumen de esporas. En esencia se basa en poner en contacto suspensiones debidamente cuantificacias de esporas fúngi-cas con el principio activo y al cabo de un tiempo establecido observar la proporción de esporas germinadas.

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P a r a mohos que no esporulan es obvio que la determinación ante r i o r no puede s e r uti l izada. En estos casos y en o t ros en que in te resa cuan tificar la acción fungicida sobre el micelio vegetativo, son ut i l izadas pruebas de crecimiento más que de esporulación. Una cantidad pesada de micelio ó un n2 dado de e sporas se inoculan en la superficie de una caja de P e t r i con agar nutri t ivo a la que previamente se ha añadido una cantidad fija de fungici da. Se evalúa la toxicidad, midiendo el tiempo que la colonia tarda en alean zar un diámetro dado, ó el tamaño de la colonia después de un cier to tiempo de incubación.

Con frecuencia se de termina la fungitoxicidad de un compuesto viendo cuáles son la concentración inhibitoria mínima (MIC) y la concentra-ción mínima letal ó fungicida (MFC). Se define MIC con la mínima concen­tración que en un medio de cultivo determinado impide totalmente el c rec imien to y MFC como la mínima concentración que produce la mue r t e . Este tipo de de terminaciones rea l i zadas en agar ó en medio líquido, son muy ut i l iza­das en la evaluación de antibióticos contra bac t e r i a s y mohos, tanto en medi ciña como en fitopatología.

En o t ros casos se de te rmina la l lamada dosis efectiva al 50 % o al 95 % (DE50 o DE95), es decir , la dosis n e c e s a r i a para evi tar el 50 % o el 95 % de la enfermedad (en un árbol por ej).

La eficacia de un t ra tamiento depende no sólo de la toxicidad in t r ínseca del principio activo sino de su formulación (coadyuvantes) y de la forma y momento de aplicación. Es por tanto necesa r io p robar l a en ensayos de campo. Sin embargo, de te rminados factores de la eficacia son suscept i ­bles de s e r ensayados en el l abora tor io . Tales son:

a) Condiciones de recubr imien to óptimo de la superficie t ra tada .

b) Retención inicial del principio activo por esta superf ic ie .

c) Tenacidad del res iduo .

d) Estabil idad del principio activo en forma concentrada durante el a lmacenamiento .

e) Estabil idad después de diluir pa ra ap l ica r lo .

1.6. SELECTIVIDAD Y RESISTENCIA

Es evidente que el objetivo de un t ra tamien to f i tosanitario es la destrucción de una plaga sin afectar a o t ros o rgan i smos (la planta t ra tada , el operador , los an imales etc). De aquí la impor tancia del conocimiento del espec t ro de acción de cada principio act ivo. Esto comporta la determinación

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de c u á l e s ind iv iduos , p o b l a c i o n e s o g r u p o s t a x o n ó m i c o s ( e s p e c i e s , g é n e r o s etc) son s e n s i b l e s y c u á l e s r e s i s t e n t e s . El g rado de s e l e c t i v i d a d de un tóxi co s e r á función de la m a y o r o m e n o r a m p l i t u d de su e s p e c t r o de a c c i ó n . Na t u r a l m e n t e , como la d e t e r m i n a c i ó n del e s p e c t r o de acc ión se b a s a en la d e ­t e r m i n a c i ó n de la DL50 p a r a d i s t i n t o s o r g a n i s m o s , el concepto de s e l e c t i v i dad s e r á i g u a l m e n t e o p e r a t i v o , e s d e c i r , la s e l e c t i v i d a d depende del n ive l de e f icac ia ( c o n c e n t r a c i ó n , c o a d y u v a n t e s , etc) a que s e e m p l e e el t óx ico .

L a s d i f e r e n c i a s en s e n s i b i l i d a d a un tóxico de unos o r g a n i s m o s a o t r o s pueden p r o d u c i r s e a n ive l de c u a l q u i e r a de l a s e t a p a s de la acc ión del tóx ico :

a) D i f e r e n c i a s en l a s c o s t u m b r e s y el hab i t a t ( s e l e c t i v i d a d e c o ­lógica)

b) D i f e r e n c i a s en l a s b a r r e r a s de p e r m e a b i l i d a d que r e s u l t a n en d i f e r e n c i a s en la p e n e t r a c i ó n en l o s d i s t i n t o s o r g a n i s m o s .

c) D i f e r e n c i a s en la c apac idad de e x c r e c i ó n y a l m a c e n a m i e n t o .

d) D i f e r e n c i a s en los m e c a n i s m o s b i o q u í m i c o s c a p a c e s de t r a n s f o r m a r al tóx ico , ac t ivándo lo o inac t ivándo lo , a n t e s de a l ean z a r el c e n t r o s e n s i b l e .

e) D i f e r e n c i a s en la a c c e s i b i l i d a d del c e n t r o s e n s i b l e ( b a r r e r a s a d i c i o n a l e s de p e r m e a b i l i d a d ) .

f) D i f e r e n c i a s en la n a t u r a l e z a del c e n t r o s e n s i b l e ( inc luso la no e x i s t e n c i a de é s t e en a lgunos t axa) .

La expos ic ión de una poblac ión , g e n e r a c i ó n t r a s g e n e r a c i ó n , a dos i s s u b l e t a l e s de un tóxico equ iva le a e j e r c e r una p r e s i ó n s e l e c t i v a p a r a r e s i s t e n c i a al tóxico en cues t i ón , que r e s u l t a en una m a y o r r e s i s t e n c i a de la poblac ión s e l e c c i o n a d a . La r e s i s t e n c i a induc ida de e s t a f o r m a e s el r e su l tado de la s e l e c c i ó n de genot ipos que con t ro l an s i s t e m a s e n z i m á t i c o s m á s e f i c a c e s en la des tox i f i cac ión , o a l t e r a c i o n e s a n a t ó m i c a s y func iona les que dif icul ten el a c c e s o del tóxico a l c e n t r o s e n s i b l e (p. e j . m a y o r e s p e s o r

de cu t ícu las ) o, i nc luso , a l t e r a c i o n e s en la p r o p i a n a t u r a l e z a del c e n t r o sen s i b l e .

Cuando la inducción de r e s i s t e n c i a p a r a un tóxico c o m p o r t a el aumen to de la r e s i s t e n c i a p a r a o t r o tóxico d i s t in to , s e dice que e x i s t e r e s i s ­t enc ia c r u z a d a . E s t e fenómeno es poco f r e c u e n t e . G e n e r a l m e n t e aque l lo s t óx icos en que se p r e s e n t a r e s i s t e n c i a c r u z a d a t ienen un modo s i m i l a r de acc ión y e s t án e s t r u c t u r a l m e n t e r e l a c i o n a d o s .

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1.7. EFECTOS RESIDUALES

Ya hemos subrayado que el objetivo ideal de un tratamiento fito-sanitario es la destrucción de una plaga determinada sin afectar al resto de la fauna y de la flora y, en general, al medio ambiente. Aproximarse a este objetivo en tratamientos únicos y localizados puede decirse que no plantea problemas insalvables. Sin embargo, el uso continuado y extensivo de deter minados tratamientos plantea problemas importantes de difícil solución. Una cosa es evitar que los operarios y los animales domésticos sean expuestos a dosis letales de un principio activo y otra muy distinta evitar la acumulación de sus residuos en los suelos, su acceso a las cadenas de alimentación y, en suma, sus efectos crónicos sobre la fauna y la flora en general y sobre el hombre en particular.

En este contexto cobran especial relieve determinados aspectos de la química y la biología de los productos fitosanitarios, tales como su estabilidad química frente al agua, la temperatura y la luz; sus propiedades de solubilidad, tensión de vapor etc. ; su estabilidad biológica, es decir, su sensibilidad a la degradación por sistemas enzimáticos, y, finalmente, las propiedades de toxicidad y solubilidad de los productos de degradación. En general puede af irmarse que interesan productos de una cierta estabilidad química, para poder ejercer una acción protectora, pero que sean biodegra dables a productos hidrosolubles, para que no ejerzan efectos tóxicos cróni eos y para que no se acumulen en las grasas de los animales.

El grupo de plaguicidas más relevante por sus efectos residuales es el de los insecticidas clorados. Para i lustrar su problemática nos vamos a permitir una extensa cita de R. L. Metcalf J. Agr. Food Chem. 21:511 (1973) donde se expone magistralmente el caso del DDT:

" Los mismos factores que hacen al DDT un insecticida efectivo, su baja presión de vapor, su estabilidad a la fotooxidación, su alta solubilidad en grasa y su baja hidrosolubilidad han convertido al DDT en el prototipo del microcontaminante ambiental. Como resultado de la enorme producción mundial y la estabilidad de su producto primario de degradación DDE, el cual tiene propiedades químicas casi idénticas (solubilidad en agua 0. 0013 p. p. m. ), DDT y sus productos de degra­dación se encuentran en todas las partes del globo.

El ciudadano medio americano tiene 2, 3-4, 0 ppm de DDT y 4, 3-8, 0 ppm de DDE almacenados en su grasa corpórea y el de la India, donde el uso es más intenso, tiene 16 ppm de DDT y 10 ppm de DDE. Incluso los esquimales tienen 0, 8 ppm de DDT y 2, 2 ppm de DDE, aunque no usan ningún DDT en su habitat nativo. DDT y DDE son con

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c e n t r a d o s en o r g a n i s m o s de l a s r e d e s t r ó f i c a s , a u m e n t a n d o su c o n c e n t r a c i ó n en los l í p idos y el p o r c e n t a j e de DDE por un fac t o r de 10 en cada n ive l t ró f i co . P o r e j emp lo , H a r r i s o n y co l . han r e g i s t r a d o un n ivel med io de DDT en e l agua del lago Mi­chigan de 0, 000002 ppm, en amf ípodos 0, 410 ppm, en p e c e s ta l e s como el s a l m ó n 3-6 ppm y en l a s gav io t a s , a la c a b e z a de la cadena a l i m e n t i c i a , 99 ppm. De e s t a f o r m a la c o n c e n t r a c i ó n del agua a la gaviota ha a u m e n t a d o por un fac tor de 1 x 1 0 ' .

Sobre l í m i t e s a m p l i o s , el a l m a c e n a m i e n t o de DDT en la g r a s a de a n i m a l e s de l a b o r a t o r i o y de h u m a n o s e s d i r e c t a m e n ­te p r o p o r c i o n a l a la inges t ión , aunque al p a r e c e r e v e n t u a l m e n t e se l l ega a l c a n z a r un n ivel e s t a b i l i z a d o . Los a n i m a l e s de s a n g r e ca l i en t e m e t a b o l i z a n y e x c r e t a n l e n t a m e n t e el DDT a l m a c e n a d o , s iendo su s e m i v i d a b io lógica en h u m a n o s de med io año . El p ro ceso de a c u m u l a c i ó n e s e s p e c i a l m e n t e d r a m á t i c o en p e c e s y o t r o s p o i q u i l o t e r m o s a c u á t i c o s , en los que l a s v e l o c i d a d e s de d e s t o x i -f icación y e l im inac ión son muy b a j a s . . . . Se ha e n c o n t r a d o una c o r r e l a c i ó n a l t a m e n t e s ign i f ica t iva ( r = 0, 94) e n t r e la edad de la t r u c h a l a c u s t r e , Sa lve l inus n a m a y c u s h , y los r e s i d u o s c o r p o ­r a l e s de DDT, DDE y DDD, que v a r i a r o n e n t r e 1 ppm p a r a 1 año h a s t a 28 ppm p a r a 11-12 a ñ o s . "

En el c u a d r o I. 1. se dan a lgunos da tos s o b r e la s e m i v i d a de algu nos c l o r a d o s en el sue lo y en a lgunos o r g a n i s m o s .

CUADRO I. 1.

SEMIVIDA DE ALGUNOS ORGANOCLORADOS EN ANIMALES Y EN EL S U E L O *

I n s e c t i c i d a l u g a r s e m i v i d a

DIELDRIN suelo 0, 5-4 años r a t a 12-15 d í a s p a l o m a 47 d í a s h o m b r e 90 d í a s

DDT h o m b r e 180 d ías suelo 2, 5-5 años

í-HCH suelo 1, 5 años

* da tos t o m a d o s de R. L . Metca l f y de K. A. H a s s a l l

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I. 8 BIBLIOGRAFÍA

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- Hassa l ,K . A. , (1969), World Crop Protec t ion . Vol. 2. Pes t i c ides , London Iliffe Books Ltd.

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- O'Brien, R. D. , (1967). Insec t ic ides : Action and Metabol ism. Academic P r e s s .

« PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LOS PLAGUICIDAS Y SUS PROPIEDADES

II. 1. MATERIA ACTIVA, COADYUVANTES Y ESCIPIENTES

La necesidad de una distribución uniforme y de una dosificación adecuada de los tóxicos empleados en los tratamientos fitosanitarios hacen prácticamente imposible la utilización directa del producto puro, ya que, aparte de otros problemas, es técnicamente muy difícil distribuir pequeñas cantidades en grandes extensiones.

En la práctica, el tóxico, al que se denomina materia activa, ha de ser diluido en un escipiente apropiado, p. ej . agua o un polvo inerte, y acompañado de productos adicionales, llamados coadyuvantes, que facilitan su aplicación y mejoran su efectividad. Las proporciones y forma de mez cía de estos elementos constituyen lo que en el lenguaje de la especialidad se denomina su formulación.

La materia activa con destino al uso comercial suele ser fabri­cada por las grandes empresas químicas de rango internacional y tiene una pureza que oscila, según los casos, entre el 70 % y el 99 %. Las formula­ciones son a menudo elaboradas por empresas de rango regional. Unas formulaciones se emplean directamente tal como vienen de fábrica, mien­tras que otras son diluidas en el lugar de aplicación.

II. 2. FORMULACIONES Y FORMAS DE APLICACIÓN

La formulación y forma de aplicación empleadas en un tra^amien to fitosanitario dependen de una serie de factores relacionados entre sí.

En pr imer lugar, hay que tener en cuenta las propiedades físi­cas y químicas de la materia activa, sobre las que t ra taremos en el siguien te apartado y su modo de acción tóxica.

Otro de los factores más importantes es la naturaleza y topogra­fía de la superficie a t ra tar . En general la aplicación se realiza sobre dos tipos de superficies: el suelo y la cutícula que recubre a plantas o a insectos.

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El suelo puede considerarse a estos efectos como una columna de intercambio iónico que sufre lavados periódicos y en la que tienen lugar transformaciones químicas, algunas de ellas mediadas por la acción catalí tica de sus componentes,y transformaciones biológicas originadas por la flora microbiana principalmente.

La superficie externa de los insectos y las plantas tienen en común su hidrofobicidad, propiedad que juega un papel muy importante en la retención del plaguicida, por un lado, y en la penetración de éste en el organismo por otro.

La estructura, densidad y disposición de la capa de vegetación es igualmente importante al elegir la formulación y su forma de aplicación.

Otro factor decisivo es el de las disponibilidades y calidad del agua. En zonas extensas de secano es difícil emplear el agua como diluyen te.

A continuación se discuten las formas de aplicación mas corrien tes y las formulaciones usadas en cada una de ellas.

Espolvoreo. Determinados plaguicidas se formulan en forma de polvos para espolvoreo . El plaguicida va mezclado con un escipiente inerte finamente dividido, que se distribuye como tal con la ayuda de un chorro de aire gene rado por un dispositivo apropiado.

Tiene la ventaja, frente a la aplicación de líquidos, de una ma­yor capacidad de penetración de la capa de vegetación. Está particularmen te indicado en secano y se presta bien a ser practicado con avioneta.

Sus principales inconvenientes estriban en que sólo entre el 10 y el 15 % del producto aplicado es retenido por la planta, en ser difícil de real izar con viento y en ser sensible al a r r a s t r e por agua de lluvia.

El tamaño de las partículas del polvo es de importancia tanto en relación con su retención inicial por la planta como en lo referente a la efec tividad de la materia activa retenida. De hecho, el número de partículas por unidad de área foliar es tan importante como el peso de materia activa depositada en ella.

La retención de las partículas por la superficie de la hoja se debe,al parecer ,a interacciones electrostát icas.

Distribución de granulados. Otra formulación sólida es la granulación. Ma teria activa y escipiente son aglomerados en granulos de tamaño variable que se aplican al suelo principalmente. Con este tipo de formulación se consigue una menor toxicidad inicial y durante el manejo, una mayor estabi lidad fisicoquímica y, en suma, una mayor persistencia.

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Los plaguicidas formulados como granulos actúan pasando a la fase gaseosa o disolviéndose en la solución del suelo.

Pulverización. El método más empleado para la aplicación de plaguicidas se basa en la utilización de un portador líquido que es pulverizado en forma de gotas de tamaño variable. El término pulverización se restr inge a veces al caso de gotas de 0, 1-2 mm de tamaño. Para gotas de menor tamaño se suelen emplear los términos nebulización y atomización. En aquellos casos en que las gotas son tan finas que el disolvente se evapora, se acaba obte­niendo un aerosol.

Las formulaciones suceptibles de ser pulverizadas son: líqui­dos puros, soluciones, emulsiones y suspensiones: Los líquidos puros ra ra vez se usan. Las soluciones para pulverizar o diluir son generalmen te soluciones en disolventes orgánicos del plaguicida que se usan directamen te o se diluyen en un disolvente compatible. Sin embargo, el agua es el disol vente por excelencia empleado en las formulaciones pulverizables por impe rativos de disponibilidad y economía. Como gran proporción de los plagui­cidas no son hidrosolubles, la mayoría son pulverizados como suspensiones o emulsiones.

Los polvos mojables son formulaciones en las que el plaguicida va mezclado con un polvo inerte finamente dividido y con coadyuvantes que favorecen su fácil dispersión en agua.

Los líquidos emulsionables son formulaciones en las que el plaguicida va disuelto en un disolvente no miscible con el agua y con los coadyuvantes apropiados para su fácil emulsión.

Las emulsiones son formulaciones en las que esta viene ya pre parada y se aplica como tal o previa dilución.

Fumigación. La fumigación es una forma de aplicación especialmente indi cada para recintos cerrados, por actuar el plaguicida en fase gaseosa. Sin embargo se puede fumigar en sitios abiertos confinándolos transitoriamen­te o usando fumigantes con un punto de ebullición por encima de la tempera tura ambiente. La fumigación del suelo a una cierta profundidad es también posible.

Aparte de la aplicación directa de fumigantes existen formas, que podríamos l lamar indirectas en las que el fumigante impregna una matriz sólida (granulos, t i ras de papel o de plástico), que lo libera paula tinamente. A veces el plaguicida se mezcla con una sustancia combustible que al quemarse lo libera en forma gaseosa (termosublimación).

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II. 3. PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE LA MATERIA ACTIVA

Las propiedades físicas y químicas de una materia activa deter minan en gran medida el repertorio de formulaciones en las que puede par­ticipar ésta e influyen de forma decisiva sobre su efectividad.

En los catálogos y manuales de plaguicidas se suelen consignar determinadas constantes físicas, como son los puntos de fusión y de ebulli ción, la tensión de vapor, la actividad óptica específica, la solubilidad en agua ydisolventes orgánicos y los coeficientes de reparto en sis temas bi­fásicos agua/aceite. Se hacen constar también datos sobre la reactividad y estabilidad química de la materia activa. La relación entre estas propie dades y la aplicación práctica de los plaguicidas resul tará patente en todas sus dimensiones y matices al t ra tar de cada uno de los principales grupos de plaguicidas. Aquí nos l imitaremos a esbozar e i lustrar sucintamente esta relación.

El punto de fusión es un indicador rápido del grado de pureza del producto técnico. Por ejemplo, el acaricida Binacapryl es un polvo blanco cristalino con punto de fusión 68-699 C y el producto técnico debe tener una pureza del 98 % con un p. f. )> 659 C.

El punto de ebullición y la tensión de vapor son datos relevantes en relación con la persistencia de la materia activa en la superficie tratada y también con su posible uso en fumigación. En el mismo contexto es impor tante saber si la materia activa es o no sublimable.

Cuando la materia activa presenta isomería óptica los distintos isómeros ópticos suelen diferir en su toxicidad, incluso se dan casos en que sólo uno de los isómeros es activo biológicamente. De aquí la impor­tancia de conocer el poder rotatorio específico del isómero con acción tóxica, ya que este dato permite determinar si una muestra concreta es una mezcla con otros isómeros o con mater iales ópticamente inactivos.

Para sustancias líquidas se suele consignar también el índice de refracción,dato caracter ís t ico de cada sustancia.

Las propiedades de solubilidad del principio activo son de enor me trascendencia en relación con más de un aspecto de la práctica del t ra tamiento fitosanitario.

En pr imer lugar, de estas propiedades depende cuáles disolven tes, codisolventes y diluyentes pueden emplearse en la formulación de la mezcla que ha de ser aplicada.

En segundo lugar, también depende de ellas su persistencia en

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la superficie t ra tada, es decir , la hidrosolubil idad de la ma te r i a activa de te rmina su suceptibil idad al lavado por la lluvia o el r iego.

F inalmente , las propiedades de solubilidad están ínt imamente re lac ionadas con la capacidad del tóxico para acceder al centro sensible . Ya vimos en el capítulo an te r io r como éste debía sa lvar b a r r e r a s de p e r ­meabilidad de na tura leza lipídica, por un lado, y se r t ranspor tado en una fase esencia lmente acuosa, por o t ro , antes de a lcanzar el centro sensible . De aquí la re lación existente entre el coeficiente de repar to en s i s t emas bi­fásicos ace i te /agua y la actividad biológica de muchas de es tas sus tancias .

En los e jemplos que siguen se i lus t ran algunas de las ideas que acabamos de exponer.

En el cuadro II. 1. se mues t r a pa ra una se r i e de narcót icos indi ferentes , que como indicarnos e jercen una acción tóxica de na tura leza física, la relación existente ent re coeficiente de r epa r to y acción biológica. Las concentraciones mín imas de cada sus tancia capaces de producir na rcos i s varían muy ampl iamente de unas a o t r a s . Sin embargo si e s t imamos , va­liéndonos del coeficiente de r epa r to ace i t e / agua las concent rac iones que cor responder ían a la biofase lipídica vemos que és t a s son del mismo orden pa ra todas las sus tanc ias ensayadas , lo que es típico de los tóxicos físicos.

CUADRO II. 1.

ACCIÓN DE TÓXICOS FÍSICOS EN FUNCIÓN DE LOS COEFICIENTES DE REPARTO (1)

Sustancia

ETANOL

n-PROPANOL

SALICILAMIDA

TI MOL

(1) Cuadro modificado del de Meyer y Hemmi citado por O 'Br ien . Datos obtenidos para renacuajos .

En el cuadro II. 2. se mues t ra como las. DL50 de una se r i e de

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Conc. narcót ica (M) Coef. de repar to Conc. en biofase lipídica

c p ^ p x c

0, 33

0, 11

0, 0033

0,000047

0, 1

0, 35

5, 9

950

0, 033

0, 038

0, 021

0 ,041

s u s t a n c i a s e m p l e a d a s como fumigan tes f ren te al i n sec to C a l a n d r a g r a n a r í a v a r í a t a m b i é n muy a m p l i a m e n t e . Sin e m b a r g o l a s p r e s i o n e s p a r c i a l e s c o r r e s p o n d i e n t e s a d i chas d o s i s r e p r e s e n t a n una f r acc ión de la p r e s i ó n de s a t u r a c i ó n que es del m i s m o o r d e n p a r a l a s d i s t i n t a s s u s t a n c i a s e n s a y a ­d a s . E s t o s da to s s u g i e r e n que e s t a s s u s t a n c i a s e j e r c e n una acc ión f í s i ca .

CUADRO II. 2

RELACIÓN E N T R E DL50 Y PRESIÓN DE SATURACIÓN PARA UN GRUPO DE SUSTANCIAS USADAS EN FUMIGACIÓN (1)

SUSTANCIA DL50 ( m g / l i t r o ) P p L 5 0 / P s a t .

CLORURO DE E T I L O 1124 0, 28

M E T I L - C L O R O F O R M O 290 0 ,31

TRICLOROETANO 53 0, 30

P E N T A C L O R E T A N O 16 0 ,32

(1) Cuad ro modi f icado del de F e r g u s o n y P i r i e , c i tado po r O ' B r i e n

Es i m p r e s c i n d i b l e p o s e e r a m p l i a i n f o r m a c i ó n s o b r e la r e a c t i ­vidad q u í m i c a de la m a t e r i a ac t iva tanto de sde el punto de v i s t a de su fo r ­mulac ión como del de su p e r s i s t e n c i a en la s u p e r f i c i e t r a t a d a . En efecto , e s t a r e a c t i v i d a d d e t e r m i n a r á qué m e z c l a s de m a t e r i a s a c t i v a s son compa t i b i e s y qué coadyuvan te s y p o r t a d o r e s no t r a n s f o r m a n al p roduc to tóxico inac t ivándo lo .

La e s t a b i l i d a d q u í m i c a de la m a t e r i a ac t iva se mide po r el t i empo de s e m i d e g r a d a c i ó n ( d e g r a d a c i ó n del 50 %) y v a r í a según e s t é en cada una de l a s f o r m a s s i g u i e n t e s : p roduc to p u r o , p roduc to t é c n i c o , fo r ­mulac ión c o n c e n t r a d a , m e z c l a de ap l i cac ión di lu ida ó pe l í cu la . r e c u b r i e n ­do la s u p e r f i c i e t r a t a d a . Resu l t a ev iden te que l a s d i s t i n t a s e s t a b i l i d a d e s d i c t a r á n n o r m a s m á s o m e n o s e s t r i c t a s p a r a el m a n e j o .

I n t e r e s a p a r t i c u l a r m e n t e la r e a c t i v i d a d f ren te a r e a c t i v o s que e s t án s i e m p r e p r e s e n t e s , como son el agua y el ox ígeno . L a s r e a c c i o n e s ^ e h i d r ó l i s i s y ox idac ión conducen con gran f r e c u e n c i a a la i nac t ivac ión m á s o m e n o s r á p i d a de la m a t e r i a ac t i va . A m b a s r e a c c i o n e s son f a v o r e ­c idas po r el c a l o r .

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Son igualmente interesantes las transformaciones fotoquímicas por radicales l ibres. Para que éstas tengan lugar no es necesario que la materia activa sea particularmente sensible a la luz, sino que a veces bas ta con que lo sea alguno de los componentes de la mezcla de aplicación. La luz puede ser un agente de degradación importante, especialmente cuando la materia activa ocupa la superficie donde ha sido aplicada.

En resumen podemos decir que la persistencia del tratamiento y, por tanto, el período de seguridad depende en gran medida de las pro­piedades físicas (tensión de vapor, solubilidad) y de la estabilidad química de la materia activa frente a agua, oxígeno, luz, calor, etc.

II. 4. COADYUVANTES

Polvos absorbentes y diluyentes

En las formulaciones para espolvoreo, el producto activo va absorbido en un portador sólido finamente dividido (partículas generalmen te inferiores a las \Q0JLC); que ha de tener buen poder de absorción, y di­luido hasta la concentración de aplicación en un polvo de similar tamaño de partícula, con baja capacidad de absorción.

Al formularse en polvo, el producto activo está extendido so­bre una gran superficie y, por tanto, en condiciones óptimas para ser oxi dado por el oxígeno atmosférico. Además las propiedades catalíticas de la matriz sólida sobre la que está absorbido favorecerán otras transforma ciones como p. ej. la hidrólisis catalizada por ácido cuando la muestra tenga ..umedad suficiente. Por estas razones el absorbente empleado in­fluye sobre la estabilidad de la materia activa en la formulación, ya que ninguno de los disponibles cumple el requisito ideal de ser inerte. Para contrarres tar la acción tanto de absorbentes como de diluyentes se emplean a veces coadyuvantes estabilizadores (p. ej. urea) que, al parecer , actúan bloqueando sus sedes catalíticas superficiales.

Las caracter ís t icas más relevantes de la mezcla de aplicación son su granulometría y su densidad aparente. Ambas propiedades son in-terdependientes ya que la densidad aparente depende del grado de "empaque tamiento" de las partículas y éste de la distribución de tamaños. Los tama ños de partículas suelen ser del orden de las decenas de mieras y la densj. dad aparente suele oscilar entre 0, 4 y 1, 0 g / c m l Los valores óptimos en cada caso dependen de la materia activa,del instrumento empleado en la distribución (manual, avioneta etc. ) y de la naturaleza de la superficie a t ra tar (espesor de la capa de vegetación a penetrar y propiedades superfi-

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ciales del cultivo).

La fluidez del polvo depende de su granulometría y de sus carac ter ís t icas fisicoquímicas, ocurriendo lo mismo con la adherencia.

Se emplean como portadores y diluyentes distintos silicatos mi­nerales. Los de mayor poder de absorción, tales como vermiculita,montmo rillonita y otros, se emplean como portadores y los de baja capacidad, cao­linita, bentonita, talco etc como diluyentes, Excepcionalmente se formulan plaguicidas con fertilizantes (p. ej. con superfosfato).

Agentes tensioactivos

Los agentes tensioactivos o surfactantes son moléculas que po­seen una parte polar, ionizable o no, y otra no polar. Es decir, constan de una parte hidrófila y otra lipófila. Este tipo de moléculas puede desem­peñar más de una función coadyuvante. Principalmente pueden funcionar como mojantes, dispersantes y emulsionantes.

No es éste el lugar de hacer un tratamiento extenso de la fisico­química de los surfactantes (1). Por esto nos refer i remos sólo a aquellos aspectos directamente relacionados con su función como coadyuvantes.

En la figura II. 1. se representa la variación de la tensión super ficial en función de la concentración para un surfactante típico, el dodecil sulfato sódico. Puede observarse que la tensión superficial disminuye l i-nealmente con la concentración a concentraciones bajas, pero a part ir de una cierta concentración, que nos adelantaremos a designar como concen­tración micelar crítica (CMC) la respuesta se amortigua. Si se determina indirectamente el número de partículas en solución para cada concentración, mediante la medida de la presión osmótica, se observa que el número de éstas aumenta linealmente con la concentración hasta alcanzar la CMC y a partir de entonces la respuesta se va haciendo menor. Esto quiere decir que a part ir de una concentración dada las moléculas de surfactante se asocian. Las asociaciones formadas se llaman micelas. La CMC es dis­tinta para cada surfactante. La formación de micelas implica que, a part ir de la CMC, una proporción creciente de moléculas de surfactante deja de situarse en superficie y, por tanto, deja de modificar la tensión superficial, tal como se observa en la figura.

(1) El lector debe revisar los conceptos de tensión superficial, energía l i­bre superficial, absorción positiva y negativa etc.

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PRESIÓN OSMÓTICA

tf 0. 01 0, 02 moles

dodecil sulfato sódico

CONCENTRACIÓN MICELAR CRITICA

O i J i i n i i i i i i i 1111 n tu f

% *

DISMINUCIÓN LINEAL DE LA TENSIÓN SUP. aumento lineal de la presión osmótica

Variación no l ineal pa ra ambas propiedades

FORMACIÓN DE MICELAS

FIGURA II. 1.

Los surfactantes actúan como mojantes en tanto que disminuyen la tensión superficial y como d i spe r san tes y emuls ionantes en tanto que for man mice las .

En la figura II. 2. se r ep re sen t a una gota en equilibrio sobre una superficie sólida. Este se alcanza cuando las t r e s tensiones in terfacia les ( só l ido /a i re , l íqu ido /a i re , líquido' 'sólido) están en equil ibrio. El ángulo de mojado 9" , que indica el grado de aplas tamiento de la gota sobre la superfi­cie, disminuye al d isminuir la tensión superficial ( j , ).

Y* A

.~f-¿^ / .

fsA

\

ÍS/L

S/. L

L/ c o s ^

PROPIEDADES MOJANTES

FIGURA II. 2.

:os V

S/A - f S

L

A * - / L

'A

En la figura II. 3. se i lus t ra cómo la capacidad de pene t ra r in­t e r s t i c ios cap i la res (masas de micelio, e s tomas etc) por par te del líquido de aplicación también depende de la tensión superf icial .

h - l r . g. A

cosfi *

f

PROPIEDADES CAPILARES

FIGURA II. 3

A/> - densidad del líquido - densidad del vapor

- 25 -

En la figura II. 4. se mues t r a una micela englobando una pa r t í -rula de sólido (suspensión) o de líquido (emulsión). Las par t ícu las deben se r lo bastante pequeñas para que puedan s e r englobadas. En la prác t ica no deben se r mayores de 5 m i e r a s , lo que se sale del rango e s t r i c t amen te coloidal.

~ X* ?" X+

xf ¿ V x* _ x* x* -

—

í P J O par t ícula sólida o líquida englobada en la micela

PROPIEDADES DISPERSANTES Y EMULSIONANTES

FIGURA II. 4,

La estabil idad de suspensiones y emuls iones es afectada por la dureza del agua, la fuerza iónica y la t empera tu ra .

A continuación se reseñan algunos surfactantes s inté t icos y na­tu ra les empleados como coadyuvantes:

Sintéticos

Aniónicos - Jabones C-.^

Alquil sulfatos R - O - S 0 2 O Na

R

R CH - O - S 0 2 O Na

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Sulfonatos R

R' CH - S 0 2 O Na

R CON (CH3) C 2 H 4 S0 2 ONa

R CON HC 2 H 4 OCH 2 S0 2 ONa

CH3 ( C H 2 ) 1 0 C H 2 - < Q S 0 2 O Na

Catiónicos

No iónicos

Sales de amonio cua te rnar io :

p. ej , CH3 - (CH 2 ) 1 4 - CH2 N + ( C H 3 ) 3 Br"

E s t e r e s de ácidos g ra sos y poligl icerol

Derivados con óxido de etileno

R (O CH9 CH 2 ) n O R'

Natura les

Lignosulfatos Caseinato Gelatinas Saponinas Aceites

Otros coadyuvantes

Adherentes . Originalmente se designaban a s í a sus tanc ias que aumentaban la tenacidad. Hoy se extiende el té rmino a las sus tanc ias que contribuyen también a la retención inicial . Se usan como adheren tes : ace i ­tes , gomas, colas , dext r inas , polibutenos, polisulfuros de polieti leno, etc . Algunas sus tanc ias como el abietato de polieti lenglicol funcionan como mo­jantes y adherentes al mismo t iempo.

Disolventes y codisolventes . En las emuls iones el plaguicida va disuelto en un disolvente apropiado, genera lmente un h id rocarburo a r o m á -

- 27 -

t ico. Cuando existen p rob lemas de solubilidad se resue lven , a veces , aña­diendo un codisolvente más polar, p. ej . acetona.

Impelentes . Son gases fácilmente l icuables por compres ión . El plaguicida disuelto se l ibera en f inís imas gotas impelido fuera del recipiente al ab r i r la válvula. P. ej. Freon.

Humedece dores . Son sus tanc ias que r e t a rdan la evaporación del agua depositada. P. ej . g l icerol .

S inergis tas , potenciadores y ac t ivadores . De te rminadas mezclas de plaguicidas poseen una toxicidad super ior a la suma de sus componentes por separado (s inerg ismo) . A veces la toxicidad se inc rementa de una for­ma específica por la adición de de terminados compuestos no tóxicos de por sí (potenciación). Finalmente de te rminadas sus tanc ias facilitan el acceso del tóxico al centro sensible de muy d ive r sas formas (activación).

C o r r e c t o r e s de fitotoxicidad. Son sus tanc ias que protegen a la planta contra la posible acción fitotóxica de los demás componentes de la formulación.

II. 5. BIBLIOGRAFÍA

- Hassal l , K. A. , op. cit. cap. I

- O'Brien, R. D. , op. cit. cap. I

- Tahori , S. , ed. (1972). Pes t ic ide Chemis t ry , Vol. V. Herbic ides , fungici-des, Formula t ion Chemis t ry . Gordon and Beach. Sci. Publ .

- Van Valkenburg, J. W. , (1969). Pes t ic idal formulat ions r e s e a r c h . Physical and colloidal chemical a spec t s . Adv. in chemis t ry s e r i e s , n2 86. American Chemical Society.

- 28 -

III EL CASO DE LOS INSECTICIDAS CLORADOS

III. 1. CARACTERÍSTICAS GENERALES Y TIPOS

Numerosos h id rocarburos c lorados poseen propiedades insect i ­c idas . En este grupo se incluyen algunos de los insect ic idas más potentes que se conocen. Sin embargo, muchas de sus apl icaciones t rad ic ionales se están abandonando debido a que su excesiva estabil idad biológica resu l ta en su acumulación en el suelo, las g r a s a s de los an imales , etc, creando un se rio problema sani ta r io .

La especial pe r s i s t enc ia y estabil idad biológica de es tos compues tos es consecuencia de sus c a r a c t e r í s t i c a s genera les : estabil idad química, r e s i s t enc ia a la biodegradación, insolubilidad en agua, solubilidad en disoJL ventes orgánicos y en l ípidos, baja tensión de vapor, e tc .

Entre los insect ic idas c lorados deben r e s a l t a r s e t r e s tipos o familias p r inc ipa les :

a) Grupo del DDT y sus análogos e s t r u c t u r a l e s . (Figura III. 1. ) Se r ep resen tan dos de los análogos más usados, DDD y METOXJCLORO. Más adelante cons ide ra remos o t ro s .

n H - C -

Cl

Cl C - Cl i

Cl H - C

Cl

H

OCH

OCH 3

DDT DDD (TDE)

1,1,1-tr icloro - 2,2-di (4-clorofenil) etano

FIGURA n i . 1.

METOXICLORO

- 29 -

b) I s ó m e r o s del h e x a c l o r o c i c l o h e x a n o o HCH , de l o s c u a l e s el m á s ac t ivo e s el K - H C H que r e c i b e el n o m b r e de LINDANE.

HCH o H e x a c l o r o c i c l o h e x a n o

a < > axia l

e < > e c u a t o r i a l

i s ó m e r o s

í s e c \

sustituyentes Cl

aaeeee <> eeaaaa eeeeee <> aaaaaa aaaeee <> eeeaaa aeeeee <> eaaaaa aeeaee <> eaaeaa aaeaae <> eeaeea aeaaee <> eaeeaa aeaeee <> eaeaaa

FIGURA III. 2.

c) Los c l o r o c i c l o d i e n o s ( F i g u r a III. 3. ). E n t r e é s t o s se r e p r e ­sen tan CLORDANO, H E P T A C L O R O , ISODRIN, ENDRIN, ALDRIN y DIELDRIN.

Cl

CLORDANO

Cl Cl

HEPTACLORO en do

ISODRIN

Cl Cl

Cl

Cl

ENDRIN

Cl

endo -endo

ALDRIN DIELDRIN endo-exo

FIGURA III. 3,

- 30 -

Merecen también mención algunos terpenos c lorados como el TOXAFENO y el H-24.

III. 2. OBTENCIÓN Y PROPIEDADES

Síntesis y purificación (1)

El DDT se sintet iza usualmente por una condensación de Baeyer entre l .mol de c lora l y 2 moles de clorobenceno, en p resenc ia de ácido sul­fúrico. La s ín tes i s , que fué conseguida por Zeid ler en el l abora tor io de Baeyer en 1874, t r a n s c u r r e según se indica en el esquema siguiente:

C 1 3 C - C \

O

H

OH I

r*-H-C C1CC1

Cl

^

Cl cl@-?-®cl

^ v Cl I Cl P-P' i sómero

Cl

H cKO>HO I

Cl I Cl Cl o-p i sómero

El Cl- or ienta a or to y para , pero esta úl t ima posición está me nos impedida e s t é r i c a m e n t e . Por es ta razón se ob t iene en la s ín tes i s un 70-75 % del i sómero p -p ' , un 20-25 % del o-p y solamente t r a z a s del o-o ' . El i sómero p-p ' forma c r i s t a l e s incoloros y el producto técnico es un sól i­do cé reo . Dado que el i sómero o-p t iene también c i e r t a s propiedades insec t icidas r a r a vez se separa de la mezcla . Sin embargo el producto técnico se valora por el contenido en el i sómero p - p ' .

El HCH se obtiene pr inc ipa lmente por cloración fotoquímica del benceno ( i r radiac ión con luz ul t raviole ta ). Así se obtiene una mezcla de i sómeros donde predomina el <=< (50-70%), seguido del Y (11-18%), A y ó (a l rededor del 10%) y o t ro s i s ó m e r o s (menos del 5%). Como el i sómero

Y t iene una toxicidad de 50 a 10. 000 veces super ior a los demás i s ó m e r o s ,

(1) El l ec tor debe r e v i s a r las s iguientes cues t iones : nucleofilos y e lect róf i -los, efecto or ien tador de sust i tuyentes en el benceno, r eacc iones de Die ls -Alder , etc , en la Monografía n° 8.

- 31 -

la purificación de éste a part i r de la mezcla constituye un objetivo interesan te. El isómero ¡f con una pureza superior al 99 % recibe el nombre de LIN DAÑE. La purificación se verifica por extracción con metanol en caliente. Los isómeros °< y fh no se solubilizan y se eliminan por filtrado, cr is ta­lizándose el isómero \ al enfriar el metanol. Por recristalización puede obtenerse el Lindane con buen rendimiento. Aparte de una mayor toxicidad que el HCH, el Lindane no tiene el olor desagradable de éste.

La síntesis de cloro-ciclodienos se basa en condensaciones de Diels-Alder.

El CLORDANO y el HEPTACLORO se obtienen a part i r del Clor deno por cloración. Según las condiciones elegidas, se produce adición de CI2 al doble enlace no clorado o sustitución en el carbono contiguo. El clor deno se obtiene por condensación de Diels-Alder según el esquema siguiente:

Cl Cl

CLORDENO

por acción del calor

ISODRIN y ALDRIN se obtienen por dos condensaciones a partir de hexacloro-ciclopentadieno, ciclopentadieno y cloruro de vinilo. Su sínte­sis difiere en el orden en que se verifican las reacciones: la condensación de Diels-Alder entre hexaclorociclopentadieno y cloruro de vinilo, seguida de deshidrocloración da el filodieno \K\ , el proceso paralelo con ciclopen tadieno da el filodieno (S) . La segunda condensación para cada caso se representa en el esquema siguiente, donde también se representan ENDRIN y DIÉLDRIN, que son los productos de oxidación con perácidos de Isodrin y Aldrin respectivamente.

- 32 -

©

\ . -

Isodrin

Cl

Cl

Endrin

•hCl

Cl Cl

Cl

ítTrtiici ^UAO^ci

Cl Cl

Aldrin Dieldrin

Propiedades f i s ico-químicas

En el cuadro III. 1. se consignan los puntos de fusión y las tensio nes de vapor de algunos insec t ic idas c lorados . De los puntos de fusión de los productos puros r e s a l t a r e m o s las m a r c a d a s diferencias ent re los i sóme­ros del HCH y el hecho de que Endrin se descompone a la t empera tu ra de fusión. Respecto a los productos técnicos es in te resan te seña la r los casos del DDT y del Dieldrin, que presentan un punto de fusión indefinido. Se usa para estos casos otro índice que es el punto de solidificación o "set t ing point' que está igualmente relacionado con la r iqueza en ma te r i a activa del produc to técnico (Dieldrin técnico, "set t ing point" ^>95°C; a un "set t ing point" de 1012 C en el DDT cor responde un 90% de i sómero p -p ' y 10 % de o-p) .

La baja tensión de vapor de es tos compuestos es uno de los fac to res que contribuyen a su pe r s i s t enc ia en la superficie t ra tada . Sin embar go, sus va lo res son lo bastante a l tos , espec ia lmente en Aldrin y Y -HCH para que puedan e j e r c e r una c ie r t a acción fumigante. Notemos también que los i sómeros inactivos del Y-HCH son mucho más volát i les que él , lo que se puede aprovechar para s e p a r a r l o s de la mezcla por a r r a s t r e de vapor.

- 33 -

CUADRO III. 1.

TENSIÓN DE VAPOR Y PUNTOS DE FUSIÓN DE ALGUNOS INSECTICIDAS CLORADOS

Sus tanc ia

DDT

oi -HCH

A -HCH

^ - H C H

ALDRIN

DIELDRIN

ENDRIN

T e n s i ó n de v a p o r en m m Hg

3 x l 0 - 7 ( 25°C)

6 x l 0 ' 2 (40° C)

1 7 x l 0 " 2 (409C)

9, 4 x l 0 " 6 (40QC)

2, 3 x l 0 " 5 (20QC)

7 x l 0 " 7 ( 2 5 ° C )

2 x l 0 " 7 ( 25°C)

Punto de

q u i m . p u r o

108, 5

158, 5

309

112 ,9

104, 5

176

2 0 0 ° C (1)

fusión

t é cn i co

indefinido

>112

49 -60

indefinido

(1) con d e s c o m p o s i c i ó n

E s t o s i n s e c t i c i d a s son p r á c t i c a m e n t e i n s o l u o l e s en agua , m o d e r a d a m e n t e s o l u b l e s en a c e i t e s de p e t r ó l e o y m á s s o l u b l e s en a c e t o n a , d i so lven t e s a r o m á t i c o s y d i s o l v e n t e s c l o r a d o s . En el c u a d r o III. 2. s e dan a lgunos da tos de so lub i l idad .

CUADRO III. 2.

SOLUBILIDADES DE ALGUNOS INSECTICIDAS CLORADOS

Sus tanc ia

DDT

¿ ' -HCH

ALDRIN

DIELDRIN

ENDRIN

Solubi l idad en

Agua

l x l O - 4

l x l O " 4

2 7 x l 0 " 4

1 8 x l 0 " 4

i n so l .

g/

Acetona

74

44

109

22

20

100 g de d i so lven te

D i c l o r o e t a n o

47

29

302

-

-

benceno

89

29

183

40

30

- 34

Reactividad química

Una característ ica importante de este grupo de compuestos es su escasa reactividad química.

De las reacciones en que participan estos compuestos tiene espe cial importancia práctica la deshidrocloración, es decir la eliminación de Cl H con formación de un doble enlace. La eliminación es catalizada por ba se y suele t ranscurr i r fácilmente si los grupos que se eliminan de dos car­bonos contiguos pueden conformarse en " t rans" . Por esta razón, DDT y )f-HCH se deshidrocloran en solución y en presencia de álcali más fácilmen

te que Aldrin, Endrin, Dieldrin o el /s -HCH (recuérdese que tiene todos los sustituyentes ecuatoriales). Las diferencias en el número de átomos de cío ro eliminables en condiciones normalizadas se aprovecha con fines analíti­cos.

El DDT se deshidroclora también si se calienta por encima de su punto de fusión, especialmente si existen cantidades catalíticas de Cl^Fe o CI3AI y también por influencia de la luz UV.

Las reacciones de deshidrocloración conducen,en general, a productos de menor actividad o completamente inactivos.

Todos estos compuestos son relativamente estables en ácidos débiles. Frente a ácidos fuertes son inestables, con la excepción del Y -HCH y del DDT.

El Aldrin es especialmente sensible y el DDT especialmente es table frente a agentes oxidantes, p. ej. permanganato.

En general son estables frente al a i re , la luz y el calor, aunque ya hemos mencionado la sensibilidad del DDT a la luz UV y la descompo­sición del Endrin a la temperatura de fusión.

La considerable estabilidad química de estos compuestos es un factor que contribuye a su persistencia. También determina la compatibili­dad de estos compuestos con la mayoría de los plaguicidas y fertilizantes, estando solamente contraindicadas formulaciones alcalinas. Por otra parte, la lenta evolución de Cl H durante el almacenamiento confiere a algunos de estos compuestos ciertas propiedades corrosivas.

III. 3. FORMULACIÓN

En el cuadro III. 3. se reseñan varias de las formulaciones en que suelen util izarse los principales insecticidas clorados. Sin embargo,

- 35 -

e s t a s no son l a s ú n i c a s . P . e j . , el DDT p a r a uso d o m é s t i c o se so l í a formu l a r como so luc ión en h i d r o c a r b u r o s r e f i n a d o s , el A l d r i n t a m b i é n puede for m u l a r s e en so luc ión , el E n d r i n puede u s a r s e en c e b o s , el c l o rdano con fer t i l i z a n t e s e t c .

CUADRO III. 3.

FORMULACIONES DE INSECTICIDAS CLORADOS

MATERIA ACTIVA

DDT

METOXICLORO

Y -HCH

CLORDANO

H E P T A C L O R O

ALDRIN

DIELDRIN

ENDRIN

C o n c e n t r a c i ó n de m a t e r i a

E m u l s i ó n

25-50

25-50

25

25-50

25-50

20

20

20

Polvo mo jab l e

25, 50, 75

25, 50

25-95

40-50

25

20-75

50

-

ac t iva en

Polvo

1-20

3-5

1-3

5-10

1 , 5 - 2 , 5

2, 5-5

2-5

2-5

fo rmu lac ión

Granu lo A

1-10

-

-

5-10

2 ,5 -25

5-20

5-20

5-20

( % )

e r o s o l

1, 50

3

-

2-3

-

-

-

-

L a s f o r m u l a c i o n e s c o n c e n t r a d a s ( e m u l s i o n e s y po lvos mojab les ) se di luyen en agua h a s t a una c o n c e n t r a c i ó n que depende del d i spos i t i vo de d i s t r i b u c i ó n y de la d o s i s po r h e c t á r e a que se d e s e e a p l i c a r .

III. 4. BIOQUÍMICA

Toxic idad

L o s i n s e c t i c i d a s c l o r a d o s son n e u r o t ó x i c o s no s i s t é m i c o s que ac túan por con tac to o po r inges t ión . L o s m á s v o l á t i l e s , como el Aldr in y el H e p t a c l o r o , pueden e j e r c e r una c i e r t a acc ión fumigan te .

En el c u a d r o III. 4. s e dan unas c i f r a s o r i e n t a t i v a s s o b r e la tox_i c idad de a lgunos de e s t o s i n s e c t i c i d a s p a r a r a t a s y p a r a i n s e c t o s .

- 36 -

CUADRO III. 4.

TOXICIDAD DE INSECTICIDAS CLORADOS

DL50 (mg/Kg)

Insecticida r a t a (dérmica) r a t a (oral) cucaracha mosca domést ic

DDT

j - H C H

HEPTACLORO

CLORDANO

ALDRIN

DIELDRIN

ENDRIN

2500

1000

200

-

-

102

15

118

125

90

700

70

46

11

10

5

1

-

1

1,5

_

15

2

1,7

7

1,7

1,3

1,6

(1) aplicación tópica

De los datos expuestos resu l ta evidente una mayor toxicidad de es tos insect ic idas para insectos que para r a t a s . Aunque es tos insect ic idas pueden a b s o r b e r s e por la piel su toxicidad por vía dé rmica es menor que por vía o ra l . Sin embargo , las diferencias de sensibil idad en t re mamíferos e insectos tienden a de sapa rece r cuando la aplicación es in t raper i toneal o intraabdominal (por inyección). Este hecho sugiere que las diferencias de sensibil idad no se deben a diferencias en el centro sensible sino a diferen­cias en su accesibil idad.^

La toxicidad de es tos insect ic idas var ía según la especie , según el sexo e incluso según la población, ya que la exposición continuada a do­sis subletales induce r e s i s t enc i a a ellos en la población. Por la especia l pe r s i s t enc ia de los insect ic idas clorados,^ las condiciones adecuadas para la inducción de r e s i s t enc ia se dan con facilidad.^ Este es uno de los grandes problemas que plantea su util ización en la actualidad.

Los áca ros son espec ia lmente r e s i s t en t e s al DDT y tienden a p r o s p e r a r en zonas de uso continuado de és te .

A las dosis no rma le s de aplicación ninguno de es tos insect ic idas es pa r t i cu la rmente fitotóxico. Sin embargo, debe menc ionarse que las cu­curb i táceas son sens ib les al DDT y que el maíz pa rece se r afectado por el Endrin.

- 37 -

La toxicidad y efectos residuales para el hombre y animales su­periores varía según el insecticida. Un grupo voluntario de hombres consu­mió 0, 5 mg/Kg/día de DDT durante 21 meses sin que se observaran efectos notables a corto plazo. En experimentos con ratas , de la ingestión prolonga da de una dieta con 800 p. p. m. de ¡ -HCH tampoco resultaron efectos ob­servables. Sin embargo, los ciclodienos producen daños a dosis muy infe­r iores (25 ppm de Aldrin; 1 ppm de Dieldrin; etc). El Endrin es particular­mente tóxico para peces y para mamíferos (1 ppm).

Relaciones entre estructura y toxicidad

Ya desde el descubrimiento de las propiedades insecticidas del DDT por P. Müller en 1939 se tuvo conciencia de que éste pertenecía a una familia de sustancias estructuralmente parecidas que poseían propiedades tóxicas. De hecho, el descubrimiento fue parte de un estudio sistemático de las propiedades tóxicas de compuestos con fórmula general

X = O , S , NH , S0 2 , C

entre los que se encontraban algunos tóxicos conocidos. La búsqueda de correlaciones entre caracter ís t icas estructurales y toxicidad fué desdé el principio un objetivo importante porque supone la clave para el diseño de nuevos insecticidas con propiedades adaptadas a las distintas circunstancias de utilización (espectro de acción, biodegradabilidad, propiedades de solu­bilidad etc). Por otra parte, estas relaciones entre estructura y actividad biológica permiten sacar conclusiones relativas al mecanismo de acción tóxica.

Más de 30 años de investigaciones sobre este tema han dado lu­gar a una sucesión de teorías sobre cuáles eran las caracter ís t icas es t ruc­turales comunes responsables de su toxicidad. En general, todas, estas teo r ias se fueron abandonando a medida que se ensayaban nuevos análogos del DDT cuya actividad no era explicada por ellas. Sin embargo, todas estimu laron el desarrollo de nuevos insecticidas y contribuyeron a las ideas que actualmente se tienen sobre la cuestión.

Hoy parece indudable que los requerimientos estructurales para la toxicidad de estas moléculas son fundamentalmente estér icos. El grupo de Metcalf (Univ. de Illinois) ha elaborado una teoría general sobré estos requerimientos, basándose en un modelo inicial de Holán. Han desarrollado

- 38 -

un modelo matemático que permite relacionar el log DL50 con los valores de un parámetro estérico representativo del tamaño y forma de cada sustituyen te (X, Y, Z, L).

L

x _ ^ _ Cy~V Y

Sin entrar en los detalles del modelo, debemos señalar que su novedad con respecto otras teorías basadas en consideraciones es tér icas estriba en te­ner en cuenta conjuntamente a los cuatro sustituyentes y considerar sus efec tos como interdependientes. El tamaño y forma globales de la molécula son al parecer críticos para su acción tóxica y las desviaciones resultan en una menor actividad: Un X de menor tamaño que el cloro podría compensarse por Y mayor; el análogo del DDT en que el Si sustituye al C en posición cK es más voluminoso y resulta inactivo; etc. En el cuadro III. 5. se presentan algunos análogos estructurales del DDT que poseen propiedades insecticidas. Aparte de los requisitos estructurales que hemos discutido es necesario que

^ el compuesto sea liposoluble para ser tóxico.^ Al parecer, ésto se debe a la naturaleza de las ba r r e ra s de permeabilidad que el tóxico ha de salvar para acceder al centro sensible.

Las relaciones entre estructura y actividad son igualmente estr i£ tas para el jf -HCH y para los clorociclodienos. El o<-HCH difiere del

y -HCH en la posición de uno de los cloros sustituyentes y su toxicidad fren te a la mosca doméstica es 10. 000 veces inferior. El parentesco estructu­ral entre los ciclodienos es evidente y moléculas químicamente distintas pero estructuralmente parecidas muestran propiedades insecticidas (p. e j . ENDOSULFAN).

Todas estas relaciones sugieren que los insecticidas clorados han de acoplarse muy específicamente en alguna interfase macromolecular, como pueda ser una proteína funcional de una membrana o un enzima, para ejercer su acción tóxica.

Mecanismo de acción

Los t res tipos de insecticidas clorados ejercen su acción tóxica a nivel neuromuscular. Sin embargo, el modo de acción de cada tipo es diferente en varios aspectos. Los síntomas externos de intoxicación por DDT difieren algo de los del Lindane y ciclodienos. El DDT produce ataxia y descoordinación, seguidas de convulsiones musculares y, finalmente,

- 39 -

CUADRO III. 5.

ALGUNOS INSECTICIDAS E S T R U C T U R A L M E N T E ANÁLOGOS AL DDT

N o m b r e X Y

DDT

D F D T

METOXICLORO

DDD

PROLAN (1)

BULAN (1)

e x p e r i m e n t a l

e x p e r i m e n t a l

e x p e r i m e n t a l

Cl

F

C H 3 0 ~

Cl

Cl

Cl

F

Cl

Cl

Cl

F

CHgO

Cl

Cl

Cl

C H 3 0

Cl

Cl

- cci3

- CC1-

- CC1.

- CHClo

C H N 0 2 C H 3

C H N 0 2 C 2 H 5

- CC1 .

- C C 1 .

- C H C I B r

L

H

H

H

H

H

H

H

F

F

Mosca d o m é s t i c a DL50 g / g

14

30, 5

45

20

-

-

47

125

2 .8

(1) l a m e z c l a de P r o l a n y Bulan se des igna DILAN

parál is is . Las convulsiones son más severas para el caso délLindane. Los síntomas para los ciclodienos se parecen más a los de éste que a los del DDT.

Por otra parte, la inducción de resistencia al DDT no resulta en un incremento de la resistencia a Lindane y ciclodienos, es decir, no exis­te resistencia cruzada. Sí existe, en cambio, entre Lindane y ciclodienos. '

A nivel del sistema nervioso parece ser que el DDT afecta al sistema periférico y que Lindane y ciclodienos afectan al sistema central.

El DDT provoca descargas repetitivas en las fibras y termina­les nerviosos y como resultado de esta hiperactividad se cree que se libera una "autotoxina" no identificada que paraliza al sistema nervioso. La acción primaria del DDT parece e jercerse sobre la transmisión axónica del impul so nervioso. El Lindane aumenta la frecuencia de descargas en el cordón nervioso central pero no acaba por provocar paralización en el nervio. Su acción primaria parece ser la de prolongar la transmisión sináptica.

El caso de Aldrin y Dieldrin es parecido al del Lindane, con la diferencia de que sus efectos tardan en manifestarse, al parecer por ser debidos a un metabolito derivado de ellos: el Aldrin-transdiol.

Aldrin

Dieldrin Cl O H

Aldrin-transdiol

A pesar de continuados e intensos esfuerzos para esclarecer el mecanismo de acción de los clorados a nivel molecular no se ha llegado to­davía a nada conclusivo. Esto se debe a las dificultades existentes para el aislamiento de membranas nerviosas y para correlacionar los efectos so­bre membrana aislada con el efecto tóxico. Por ejemplo, DDT y Dieldrin se asocian a distintos componentes del nervio, pero no se sabe qué relación existe entre estas asociaciones y la acción tóxica.

Un aspecto destacable y singular de la acción insecticida del DDT es que ésta es más intensa a temperatura baja que a alta. La acción tóxica tiene un coeficiente negativo de temperatura: la DL50 a 152 C es en algunos casos del orden de 20 veces menor que la DL50 a 305 C. A deter­minadas concentraciones de DDT pueden hacerse aparecer y desaparecer

- 41 -

los síntomas en forma parcialmente reversible. Aunque la penetración del DDT a temperatura alta es más efectiva, la velocidad de destoxificacion, como la de toda reacción química, también aumenta, lo que explicaría el fenómeno. Por otra parte, tanto la reversibilidad observada como el ensa yo directo indican que la sensibilidad del nervio, es mayor a baja tempera tura. Este último hecho es congruente con la hipótesis de acción del DDT por acoplamiento en una interfase, ya que se sabe que la estabilidad de mu chos complejos decrece al elevarse la temperatura.

Metabolismo

La estabilidad química de los clorados sobre superficies es una de sus más importantes propiedades como insecticidas. La considerable estabilidad biológica de estos compuestos - su resistencia a la biodegrada-ción - es quizá la mayor limitación a su uso en la actualidad.

En la figura III. 4. se representan algunas de las transformacio nes metabólicas más importantes que sufren estos insecticidas. Estas transformaciones son de una importancia práctica extraordinaria en relación con la activación, destoxificacion, inducción de resistencia, sinergismo, al-macenamiento "in vivo" y excreción del insecticida. A continuación discuti­remos el metabolismo de los clorados en función de los fenómenos que aca­bamos de enumerar.

Las reacciones biológicas más generales que sufren estos insec ticidas son deshidrocloraciones y oxidaciones de diverso tipo.

La eliminación enzimática de Cl H con formación de un doble en lace conduce, en general, a productos menos tóxicos o no tóxicos y represen ta, por tanto, un mecanismo de destoxificacion, p. ej. DDT a DDE. El enzj. ma responsable de la transformación, que en el caso citado se designa des-hidroclorasa o DDT'asa, aumenta considerablemente de nivel en determina­das estirpes seleccionadas para resistencia al insecticida. Una posible for ma de evitar el problema de la inducción de resistencia sería la búsqueda de análogos estructurales del DDT con propiedades insecticidas pero inserí sibles a la deshidroclorasa.

Determinados análogos estructurales del DDT que carecen de acción insecticida, p. ej. el (P-Cl (p ^ CH-CH3, actúan como sinergistas al parecer por inhibir competitivamente la deshidroclorasa y bloquean así la degradación del DDT.

En condiciones anaeróbicas, por ejemplo en tejidos de animales muertos o en ciertos microorganismos se produce una deshidrocloración reductora de DDT a DDD. En este caso el producto es también insecticida.

- 42 -

DFSHIDROCLORACIONES

p, p ' - D D T

C1H

i n s e c t o s , a n i m a l e s s u p e r i o r e s y m i c r o o r gan i s t nos en a e r o b i o s i s

d e s h i d r o c l o r a c i o n r e d u c t o r a

— ^

en a n a e r o b i o s i s p. e j . en te j idos m u e r t o s

P . P ' - D D E

Cl

Cl

0\ (

o7 CH - C - H

NC1

p.p ' -TTDE

p, p ' - T D E

C1H

en a e r o b i o s i s

Cl

Cl <y c = c

/

\

H

Cl

p, p ' - DDA

H Cl C1H C1H C1H

y y JL c

Cl

Cl

t r i c l o r o b e n c e n o

FIGURA III. 4. M e t a b o l i s m o de c l o r a d o s

OXIDACIONES

p, p ' - D D E

p, p ' - D M E

en a n i m a l e s s u p e r i o r e s

c 'O x en m i c r o o r g a n i s m o s ff\/

CH - COOH

p, p ' -DDA

p, p ' -DDA en m i c r o o r g a n i s m o s

cQ c,Q/

c = o

p, p ' - d i c l o r o b e n z o f e n o n a

Die ld r in T^X

Cl OH

Hidroxi-^Dieldrin -fOK.

FIGURA IIL 4. (cont inuación)

Las oxidaciones son ca ta l izadas por oxidasas multifuncionales (MFO) de la fracción mic rosomal (las l l amadas "drug metabolizing enzymes"). Algunos insec t ic idas se activan al sufr ir la oxidación. Ya hemos citado, por ejemplo, la conversión de Aldrin en Dieldrin y Aldr in- t ransd io l . En cambio, la oxidación del DDT a Kelthane, por oxidación en el carbono 2, es un meca nismo de destoxificación.

Las propiedades de solubilidad de los metaboli tos de un insecti­cida son de te rminantes de su destino metabólico y de su calidad ambiental. ^u excreción depende de su hidrosolubil idad y su acumulación en el tejido adiposo depende de su l iposolubilidad. DDT, DDD y DDE son liposolubles y tienden a acumula r se . Los fenoles que se originan por desalquilación del metoxidor son hidrosolubles y por esta razón no se acumulan y son excreta dos.

III. 5. BIBLIOGRAFÍA

- Hassa l , K. A. , (1 969),op. cit. en capítulo I.

- Martin, H. , (1964). op. cit. en capítulo I.

- Martin, H. , (1971). Pes t ic ide Manual, 2 n d Ed. Bri t i sh Crop Protection Council.

- Metcalf, R . L . , (1973). A century of DDT. J. Agr. Food Chem. 21:511-746.

- Narahashi , T. , (1971).op. cit. en capítulo I.

- O'Brien, R. D. , (1967). op. cit. en capítulo I.

- 45 -

EL CASO DE LOS INSECTICIDAS FOSFORADOS

IV. 1. CARACTERÍSTICAS GENERALES Y TIPOS

Estos insecticidas son compuestos que responden a las fórmulas generales que representamos a continuación:

R < > alquilo (metilo o etilo generalmente)

X < > O, S

ZH < > ácido de Brónsted

Constituyen, junto con los clorados, uno de los grupos más impór tantes de insecticidas y poseen caracter ís t icas que contrastan marcadamen­te con las de éstos.

Dentro de las estructuras generales que hemos representado se incluye una amplísima variedad de compuestos, de los que se han sintetiza­do varias decenas de miles, cuyas propiedades varían igualmente con gran amplitud. Esta versatilidad, que se debe principalmente al grupo Z, es una de las caracter ís t icas más destacables de esta clase de insecticidas.

Otra caracter ís t ica importante de los fosforados es la de ser en general fácilmente degradables dando productos hidrosolubles que, por tanto, no tienden a acumularse en las grasas de los animales. El hecho de que pre senten menos problemas de residuos que los clorados es en gran parte r e s ­ponsable del auge actual de estos insecticidas.

En cuanto a su modo de acción cabe resal tar aquí su propiedad de ser anticolinesterásicos y el hecho de que algunos componentes del grupo son sistémicos.

V

RO \

F /

RO

R9N ¿ \

P /

R2N

X /

>

\

z X

/ 1

\

z

- 46 -

La nomencla tura de un grupo tan numeroso de compuestos ha de ser inevitablemente complicada. No es sorprendente que las propues tas de nomenclatura hayan sido numerosas y que ninguna haya alcanzado aceptación general . A continuación exponemos las va r ian tes e s t ruc tu r a l e s de los fosfo rados junto con la nomencla tura más comúnmente aceptada para dichas va­r iantes .

(RO)2 (PO) O R' fosfatos

(RO)2 (PS) OR' fosforotionatos

(RO)2 (PO) S R' fosforotiolatos

(RO)2 (PS) S R' fosforotionotiolatos

(RO)2 (PO) R' fosfonatos

(RO)2 (PS) R' fosfotionatos

(RO)2 (PO) - Halógeno . . . . , halogenfosfoidatos

(RO)2 (PO) - N R ' 2 fosforoamidatos

(R 2N) 2 (PO) - O R' fosforodiamidatos

(RO)2 (PO) - O - (PO) (RO)2 pirofosfatos

(R 2N) 2 (PO) - O - (PO) (NR 2 ) 2 p irofosforoamidatos

El p r i m e r órgano fosforado aplicado como insect ic ida fué el p i ro -fosfato denominado T E P P (ver figura IV. 1. ), que fué obtenido y usado por Schrader ,a quien se le asigna la paternidad científica de es tos insec t ic idas . Prev iamente se habían desar ro l lado gases organofosforados neurotóxicos con fines bél icos .

Como ya hemos indicado, el número de es tos compuestos es ele vadís imo. En la figura IV. 1. r e p r e s e n t a m o s algunos de los más impor tantes ,

IV. 2. OBTENCIÓN Y PROPIEDADES

Síntesis

No siendo aconsejable en t r a r aquí en la extensa casuís t ica de los p rocesos de s ín tes i s de los dis t intos organofosforados, nos l i m i t a r e m o s a indicar que los productos de par t ida por tadores del fósforo suelen se r , según los casos , el oxic loruro de fósforo ( P O C L ) , su análogo azufrado (PSClo) o el pentasulfuro de fósforo (P2S,-). En general se aprovechan sust i tuciones

- 47 -

FIGURA IV. i .

INSECTICIDAS FOSFORADOS MAS USUALES

O, O, dimetil fosfatos

(CH30)2(PO)OR

DDVP (Vapona)

-CH= CC12

O, O, dimetil fosfonatos

( C H 3 0 ) - P - R

OH 1

- CH-CC13

DIPTEREX

(Triclorfon)

O, O, O, O, te t rae t i l pirofosfatos

T E P P

(EtO)2(PO)0(PO)(OEt)2

N, N, N, N, octamet i l pirofo sfoamidato

+SCHRADAN

(OMPA)

(Me) 9 N, O O . N ( M e ) 9 2 \ II II y ¿

P - O - P

(Me)2N x N ( M e ) 2

FIGURA IV. 1. ( con t . )

• mT • -~ • — - _ , . - . _ _

O, O, d ime t i l fósforo

t iona tos

( C H 3 0 ) 2 ( P S ) O R

CLORTTON

LEBAYCID

Me

-/(jVs-Me

+ M E T I L D E M E T O N

(Metasys tox)

- C 2 H 4 - S - C 2 H 5

O, O, diet i l fósforo

t iona tos

( C 2 H 5 0 ) 2 ( P S ) O R

DI AZI NON

N y N

Me Me

PARATHION

~C^-N°2 • D E M E T O N

- C 2 H 4 " S ~ C 2 H 5

O, O, d ime t i l fósforo

t iono t io la tos

( C H 3 0 ) 2 ( P S ) S R

MALATHION

- CH - COOEt

C H 2 - COOEt

+ ROGOR

- C H 0 - C - N H - M e ¿ II

O

0 , 0 , d ie t i l fósforo

t i ono t io l a tos

( C 2 H 5 0 ) 2 ( P S ) S R

+ PHORATO ( t imet)

" C H 2 - S - C o H r

Clave :

• s i s t é m i c o

Me m e t i l

Et e t i l

P r p rop i l

R r a d i c a l

nuc leo f í l i ca s por ox i an iones en el á tomo de fósforo p a r a o b t e n e r lo s sus t i tu y e n t e s a p r o p i a d o s (1):

OR I

> S < - P — Cl + Cl~

Cl

P r o p i e d a d e s f í s i c o - q u í m i c a s

La c o n s i d e r a b l e d i v e r s i d a d e x i s t e n t e en los i n s e c t i c i d a s fosfora dos r e s u l t a , como h e m o s dicho, en una g ran v a r i a b i l i d a d de su s p r o p i e d a d e s f i s i c o q u í m i c a s . En el c u a d r o IV. 1. s e r e s u m e n é s t a s p a r a a lgunos de los m á s i m p o r t a n t e s .

En agua pueden s e r de sde i n s o l u b l e s a m i s c i b l e s en cua lqu i e r p r o p o r c i ó n y la l i poso lub i l idad v a r í a de sde nula a c o n s i d e r a b l e . E s t a s p r o ­p i edades d e t e r m i n a n en gran m e d i d a al modo de a p l i c a c i ó n . L o s que son muy so lub le s en agua p e r o i n s o l u b l e s en l íp idos como p. e j . T E P P y vapona, no podr ían e j e r c e r una acc ión p r o t e c t o r a po rque s e r í a n f á c i l m e n t e l avados y, en c o n s e c u e n c i a , sólo son ú t i l e s p a r a la acc ión d i r e c t a . Los que son muy so lub les en l ípido y poco so lub l e s en agua, p . e j . el p a r a t h i o n , t ienen buena apt i tud p a r a p e n e t r a r lo s t e j idos v e g e t a l e s p e r o no son t r a n s p o r t a d o s por los s i s t e m a s v a s c u l a r e s de la p lan ta . Los fos fo rados de acc ión s i s t é m i c a , en camb io , poseen una buena so lub i l idad en agua (2 ) , que p e r m i t e su t r a n s ­p o r t e , y una m o d e r a d a so lub i l idad en l íp ido, que f avo rece su p e n e t r a c i ó n .

El e s t ado físico de los i n s e c t i c i d a s fos fo rados puede s e r sól ido, l íquido o g a s e o s o . La m a y o r í a de los e m p l e a d o s en A g r i c u l t u r a son só l idos o l í qu idos . De l o s m e n c i o n a d o s en el c u a d r o IV. 1. , sólo la vapona t iene una tens ión de v a p o r lo b a s t a n t e a l t a como p a r a p o d e r e j e r c e r una acc ión fumigante .

' * ' Debe r e v i s a r s e el m e c a n i s m o de sus t i t uc ión nuc leof í l ica en ca rbono i n s a t u r a d o (p. e j . en C. Aragonc i l l o , Monograf ía n° 8 E. T. S. I. Agr) .

(2) e l los m i s m o s o su s p r o d u c t o s de t r a n s f o r m a c i ó n .

RO:

- 50 -

CUADRO IV. 1.

PROPIEDADES DE ALGUNOS INSECTICIDAS FOSFORADOS

I n s e c t i c i d a

T E P P

VAPONA

PARATHION

DIAZINON

D I P T E R E X

MALATHION

PHORATO

SCHRADAN

METASYSTOX

Es tado 25o

l íqui 11

11

t i

sóli

l íqui M

II

II

f ís ico C

do

do

do

P r e s . m m H¿

1, 5 x

1,

3,

1,

v, 4

8,

1

4,

2 x

7 x

4 x

8 x

X

4 x

X

7 x

vapor ? (203

10-4

10-2

1 0 - 5

l O ' 4

l O ' 6

1 0 - 5

10-4

10~ 3

1 0 - 6

C)

(30<

(25<

?C)

?C)

H i d r o s o l u -bi l idad ppm

m i s e .

10 .000

24

40

so lub le

145

50

m i s e .

300

L i p o s o l u ­bi l idad

"

+ 4- ^

+ + \

-+ -+ (

+ + j

+

+

+

OBSERVACIONES

. no p e r s i s t e n t e s

. acc ión d i r e c t a

. poco p e r s i s t e n t e s

1 . buena p e n e t r a c i ó n

. m o d e r a d a m e n t e f p e r s i s t e n t e s

. s i s t e m i c o s

Reac t iv idad q u í m i c a

Los o r g a n o f o s f o r a d o s en g e n e r a l son s u c e p t i b l e s de s u f r i r dos t ipos de t r a n s f o r m a c i o n e s q u í m i c a s de i m p o r t a n c i a en r e l a c i ó n con su toxici dad: h i d r ó l i s i s e i s o m e r i z a c i ó n .

La h i d r ó l i s i s de e s t o s c o m p u e s t o s c o n s i s t e en un a taque núcleo fílico por OH ~ en el á t omo de fósforo. Su s e n s i b i l i d a d a la h i d r ó l i s i s depen de, por tan to , del pH (conc de OH"). Depende t amb ién del g rado de d r e n a j e de dens idad e l e c t r ó n i c a en el fósforo (e fec tos -I y -R de l o s s u s t i t u y e n t e s ) y de la a c c e s i b i l i d a d de é s t e al nucleofi lo a t a c a n t e (e fec tos e s t e r i c o s ) . P o r es; ta r azón la e s t ab i l i dad en agua de los fos fo rados depende de la n a t u r a l e z a po l a r y del vo lumen de los s u s t i t u y e n t e s .

La h i d r ó l i s i s conduce a c o m p u e s t o s no tóx icos po r lo que a me dida que a u m e n t a la s e n s i b i l i d a d a la h i d r ó l i s i s d i s m i n u y e la pos ib i l idad de e j e r c e r una acc ión p r o t e c t o r a o una acc ión s i s t é m i c a .

L a s r e a c c i o n e s de i s o m e r i z a c i ó n c o n s i s t e n en r e a g r u p a m i e n t o s en los que, a menudo , el oxígeno i n t e r c a m b i a su papel con el a z u f r e . P o r e j emplo , la i s o m e r i z a c i ó n t iono- t io l t r a n s c u r r e como s igue :

RO S RO O

P * p / \ / \

RO Z RS Z

Es t e tipo de i s o m e r i z a c i ó n se f avo rece con el i n c r e m e n t o de la t e m p e r a t u r a y sue len o c u r r i r en los p r o c e s o s de f a b r i c a c i ó n . La p r e s e n c i a de i s ó m e r o s tiol es r e s p o n s a b l e del m a l o lo r de a lgunos fo s fo rados . En ge ­n e r a l e s t o s i s ó m e r o s son m á s a c t i v o s y m á s f ác i lmen te h i d r o l i z a b l e s .

Dada la gran r e a c t i v i d a d q u í m i c a de e s t o s c o m p u e s t o s p r e s e n ­tan n u m e r o s a s i n c o m p a t i b i l i d a d e s . No pueden e m p l e a r s e en f o r m u l a c i o n e s a l c a l i n a s debido a la h i d r ó l i s i s c a t a l i z a d a por b a s e . Algunos son s e n s i b l e s a h i d r ó l i s i s ac ida . Se r e c o m i e n d a h a c e r l a s d i luc iones jus to a n t e s de u t i l i z a r el i n s e c t i c i d a y no c o n s e r v a r l a s p a r a d i s m i n u i r el r i e s g o de h i d r ó l i s i s .

IV. 3. FORMULACIÓN

Los i n s e c t i c i d a s fos forados se sue len f o r m u l a r como polvos pa r a e s p o l v o r e o ( 3 - 1 0 % de m a t e r i a ac t i va ) , polvos m o j a b l e s (15 -50%) , concen t r a d o s e m u l s i o n a b l e s (25-50%) v a e r o s o l e s .

- 52 -

La mayoría de las formulaciones granuladas para aplicación al suelo que se usan en la actualidad son a base de fosforados (3-10% materia activa). Así se emplean, p. ej. , diazinon y phorato.

Para uso doméstico ha alcanzado bastante difusión la vapona como fumigante en t iras de material absorbente.

IV. 4. BIOQUÍMICA

Toxicidad

Los organofosforados son insecticidas de amplio espectro y de alta actividad, necesitándose bajas dosis de materia activa por hectárea. Poseen actividad frente a áfidos (pulgones), cóccidos (cochinillas) y contra las moscas de los frutales. Frecuentemente son también acaricidas, aunque tienen escasa actividad ovicida. Las abejas son especialmente sensibles a muchos fosforados.

Presentan también el problema de inducir resistencia cuando poblaciones de insectos se exponen a dosis subletales. Como> en general, son menos persistentes que los clorados, las condiciones para la inducción de resistencia se dan con menos frecuencia.

Tienen una mayor toxicidad aguda para los vertebrados que los clorados, pero su toxicidad crónica es baja y no tienden a acumularse en las grasas de los animales por ser degradados a productos hidrosolubles con relativa facilidad. En la actualidad se han desarrollado algunos fosfora dos menos tóxicos para vertebrados que presentan menos riesgos en su uso agrícola. El Parathion, que es el fosforado de mayor uso, ha causado a menudo la muerte del operador por uso incorrecto. En el cuadro IV. 2. se dan datos de toxicidad para algunos fosforados bien conocidos.

Aunque los fosforados son fitotóxicos, especialmente aplicados como emulsión, no suelen producir daños en las plantas ya que se aplican a muy bajas dosis por ser insecticidas potentes. Mencionaremos que el Parathion puede causar quemaduras en las hojas de las cucurbitáceas, del melocotonero y del rosal, que el Malathion puede hacerlo si la temperatura es elevada cuando se trata el olivo y los frutales o,en invernadero, el pepino y la judía y el Diazinon puede dañar la hoja de la lechuga.

Relaciones entre estructura y toxicidad

Las relaciones entre estructura y actividad son estrechas y bien documentadas en los fosforados. Si se considera la fórmula

- 53 -

CUADRO IV. 2.

TOXICIDAD DE ALGUNOS INSECTICIDAS FOSFORADOS

LD50, mg/Kg , r a t a s

Insect icida dérmica o ra l Observaciones

T E P P 1-2,5

VAPONA 75-110 55-80 peces LC50 100 ppm

PARATHION 7-21 4-12

DIAZINON 500-900 150-600 * r a t a s , 2 anos 1000 ppm

DIPTEREX 2000 560-630 t r a t a s , 1 año 500 ppm

MALATHION 4000 (conejo) 2800 * r a t a s , 92 semanas ,1 g/Kg

PHORATO 2 ,5 -6 1 ,6-3,7 * r a t a s , 90 días , 6 ppm

SCHRADAN 15-44 9-42 t r a t a s , l a ñ o , 30 ppm

METASYSTOX - 65 -

É sin efectos aprec iab les

(RO) ? (PX)-Z puede a f i r m a r s e que pequeñas var iac iones en R, X o Z introdu cen cambios notables en la toxicidad.

Los O, O, dimetil der ivados suelen se r de 2 a 6 veces menos tóxi eos que sus análogos die t í l icos .

La susti tución de S por O en X supone en general un incremento en la toxicidad, a veces por factores de hasta 10. 000 .

Las var iac iones e s t ruc tu r a l e s que pueden afectar a Z son mucho más ampl ias y, concordantemente , también lo son las va r iac iones en activi dad debidas a dicho grupo.

En el apartado IV. 2. hemos considerado cómo la incidencia de sust i tuyentes con efectos -I o -R sobre el P aumentaban su suceptibil idad al ataque nucleofílico y, por tanto, a la h id ró l i s i s . Existe una es t recha r e l a ­ción entre suceptibilidad a h idró l i s i s y toxicidad que se explica, como v e r e ­mos más adelante, en función del mecanismo de acción. Cambios en X o Z

- 54 -

que favorezcan la hidrólisis aumentarán en general la toxicidad.

Mecanismo de acción

Actualmente se acepta con generalidad que la toxicidad de los fosforados se debe a la capacidad de estos productos, o de sus formas acti­vadas, para inhibir la acción de la colinesterasa. Esta inhibición bloquea la transmisión sináptica del impulso nervioso al impedir la hidrólisis del mensajero químico acetil-colina, causando una modificación permanente en la membranapostsináptica (ver figura I. 2. ).

La inhibición de la colinesterasa tiene lugar por fosforilación de un -OH correspondiente a una serina del centro activo de la colinesterasa. Este -OH sería el aceptor de acetato en la hidrólisis de la acetil-colina. El ester acético de este -OH es lábil y se hidroliza espontáneamente, liberajn do acetato y enzima-OH. Sin embargo, el ester fosfórico es estable y blo­quea permanentemente el -OH, inutilizando al enzima.

Enzima-ÓH -f \Acetil-colina

FUNCIÓN NORMAL

-* Acetil-Enzima -f- colina

H 2 0

Enzima-OH +- acetato

A Enzima-OH +\ (RO)2 (PX) Z (RO)2(PX) Enzima + Z

INHIBICIÓN X H 2 0

La capacidad de fosforilar el enzima por un órgano fosfórico dado depende en parte de la susceptibilidad del P al ataque nuclebfílico por el -OH del centro activo del enzima. De aquí la correlación entre suceptibili-dad a la hidrólisis y toxicidad. También dependerá de la capacidad de cada organofosfórico de acoplarse e interaccionar con el resto del centro activo de cada colinesterasa. Por otra parte,una susceptibilidad a la hidrólisis muy elevada podría resultar en la degradación del tóxico antes de alcanzar el centro sensible, es decir, la colinesterasa.

El incremento de la temperatura aumenta la toxicidad pero dis­minuye la estabilidad de estos insecticidas.

- 55 -

Metabolismo

Las transformaciones metabólicas de los insecticidas fosforados en insectos, mamíferos y plantas han sido objeto de numerosos estudios, por lo que existe una amplia información sobre el tema. Determinadas transfor maciones ocurren con gran generalidad, pudiendo afectar a una gran mayoría de los compuestos de este grupo, mientras que otras son específicas de una determinada clase de fosforados o incluso de un tipo de sustituyente concre­to. Los productos de transformación pueden ser más activos que el insecti cida tal como se aplica, en cuyo caso el proceso metabólico es de activación, o por el contrario, pueden ser inactivos, siendo el proceso degradativo.

Activación. Las reacciones metabólicas de activación tienen importancia porque una gran proporción de los insecticidas fosforados son buenos inhibidores de la colinesterasa sólo después de haber sido transfor­mados. Se suele distinguir entre "inhibidores directos", que son capaces de producir un 50 % de inhibición "in vitro" a concentraciones de 10 - 10"^ M, e "inhibidores latentes", que requieren concentraciones 10" - 10~4 M para producir dicho efecto. Estas marcadas diferencias "in vitro" no tienen lugar "in vivo" porque los inhibidores latentes son transformados metabólicamen-te en inhibidores directos.

La reacción de activación más importante y general es la de desulfuración, que consiste en la sustitución de S por O según representamos:

(RO)2 (PS) Z • (RO)2 (PO) Z

Esta sustitución aumenta el efecto inductivo negativo sobre el P con el consiguiente incremento de la capacidad de fosforilar y, por tanto, inhibir la colinesterasa. Entre los compuestos que sufren desulfuración están los fosforotionatosmalathion y parathion, que se transforman respecti vamente en malaoxon y paraoxon, anticolinesterásicos muy potentes.

Otra reacción de activación que debemos mencionar es la oxida­ción de t ioéteres a sus correspondientes sulfóxidos y sulfonas.

CoH.O S CoH.O S _ C9H.O S ^

P né P f mk p f

C . H r O C H n - S - C n H r C p H r O C H t j - S - C n H r C n H c O C H r t - S - C p H c

V

Phorato sulfóxido sulfona

- 56 -

Cier tos fosforoamidatos, como los s i s t émicos Schradan y Dime fox, sufren hidroxi laciones:

- O - P N (CH 3 ) 2

N (CH 3 ) 2

N, ,CH2OH

_>. - O - P ^ n 3

X N ( C H 3)2

En general e s t as t r ans formac iones act ivantes son rea l i zadas por la fracción mic rosoma l del hígado de mamífe ros o la de insectos completos .

Degradación. Las pr inc ipa les ru tas de degradación son hidrol í -t icas . El tipo de h idró l i s i s más general izado es el catalizado por fosfatasas

\ s \ _ x r que afecta a enlaces que inciden sobre el P ,N-TV*' ^ ^ - -( / P ^ O C ; / P ^ S - C ¡ ^ H a l ó g e n o ) .

Ot ras reacc iones de h idró l i s i s afectan a e s t e r e s carboxí l icos del sust i tuyen-te Z y están ca ta l izadas por c a r b o x i e s t e r a s a s . Los productos de h idró l i s i s no son tóxicos porque, en genera l , tienen e scasa capacidad de fosfori lar a la co l ines te rasa .

Selectividad. Dado que, al p a r e c e r , el centro sensible común a todos los fosforados son las co l ine s t e r a sa s , es razonable pensar que las ba­ses molecu la res de la selectividad de es tos insec t ic idas debe e s t r i b a r princi pálmente en diferencias metaból icas entre o rgan i smos . Serán r e s i s t en t e s aquellos o rgan i smos en los que predominen las vías degradat ivas sobre la de activación y serán sens ib les aquéllos en que o c u r r a lo con t ra r io :

Insecticida.

Producto activo

LCtivación (desulfuración)

degradación (hidrólis is)

degradación (hidrólisis)

Sinergismo y antagonismo. Algunos fosforados inhiben también e s t e r a s a s dis t intas a la co l ines t e rasa . Es tos pueden e j e r ce r una acción s i -nerg ís t ica sobre la acción de o t ros fosforados impidiendo su degradación hidrol í t ica por fos foroes te rasas o c a r b o x i e s t e r a s a s . Esta es la razón de la acción s inerg ís t ica del fosforado EPN cuando se aplica con malathion.

,7 -

inhibe

EPN

" ( ca rbox ie s t e r a sa , 1'osfat.asa)

La búsqueda de antagonis tas de la toxicidad de fosforados para mamíferos ha estado propulsada por la necesidad de una te rap ia para las intoxicaciones por es tos compuestos . La atropina, un alcaloide obtenido de la planta Atropa belladona, es un antagonista efectivo de la acción antico l i nes t e ra s i ca en de te rminadas uniones co l inerg icas . Asimismo se han ensa­yado empí r icamente de terminados productos para r e fo r za r el efecto antago nista de la atropina (p. e j . pentametonio).

IV. 5. BIBLIOGRAFÍA

- Hassal , K. A. , (1969). op. cit. en cap. I

- Martin, H. , (1971). op. cit. en cap. III

- O'Brien, R. D. , (1967). op. cit. en cap. I

Malathion-

'Malaoxon LCtivación

degradación

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V ASPECTOS ADICIONALES DE LA BIOQUÍMICA DE LOS INSECTICIDAS

V. 1. CARBAMATOS INSECTICIDAS: CA RBAMIL ACIÓN DE LA A C E T I L -COLINESTERASA.

T ipos y p r o p i e d a d e s

En 1947, Gysin y col . d e s c u b r i e r o n que c i e r t o s N - d i e t i l c a r b a -m a t o s e r a n r e p e l e n t e s de i n s e c t o s . Al e n s a y a r s u s aná logos d i m e t í l i c o s c o m p r o b a r o n que pose ían p r o p i e d a d e s i n s e c t i c i d a s aunque c a r e c í a n de pro p i e d a d e s r e p e l e n t e s . Los N - d i m e t i l c a r b a m a t o s i n s e c t i c i d a s s i n t e t i z a d o s en tonces e r a n t a m b i é n muy tóx icos p a r a m a m í f e r o s .

Diez años m á s t a r d e se e n s a y a r o n l a s p r o p i e d a d e s i n s e c t i c i d a s de los N - m e t i l c a r b a m a t o s que r e s u l t a r o n s e r m á s e fec t ivos que los a n t e ­r i o r e s f r en te a i n s e c t o s y m e n o s tóx icos p a r a m a m í f e r o s . CARBARIL o SEVIN es el i n s e c t i c i d a m á s usado de e s t e g rupo :

CHg

1 naf t i l -N m e t i l c a r b a m a t o .

Es m o d e r a d a m e n t e so lub le en agua (40 ppm, 305 C) y so lub le en d i s o l v e n t e s o r g á n i c o s p o l a r e s , t a l e s como d i m e t i l f o r m a m i d a y d i m e t i l -sulfóxido. Es e s t a b l e al c a l o r , la luz y la h i d r ó l i s i s en l a s cond ic iones ño r m a l e s de a l m a c e n a m i e n t o . No es c o r r o s i v o y es c o m p a t i b l e con la m a y o ­r í a de los p l a g u i c i d a s excepto f o r m u l a c i o n e s f u e r t e m e n t e a l c a l i n a s , como el caldo b ó r d e l e s , que lo h i d r o l i z a n .

Un nuevo tipo de c a r b a m a t o v iene r e p r e s e n t a d o por el ALDI-CARB ( n o m b r e c o m e r c i a l : Temik) d e s a r r o l l a d o en 1964. E s t e es la N - m e t i l c a r b a m o i l o x i m a del 2 - m e t i l - 2 m e t i l t i o - p r o p i o n a l d e h i d o .

CHo I ó

C H 3 - S - C - CH - NOCONHCHg

C H 3

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Es soluble en agua (6. 000 ppm) y en la mayor ía de los disolventes orgáni ­cos. Es es table , excepto frente a á lca l i s fuertes ,y no co r ros ivo .

Bioquímica

Los ca rbamatos mues t ran e spec t ros de toxicidad relativamen^-te se lect ivos . Dist intas espec ies de insectos mues t ran grandes diferencias de sensibil idad a los diferentes ca rbama tos . Las abejas son especia lmen te sens ib les a e l los . La toxicidad aguda para mamíferos es muy var iab le . Por ejemplo, Carba r i l es muy poco tóxico (DL50, 850 mg/Kg) y Aldicarb es tóxico en grado ext remo (DL50, 0, 93 mg/Kg), siendo esta la razón de que sólo se util ice en formulaciones granuladas . P resen tan baja toxicidad crónica y sus efectos r e s idua les no son impor tan tes .

Son e scasamen te fitotóxicos a las dosis de aplicación y pueden e j e rce r una acción s i s t émica . El Aldicarb es un buen s i s témico contra a r t rópodos, en cambio, las propiedades s i s t émica s del Carbar i l son muy moderadas .

Se acepta con general idad que la acción tóxica de los ca rbama tos insecticidas se e jerce inhibiendo la aceti lcolinesterasa por carbamilacion del centro activo

Z" + H+

N - m e t i l c a r b a m i l - Z -j- Enz-OH -* N - m e t i l c a r b a m i l - O - E n z

© © HoO

N- met i l - carbámico

La velocidad del paso MT) es mucho mayor que la co r re spon­diente al paso Í2) , por lo que la mayor par te del enzima se ca rbami la . Sin embargo, al cont rar io de lo que suele o c u r r i r con fosforados, la velo cidad del paso \2J no es desprec iab le en la p rác t ica . Es posible r egene ­r a r el enzima l ibre a pa r t i r del enzima carbamilado por diá l is is durante unas cuantas ho ras .

No exis te una relación es t r i c ta entre capacidad ant ico l ines terá sica "in v i t ro" y acción tóxica Min vivo", debido, al p a r e c e r , a diferencias notables en la capacidad de un mismo insecto para destoxificar los dist in­tos ca rbamatos . Congruente con esta idea es el hecho de que algunos s iner gistas (p. ej . piperonilbutóxido) ejercen una acción muy m a r c a d a sobre car_ bamatos poco tóxicos y muy pequeña sobre los más tóxicos. Esto pa rece indicar que las diferencias en toxicidad son debidas a diferencias en la

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destoxificación y no en la capacidad de modificar el centro sensible , sien do el papel del s inergis ta el de bloquear la degradación enzimática (es te -rasas) del insect icida.

La select ividad de es tos insec t ic idas pa rece b a s a r s e , como en los fosforados, en diferencias en la capacidad de t ransformación metaboli ca entre las dis t intas espec ies de insectos .

V. 2. INSECTICIDAS DE ORIGEN VEGETAL Y SUS ANÁLOGOS SINTÉTI­COS.

Los insect ic idas de origen vegetal fueron los p r i m e r o s orgáni eos que a lcanzaron aplicación prác t ica . Su uso decreció marcadamen te con el advenimiento de los orgánicos s in té t icos , que eran más ba ra tos y ejercían una acción pro tec tora más prolongada por se r más p e r s i s t e n t e s . En los úl t imos años ha resurg ido el in te rés y la producción de es tos insec t icidas como consecuencia de haberse hecho patentes los p rob lemas plan­teados por los efectos r es idua les de muchos de los insec t ic idas s intét icos más usados . En la actualidad se investiga act ivamente en el desa r ro l lo de análogos s intét icos de es tos insect ic idas que sean de fácil obtención y de estabil idad química apropiada.

Existen t r e s tipos pr inc ipa les de insec t ic idas de origen vege­tal: nicotinoides, p i r e t ro ides y ro tenoides .

La NICOTINA, la NOKNICOTINA y la ANABASINA, obtenidas de plantas de los géneros Nicotiana y Anabasis respec t ivamente , son los nicotinoides más notables , aunque numerosos análogos e s t r u c t u r a l e s t am­bién presentan propiedades insec t ic idas .

NICOTINA NORNICOTINA ANABASINA

La nicotina es un líquido incoloro, que con el tiempo adquiere un color pardo y se hace más viscoso, reteniendo en gran par te su toxici­dad. Se recomienda a lmacena r l a en la oscur idad . Hierve a 2479 C y su tensión de vapor es de 0, 0425 mm Hg a 25° C. Es soluble en agua y muy higroscópica . Se expende como base l ib re o como sal (genera lmente sul-

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fato). Se fo rmu la p a r a p u l v e r i z a c i ó n con j a b o n e s no i n s a t u r a d o s y p a r a es po lvoreo con p o r t a d o r e s c r i s t a l i n o s , que han de s e r de n a t u r a l e z a b á s i c a cuando el p r i nc ip io ac t ivo es la sa l de ác ido fue r t e .

L a s i n f l o r e s c e n c i a s de c i e r t a s e s p e c i e s del g é n e r o C h r y s a n -t h e m u m poseen p r o p i e d a d e s i n s e c t i c i d a s que se conocen d e s d e p r i n c i p i o s del s iglo XIX. Hoy se s abe que la f racc ión ac t i va , que e s e x t r a í b l e por di so lven t e s a p a r t i r de la i n f l o r e s c e n c i a s e c a , se compone de una m e z c l a de p i r e t r i n a s y c i n e r i n a s . E s t a s son e s t e r e s de los á c i d o s c r i s a n t é m i c o y p i r e t r i c o con p i r e t r o l o n a y c i n e r o l o n a . En l a s P IRETRINAS I y l a s CINE­RINAS 1, el ác ido e s el c r i s a n t é m i c o y en las denominadas II el ác ido e s el p i r e t r i c o . Se han d e s a r r o l l a d o aná logos s i n t é t i c o s que son e s t e r e s del ác i do c r i s a n t é m i c o con o t r a s c i c l o p e n t e n o l o n a s , que d i f ie ren en la cadena l a ­t e r a l R, e inc luso con o t r o s a l c o h o l e s .

COOH .COOH COOCH 0

ácido c r i s a n t é m i c o ác ido p i r e t r i c o

OH

p i r e t r o l o n a , n a t u r a l

c i n e r o l o n a , n a t u r a l

R <

O R

c ic lopen teno lona id

al et ron a, sintética

furetrona, sintética

cicle trona, sintética

Son extraordinariamente sensibles a la luz del sol, que favore ce su oxidación, y a los álcalis, que originan una hidrólisis rápida. Am­bos procesos resultan en la pérdida de sus propiedades insecticidas. Se formulan en polvo (portadores no alcalinos) y como aerosoles.

y otros compu El grupo de los rotenoides está constituido por la ROTENONA puestos estructuralrnente parecidos que se aislan de las raice s

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de p l a n t a s de los g é n e r o s D e r r i s , L o n c h o c a r p u s , Tephos i a , e t c . L a s p ro p i e d a d e s i n s e c t i c i d a s de e s t a s r a í c e s e r a n conoc idas por lo ch inos y s u s p r o p i e d a d e s como veneno de p e c e s e r a n a p r o v e c h a d a s po r n u m e r o s a s t r i ­bus s u r a m e r i c a n a s .

El s i s t e m a i n t e g r a d o por l o s c u a t r o an i l l o s m a r c a d o s en la r o -tenona con (A, B, C, D), es i n h e r e n t e a la e s t r u c t u r a de todos l o s roteno_i d e s .

( - ) Rotenona

( C H 3 ) 2 G

( —) Degue l ina

CH=CH I

a ( - ) El ip tona

15 h i d r o x i r o t e n o n a S u m a t r o l

15 h i d r o x i d e g u e l i n a T o x i c a r o l

15 h id rox i e l i p tona Ma laco l

La r o t e n o n a f o r m a c r i s t a l e s i n c o l o r o s (p. f. 1635). Su so lubi l i dad en agua a 1009 C e s de 15 ppm, p e r o es so lub le en d i s o l v e n t e s o r g á n i ­cos p o l a r e s . P o r h i d r o g e n a c i o n c a t a l í t i c a la r o t e n o n a se t r a n s f o r m a en ác i do r o t e n i c o con r u p t u r a del ani l lo E. E s t e ác ido puede s e r c o n s i d e r a d o como una i sof lavona . La ro t enona es r a c e m i z a d a por á l c a l i s y su f re ox idac ión , e s p e c i a l m e n t e en p r e s e n c i a de la luz y de á l c a l i s . Se s u e l e f o r m u l a r en polvo con p o r t a d o r e s no a l c a l i n o s y se s u e l e u s a r ác ido fosfór ico como e s ­t a b i l i z a d o r .

L o s i n s e c t i c i d a s de o r i g e n vege t a l que a c a b a m o s de e n u m e r a r son i n s e c t i c i d a s de con tac to , no s i s t é m i c o s y muy poco p e r s i s t e n t e s . F r e n te a i n s e c t o s son b a s t a n t e s e l e c t i v o s y poseen un po ten te efecto de choque .

La n ico t ina e s n e u r o t ó x i c a y ac túa , al p a r e c e r , m i m e t i z a n d o a la a e e t i l c o l i n a en d e t e r m i n a d a s s i n a p s i s . T i ene c i e r t a s p r o p i e d a d e s o v i c i -das y puede a c t u a r como veneno e s t o m a c a l cuando se fo rmu la como n ico t ina

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"fijada" (en forma de sal insoluole). La LD50 oral para animales superio res es de 50-60 mg/Kg. Su destoxificación t ranscurre por oxidaciones del anillo de pirrolidina.

Los piretroides son potentes insecticidas de contacto de acción neurotóxica a nivel de la transmisión axónica. Su efecto de choque es espec tacular. Sin embargo, la reversibilidad de los efectos subletales es total. La LD50 oral para ra tas es de 200 mg/Kg y la dérmica es de 1800 mg/Kg. Su destoxificación tiene lugar, al parecer , por oxidaciones de la ciclopen-tenolona y es bloqueada por algunos sinergistas como el piperonil butóxido.

La rotenona es un insecticida con ciertas propiedades acarici-das. Es tóxica para peces y para cerdos. La LD50 oral para ratones es de 350 mg/Kg. Actúa a nivel de la cadena respirator ia según discutiremos en el apartado siguiente.

V. 3. INSECTICIDAS QUE ACTÚAN A NIVEL DE LA CADENA RESPIRATO RÍA.

Aunque la mayoría de los insecticidas son primariamente neu-rotóxicos, algunos de ellos actúan a nivel de la cadena respira tor ia . La transferencia de electrones desde un sustrato reducido, que se oxida, al oxígeno, que se reduce formando agua, está mediatizada por una cadena de pares de oxidación/reducción (1). El proceso global de transferencia, que es exergónico, se subdivide en una serie de transferencias encadenadas que parcelan la energía total puesta en juego. En t res puntos de la cadena la tranferencia está acoplada a síntesis de ATP.

En la figura V. 1. se representa el proceso en cadena y los pun tos de acoplamiento de síntesis de ATP. Se muestra así mismo los pun­tos de acción de los distintos insecticidas.

Mientras el sistema de transporte está acoplado, el bloqueo de cualquiera de sus elementos bloquea el sistema completo: ni se sintetiza ATP, ni se consume oxígeno. Tal es el caso de la rotenona, que inhibe la transferencia de electrones entre los pares NAD/NADH2 y FAD/FADH2, y el caso del ACIDO CIANHÍDRICO que inhibe aquellos enzimas cuyo gru­po prostético posee hierro o cobre, como son los citocromos, formando cianuros con dichos metales. Los TIOCIANATOS ORGÁNICOS actúan, al parecer, generando cianhídrico "in vivo".

(1) Es conveniente revisar los conocimientos básicos sobre la cadena respiratoria en cualquier manual de Bioquímica.

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red

SUSTRATO

ox

BLOQUEO

Rotenona

ATP

ox

NAD

red

DESACOPLAMIENTO

red-

1 Rotenona)

Dinitrofenoles

Y Cit. C, I Ci t .C

A

ADP + Pi

Figura V . l . Acción de los insecticidas a nivel de cadena respiratoria

Otros insec t ic idas desacoplan el t r anspor t e de e lec t rones de la s ín tes is de ATP. Se consume oxígeno sin s ín tes i s de ATP, y por tanto, sin genera r energía química uti l izable para los p rocesos v i ta les . A es te tipo de inhibidores per tenecen los DINITROFENOLES y el ARSENIATO.

En general la mayor ía de es tos insec t ic idas son poco select ivos y presentan toxicidad para an imales s u p e r i o r e s .

El ACIDO CIANHÍDRICO se ha venido usando para fumigaciones en rec in tos c e r r a d o s , pero debido a su toxicidad para an imales supe r io re s ha sido susti tuido para t r a t amien tos con menos r i e s g o s .

Hasta el p resen te se han ensayado como insect ic idas va r ios cientos de t iocianatos orgánicos , algunos de los cuales tienen una gran efec tividad en el abat imiento del insecto. El é ter 2-butoxi-2 ' t iocianodiet í l ico, C4H9-O-CH2-CH2-O-CH2-CH2-SCN, cuyo nombre comerc ia l es LETHANE, se usa en combinación con ace i tes mine ra l e s o con organofosforados en pulver izaciones y ae ro so l e s . El isobornil t iocianoacetato,

Ctr O II

0 - C - C H 2 - S C N

comercia l izado como THANITE, es un insect ic ida de contacto con gran ca pacidad de abatimiento contra m o s c a s . Se formula con ace i tes mine ra l e s para usos domést icos y ganaderos .

Los dinitrofenoles más conocidos son el 2 me t i l -4 , 6-dinitrofe nol, DNOC, y el 2 ciclohexi l-4, 6-dinitrofenol DINEX o DNOCHP

DNOC DINEX

Son insect ic idas de contacto, con propiedades ovicidas . P re sen tan fitoto-xicidad, por lo que su uso se r e s t r i nge a t r a t amien tos invernales en á rbo ­les de hoja caduca. Se formulan como pas tas en forma de sal sódica o amínica, a l as que se añade sulfato amónico como act ivador . También se

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formulan como emulsiones en aceites minerales (llamadas "aceites amari líos").

En la actualidad sólo los ARSENIATOS DE PLOMO y DE CAL­CIO son usados como insecticidas entre los derivados del arsénico. El pri mero es más insoluble en agua, lo que representa una ventaja porque así el arseniato en solución nunca alcanza concentraciones fitotóxicas. Sin embargo su uso se está restringiendo debido al problema que supone la contaminación ambiental por plomo. Se formula en forma de pastas y pql vo. Es muy tóxico para mamíferos. El arseniato de calcio no presenta problemas de contaminación, pero, sin embargo, los riegos de dañar el follaje son mayores porque su hidrólisis es más rápida y se alcanzan ma­yores niveles de compuestos arsenicales hidrosolubles. Es igualmente muy tóxico para mamíferos.

V. 4. LAS PROPIEDADES INSECTICIDAS DE LOS ACEITES MINERALES.

Los hidrocarburos se usan en Fitoterapéutica como plaguici­das y como disolventes y codisolventes. Las propiedades insecticidas de los hidrocarburos saturados e insaturados han sido extensamente estudia­das. La actividad insecticida y acaricida de los hidrocarburos aumenta con el peso molecular; en las parafinas alcanza un máximo para un peso mole cular de 320-350. Una relación similar entre peso molecular y actividad se encuentra para insaturados y alicíclicos. La efectividad como insecti­cidas de los hidrocarburos aumenta por el siguiente orden:parafinas < mo noenos < dienos < aromáticos. Este mismo orden es válido para la fito toxicidad, lo que impone limitaciones en su uso como insecticidas y, en cambióles la base de sus aplicaciones como herbicidas.

Los aceites minerales empleados son fracciones de destilación de los aceites de petróleo y de los aceites de alquitrán. Según su fitotoxi cidad los hidrocarburos pueden emplearse como aceites estivales o como aceites invernales. Los pr imeros deben tener una proporción baja de in­saturados y aromáticos para que su fitotoxicidad sea baja y puedan aplicar se durante el período de vegetación. Los segundos se aplican durante el letargo invernal a especies de hoja caduca, son más tóxicos para insectos y huevos y para plantas.

En general, los hidrocarburos actúan como venenos físicos (narcóticos indiferentes) o bloqueando mecánicamente insectos o huevos (p. ej. impidiendo la respiración).

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V. 5. OTROS PRODUCTOS USADOS EN LA LUCHA CONTRA INSECTOS.

Hasta ahora hemos considerado el uso de productos letales pa ra el insecto con el fin de controlar los daños que ocasiona. Sin embargo, ésta no es la única forma de intentar solucionar el problema. Se vienen ensayando otras formas con resultados inciertos hasta el momento, pero que pudieran adquirir relevancia en un futuro no muy lejano cuando se ha­ya investigado más sobre ellas.

Se han ensayado atrayentes sexuales y alimentarios, antiape­titivos, etc, naturales y sintéticos, altamente específicos. El uso de cebos ha rendido ya resultados prácticos.

Otro tipo de agentes investigados activamente han sido los es terilizantes químicos. Los quimioesterilizantes pueden ser definidos co­mo compuestos químicos que reducen o eliminan totalmente la capacidad reproductora del animal al que son administrados. Pueden afectar sólo a un sexo (esterilizantes masculinos o femeninos) o a los dos (esterilizan tes masculinos-femeninos), ser de efecto temporal o permanente y de acción inmediata o retardada.

Teóricamente, pueden actuar interfiriendo un gran número de procesos bioquímicos directamente implicados en la formación y función de las células germinales. En la práctica, al no ser específicos muchos de estos procesos,son afectados por el agente de interferencia otros proce sos vitales además del de reproducción.

Usualmente los esteril izantes químicos se clasifican .en t res grupos que son: agentes alquilantes, antimetabolitos y otros agentes.

Los agentes alquilantes introducen un radical en una molécula bajo condiciones fisiológicas. Dentro de este grupo han dado resultado los es teres de ácidos sulfónicos, las 2-cloroetil aminas (mostazas nitro­genadas) y las etileniminas (aciridinas).

Se conocen con el nombre de antimetabolitos , a los análogos estructurales antagonistas de los metabolitos. Los compuestos de este grupo que tienen carácter de quimioesterilizantes, son, principalmente, análogos estructurales de purinas, pirimidinas y ácido fólico. Actúan in­terfiriendo con la síntesis de ácidos nucleicos.

Otros agentes quimioesterilizantes son los derivados de s- tr ia zina, de triamida fosfórica, de trifenil estaño, etc. Se incluyen en este apartado todos aquellos compuestos con actividad esteril izante que no per­tenecen específicamente a los grupos anter iores .

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Hasta el p resen te , todos los qu imioes te r i l i zan tes ensayados han resul tado cancer ígenos y per judicia les en general pa ra el hombre y o t ros an imales , por lo que su uso queda res t r ing ido a aquellos casos en que se puede concent ra r a la población de insec tos . De esta forma, se pierde la ventaja inicial , sobre la es ter i l izac ión por i r rad iac ión , de la posibilidad de t ra tamiento en pleno campo.

La efectividad depende de la forma de aplicación que, en prin cipio, puede s e r : por vía ora l , por aplicación local o por inyección. La pulverización, inmers ión o contacto con superf ic ies t r a t adas , son combi­naciones de los dos p r i m e r o s métodos.

Probablemente , la solubilidad es el factor más importante en relación con su actividad.

V. 6. BIBLIOGRAFÍA

- Hassa l , K. A. (1969), op. cit. en capítulo I

- Martin, H. (1964), op. cit. en capítulo I

- Mart in, H. (1971), op. cit. en capítulo III

- Melnikov, N. N. (1971). Chemis t ry of P e s ü c i d e s , Springer Verlag.

- .O 'Br ien , R. D. (1967), op. cit. en capítulo I

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FUNGICIDAS INORGÁNICOS

VI. I. INTRODUCCIÓN

Los microorganismos patógenos de plantas incluyen bacterias, mohos y virus. Las caracter ís t icas especiales de los tejidos vegetales los hacen particularmente sensibles a las infecciones fúngicas y por esta razón y porque históricamente las pr imeras enfermedades detectadas en las plan­tas estaban causadas por mohos, se han desarrollado proporcionalmente más productos fungicidas que otros productos contra los demás microorga­nismos fitopatógenos.

Se sabe relativamente poco acerca de las ba r r e r a s de permeabi lidad que rodean a las células vegetativas y a las esporas de los mohos fito patógenos. Parece sin embargo que existe una típica membrana lipoprotej. ca semipermeable, protegida por la pared celular rígida que hace las veces de ba r re ra física no selectiva. Forman parte de la composición de esta úl­tima, quitina y celulosa (hidrofílicas) y lípidos y derivados de las ligninas (hidrofóbicos). Las esporas y el micelio suelen ser hidrofóbicos.

Durante el proceso de germinación es cuando las esporas se ha cen más sensibles a los fungicidas; en este momento, la pared celular se rompe para dejar paso al tubo germinativo.

Por otra parte, el micelio fúngico es capaz de regenerarse a partir de pequeños fragmentos de hifas no dañadas. Los mohos ectoparási-tos serían en principio más vulnerables a los fungicidas que los endoparási-tos; sin embargo aquéllos suelen emitir, con el fin de al imentarse, unos haustorios que penetran dentro de la célula vegetal y que pueden regenerar la totalidad del micelio si éste fuera destruido por un tratamiento.

Una infección fúngica, una vez establecida sobre una planta, es normalmente difícil de er radicar por completo; de ahí que la mayoría de los fungicidas sean de acción protectora. También son muy útiles en la desin­fección de semillas para siembra, que con frecuencia van acompañadas de esporas ó de fragmentos de micelio (royas y tizones de los cereales) y en tratamientos foliares, pues fungicidas de cierta persistencia pueden impe dir infecciones latentes y evitar la propagación a otras plantas sanas suscep tibies.

V

- 7 1 -

En la utilización de productos fungicidas se pueden distinguir según Me Callan t res épocas. La era del azufre que comprende desde los tiempos antiguos hasta 1884 en que Millardet popularizó el caldo bórdeles. La era del cobre desde 1884 hasta 1934 fecha del descubrimiento de los di-tiocarbamatos fungicidas y la era de los fungicidas orgánicos sintéticos des¡ de 1934 hasta nuestros días. En la actualidad y dentro de este último grupo se está centrando la atención en la obtención de productos orgánicos sisté-micos.

Mención especial merecen los antibióticos, que si bien han teni do un impacto enorme en el control de enfermedades del hombre y de los ani males domésticos, han sido utilizados en forma más restringida en el t ra ­tamiento de enfermedades de las plantas. Sin embargo, dos de ellos, es­treptomicina y cicloheximida (sinónimo de actidiona) son de importancia práctica en Fitoterapia. El primero se utiliza en el tratamiento de enfer­medades bacterianas, tales como el fuego bacteriano del manzano (Erwinia amylovora), y el segundo en el tratamiento de enfermedades fúngicas, tales como el moteado de la hoja del cerezo (Coccomyces hiemalis) y los mildius pulverulentos de frutales (Erysiphi polygoni)

VI. 2. EL AZUFRE COMO FUNGICIDA

El azufre elemental es el más antiguo de los pesticidas y aunque en la actualidad va siendo reemplazado poco a poco por los fungicidas orgá nicos sintéticos sigue ocupando uno de los pr imeros puestos en términos de cantidad total aplicada y comercializada.

Caracterís t icas generales y tipos

El azufre es un fungicida de amplio espectro de acción y tiene también ciertas propiedades insecticidas (saltamontes, polillas). Aunque se ha utilizado extensivamente para desinfectar semillas, su uso más recomen dado es para tratamientos foliares.

Los polvos de azufre son amaril los, funden a 1155 C , son inso-lubles en agua y solo ligeramente solubles en alcohol, éter y acetona. Todas las formas cristalinas de azufre son solubles en disulfuro de carbono.

El azufre-cal se prepara mezclando cal hidratada y azufre,inme diatamente antes de ser aplicado a la planta. Consiste en una mezcla de polisulfuros Ca S*SX y tiosulfato calcico $2 O3 Ca, ambos solubles. La solubilidad del azufre-cal contribuye a la mayor reactividad del mismo com parado con el azufre y es responsable de su incompatibilidad con gran nú-

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mero de plaguicidas, al contrario de lo que ocurre con éste.

Obtención

Se suele obtener el producto fungicida a part ir de los depósitos naturales de azufre por molienda,sublimación ó precipitación.

Las partículas resultantes de la molienda tienden a formar pe­queños agregados que reducen la eficiencia de los tratamientos. Para evi tarlo, se suele añadir a veces bentonita, arseniato, etc. Este tipo de azu­fre se utiliza para pulverizaciones.

El azufre preparado por sublimación y condensación posterior constituye las llamadas flores de azufre. El tamaño de partícula en este caso oscila entre 8 y 30 mieras y no tiende a formar agregados.

El azufre obtenido por extracción y precipitación se utiliza para polvos mojables ó en formulaciones azufre-cal.

Reactividad química

Así como el azufre elemental no sufre transformaciones impor tantes en la superficie de la hoja, los polisulfuros y tiosulfatos del azufre-cal experimentan una serie de reacciones químicas que pueden resumirse del modo siguiente:

O. Ca S2 0 3 •> Ca S0 4 + SJ

Ca S S * sx J + H2 S í + C a (OH)2

Sx{ + H2 S | + Ca CO3]

Se acaba formando un precipitado de azufre que si hay pequeñas cantidades de álcali origina de nuevo polisulfuros y tiosulfatos, según el esquema siguiente:

- 73 -

3S 4- 3 Ca (OH)2 * 2 Ca S + Ca SO3 -f 3 H 2 0

sx s

r i + *

Ca S Sx

Formulación

El azufre se formula como polvo para espolvoreos (hasta del 95 %) ó como polvos mojables (30-90 %) y soluciones emuls ionables (50 %) para pulver izaciones .

Tanto el azufre molido (1 a 10 mie r a s ) , como el micronizado (0, 5 a 8 mie ras ) y el coloidal (0, 5 a 2, 4 mieras ) se formulan pa ra espolvo reo con excipientes ta les como talco ó caolín y para pulverización anadien do sus tancias p ro tec to ras coloidales como caseína, zpnlac y bentoni tas .

P a r a t r a tamien tos en locales c e r r ados ( invernaderos) se aplica el azufre por sublimación.

El azufre-ca l se expende en soluciones para diluir (17 al 35 % de riqueza) ó en polvo (65 al 70 %).

Bioquímica

La forma de azufre responsable de la fungitoxicidad ha sido obje to de muchas invest igaciones y especulac iones . La teor ía de la acción d i rec ta , que defiende que el azufre e lemental es el principio tóxico, es la p r ime ra que se postuló y la que hoy en día es más aceptada. La teor ía de la oxi-dación (el azufre ha de ox idarse a S 0 9 , SOo, etc para e j e r ce r su acción) y la de la reducción (el principio activo es el SH2) han sido abandonadas por exis t i r hoy en día suficiente evidencia exper imenta l en contra .

C ie r tas cepas de hongos son capaces de reduc i r el azufre e l e ­mental a SH2 muy ráp idamente . Este proceso biológico pa rece e s t a r íntima mente relacionado con el de la toxicidad de aquél. Se postula que el azufre acepta e lec t rones del c i tocromo b, (lo que es compatible con su potencial de oxido-reducción), según el siguiente esquema:

Ca S2 O

- 74 -

,NADH2 / F A D

NAD

-0 ,320

FADH

Red

Cit b

Oxid

Oxid

Red

Red

Cit c I Cit a

Oxid

-0 ,219 -0 ,040 +0,140 +0,250 +0,290

Oxid

Cit a

Red

H 2 0

lk°2 P o t e n c i a l e s

de Ox ido -Reduc ción (vol t ios)

Al a p l i c a r a una planta azu f r e m a r c a d o r a d i a c t i v a m e n t e ( S ^ ¿ ) los c o m p u e s t o s a z u f r a d o s i n t e r n o s quedan m a r c a d o s r á p i d a m e n t e y al igual que en hongos el p r i n c i p a l p roduc to final e s SH9.

Aunque Hors fa l l a t r i buyó la tox ic idad del azu f re a su p a r e c i d o e s t r u c t u r a l con el ox ígeno, es to d i f i cu l t a r í a la j u s t i f i cac ión de su e spec i f i c idad de acc ión , ya que e s p r á c t i c a m e n t e inocuo p a r a el h o m b r e y o t r o s v e r t e b r a ­dos de s a n g r e c a l i e n t e . P u d i e r a s e r , sin e m b a r g o , que la e spec i f i c idad del azu f re fuera en ú l t imo t é r m i n o un p r o b l e m a de p e r m e a b i l i d a d s e l e c t i v a : aque l los hongos con c u b i e r t a s r i c a s en l íp ido, como los m i l d i u s p u l v e r u l e n ­tos , r e t e n d r í a n m á s azu f r e que o t r o s o r g a n i s m o s .

Una s e r i a desven ta j a p a r a la u t i l i zac ión del a zu f r e e s su fi totoxi c idad, e s p e c i a l m e n t e en f r u t a l e s . E s t a depende de la v a r i e d a d vege ta l , la t e m p e r a t u r a y el g r ado de i r r a d i a c i ó n s o l a r en el m o m e n t o de la ap l i cac ión , y el t ipo de a z u f r e ap l i cado ( m í n i m o si e s a zu f r e e l e m e n t a l y m á x i m o si se t r a t a de a z u f r e - c a l ) . El m e c a n i s m o de la f i to toxic idad p a r e c e e s t a r r e l a c i o nado con una m e n o r fijación fo tos in té t ica del a n h í d r i d o c a r b ó n i c o .

VI. 3. FUNGICIDAS INORGÁNICOS DE COBRE

La u t i l i zac ión de c o m p u e s t o s de c o b r e en t r a t a m i e n t o s f o l i a r e s fué i n t r o d u c i d a por M i l l a r d e t en 1884 p a r a el con t ro l del mi ld iu de la vid, s i bien la p r i m e r a o b s e r v a c i ó n s o b r e el poder del c o b r e como a n t i g e r m i n a tivo de e s p o r a s de hongos ,da t a de 1807 ( P r é v o s t ) . L o s c o m p u e s t o s i n o r g á ­n i cos de c o b r e u t i l i z a d o s como fungic idas han de s e r s u s t a n c i a s i n s o l u b l e s ,

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ya que los iones de cobre en solución son muy fitotóxicos.

Caracterís t icas generales y tipos

Entre los fungicidas del grupo del cobre hay que mencionar el carbonato, el oxicloruro y el óxido de cobre y sobre todo los denominados caldo bórdeles (sulfato cúprico y cal), caldo borgoñón (sulfato cúprico y carbonato sódico) y agua celeste (sulfato de cobre y amoniaco). Otros mu­chos compuestos de cobre (silicatos, zeolitas, etc) han sido propuestos sin demasiado éxito.

El caldo bórdeles, a pesar de su procedimiento tedioso de pre­paración, sigue siendo uno de los fungicidas más usados. Se prepara direc tamente por el agricultor a partir de los ingredientes. Una solución concen trada de sulfato de cobre se añade a una suspensión acuosa de hidróxido cal cico recientemente preparada. Se forma un precipitado de sulfato tribásico Cu SO4 • 3 Cu (OH)o- El método de preparación es sumamente importante ya que influye sobre el tamaño de las partículas del precipitado, su facili­dad de dispersión, etc. La eficacia fungicida de la preparación decrece durante el almacenamiento por formarse cuprito calcico (violeta) menos fun gitóxico.

Al aplicarlo a las hojas el precipitado actúa de reservorio a par tir del cual iones de cobre pueden ser movilizados. El elevado grado de per sistencia es uno de los factores decisivos en la utilización de este tipo de fungicidas.

Propiedades químicas

El sulfato cúprico en solución tiene reacción acida. Si se aña­de una solución alcalina, todo el cobre precipita a los 0,75 equivalentes de álcali. El precipitado es de Cu SO4 • 3 Cu (OH)9* xHgO • L&s reacciones que siguen al añadir más hidróxido calcico no se conocen con seguridad.

En el sistema cloruro cúprico - hidróxido calcico, al añadir más de 0, 75 equivalentes de base,el cloruro básico se transforma en hidró xido cúprico (azul) cuando la relación molar es 1:1, que lentamente forma el óxido cúprico (marrón). Basándose en estas reacciones y en los resulta dos de bioensayos,Martin estima que el precipitado en el caldo bórdeles es de (OH)2 Cu estabilizado por sulfato calcico adsorbido. No está claro por qué este precipitado no se deshidrata al ser aplicado a las hojas, pero el C0 2 atmosférico parece estar implicado.

Formulación

Una gran parte de los fungicidas inorgánicos de cobre se fabrican

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como polvos para se r uti l izados en espolvoreos ó como polvos mojables para pulver izaciones . .Así el oxido de cobre se expende en polvo para t ra tamientos de semi l las (4-18 % y 83 %) y en polvo mojable (19 % y 52-80%)"" para t ra tamientos fo l iares . Las formulaciones en polvo del oxicloruro de cobre (CuCl 2 . 3 Cu (OH)2) suelen se r del 10% ó del 25 % y los polvos mo­jables del 50 %.

Mención apar te requ ie re el caldo bórde les . Las casas comer ­ciales venden el sulfato de cobre por un lado (12 ,75% de r iqueza en cobre) y la cal por o t ro , indicando al mismo tiempo las proporc iones de los ingre dientes y el modo de preparac ión . La proporción 5-5-400 (5 Kilos de sul­fato, 5 Kilos de cal apagada y 400 l i t ros en total de agua) es muy utilizada en las pulver izaciones .

Bioquímica

Los compuestos de cobre son fungistáticos más que fungicidas. Ya Prévos t en 1807, encontró que la germinación de esporas inhibida por concentraciones muy pequeñas de cobre, se reanudaba si se lavaba la espo ra con Cl H diluido inmediatamente después de se r t ra tada .

El cobre es un elemento que forma fácilmente complejos cova lentes dativos con muchas moléculas o rgán icas , tales como aminoácidos y cetoacidos. Estas sus tancias parecen se r exudadas por las e spo ras en ger minación, pudiéndose formar complejos del tipo:

•c _

que contr ibuir ían a la movilización del precipi tado de cobre al in ter ior de la espora . Esta teor ía denominada del suicidio de las e spo ra s , tiene sus de t r ac to re s , pues algunos au tores no han podido detec tar aminoácidos en exudados de esporas en germinación en ausencia de cobre . Además la fungitoxicidad de los complejos orgánicos de cobre está también en duda

- 77 -

ya que dependiendo de su estabilidad, pueden ser portadores efectivos del cobre o inactivadores de su acción.

Las esporas fúngicas pueden acumular grandes cantidades de cobre en su interior, siendo esta acumulación función de la cantidad total disponible y no de la concentración de la solución. Los iones sulfato no penetran en la espora. Aunque, al pasar el cobre dentro de la célula, salen cationes de la misma, el proceso global no parece ser un mero intercambio catiónico. El cobre aumenta la permeabilidad de las membranas pudiendo perderse un gran exceso de cationes al medio externo sobre el cobre absor bido.

La cantidad de cobre retenida por las esporas y el efecto tóxico de aquél disminuyen en medios con sustancias que forman complejos esta­bles con cobre, tales como EDTA (etilendiamino tetraacetato trisódico) o que contengan compuestos sulfidrílicos como glutatión y cisteína. La canti dad de cobre absorbido también disminuye conforme aumenta la concentra­ción de hidrogeniones. La resistencia de ciertos hongos podría explicarse por su capacidad de excretar ácidos al medio.

Datos obtenidos con algas (Chlorella vulgaris) indican que el cobre es extremadamente tóxico en condiciones anaerobicas. En tales con diciones la absorción de cobre al interior de la célula aumenta . Tal vez las sedes sensibles sean grupos sulfidrilos que en anaerobiosis estarían como tales y en aerobiosis estarían formando puentes disulfuros. El efec to protector del glutatión y de la cisteína es interesante en este contexto.

El cobre es el único metal que presenta esta diferencia de r e s ­puesta en ausencia y en presencia de aire y por eso se piensa que su modo de acción no es exclusivamente un caso de precipitación no específica de proteínas, del tipo ejercido por los metales pesados

La fitotoxicidad de las sales solubles de cobre ya ha sido men­cionada. Para vertebrados de sangre caliente éstas son moderadamente tóxicas. La DL50 oral en ratas es de 300 mg por Kilo de peso vivo y la DL50 por contacto (24 horas) es más de 1000 mg/Kg.

VI. 4. OTROS FUNGICIDAS INORGÁNICOS

Con la excepción de los fungicidas de azufre y de cobre, el rejs to de los productos inorgánicos ha contribuido poco al control de los fitopa tógenos fúngicos. Sin embargo, ésto no quiere decir que aquéllos carezcan de propiedades fungitóxicas.

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Horsfall ordenó los meta les por orden decrec iente de fungitoxi cidad del modo siguiente:

Ag > H g > Cu > Cd > Cr > Ni > Pb > Co > Zn > Fe > Ca

orden que coincide esencia lmente con el de la estabil idad de los quelatos metá l icos cor respondientes y con la esca la de e lect ronegat iv idades . Esto parece e s t a r en consonancia con la falta de actividad específica, ya que actúan por desnatural ización de p ro te ínas .

El pr incipal inconveniente de los fungicidas metá l icos es p rec i sámente esta falta de especificidad, siendo tóxicos tanto para el patógeno como para el huésped.

Cier ta importancia p rác t ica tiene el c loruro m e r c ú r i c o (Hg Cl2) ó sublimado corros ivo que se util iza como fungicida de aplicación al suelo. Se t r a ta de un producto re la t ivamente volátil , muy fitotoxico y bastante tóxi co para ver tebrados de sangre cal iente. (DL50 ora l en r a t a s 37 mg/Kg. El c loruro mercu r io so tiende a sust i tu i r al an te r io r en apl icaciones al suelo por se r menos tóxico (DL50 o ra l en r a t a s de 300 mg/Kg) .

El c loruro m e r c ú r i c o se formula en polvo (0, 5 a 0, 7 5 %) ó en solución (14 %). El c loruro mercu r io so se expende como polvo mojable (90 %) ó en granulos (23 %). Ambos se aplican al suelo en t ra tamien tos de á rboles ó plantas o rnamen ta l e s . Nunca se utilizan en cosechas suscept ibles de se r inger idas por el hombre ó los an imales .

VI. 5. BIBLIOGRAFÍA

- Hassal l , K. A. , (1969). op. cit. en cap. I

- Thomson, W. T. , (1971). Agricul tural Chemica ls . Book IV. Fungicides . Thomson Publ icat ions.

- Torgeson, D. C. (ed), (1969). Fungicides , An Advanced T r e a t i s e . Vol. I y II. Academic P r e s s .

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Vil FUNGICIDAS ORGÁNICOS

VIL 1.INTRODUCCIÓN

En la década 1930-40 se i n t rodu je ron l o s d i t i o c a r b a m a t o s como fungic idas , m a r c a n d o e s t e hecho el comienzo de la e r a de l o s fungic idas o r g á n i c o s de s í n t e s i s . La pa ten te o r ig ina l a b a r c a b a a lo s c o m p u e s t o s de fó rmula g e n e r a l X (Y) N C S 9 Z donde X es un grupo a lqu í l i co ó h id rógeno ; Y es un grupo a lqu í l i co , a r ñ i c o ó h id rógeno y Z e s de n a t u r a l e z a m e t á l i c a .

A d e m á s de los d i t i o c a r b a m a t o s . s e u t i l i zan hoy en día como fun­g ic idas s u s t a n c i a s o r g á n i c a s q u í m i c a m e n t e muy d i f e r e n t e s . Algunas cont ie nen azuf re en su m o l é c u l a , o t r a s son c í c l i c a s , o t r a s son c o m p u e s t o s o r g a ­n o m e t á l i c o s , e t c .

Mención e s p e c i a l m e r e c e n aque l l o s fungicidas o r g á n i c o s de a c ­ción s i s t é m i c a en la p lanta , e n t r e los que se e n c u e n t r a n c i e r t o s an t ib ió t ico y p r o d u c t o s de s í n t e s i s t a l e s como los d e r i v a d o s de la u r e a y de l o s á c i d o s f enox i ca rbox í l i co s .

VII.2. FUNGICIDAS ORGÁNICOS DE A Z U F R E : LOS DITIOCARBAMATOS

C a r a c t e r í s t i c a s g e n e r a l e s y t ipos

Los d i t i o c a r b a m a t o s son c o m p u e s t o s d e r i v a d o s del ác ido d i t i o -c a r b á m i c o S , i n e s t a b l e en e s t ado l i b r e . Se sue len d iv id i r

8

N H 2 - C - SH S

^ 1 I!

en dos g r u p o s , los d ia lqui l VN - C - S" y los a lqu i len b i s d e r i -

S H H S II I I II

vados ("S - C - N - R r R f N - C • S~).

- 80 -

Dent ro del p r i m e r grupo (dia lqui l d i t i o c a r b a m a t o s ) , el de r ivado e s t a b l e m á s s i m p l e e s el m e t i l d i t i o c a r b a m a t o sódico (VAPAM)

S II

CH 3 NH - C - SNa , u t i l i zado como fungicida de ap l i cac ión al sue lo . El

d i m e t i l d i t i o c a r b a m a t o sódico cons t i t uye la m a t e r i a p r i m a p a r a p r e p a r a r los c o m p l e j o s de zinc y de h i e r r o (ZIRAM y F E R B A M ) , y por ox idac ión suave (I2) da l u g a r al d isu l furo de t e t r a m e t i l t h i u r a m (THIRAM)

HoC S S CHo 3 ^ ^ X / \ / 3

N - C Zn+ C - N (ZIRAM) \ . / + v s H 3 C S S C H 3

H 0 C S ? CH 3 \ II II ^ 3

N - C - S - S - C - N (THIRAM)

Hq C CH O

En el segundo grupo (a lqui len bis d i t i o c a r b a m a t o s ) la sal sódica (NABAM) es t a m b i é n el de r i vado e s t a b l e m á s s i m p l e y la m a t e r i a p r i m a pa r a la f ab r i cac ión de los d e r i v a d o s de m a n g a n e s o y z inc (MANEB y ZINEB) . T a m b i é n se u t i l i za como fungicida el comple jo mix to de z inc y m a n g a n e s o (MANCOZEB) .

P r o p i e d a d e s f í s i c a s y q u í m i c a s

En el c u a d r o VIL 1. se r e s u m e n a l g u n a s de la s propiedades f ísi cas y q u í m i c a s de los d i t i o c a r b a m a t o s fung ic idas . Se puede o b s e r v a r que con excepc ión de l a s s a l e s s ó d i c a s , s o l u b l e s e ionizActes, son muy poco so lub l e s en agua . Es to r e s u l t a c o n g r u e n t e con la p e r s i s t e n c i a observada p a r a e s t e g rupo de c o m p u e s t o s en t r a t a m i e n t o s f o l i a r e s . La t enac idad y ac t iv idad fungicida del NABAM han s ido a t r i b u i d a s en p a r t e a lo s var ios p r o d u c t o s de su d e s c o m p o s i c i ó n , según el s igu ien te esquema:

- 81 -

o,

s II

C H 2 - N H - C - S

C H 0 - N H - C - S ¿ II

H

C H 9 - N ¿ I

H

S II

c c II

s

M e t a l e s

S II

CH^-NH-C 2 \

C H 2 - N H - C /

P o l i v a l e n t e s

CH - N H - C - S " I C H 2 - N H - C - S "

s s f! II

p o l i m e r i z a c i ó n ( - S - C - N H - ( C H 0 ) 0 - N H - C - S ~ ) -*- • 2 ¿ n

r educc ión ^ N H 2 - C H - C H 2 - N H 2 + 2 CS 2

C H 0 - N = O S i ¿ P o l í m e r o s C H 2 - N = C = S comple jo s

e t i l end i t ioc i ana to

M y

CUADRO VII. 1.

P R O P I E D A D E S FÍSICAS DE LOS DITIOCARBAMATOS FUNGICIDAS

I . D i a l q u i l d i t i o c a r b a m a t o s

ZIRAM ( ( C H g ^ - N - C - S 1 ^

S

F E R B A M j ( C H 3 ) 2 - N - C - S } F e

S S

THIRAM ( C H 3 ) 2 - N - C - S - S ~ C - N ( C H 3 ) 2

II. Alqu i len- b i s - di tio c a r b a m a t o s

H S I II

C H 9 - N - C - S N a C H 9 - N - C - S N a

H S

NABAM

ZINEB

MANEB

H S • II I Zn

- C H 2 - N - C - S - I

-CH,

H S I II I li t

- N - C - S -Mn

Solubi l idad en

agua Solubi l idad en d i s o l v e n t e s o r g á n i c o s

Punto de

F u s i ó n

65 p . p . m . l ig . so l . en a lcoho l y é t e r 2402 C so l . en ace tona y c l o r o ­

f o r m o

130 p . p . m . so l . en d i s . o r g . de a l ta cons t an t e d i e l é c t r i c a

30 p . p . m . l ig . so l . en a lcohol y é t e r so l . en ace tona y c l o r o ­

fo rmo

20 %

10 p.p.m.

l ig . so l .

so l . en piridina

in s .

1 8 0 ° C

1 5 5 ° C

d. a. f.

d. a. f.

MANCOZEB ( - C H 2 - N - C - S - / 2

Mn Z n ins. ins, d. a. f.

l ig . so l . = l i g e r a m e n t e soluble; so l . = soluble; ins . = insoluble; d. a. f. - d e s c o m p o n e antes de fundir

Los alquilen-bis-ditiocarbamatos pueden polimerizarse debi do a los grupos tiol de ambos extremos de la molécula; también pueden in­tervenir en reacciones de tautomería / H S SH

I II to I [ -N-C- ^ = ^ -N= C-

Relación estructura-actividad

La actividad de las sales sódicas de los alquilditiocarbama-tos disminuye drásticamente si el grupo alquílico tiene más de dos átomos de carbono, llegando a ser, en ciertos casos, del orden de 200 veces menos activo el dipropil que el dietil derivado. El dimetil derivado parece ser el compuesto más activo no sólo en el caso de las sales sódicas sino también en el de los compuestos de zinc. La baja solubilidad de los complejos con metales pesados no parece ser un factor limitante de la actividad, ya que las concentraciones para las que son tóxicos, son inferiores a las de solubili­dad.

En el grupo de los alquilenbisditiocarbamatos, la sal sódica, soluble en agua, es algo más activa que los complejos de metales pesados, de baja solubilidad y de actividad muy parecida entre sí. La actividad dis­minuye gradualmente conforme se va alargando el residuo alquílico entre los dos ditioácidos. La sustitución del hidrógeno amínico por un radical al­quílico hace disminuir bruscamente la actividad. La oxidación a disulfuros y polisulfuros no la afecta demasiado.

En el Cuadro VII. 2. , se ponen de manifiesto las relaciones estructura-actividad de algunos ditiocarbamatos.

Modo de acción

Los dialquilditiocarbamatos, en contraposición con los alqui len-bis-ditiocarbamat.os, exhiben el fenómeno denominado de "inversión de la toxicidad'' , consistente en que el porcentaje de muertes de los organis­mos de ensayo aumenta conforme se aumenta la concentración del producto, a bajas concentraciones; a part ir de un cierto limite, dosis crecientes se corresponden con un menor número de afectados. A concentraciones varios cientos de veces superiores al punto de inversión, la respuesta se normali­za de nuevo. La representación gráfica de este fenómeno es lo que se ha denominado curva bimodal de dosificación-respuesta y se representa esqueí máticamente en la figura VIL 1.

Se pensó durante algún tiempo que la parte descendente de la curva (BC) era debida a la formación de una nueva especie molecular en la

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CUADRO VII. 2.

RELACIÓN ESTRUCTURA-ACTIVIDAD EN D I T I O C A R B A M A T O S ( 1 )

Producto Es t ruc tura Bot.

DE 100 (p. p . m . ) <* )

Pen. Asp. Rhiz

GRUPO I

S II

Di-met i l -DTC-Na ( C H 9 L _ N _ c _ S N a 0,2 0 ,5 20

Di-e t i l -DTC-Na

S ( C 2 H 5 ) 2 - N - C - S N a

S U

Di-propi l -DTC-Na (C 3H ? ) N - C - S N a 200 200

10

200 1000

Di -me t i l -DTC-Fe ( C H 3 ) 2 _ N _ C _ S Fe 0,1 0.2 10

D i - m e t i l - D T C - Z n ( C H 3 ) 2 _ N _ C _ S Zn 0,1 0 ,1

Di -e t i l -DTC-Z n Í C 2 H 5 ) 2 - N - C - S Zn

10

CUADRO Vil. 2. (continuación)

RELACIÓN ESTRUCTURA-ACTIVIDAD EN DITIOCARBAMATOS (1)

Producto

GRUPO II

Es t ruc tu ra

DE 100 ( p . p . m . ) (2)

Bot. Pen. Asp. Rhiz.

E t i len-b is -DTC-Na

Et i l en-b i s -DTC-Zn

Te t r ame t i l en -b i s -DTC-Na

Hexamet i len-bis -DTC-Na

N,N» d imet i l -e t i l en-DTC-Na

Disulfuro de polietilen-DTC

-CHo-NH-C~SNal S II

/ 2

C H ^ N H - C - S - ) Z n

S

C H 2 - C H 2 - N H - C - S N a )

S II ,

- ( C H J g - N H - C - S N a / o

aio s i 6 ii

CH 2 -N-C-SNa ) .

s s II II

0 ,1

0 ,5

0,1

0,2

0,5

0,5

20

5

50 50

- (CH 2 ) 2 -NH-C-S-S-C-NH-) 0,2 0,2 / n

1000

50

100

1000

50

(1) Datos modificados de R. G. Owens

(2) Abrev iac iones de l a s espec ies de hongos: Bot. = Botryt is c inérea; Pen. = Penici l l ium i tal icum: Asp.= Aspergillus niger; Rhiz. = Rhizopus nigr icans ; DE 100 = Dosis efectiva al 100 %

FIGURA VII. 1.

CURVA BIMODAL DEL DIMETIL DITIOCARBAMATO SÓDICO

100r Mortandad de Espo ra s

%

0,01 0,1 concentración (p.p. m. )

sede de acción. Goks^yr trabajando con Saccharomyces ce rev i s i ae , t ra tada con dimet i ld i t iocarbamato sódico y cobre , observo que la máxima inhibición del c rec imiento se daba cuando el complejo cobre -d i t ioca rbamato 1:1 e ra máximo. Al aumentar la concentración de d i t iocarbamato y a p a r e c e r el complejo estable cobre -d i t ioca rbamato 1:2 la inhibición disminuía, pues es te complejo e ra inactivo. Cuando todo el meta l es tuv ie ra acomplejado se acumular ía ion di t iocarbamato l ib re , responsab le de la par te CD de la curva bimodal .

Curvas de inhibición bimodales pueden s e r obtenidas con enz imas "in v i t ro" en condiciones apropiadas , por ejemplo, la inhibición de la amila sa pancreá t ica en tampón fosfato por acetato fen i lmercúr ico , da una cur ­va bimodal, pero si el ensayo se hace en tampón acetato la bimodalidad desaparece .

Owens, opina que la bimodalidad tanto en enz imas como en e s ­poras de hongos es un proceso análogo y se debe a la formación de comple­jos menos solubles conforme se aumenta la concentración, lo que impl icar ía que el modo de acción en las dos zonas de inhibición s e r í a el mi smo .

La hist idina y c ie r tos imidazoles antagonizan la acción de los d imet i ld i t iocarbamatos . El Thi ram es aprox imadamente dos veces mái3 tó xico que la forma sulf idrí l ica monomér ica y el t r í m e r o formado por dos moléculas de d imet i ld i t iocarbamato y una molécula de e t i lenbisdi t iocarba-

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mato, es tres veces más tóxico que los monómeros.

Debido al gran número de reacciones que pueden sufrir los alqui len-bis-ditiocarbamatos, posiblemente su modo de acción sea múltiple. Además de poder participar en el mismo tipo de reacciones que los dialquil ditiocarbamatos, pueden formar isotiocianatos según el esquema siguiente:

S S II //

H2C-NH-C-S-Na H2C-NH-C^ H C-N=C = S | • | S + S N a 2 • |

H0C-NH-C-S-Na H0C-NH-C^ H0C-NH-C-SH ¿ II 2 \\ 2 II

s s s

Como producto intermedio en esta transformación, se encuentra el ion etilentiurammonosulfuro.

Los alquilen bis ditiocarbamatos son derivados de aminas secunda rias, mientras que los dialquilditiocarbamatos lo son de aminas terciarias, En consecuencia los primeros poseen un átomo de hidrógeno reactivo unido al N y son por ello más inestables. Estos también pueden polimerizarse dando productos resistentes a la meteorización.

Nabam, Maneb y Zineb en solución alcalina se descomponen fá­cilmente. Entre los productos de la descomposición del Nabam se encuen­tra el etilentiurammonosulfuro. Este último parece ser el agente tóxico tanto en Nabam como en Maneb y Zineb.

El hecho de que compuestos tiólicos como cisteína y ácido tio-glicólico antagonicen la actividad fungicida de los bis ditiocarbamatos sugre re que la lesión bioquímica que producen es una reacción con grupos sulfi-drílicos de enzimas.

Las polifenoloxidasas, enzimasque requieren cobre, son inhibi­das por todos los tipos de carbamatos.

Toxicidad para animales de sangre caliente

Parece ser que los ditiocarbamatos son rápidamente degradados por animales. Ratas alimentadas durante más de tres meses con 500 ppm. de Thiram presentaban el mismo crecimiento que los controles. Los mi­croorganismos del rumen lo degradan rápidamente. La mayoría de los ani males toleran dosis de al menos 200 mg por Kilo de peso vivo. En el Cua dro VII. 3. se exponen las DL50 oral en ratas de los ditiocarbamatos fun-

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g ic idas m á s c o m u n e s .

CUADRO VII. 3,

TOXICIDAD DE DITIOCARBAMATOS FUNGICIDAS

PRODUCTOS

DL50 ( m g / K g ) Ra ta (ora l ) OBSERVACIONES

I. D i a l q u i l d i t i o c a r b a m a t o s

ZIRAM 1400

FERBAM 17000

THIRAM 375-865

II. A l q u i l e n b i s d i t i o c a r b a m a t o s

NABAM 395

ZINEB >5200

MANEB

MANCOZEB

6750

>8000

go i t rogen ico

m e n o s go i t rogen ico que el NABAM

VIL 3. FUNGICIDAS HETEROCICLICOS NITROGENADOS: EL CAPTAN

Exi s t en n u m e r o s o s c o m p u e s t o s h e t e r o c í c l i c o s n i t r o g e n a d o s que pueden a c t u a r como a n t i m e t a b o l i t o s , como i n h i b i d o r e s de s u s t a n c i a s n i t r o genadas n a t u r a l e s , e t c . E n t r e e l los m e r e c e menc ión el Captan , de r ivado de la i m i d a del ác ido f tál ico CgH. (COOH) 2 . El h id rógeno ác ido de la im ida puede s e r sus t i tu ido por iones m e t á l i c o s lo que cons t i tuye un med io p a r a un i r a l q u i l m e r c a p t a n o s c l o r a d o s al an i l lo .

O / /

N{K" H1-S-S Cl

/ Cl

^

\ Cl

O

O //

c^ / N - S - C - Cl

Cl

c / " \

^ Cl + C1K O

CAPTAN

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Estas N-triclorometil t ioamidas son casi tan frecuentemente uti lizadas como los ditiocarbamatos, debido a su amplio espectro de acción fungicida. Además de sus utilizaciones agrícolas el captan se utiliza tam­bién como germicida en jabones, en la conservación de cueros, etc.

La. síntesis química de los compuestos R-SCCI3 se realiza por sustitución nucleofílica en el Cl-SCClo (cloruro de triclorometilsulfenilo), Los compuestos nitrogenados se forman a part i r de aminas pr imar ias y secundarias, a part i r de imidas etc.

El punto de fusión del captan es de 174-176^C y se sublima len tamente a temperaturas superiores a 1002 C a presión reducida. Su estabi lidad a la hidrólisis varía con el pH (más inestable a pHs superiores a 7) y con la temperatura. Su solubilidad en agua oscila con la preparación entre 0, 5 ppm y 10 ppm. La solubilidad en cloroformo, etanol y cloruro de etile no es de 8, 0, 3 y 2, 9 gramos por 100 mi a 255 C respectivamente.

El Captan es compatible con otros muchos pesticidas. Los sili­catos utilizados como escipientes, aumentan la hidrólisis del fungicida qui­zá debido a sus propiedades humectantes. Algunos hidratos de carbono, le­che desnatada y carbón activado pueden reducir esta hidrólisis. El clorhí­drico liberado en ésta es un factor en la fitotoxicidad del Captan. En el sue lo se hidroliza lentamente a productos no tóxicos.

La sensibilidad de las distintas especies de hongos varía frente al Captan. El orden de susceptibilidad en pruebas de germinación de espo­ras es Monilia >̂ Alternarla >̂ Aspergillus. También resulta tóxico para Fusicladium, Sclerotinia y Cercospora y algo menos para Macrosporium. También controla varias enfermedades bacterianas de las plantas.

Variaciones en la estructura de la mitad imida de la molécula del captan son de importancia secundaria en la toxicidad. Es posible que ésta, debido en parte a su lipofilicidad (afinidad por biofases lipídicas), al tere la permeabilidad y acceso del compuesto a los centros activos.

La curva de dosificación - respuesta para el captan es totalmen te normal, es decir, la toxicidad aumenta conforme aumenta la concentra­ción externa del fungicida. La dosis fungitóxica, para una especie dada, está altamente relacionada con el peso seco de la espora, lo que indica una reacción indiscriminada del Captan con las moléculas protoplásmicas, es decir un modo no específico de acción.

El captan es un reactivo general de tioles, y parece ser que cualquier grupo sulfhidrilo de enzimas o coenzimas puede interaccionar con él, siendo sólo algunos los correspondientes a los centros sensibles y, en consecuencia, los restantes sulfhidrilos actúan disminuyendo la toxicidad (compiten por el agente tóxico con los centros sensibles). Así por ejemplo

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el coenzima A, inhibido por captan, puede se r react ivado con glutation, cuan do aquél se emplea a dosis fungistát icas. Al forzar la dosis el compuesto actúa como fungicida, reaccionando exhaust ivamente con todo tipo de t ioles en la célula y el proceso es i r r e v e r s i b l e .

El captan inhibe la r e sp i rac ión en numerosos hongos a dosis fun g is tá t icas . Tiene, sin embargo, poca influencia en la permeabi l idad celu­lar , al r evés que o c u r r e con o t ros fungicidas orgánicos ni t rogenados como el DODINE (acetato de n-dodecil guanidina), agente tensioactivo catiónico que ocasiona pérdidas de fosfatos internos ("leakage") en las células t r a t a ­das.

Los metabol i tos ni t rogenados t i ros ina , glutamina, histidina etc . pueden r e v e r t i r la inhibición por Captan.

El captan es moderadamente s i s témico en p lantas . Utilizando este compuesto marcado con S ^ , s e i e acaba detectando en tejido vegetal después de apl icar dosis mas ivas de captan al suelo.

Ya que numerosos compuestos R - S C C I 3 son fungitóxicos, se pensó que sólo el grupo -SCCI3 era el toxóforo en la molécula de Captan. Sin embargo la in ter ferencia de la ftalimida con el ácido nicotínico y la glutamina, en protozoos, parece indicar que la par te imida del captan pue de también tener un papel en la toxicidad.

Otro importante fungicida de este grupo es el Folpet (N- t r ic lo ro met i l t io-f ta l imida) :

O

Q : ^ > - s - c c i 3

o

VII. 4. FUNGICIDAS ORGANOMERCU RICOS

Los compuestos o rganomercú r i cos se introdujeron como desin fectantes de semi l l a s en 1915. Su fórmula genera l R-Hg-X, donde R es un radical orgánico (alquílico, a r í l i co , alcoxialquílico) y X puede se r el anión de un ácido (c loruro , b romuro , c ianuro, fosfato, acetato, benzoato), unaamida (urea, t iourea, formamida) , un fenol (pentaclorofenol), etc .

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La toxicidad para hongos por parte de los miembros de este gru po depende de sus propiedades físicas y químicas, tales como solubilidad, coeficiente de reparto aceite-agua, volatilidad, estabilidad química, etc, propiedades muy influenciadas por la composición química tanto de R como de X.

La actividad biológica de estos compuestos se atribuye a su ca­pacidad de formar enlaces entre el catión RHg y grupos aniónicos de mo­léculas celulares.

Los fungicidas organomercúricos son muy tóxicos para anima­les de sangre caliente, si bien lo son algo menos que los compuestos inorga nicos de mercurio. Las DL50 en ratas se reflejan en el Cuadro VII. 4. Los peces son aún más sensibles; concentraciones de 5 yug de acetato fenilmer-cúrico por litro de agua producen la muerte en truchas a rco- i r i s .

CUADRO VIL 4.

DL50 (RATAS) DE FUNGICIDAS ORGANO-MERCURICOS

Producto Fórmula D150 (mg/Kilo)

sales de meti l -mercurio CHo-Hg 16-32

sales de et i l-mercurio CH3-CH2-Hg+ 16-28

hidróxido de isopropil-mercurio (CH^JoCl^-Hg-OH 12

sales de metoxi-eti len-mercurio CHgÜ-CH2-CH2-Hg+ 16-50

sales de fenil-mercurio y J / H g 5-70

En este grupo de compuestos, las propiedades de fungitoxicidad y de fitotoxicidad están, en cierto modo, relacionadas, siendo esta muy variable según la especie vegetal y la parte de la planta a que se aplique. Así por ejemplo, el acetato fenilmercúrico puede ser utilizado como herbi­cida.

La fitotoxicidad suele ser mínima en semillas, debido, al pare­cer, a la baja actividad metabólica de las mismas mientras no haya una humedad apropiada. De ahí que la desinfección de semillas para siembra constituya una de las aplicaciones más importantes de los fungicidas orga­nomercúricos.

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En los últimos años, y como consecuencia del estudio sistemáti co de los efectos secundarios de los plaguicidas, se han realizado trabajos meticulosos sobre el posible envenenamiento de la vida si lvestre con desin fectantes organomercúricos de semillas. En Suecia, donde se han realiza do investigaciones exhaustivas sobre el problema de la contaminación por mercurio, están prohibidos desde el año 1966 los productos alquilmercúri eos debido a la lenta excreción de los mismos en los pájaros que se alimen tan de semillas y en sus predadores, utilizándose actualmente en aquel país los compuestos alcoxialquilmercuricos como desinfectantes de semillas por ser menos estables.

El orden de estabilidad en este grupo de compuestos es alquil ^ aril >̂ alcoxialquil.

VIL 5. OTROS FUNGICIDAS ORGÁNICOS

Otros muchos compuestos orgánicos se utilizan como fungicidas. Son de mencionar los compuestos organometálicos de plomo y estaño, los aceites minerales, las quinonas cloradas, los compuestos aromáticos halo genados ó no (fenoles, nitrobencenos, bifenilos) etc.

Hoy cobra especial relieve el desarrollo de productos fungici­das sistémicos. El pr imer dato de control de una enfermedad fúngica en plantas con una sustancia de acción sistémica se debe a Howard en 1941. Numerosos compuestos con acción sistémica de muy diversa estructura química han sido descritos desde entonces.

Los productos sistémicos no tienen por qué ser fungicidas o fungistáticos en el sentido convencional, sino que su efecto puede ser indi­recto. Rowell encontró que un derivado de butiltriazolio, que no tenía efec to en la germinación de uredosporas de la roya de la hoja "in vitro", con­trolaba totalmente la infección cuando se aplicaba experimentalmente en plántulas antes de ser inoculadas. Entre las diversas formas de actuar que se conocen, unos sistémicos ayudan a la planta a combatir la enferme_ dad, induciendo la síntesis de fitoalexinas, ó alterando el metabolismo de aquélla;otros,inactivando enzimas que secreta el hongo para facilitar el ata­que, etc.

En la traslocación parece que es el movimiento desde la super ficie de Ls. hoja hasta el sistema vascular y no el largo recorrido posterior el que exige que la molécula posea unas propiedades físico-químicas muy precisas . La mayor parte de los fungicidas sistémicos descritos son t r a s -locados, vía xilema y se acumulan en los ápices y en los márgenes de las hojas.

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La p r i n c i p a l d i f icul tad e n c o n t r a d a es la r e l a t i v a s i m i l i t u d bioló gica e n t r e planta y hongo, c a u s a n t e de que s u s t a n c i a s fungi tóxicas puedan s e r al m i s m o t i empo , e x c e s i v a m e n t e f i t o tox icas .

En la i nves t igac ión de p r o d u c t o s s i s t é m i c o s s i n t é t i c o s se s iguen dos l í n e a s de t r a b a j o :

1) Se p rueban c o m p u e s t o s b i o l ó g i c a m e n t e a c t i v o s d e s p u é s de a l t e r a r su s m o l é c u l a s p a r a m i n i m i z a r el efecto f i to tóxico .

2) Se e m p i e z a con fungic idas no s i s t é m i c o s c o n f i r i é n d o l e s m o ­vi l idad por c o n v e n i e n t e s m o d i f i c a c i o n e s de su e s t r u c t u r a m o l e c u l a r .

E n t r e los fungic idas s i s t é m i c o s de s í n t e s i s hay que c o n s i d e r a r los s i g u i e n t e s :

1) Fen i l t i o u r e a que ac túa inac t ivando un e n z i m a p e c t o l í t i c o , s e ­c r e t a d o por c i e r t o s hongos p a r a f ac i l i t a r su p e n e t r a c i ó n en la cé lu la v e g e t a l . La inmunidad n a t u r a l de c i e r t a s p l a n t a s puede s e r debida a su c a p a c i d a d pa r a s i n t e t i z a r i n h i b i d o r e s de dicho e n z i m a .

2) Ácidos f e n o x i c a r b o x í l i c o s que , a p e s a r de s e r h e r b i c i d a s , con c i e r t a s s u s t i t u c i o n e s q u í m i c a s pueden a c t u a r como fungic idas . P a r e c e s e r que a l t e r a n el m e t a b o l i s m o de la p lan ta de ta l modo que lo hacen m e n o s favo r a b i e p a r a el d e s a r r o l l o del hongo.

3) Oxinas , p r e s e n t a n como los d i t i o c a r b a m a t o s una c u r v a b i m o -dal de r e s p u e s t a .

4) Sul fonamidas , de c i e r t a acc ión s i s t é m i c a , t i enen el i n c o n v e ­n ien te de s e r f i to tox icas a l a s d o s i s r e q u e r i d a s . Son sólo e f ec t i va s c o n t r a p a r á s i t o s ob l igados y ac túan como fung i s t á t i cos . Al igual que en o t r o s m i c r o o r g a n i s m o s , l a s s u l f a m i d a s sólo son t ó x i c a s p a r a a q u e l l o s hongos que s in t e t i zan ác ido fólico, e s d e c i r p a r a a q u é l l o s en que el ác ido fólico no e s un fac to r de c r e c i m i e n t o . Actúan i n t e r f i r i e n d o con el p r o c e s o de s í n t e s i s .

VII. 6. ANTIBIÓTICOS ANTIFUNGICOS

Los a n t i b i ó t i c o s fueron o r i g i n a r i a m e n t e def in idos po r W a k s m a n como s u s t a n c i a s p r o d u c i d a s po r m i c r o o r g a n i s m o s que en c o n c e n t r a c i o n e s muy p e q u e ñ a s t i enen la c apac idad de inh ib i r el c r e c i m i e n t o e i nc luso d e s ­t r u i r o t r o s m i c r o o r g a n i s m o s . Aun cuando e s t a definición ha s ido a m p l i a d a a a q u e l l a s s u s t a n c i a s o r i g i n a r i a s de p l a n t a s y a n i m a l e s que t i enen a n á l o g a s p r o p i e d a d e s , sin e m b a r g o , la m a y o r p a r t e de los a n t i b i ó t i c o s conoc idos hoy en día son de o r i g e n m i c r o b i a n o y c o n c r e t a m e n t e han sido p r o d u c i d o s po r

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bacterias del género Streptomyces perteneciente al Orden Actinomicetales.

Entre los usos no farmacéuticos de los antibióticos hay que men cionar el tratamiento de enfermedades de las plantas, la preservación de alimentos, el engorde de animales para carne etc. En relación con la apli c&ción de estos productos en fitoterapia, la inercia encontrada ha sido justi ficada entre otros factores, por su menor estabilidad frente a los fungici­das de síntesis, su mayor precio, la necesidad de un laboratorio más sofis ticado para el control, etc. Sin embargo, por ser más fácilmente degrada bles, no suelen presentar problemas de contaminación ambiental y la nece sidad de utilizar pequeñísimas cantidades de producto activo,- puede no ha­cer caro el tratamiento.

En fitoterapia se han venido ensayando aquellos antibióticos que desarrollados inicialmente con fines médicos resultaron ser excesivamente tóxicos para humanos, ¿ales como cicloheximida, rimocidina, fleomicina, etc. ó aquellos que siendo de amplio espectro se ha abaratado su producción y existen excedentes tales como estreptomicina, tetraciclinas, griseofulvi­na, etc. Un caso único, es el de la blasticidina S, antibiótico descubierto y desarrollado en Japón con fines agronómicos exclusivamente. Este, pro ducido por Streptomyces griseochromogenes, se utiliza para combatir al hongo Piricularia oryzae en el a r roz .

Los antibióticos por muy efectivos que sean "in vitro" si no son absorbidos y traslocados por la planta, tienen muy pocas posibilidades de reemplazar ó competir con los plaguicidas tradicionales de sintesis. Uno de los factores del éxito de la blasticidina es precisamente el de ser s is té-mico. Otros antibióticos que son sistémicos en mayor o menor grado son la estreptomicina, la fitoactina, las tetraciclinas etc.

Siendo un grupo de sustancias químicas tan heterogéneo no es de extrañar que sus modos de acción sean muy diversos (inhibición de síntesis de proteínas, desorganización de la pared celular, etc. )

Entre los distintos antibióticos antifúngicos conocidos hoy en día sólo un limitado número de ellos han encontrado una aplicación real en fitoterapia, tales como cicloheximida, griseofulvina, blasticidina-S y recien temente kasugamicina y aureofungina.

La estreptomicina, aun cuando "in vitro" es sólo antibacteriana (no antifúngica), ejerce una cierta actividad contra hongos Ficomicetos 'In vivo'] Sufre una lenta traslocación descendente (sistémico de floema).

La Cicloheximida (Actidiona) es producida por Streptomyces griseus , el actinomiceto que también sintetiza la estreptomicina. Su estructura química es:

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El dehidroderivado (un doble enlace en posición 1, 6) no posee actividad antifungica,

La cicloheximida es tóxica para l evaduras , hongos f i lamentosos, a lgas , protozoos , plantas supe r io re s y an imales e inactiva contra b a c t e r i a s . Es un poderos ís imo antifúngico, la mayor ía de los mohos son sens ib les a concentraciones de unas pocas m i e r a s por mi l i l i t ro . Un problema ser io es su fitotoxicidad. Algunos análogos e s t ruc tu r a l e s mues t ran menos toxicidad y mejor absorción y t ras locac ión ,

La Cicloheximida inhibe la s ín tes is de DNA y la de proteína en l evaduras . También inhibe la s ín tes i s de proteína en mamífe ros pero no en bac t e r i a s ,

Se emplea en pulver izac iones , en el t ra tamiento de la mancha de la hoja("leaf spot ')en el ce rezo , producida por Coccomyces h iemal i s . En ae roso le s , se ha utilizado en el t ra tamiento de los mildius pulverulentos de frutales y en el de la roya del tallo en el t r igo.

La Griseofulvina, producida por Penici l l ium griseofulvum, tiene la e s t ruc tu ra química:

C H 3 0

CH3O

Es soluble en acetona y cloroformo y casi insoluble en agua, La suspensión acuosa es es table , incluso a t e m p e r a t u r a s de autoclave, a va lores de pH comprendidos entre 3 y 8, 8. Su actividad antifungica se p ier de rápidamente en p resenc ia de luz so lar y ácido p-aminobenzoico.

Este antibiótico es un fungistático de amplio e spec t ro . A bajas concentraciones (0, 1 a 10 ug/ml. ), ocasiona en las hifas ramif icac iones exces ivas , h inchamientos y r e to r c imien tos en esp i ra l y mal formaciones en los tubos germinat ivos de las e s p o r a s . El hongo Botr i tys alli i es pa r t i cu­la rmente sensible y se utiliza como mic roorgan i smo de ensayo.

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La mayor ía de los hongos que poseen quitina en la pared celular son sens ib les a la griseofulvina. Esto unido a la r e spues ta morfológica ( re torc imiento de las hifas) que el antibiótico produce en las cepas que inhi be,condujeron a postular que su modo de acción consis t ía en in te r fe r i r con la biosíntesis de quitina. Sin embargo, existen algunos hongos con quitina que no son sensibles a la griseofulvina y en hongos dermatof i tos su acción se r ev ie r t e en par te al añadir pur inas , p i r imid inas y sus nucleótidos al me dio de cultivo. Hov en día, estudios (con isótopos marcadores) de incorpora ción d e u r i d i n a - C ^ , t i m i d i n a - C ^ y a m i n o á c i d o s - C ^ indican que la gr iseo fulvina in ter f iere con la s ín tes i s de ácidos nucleicos pero no con la s ín tes i s de prote ínas .

La griseofulvina es esencia lmente un s i s témico de xi lema si bien es moderadamente t ras locado vía floema. Por ello se suele apl icar a l as r a í ces si bien a veces se ha utilizado en pulver izaciones fo l iares .

Inicialmente util izado como antifúngico en plantas , hoy día se utiliza también en el t ra tamiento de micos i s en el hombre y an imales doméis t icos. En éstos también es fácilmente t ras locado después de t ra tamiento ora l . A las dosis t e rapéu t i cas no resu l t a tóxico.

Otros antibióticos antifúngicos se encuentran en el grupo de los polienos (nistatina), de los péptidos (fungistatina, es t rep to t r i c ina) , de las pur inas y p i r imid inas , etc .

Una de las ventajas indudables de los antibióticos frente a los fungicidas orgánicos de s ín tes i s es su select ividad. La base química de esta selectividad se conoce sólo en unos pocos casos , por ejemplo, en el de los polienos mac ro l ides . Estos son activos frente a la mayor ía de los hongos, pero no frente a los Oomicetos (Ficomicetos) , y actúan in teraccio nando con e s t e ró l e s de la membrana p lasmát ica de l a s células fúngicas ocasionando una pérdida rápida de los const i tuyentes ce lu l a re s .

Sin embargo ,por razones secundar ias ta les como fitotoxicidad, inestabilidad, precio , etc.el uso de antibióticos en el control de enfermeda des de las plantas seguirá estando res t r ingido a casos espec ia les .

VIL 7. BIBLIOGRAFÍA

- Hassal , K. A. (1969), op. cit. en capítulo I

- Martin, H. (1971), op. cit. en capítulo III

- Thi rumalachar , M. J . (1968). Antibiotics in the Control of Plant Pathogens

- 97 -

en U m b r e i t , W. W. y P e r l m a n , D. (Ed. ) Adv. in Appl. Mic rob io logy Vol. 10. A c a d e m i c P r e s s .

- Thomson , W. T. (1971), op . c i t . en capí tu lo VI.

- T o r g e s o n , D. C. (1969), op. c i t . en capí tu lo VI.

- 98 -

\M I I I H E R B I C I D A S Q U E INTERFIEREN CON LA w I I I FOTOSÍNTESIS

VIII. 1. TIPOS DE HERBICIDAS

Se han descrito más de un centenar de compuestos con propie dades herbicidas. Sin embargo, la mayor parte del mercado se centra en unos pocos de estos compuestos, siendo el ácido 2, 4-diclorofenoxiacético (2,4-D) el más usado.

Los principales herbicidas pueden agruparse en los tipos que se consignan en el cuadro VIII. 1.

Aunque algunos herbicidas actúan por contacto, es mayor el número de los que ejercen acción sistémica,siendo transportados por el floema o por el xilema.

Las diferencias fisiológicas que puedan existir entre una planta cultivada y las malas hierbas que con ella compitan son evidentemente menores que entre ésta y los insectos. Por esta razón los tratamientos con herbicidas presentan problemas peculiares desde el punto de vista de la selectividad. Aunque en unos casos la selectividad de un herbicida tiene una base bioquímica (p. ej. diferencias en determinadas /3-oxida-sas), en muchas otras ocasiones la acción herbicida selectiva dependerá de diferencias morfológicas (p. ej. las dicotiledóneas tienen los mer is te-rnos más accesibles) o de diferencias en el estado de desarrollo en el mo­mento del tratamiento. El espectro de acción del herbicida determinará el momento adecuado de su aplicación (presiembra, post-siembra, pre-emergencia, post-emergencia, etc).

Determinadas aplicaciones de los herbicidas, tales como des­foliación de cosechas, mantenimiento sin vegetación de las vías de ferro­carr i l , etc. , no plantean problemas tan estrictos en lo que se refiere a la selectividad.

La mayor parte de los herbicidas interfieren con uno o más de los siguientes procesos: a) la fotosíntesis; b) la respiración; c) el crecimiento y desarrollo vegetal. Para unos herbicidas parece estar bien establecida la naturaleza de su centro de acción primario, pero para

- 99 -

CUADRO VIII. 1.

CLASIFICACIÓN QUÍMICA DE LOS HERBICIDAS

Tipos

ÁCIDOS INORGÁNICOS

SALES INORGÁNICAS

ACEITES MINERALES

ÁCIDOS ALIFATICOS

ALQUIL-AMIDAS

ÁCIDOS CLOROBENZOICOS

CARBAMATOS Y TIOCARBAMATOS

FENOLES

FENOXIACIDOS

NITROANILINAS

TRIAZÍNAS

UREAS SUSTITUIDAS

VARIOS

Ejemplos

Acido sulfúrico

Clorato sódico

Aceite Diesel

Acido t r ic loroacé t ico (TCA), Dalapón

Propachlor , CDAA

Dicamba, Amiben

Clorpropham, Diallato

Dinoseb

2 ,4 -D, 2 , 4 , 5 - T

Trif lural ina

Simazina, Atrazina

Diurón, Monurón

Amitrol , Paraquat , P i c lo ram

muchos o t ros se observa más de un efecto bioquímico, al menos en de te rmi nadas condiciones exper imenta les , y resu l ta difícil ver si la acción letal se debe a una sola de l a s a l t e rac iones observadas o si esel resul tado cooperativo de todas ellas. En el caso de las ureas sustituidas y las triazínas se acepta con general idad que la in ter ferencia letal es a nivel de la fotosíntesis . Los fenoxiácidos r ep resen tan un ejemplo de in ter ferencia con el delicado equili brio hormonal que regula el crecimiento y el desa r ro l lo de la planta. Con menor grado de seguridad podr íamos también encas i l l a r en es te útlimo gru po a los ca rbamatos , porque en este caso no está c laro si la in ter ferencia con el proceso de mi tos i s es sólo el resul tado indirecto de una acción a n i ­vel de cadena r e s p i r a t o r i a .

En es te capítulo t r a t a r e m o s m á s detenidamente las u r e a s susti tuí das y las t r i az inas como ejemplos de herb ic idas que in terf ieren con la foto-

- 100 -

s í n t e s i s . En el capí tu lo s igu ien te t r a t a r e m o s de fenoxiác idos y derivados del ác ido c a r b á m i c o , que i n t e r f i e r e n con el c r e c i m i e n t o . En un apéndice a dicho capí tu lo t r a t a r e m o s b r e v e m e n t e a lgunos o t r o s h e r b i c i d a s importan t e s .

VIII. 2. UREAS SUSTITUIDAS

P r o p i e d a d e s f í s i ca s y q u í m i c a s .

L a s u r e a s h e r b i c i d a s responden a la fórmula general

* 1 O

R. \ ii ^ - " 2

N - C - N 0 H R 3

Los rad ica l e s correspondientes a algunos de l o s herbic idas m á s importantes de e s t e grupo se r e p r e s e n t a n en el c u a d r o VIII. 2.

CUADRO VIII. 2.

UREAS SUSTITUIDAS

Compues to

FENURON

MONURON

DIURON

NEBURON

LINURON

R a d i c a l e s en (A

R 1

fenil

4 - c l o r o f e n i l

3, 4 -d i c lo ro f en i l

3, 4 -d i c lo ro f en i l

3, 4 - d i c l o r o f e n i l

R-

- C H 3

- C H 3

- C H 3

- (CHo) o CHo

- CHo

R.

- C H 3

- C H 3

- C H 3

- CH3

- OCH,

En el cuad ro VIII. 3. se dan a l g u n a s propiedades f í s i ca s de e s to s h e r b i c i d a s . E n t r e e l l a s m e r e c e c o m e n t a r i o e s p e c i a l la solubilidad en agua que v a r í a g r a n d e m e n t e p a r a l o s c o m p u e s t o s c o n s i g n a d o s en el cuadro (por

- 101 -

CUADRO VIII. 3.

P R O P I E D A D E S FÍSICAS DE ALGUNAS UREAS SUSTITUIDAS

Compues to

FENURON

MONURON

LINURON

DIURON

NEBURON

Es t ado

Sólido

t!

t i

II

II

(SC) P . F .

133-134

174-175

93-94

158-159

—

H 2 0

3,

Solubi l idad

(25QC)

8 x l 0 3

230

75

42

4 8

ppm

Acetona (255 C)

—

52 x 10 2

50 x 10 4

53 x 1 0 3 (27°C)

—

un fac tor de 10 ). D i s m i n u y e dicha so lub i l idad cuando se a u m e n t a n los c o m p o n e n t e s no p o l a r e s de la m o l é c u l a po r c l o r a c i ó n o por a l a r g a m i e n t o de la c adena . As í , el Nebu rón es m u y poco so lub le , se a b s o r b e en l o s co lo ides del sue lo y r e s i s t e el a r r a s t r e por l avado , s iendo é s t a la b a s e de su uso s e l ec t i vo (puede a f e c t a r a n i v e l e s s u p e r f i c i a l e s y no a l o s profun dos) . En cambio , la a l ta h i d r o s o l u b i l i d a d del F e n u r ó n l i m i t a su uso a z o ­n a s de p l u v i o m e t r í a e s c a s a o m o d e r a d a ,

L a s u r e a s s u s t i t u i d a s m á s i n s o l u b l e s en agua se fo rmulan como polvos m o j a b l e s y l a s m á s so lub l e s como g r a n u l a d o s . E s t o s c o m p u e s t o s no son v o l á t i l e s ni i n f l a m a b l e s .

B ioqu ímica

L a s u r e a s h e r b i c i d a s no son t ó x i c a s p a r a a n i m a l e s s u p e r i o r e s . L a s DL50 p a r a r a t a s son del o r d e n de g r a m o s por ki lo de peso vivo (1 , 5-6 ,5 g /kg) .

Son muy f i to tóxicas y p r e s e n t a n poca s e l e c t i v i d a d . P o r e s t a úl t i m a r a z ó n su uso p r i n c i p a l e s como e s t e r i l i z a n t e s de s u e l o s a d o s i s a l t a s . Sin e m b a r g o , pueden u s a r s e como h e r b i c i d a s s e l e c t i v o s a dos i s ba ja s (1-6 K g / H a ) s i se combinan a p r o p i a d a m e n t e la so lub i l idad del compues to usado con el s u m i n i s t r o de agua , p a r a que l a s cond ic iones l e t a l e s sólo se a l c a n c e n a la profundidad d e s e a d a . P o c a s e s p e c i e s cu l t i vadas son r e s i s t e n t e s a l a s u r e a s s iendo una excepc ión no tab le la de los c í t r i c o s .

- 102 -

La f i to toxic idad de e s t o s h e r b i c i d a s se m a n i f i e s t a p r i n c i p a l m e n te en el tejido fol iar y sólo en d o s i s s u p e r i o r e s a fec tan a te j idos no fotosin t é t i cos , como son l a s r a í c e s . Los s í n t o m a s c o n s i s t e n en la a p a r i c i ó n de m a n c h a s co lo r v e r d e c l a r o al p r i n c i p i o y n e c r ó t i c a s m a s t a r d e que se i n i ­cian en el áp ice y se p r o p a g a n hac i a la ba se de la hoja .

Es tá bien d e m o s t r a d o que la m a y o r p a r t e de e s t o s h e r b i c i d a s son a b s o r b i d o s a t r a v é s de l a s r a í c e s y t r a n s p o r t a d o s en l a f a se a c u o s a del s i s t e m a apop lá s t i co (x i lema) con el flujo de e v a p o t r a n s p i r a c i ó n , a l canzando a s í el tej ido fo l iar , donde e j e r c e n su acc ión tóx ica y de sde donde no pueden s e r t r a n s l o c a d o s .

P a r e c e a c e p t a r s e que el b loqueo de la f o t o s í n t e s i s po r l a s u r e a s acaba s iendo l e t a l po r b l o q u e a r la s í n t e s i s de h i d r a t o s de c a r b o n o n e c e s a r i o s p a r a la p lan ta . Sin e m b a r g o , d e t e r m i n a d o s s í n t o m a s sólo se man i f i e s t an en p r e s e n c i a de la luz , lo que h a c e s o s p e c h a r que dependen de la gene rac ión de una h ipo té t i ca s u s t a n c i a f i totóxica s e c u n d a r i a cuando e s t o s h e r b i c i d a s i n t e r f i e r e n con la fo to l i s i s del agua . En c u a l q u i e r c a s o , l a s u r e a s inhiben la r e a c c i ó n de Hill a n ivel del f o t o s i s t e m a II, impid iendo la s í n t e s i s de A T P y NADPH2. En la f igura VIII. 1. se m u e s t r a la sede s e n s i b l e a e s t o s h e r ­b i c i d a s .

Pot . RED-OX (v)

0 . 5 -

0 -

0.8

BIPIRIDILIOS

IOXINIL

ADP A T P FOTOSISTEMA I

luz

FOTOSISTEMA II 2 e + 1/2 0 9 + 2 H'

•*NADPH 2

UREAS TR1AZINAS

FIGURA VIII. 1. P u n t o s de i n t e r f e r e n c i a con la f o t o s í n t e s i s de d i v e r s o s t ipos de h e r b i c i d a s .

- 103 -

Dado que la selectividad de estos herbicidas no puede basarse en diferencias interespecíficas en el centro sensible, las diferencias en sensibilidad entre especies se deben casi exclusivamente a diferencias en la capacidad de absorción y transporte y en la de degradación enzimática antes de alcanzar el centro sensible.

Las transformaciones bioquímicas que las ureas sustituidas sufren una vez absorbidas por la planta han sido documentadas en cierta medida para más de una especie. Las desalquilaciones y desalcoxilaciones, catalizadas al parecer por enzimas de la fracción microsomal que requie­ren NADH, que resultan en la pérdida de los radicales R2 y Ro (ver fórmu­la (A) ) conducen a compuestos no tóxicos de fórmula general R^-NH (CO)-NH2- Estos a su vez son transformados por hidrólisis y oxidación posterior.

Junto con la hidrosolubilidad, el factor más decisivo para la persistencia del herbicida en el suelo es su sensibilidad a la degradación microbiana. Esta ocurre por etapas más o menos análogas a las descritas para el sistema vegetal. Un mayor grado de cloración en la molécula sue­le implicar una mayor resistencia a la biodegradacion. Naturalmente la bio degradación será más intensa y, por tanto, el herbicida menos persistente, en suelos más ricos en materia orgánica que soporten una activa vida micro biana.

VIII. 3. TRIAZINAS

Propiedades físicas y químicas

Las triazinas herbicidas responden a la fórmula general

R3 ® R 4

En el cuadro VIII. 4. se representan los radicales R correspon dientes a algunas de las triazinas más usadas.

R,

R.

R, N —

N II C

C

N

N

C

- 104 -

CUADRO VIII. 4.

TRIAZINAS HERBICIDAS

Compues to

S1MAZINA

CLORAZINA

PROPAZINA

ATRAZINA

PROMETONA

ATRATONA

PROMETRINA

AMETRINA

H

-

H

H

H

H

H

H

* 1

C 2 H 5

Radica

H 2

" C 2 H 5

- C 2 H 5

- C H ( C H 3 ) 2

- C H ( C H 3 ) 2

- C H ( C H 3 ) 2

- C H ( C H 3 ) 2

- C H ( C H 3 ) 2

- C H ( C H 3 ) 2

l e s

H

-

H

H

H

H

H

H

en

* 3

C 2 H

<S> R 4

_ C 2 H 5

5 " C 2 H 5 - C H ( C H 3 ) 2

' C 2 H 5

- C H ( C H 3 ) 2

- C 2 H 5

- C H ( C H 3 ) 2

" C 2 H 5

R 5

- Cl

- C l

- Cl

- Cl

- OCH3

- OCH 3

- S C H 3

- S C H 3

Se s in t e t i zan a p a r t i r del c l o r u r o c i a n ú r i c o ( t r í m e r o del c loruro de cianogeno), po r r e a c c i ó n de é s t e con dos e q u i v a l e n t e s de la amina prima

Cl R-NHo

3 C l - C = N * ||

c ^* c C 1 / "^ N - ^ \ C 1

R 2 -NH

CH3

CH 3 .

-OH

-SH ^

r i a o s ecunda r i a ap rop iada , seguido o no de sus t i t uc ión del t e r c e r c lo ro por el me t i l m e r c a p t a l o por el m e t a n o l .

L a s p r o p i e d a d e s f í s i ca s de a lgunas t r i a z i n a s se r e s u m e n en el cuadro VIII. 5.

La sus t i tuc ión del c lo ro en R por el grupo me tox i i n c r e m e n t a n o t a b l e m e n t e la h id roso lub i l idad . Cuando a n á l o g a m e n t e se i n t r o d u c e el

- 105

CUADRO VIII. 5.

PROPIEDADES FÍSICAS DE ALGUNAS TRIAZINAS

Compues to

SIMAZINA

PROPAZINA

ATRAZINA

PROMETONA

ATRATONA

PROMETRINA

AMETRINA

Es tado

sól ido t ]

( °C) P . F .

225-227

212-214

173-175

91-92

94-96

118-120

84-85

Solubi l idad

H 2 0 (202

5

9

33

750

1650

48

185

C)

ppm

Metano l

4Q0

mod, so l .

1,8 x 10 4

5 x 10 5

so lub le

so luble

so luble

grupo me t i l t i o en e s a pos ic ión se i n c r e m e n t a la h i d r o s o l u b i l i d a d en m e n o r p r o p o r c i ó n . En c a m b i o , la so lub i l idad en m e t a n o l es m a y o r p a r a l o s m e t ü t i o d e r i v a d o s que p a r a sus aná logos c l o r a d o s o m e t o x i l a d o s . El pape l de l a s p r o p i e d a d e s de so lub i l idad en r e l a c i ó n con la acc ión s e l e c t i v a y con la p e r s i s t e n c i a e s análogo a l c a so de l a s u r e a s s u s t i t u i d a s . P a r t i c u l a r m e n t e la s i m a z i n a y la a t r a z i n a son poco h i d r o s o l u b l e s y se a b s o r b e n en l o s n i v e ­l e s s u p e r f i c i a l e s no a l canzando l a s r a í c e s p ro fundas .

Son b a s t a n t e s e s t a b l e s a la luz , el c a l o r , l o s á c i d o s y l a s b a s e s d i lu idos . Los ác idos y á l c a l i s f u e r t e s l a s h i d r o l i z a n a sus aná logos h i d r o -x i l ados no tóx icos . No son i n f l a m a b l e s ni c o r r o s i v a s .

Se fo rmulan como polvos m o j a b l e s o como g r a n u l a d o s y son c o m p a t i b l e s con la m a y o r p a r t e de los p l a g u i c i d a s y los f e r t i l i z a n t e s .

B ioqu ímica

L a s t r i a z i n a s h e r b i c i d a s no son t ó x i c a s p a r a a n i m a l e s s u p e r i o ­r e s (DL50 r a t a s , 1-6 g /Kg) .

P r e s e n t a n una m a y o r s e l e c t i v i d a d que l a s u r e a s h e r b i c i d a s , p o r lo que se usan como h e r b i c i d a s s e l e c t i v o s . P o r e j e m p l o , la s i m a z i n a se

- 106 -

puede aplicar en dosis de 1-7 Kg/Ha como herbicida de pre-emergencia en el maíz, fresas, espárragos, caña de azúcar y otras cosechas. La atra zina, en cambio, que es algo más hidrosoluble, es más efectiva y menos selectiva que la simazina. Ambas pueden emplearse como esteril izantes de suelos a dosis de 25 Kg/Ha y mayores.

Existen mayores diferencias interespecíficas que para las ureas en lo que se refiere a las capacidades de absorción, traslocación y t rans­formación metabólica. Esta es la base de la mayor selectividad a que alu­dimos.

Son absorbidas por las raíces y transportadas a t ravés del xile-ma hasta las hojas, donde tienden a acumularse en los márgenes. A dosis bajas se intensifica el color verde, pero a dosis más altas se produce clo­rosis seguida de necrosis .

Se ha demostrado que pueden ser absorbidas en pequeña propor ción por las hojas, pero no traslocadas. La toxicidad aguda y la penetra ción foliar parecen estar estrechamente relacionadas con la hidrosolubili-dad y son favorecidas por los surfactantes.

Inhiben la reacción de Hill y parecen interferir la fotosíntesis al mismo nivel que las ureas sustituidas (ver figura VIII. 1. ). Sin embargo parece que la acción letal se produce antes que se conviertan en limitantes los hidratos de carbono.

Un aspecto extraordinariamente interesante relativo a la acción biológica de las triazinas es el hecho de que, a dosis subletales y en condi cionessuboptimas de cultivo y de nutrición nitrogenada, estimulan la incor poración de nitrógeno nítrico a proteína, al parecer actuando sobre la r e ­gulación del enzima nitratoreductasa.

La biodegradación de las tr iazinas tiene lugar por hidroxilación en R5 (ver fórmula ( B ) ) y N-desalquilación de las aminas, seguida de rup­tura del ciclo. Determinadas plantas sólo son capaces de verificar las N-desalquilaciones y no afectan al sustituyente en R5. No está completa­mente claro el destino metabólico del anillo. La especial res is tencia del maíz a las triazinas se atribuye a su gran capacidad para metabolizarlas.

La eliminación de las triazinas del perfil del suelo, sobre todo de las menos hidrosolubles, se debe a extracción por las cosechas y a degradación metabólica por los microorganismos. Esta última t ranscurre por pasos similares a los descritos para las plantas superiores y puede ser insuficiente en suelos de baja materia orgánica y poca pluviometría. En estas circunstancias puede estar indicado sembrar maíz.

VIII. 4. BIBLIOGRAFÍA (ver capítulo siguiente).

- 107 -

IX HERBICIDAS QUE INTERFIEREN CON EL CRECIMIENTO

IX. 1. FENOXIACIDOS

Propiedades F í s i c a s y Químicas

Los fenoxiacidos constituyen el grupo más importante de herbi cidas utilizado en la actualidad. Son der ivados de los ácidos fenoxiacético (A), fenoxi-isopropiónico (B) y fenoxi-buíírico (C). Se pueden emplear los ácidos l ib res , sus sa les o sus e s t e r e s

Q - C H 2 - COOH

CHo I ó

O - C H - C O O H

S^

0 - ( C H 2 ) 3 - COOH

(A) (B) (C)

En el cuadro IX. 1. se r e sumen las e s t r u c t u r a s de algunos de los componentes más impor tan tes del grupo

CUADRO IX. 1.

ALGUNOS FENOXIACIDOS

Susti tuyentes

2, 4-dicloro

2-met i l , 4-c loro

2, 4, 5- t r ic loro

acético

2, 4-D

MCPA

2 , 4 , 5 , - T

Fenoxi -

isopropiónico

DICLORPROP (2, 4-DP)

MECOPROP

FENOPROP (2,4,5-TP)

but ír ico

2, 4-DB

MCPB

2 ,4 ,5 -TPB

- 108 -

Se obtienen por reacción del fenol apropiado con el ácido 2-clo roacét ico ,e l 2 clorop> roPÍÓmco o la butirolaciona según la s e r i e .

Pueden c P n s i d e r a r s e como per tenec ien tes a este grupo determi nados herbic idas qué actúan como ta les previa conversión enzimatica en fenoxiácidos. Tal es el caso de los e s t e r e s sulfúrico y benzoico del 2 ,4 -diclorofenoxietanoj.

0 - C H 2 - C f V O S 0 2 O N a

Cl

Cl

O II

O - C H 2 - C H 2 - OC

Cl

A

2 , 4 - D E S - ^ a ó SESONA SESIN

En el cuadro IX. 2. se consignan los puntos de fusión y la solubi lidad en agua de algunos fenoxiácidos.

CUADRO IX. 2.

PUNTOS DE FUSIÓN Y SOLUBILIDAD EN AGUA DE ALGUNOS FENOXIÁCIDOS

Compuesto

2,4-D

.2, 4-DP

2, 4-DB

MCPA

2,4, 5-T

Estado

0

0

0

0

0

(5C) P . F .

135-138

116-117

120-121

118-119

154-155

Solubilidad en H 2 0 ppm

600 (20°C)

710 (28QC)

cas i insol .

n 11

238 (202C)

En el cuadro IX. 3. se presentan las solubil idades de sa les y e s t e r e s del ¿i 4-D.

- 109 -

CUADRO IX. 3.

SOLUBILIDADES EN H 2 0 DE DERIVADOS DEL 2, 4-D

Derivado Solubilidad g/100 g (302 C)

SALES

sódica 4 ,5 (20° C)

al i lamina lt 2

benci lamina 1, 6

mono-n-but i lamina 1, 2

t r i -n -bu t i l amina 1,8

ciclohexilamina 2, 0

piperidina 230, 0

Tr ie tanolamina 440, 0

ESTERES

metí l ico insol.

etílico

isopropí l ico

butílico

M

I I

Las sa les son hidrosolubles y poco volát i les mien t r a s que los e s t e r e s son insolubles en agua, solubles en disolventes o rgánicos y voláti_ l e s . La volatilidad depende de la longitud de cadena del alcohol (los de ca dena más la rga son menos volát i les) .

En suelos r i cos en ma te r i a orgánica y en a rc i l l a el 2, 4-D es retenido en los p r i m e r o s cen t íme t ros , ya sea adsorbido coloidalmente o en forma de sa les insolubles . Los fenoxiácidos son re la t ivamente es tab les , aunque algunos pueden s e r c o r r o s i v o s .

Se formulan como concentrados en mezcla sólida con álcal i (p. e j . bicarbonato) . Las sa les amínicas en soluciones (de las que se hace

- 110 -

constar la riqueza en principio activo). Los es teres se formulan como con centrados emulsionables.

Bioquímica

Los clorofenoxiácidos herbicidas no son tóxicos para animales superiores (DL50 ratas , 0, 3 - 1 g/Kg). Los perros son más sensibles que otras especies al 2, 4-D. Un contaminante del 2, 4, 5-T (la 2, 3, 7, 8-tetraclo rodibenzo-p-dioxina) causa un acné agudo en el hombre y muertes fetales en cobaya a dosis de 9 microgramos por Kg. Los métodos modernos de fabricación deben l imitar dicho contaminante a menos de 0, 5 ppm.

Son herbicidas selectivos contra plantas de hoja ancha por lo que son de especial utilidad en el cultivo de cereales . Todos los herbici­das de este grupo tienen el mismo mecanismo de acción, al parecer, y su acción selectiva depende fundamentalmente de diferencias interespecíficas en la absorción, traslocación v metabolismo de las distintas variantes es­tructurales.Pueden penetrar en la planta por el tallo, las hojas y las ra ices . En forma de es teres y de ácidos atraviesan más fácilmente la cutícula fo­liar, por ser más liposolubles, que en forma de sales. Acceden al floema y son transportados a través de él con el material nutritivo hacia los pun­tos de crecimiento más activo. Por esta razón no es traslocado práctica mente desde las hojas más jóvenes aún en desarrollo. Desde las raíces son transportados a través del xilema con la corriente de evapotranspira-ción.

A pesar de que los clorofenoxiácidos, y en especial el 2, 4-D, han sido los herbicidas más investigados desde el punto de vista de su mecanismo de acción, no puede decirse que éste se conozca a nivel mole­cular. Los cambios morfogenéticos inducidos por estos herbicidas son extensos, las actividades de muchos enzimas son profundamente afectadas, se producen cambios drásticos en la composición química de los tejidos y la síntesis de RNA y proteína aumenta. Ante esta acción generalizada so­bre la fisiología de la planta es difícil identificar el centro sensible prima­rio. Sin embargo, las caracter ís t icas que acabamos de esbozar apuntan hacia una interferencia directa con el equilibrio hormonal responsable de la regulación del crecimiento que resulta en un crecimiento anormal (incre mentó del tamaño celular, división celular activa, diferenciación en tejido anormal, etc). En estas circunstancias la muerte se produciría por un de sequilibrio entre la síntesis y la utilización de elementos estructurales. A dosis elevadas, sin embargo, puede e jercerse una acción letal por contacto (p. ej. los es teres de 2, 4-D).

- 111 -

El m e t a b o l i s m o de los fenoxiác idos en la p lan ta y en el sue lo ha sido t a m b i é n a m p l i a m e n t e e s tud i ado .

Los á c i d o s f e n o x i a l q u i l c a r b o x í l i c o s de cadena m á s l a r g a suf ren a c o r t a m i e n t o s de dicha cadena por A - o x i d a c i ó n . Es to i m p l i c a la p é r d i d a de s u c e s i v a s un idades de dos c a r b o n o s h a s t a c o n v e r t i r s e en 2, 4 -D (aque l los con c a d e n a s de n ú m e r o p a r de c a r b o n o s ) . Se ha c o m p r o b a d o que hay no ta ­b l e s d i f e r e n c i a s i n t e r e s p e c í f i c a s en la e spec i f i c idad de la / ^ - o x i d a c i ó n , que exp l ican la s e l e c t i v i d a d de los f enox ide r ivados de cadena m á s l a r g a , ya que sólo el de r i vado fenoxiacé t ico e s ac t ivo y l a s p l a n t a s que no puedan ge­n e r a r l o po r /i -ox idac ión s e r á n i n s e n s i b l e s . P . e j . , t r i g o , t o m a t e y guisan te pueden A - o x i d a r la s e r i e p a r del 2, 4 -D , p e r o t o m a t e y gu i san t e no pue den h a c e r l o con la homologa del 2, 4, 5 -T .

L a s p l a n t a s pueden d e s t o x i f i c a r e] 2, 4-D po r r u p t u r a ox ida t iva del an i l lo a r o m á t i c o : h id rox i l ac ión de dos c a r b o n o s v e c i n o s del ani l lo y pos t e r i o r oxidac ión al ác ido d i ca rbox í l i co c o r r e s p o n d i e n t e . P o r e j e m p l o :

C H 2 - COOH

Cl

Cl

O CH 2 COOH

Cl OH

Cl

O C H 2 COOH

o °H

OH

O CH 2 COOH

^ C l

c COOH

COOH

T a m b i é n se ha encon t r ado ev idenc ia de que el 2, 4 -D puede d e s -t o x i f i c a r s e con jugándose con d e t e r m i n a d a s p r o t e í n a s , a l m e n o s en a l g u n a s e s p e c i e s .

L o s m i c r o o r g a n i s m o s del sue lo pueden d e g r a d a r l o s c l o r o f e n o -x i ác idos l i b e r a n d o el c lo rofenol c o r r e s p o n d i e n t e y oxidándolo p o s t e r i o r m e n t e (con o sin sus t i t uc ión de a lgunos de l o s c l o r o s ) .

O - C H 2 COOH

Cl S COOH

COOH

COOH [¡ COOH

Cl

2 ,4 D o< - c l o r o m u c o n ico /á - cío r o m u cónico

- 112 -

Finalmente debe menc iona r se que los mic roo rgan i smos del fue lo pueden l i b e r a r 2, 4-diclorofenoxietanol inactivo de sus e s t e r e s (SESIN, SESONA, etc) y act ivar lo por oxidación a 2, 4-D. Estos herb ic idas no afee tan al follaje de la cosecha implantada al s e r apl icados y se activan lenta­mente en el suelo por la acción microbiana mencionada.

IX. 2. HERBICIDAS DERIVADOS DEL ACIDO CARBAMICO

Propiedades f ís icas y químicas

Hemos visto ya que entre los der ivados del ácido carbámico los hay tóxicos para insectos y para hongos. Aquí nos r e f e r i r e m o s a aquellos que poseen propiedades he rb ic idas . Estos per tenecen a una de las t r e s cía s e s .

R l ^ N - C - S - RQ

R ^ H 3

2 S DITIOCARBAMATOS

R 1 , R„, R„, v a r i a b l e s

N - C - O -

CARBAMATOS

R j , a r i l o

Rn , H

Ro, a lqui lo

* 3

R l ^ N - C - S - RQ

n 2 O

TIOCARBAMATOS

R . , R„ , Ro, a lqu i los

En el cuad ro IX. 4. se r e s u m e n l a s c a r a c t e r í s t i c a s e s t r u c t u r a l e s de a lgunos c a r b a m a t o s h e r b i c i d a s .

L o s puntos de fusión y la h i d r o s o l u b i l i d a d de a lgunos c a r b a m a t o s se r e s e ñ a n en el c u a d r o IX. 5.

Los c a r b a m a t o s son h i d r o l i z a d o s en m e d i o s á c i d o s y a l c a l i n o s y son so lub l e s en d i s o l v e n t e s o r g á n i c o s . Se fo rmulan como e m u l s i o n e s con­c e n t r a d a s (30-40 %), polvos m o j a b l e s (50-75 %) y g r a n u l o s (5-20 %). L o s t i o c a r b a m a t o s se fo rmulan como e m u l s i o n e s c o n c e n t r a d a s (50-75 %) y g r a ­nu los (has ta el 10 %).

B i o q u í m i c a

En g e n e r a l no son tóx i cos p a r a a n i m a l e s s u p e r i o r e s (DL50, 1,5-5 g /Kg).

- 113 -

CUADRO IX. 4.

ALGUNOS CARBAMATOS HERBICIDAS

C o m p u e s t o R *2. R.

C a r b a m a t o s

PROPHAM ó IPC

C L O R P R O P H A M ó CIPC

BARBAN

Tio c a r b a m a t o s

E P T C

DIALLATO

T R I A L L A T O

D i t i o c a r b a m a t o s

VEGADEX

VAPAM

fenil

3 c lo ro fen i l

3 c lo ro fen i l

- CHpCH-CHo

- C H ( C H 3 ) 2

- C H ( C H 3 ) 2

" C H 2 - C H 3

- C H 3

H

H

H

R2= R2

V R 1 R2= Rx

- CHj-CHg

H

- C H ( C H 3 ) 2

- C H ( C H 3 ) 2

- C Í ^ C : C C í ^ C l

- CHftCHn

- C % C C 1 = CHC1

- CH2- CC1= CC1 2

- C H 2 - CC1 = CH 2

Na

CUADRO IX. 5.

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS DE ALGUNOS CARBAMATOS HERBI CIDAS

C o m p u e s t o

PROPHAM (a, b, c) C L O R P R O P H A M (b, c) BARBAN E P T C (c) DIALLATO T R I A L L A T O

E s t a d o

S S S L L L

P . F . °C

87-88 38-40

75 -

25-30 29-30

Sol. H 2 0 ppm (209 C)

250 88 11 ( 2 5 ° C )

370 14 (25QC)

4

a, sub l ima b, e s t a b l e s sólo h a s t a los 1002 C c, v o l á t i l e s

- 114 -

Son selectivos, presentando un espectro de acción complemen­tario con el de los fenoxiacidos. Por esto determinados de ellos pueden em plearse en cosechas de leguminosas contra gramíneas anuales.

La mayoría son absorbidos por las ra ices y transportados por el xilema. Sin embargo, algunos son absorbidos por las hojas (Barban) o preferentemente por el coleoptilo (Diallato).

Son venenos mitóticos que ejercen su acción letal fundamental­mente en los meris temos. También se han demostrado otros efectos carac teríst icos de alguno o algunos de los componentes del grupo que'inciden so­bre la toxicidad y la selectividad de éstos. Así, ciertos carbamatos inhiben la fosforilación oxidativa, síntesis de ácidos nucleicos y proteínas, la reac ción de Hill en la fotosíntesis etc.

Se suele asignar un papel muy destacado en relación con la selec tividad de los carbamatos a las diferencias interespecíficas en la capacidad de metabolizarlos. Estos herbicidas son degradados en la planta por hidró lisis de los enlaces - C - N -.

Los microorganismos del suelo degradan rápidamente a los car bamatos, siendo su biodegradabilidad muy superior a la de los clorofeno-xiácidos.

IX. 3. BREVE RESEÑA DE OTROS HERBICIDAS IMPORTANTES

Herbicidas inorgánicos

Ácidos y sales inorgánicos pueden emplearse como herbicidas de contacto no selectivos: ácido sulfúrico, arsenito sódico, clorato potásj co, derivados de Boro, cianamida calcica, etc. Aunque algunos pueden ejercer una acción selectiva cuando se aplican al suelo, debido a diferen­cias en su absorción por distintas plantas, su principal uso es como ester i lizantes del suelo y algunos como desfoliantes.

Aceites minerales

Ya hemos aludido, al t ra ta r de sus propiedades insecticidas, a las propiedades fitotóxicas de los aceites minerales de petróleo y de alqui trán. De hecho tienen un mayor uso como herbicidas que como insectici­das.

Ácidos clorados alifáticos

- 115 -

L o s dos h e r b i c i d a s m á s i m p o r t a n t e s de e s t a s e r i e son. eA. TGA* (I) y el DALAPON (II), e m p l e a d o s g e n e r a l m e n t e como s a l e s s ó d i c a s .

(I) C C l 3 - COOH (II) C H 3 - C C l 2 - COOH

L a s s a l e s de TCA son a b s o r b i d a s po r l a s r a í c e s y t r a s l o c a d a s , p e r o no son a b s o r b i d a s po r l a s h o j a s . L a s s a l e s de DALA PON, en c a m b i o , son a b s o r b i d a s po r ho jas y r a í c e s y, en c o n s e c u e n c i a , son m á s efec t i v a s c o n t r a g r a m í n e a s p e r e n n e s .

A m b o s p r o d u c t o s son conoc idos p r e c i p i t a n t e s de p r o t e í n a s , y se ha in ten tado b a s a r en e s t a p r o p i e d a d su ac t iv idad h e r b i c i d a . E s t á en consonanc i a con é s t o , el hecho de que l a s c o n c e n t r a c i o n e s n e c e s a r i a s de e s t o s p r o d u c t o s son mucho m a y o r e s que l a s r e q u e r i d a s en o t r o s h e r b i c i d a s , como DIURON y SIMAZINA, p a r a p r o d u c i r e fec tos c o m p a r a b l e s . Se ha supues to un m e c a n i s m o po r el cual se a c u m u l a n e s t o s h e r b i c i d a s en de te£ m i n a d o s compar t imien tos en l o s que c a u s a r í a n la d e s n a t u r a l i z a c i ó n de l a s p r o t e í n a s e s t r u c t u r a l e s o e n z i m á t i c a s o a m b a s .

E s t o s ác idos h a l o g e n a d o s son b a s t a n t e p e r s i s t e n t e s y, h a s t a el m o m e n t o , no se conocen m e c a n i s m o s de des tox i f i cac ión . La t o l e r a n c i a de c i e r t a s p l a n t a s a e s t o s h e r b i c i d a s se ha expl icado supon iéndo la s c a p a c e s de de s tox i f i c a r l a s p r o t e í n a s d e s n a t u r a l i z a d a s y no l o s á c i d o s m i s m o s ,

A l q u i l a m i d a s n

II ^ R 2 Tienen la fo rmula g e n e r a l R1 — C — N E j e r c e n su a c ­

ción por con tac to cuando se ap l ican al R« follaje o d u r a n t e la g e r m i n a c i ó n . Cuando se ap l i can a l suelo impiden el d e s a r r o l l o r a d i c u l a r por inhibic ión de la d iv is ión c e l u l a r . Son r e p r e s e n t a n t e s de e s t e grupo el CDAA ( 2 - c l o r o - N , N - d i a l i l a c e t a m i d a ) y el P r o p a c l o r ( 2 - c l o r o - N -f e n i l - N - i s o p r o p i l a c e t a m i d a )

Ácidos c l o r o b e n z ó i c o s

Los á c i d o s c l o r o b e n z ó i c o s e j e r c e n e fec tos en c i e r t o modo simi_ l a r e s a los f enox iác idos . Pueden u s a r s e como á c i d o s l i b r e s , como s a l e s y como e s t e r e s . Son b a s t a n t e r e s i s t e n t e s a la b i o d e g r a d a c i ó n . Son r e p r e ­s e n t a n t e s de e s t e grupo el Amiben ( 3 - a m i n o - 2 , 5 -d i c lo robenzó i co ) y el D icamba ( 2 - m e t o x i - 3 , 6 - d i c l o r o b e n z ó i c o ) .

F e n o l e s

- 116 -

Al e s t u d i a r e s t e tipo de c o m p u e s t o s e n t r e lo s i n s e c t i c i d a s , ya se seña ló tanto su f i to toxic idad, como su modo de acc ión . Su ac tuac ión s o b r e l a s p l an ta s e s aná loga a la ya exp l i cada s o b r e m a m í f e r o s e i n s e c t o s (desaco pía la fos for i lac ión ox ida t iva ) .

D e n t r o de e s t e g rupo , los m á s u t i l i z a d o s como h e r b i c i d a s son el DNOC ( 2 - m e t i l 4, 6 -d in i t rofenol ) y el DINOSEB (4, 6 -d in i t ro 2 - s ecbu t i l f eno l ) .

N i t r o a n i l i n a s

Tienen la f ó r m u l a g e n e r a l s i gu i en t e :

^2 ~~ ^ " " ^ 3 Ejemplo : T r i f l u r a l i n a

N ° 2 R i R2 R3

~ C F 3 - C 3 H 7 - C 3 H 7 R l

Se usan p a r a inh ib i r la g e r m i n a c i ó n de l a s m a l a s h i e r b a s , i nco r po rándo las al suelo ( p r e - s i e m b r a ) . Inhiben el c r e c i m i e n t o de l a s r a i c i l l a s y son l e n t a m e n t e m e t a b o l i z a d a s por la p lan ta .

Ami t ro l ( ^mizo l )

Se conoce con e s t e n o m b r e al 3 amino 1, 2, 4 t r i a z o l , de p r o p i e ­dades h e r b i c i d a s y de fo l i an t e s .

El p r i m e r efecto o b s e r v a d o al t r a t a r con e s t e p roduc to es una c l o r o s i s , que se ha e x -

^ •; p l icado p o r i n t e r f e r e n c i a con la f o r m a c i ó n de " i' c lo ro f i l a . La s i m i l i t u d e s t r u c t u r a l del AMI-

H C v / C ~ ~ N H 2 TROL con los a n i l l o s de p i r r o l de la c lo rof i l a , NH s u g i e r e el que el a m i n o t r i a z o l puede f o r m a r

p a r t e de una s e u d o p o r f i r i n a i n c a p a z de r e a l i z a r l a s funciones de aqué l l a . Al e j e r c e r una a c ­

ción s i m i l a r s o b r e c lorof i la y c a r o t e n o i d e s , p a r e c e r a z o n a b l e a s u m i r que los e fec tos s o b r e los p igmen tos son s e c u n d a r i o s r e s p e c t o a un efecto s o b r e el p las to m i s m o .

Aa r son sug i r ió que AMITROL puede a c t u a r como agen te que l an t e impid iendo la n o r m a l u t i l i zac ión del h i e r r o en la s í n t e s i s de v a r i o s m e t a b o l i tos y e n z i m a s que contengan dicho m e t a l ( c i t o c r o m o , c a t a l a s a , etc) o que no lo contengan como la c lorof i la , pe ro que lo r e q u i e r a n p a r a su s í n t e s i s .

- 117 -

Hay ev idenc i a de que AMITROL i n t e r f i e r e con el m e t a b o l i s m o de l a s p u r i n a s , lo que se t r a d u c e en una inhibic ión en la fo rmac ión de los p l a s t o s .

H i d r a z i d a m a l e i c a

O II C

HC II

HC

II O

NH I

NH

Es uno de l o s p r i m e r o s c o m p u e s t o s que encon t r o uso p r á c t i c o como h e r b i c i d a . Sus p r o p i e d a d e s q u í m i c a s p a r e c e n i n d i c a r que p r e d o m i n a en la for m a t a u t ó m e r a enó l i ca .

Inhibe el c r e c i m i e n t o de la p lanta e s p e c i a l ­m e n t e en los e n t r e n u d o s ( las g i b e r e l i n a s fomentan el c r e c i m i e n t o i n t e r n o d a l ) . La h i d r a z i d a m a l e i c a an tagon iza la acc ión del 3 - i ndo l acé t i co en los ensa

yos p a r a ac t iv idad aux in i ca y se ha v i s to que la h i d r a z i d a a c e l e r a la ox ida ­ción del i ndo lacé t i co , por lo que ha sido ca l i f i cada como "an t i aux ina" .

También r e d u c e la r e s p i r a c i ó n de l a s p l a n t a s por c o m p e t e n c i a con una o v a r i a s d e s h i d r o g e n a s a s que ac túan en el c ic lo r e s p i r a t o r i o .

cos ido de Como produc to de des tox i f i cac ión se ha ident i f icado un A -g lu

la h i d r a z i d a m a l e i c a .

Diquat y P a r a q u a t

Son s a l e s de amonio c u a t e r n a r i o d e r i v a d a s del 2, 2' y del 4, 4 ' -b ip i r i d i l o .

*++

H 3C - N

- » • •

2 Cl" O

2 C H 3 S 0 4

DIQUAT PARAQUAT

- 118 -

Interf ieren con la fotosíntesis (concre tamente con la fotofosfo-ri lación cíclica, ver figura VIH. 1. ) t rans formándose en rad ica les l i b r e s . Son hidrosolubles , no inflamables y no tóxicos. Pueden ac tuar por contac to y son no se lec t ivos .

P ic lo ram

Es el ácido 4 -amino-3 , 5, 6- t r ic loropicol ín ico . Es efectivo con t ra plantas de hoja ancha anuales y pe rennes . Es muy pe r s i s t en te , por lo que su uso en p r a d e r a s de g ramíneas está l imitado por ley.

IX. 4. BIBLIOGRAFÍA

- Ashton, F . M . , Crafts , A. S. , (1973). Mode of action of he rb ic ides . Wiley-In te rsc ience .

- Audus, L..T. , (ed. ), (1964). The Physiology and Biochemis t ry of herb ic i ­des . A cade míe: P r e s s .

- Muzik, T . J . , (1970). Weed biology and control . McGraw-Hil l Co.

- P r imo , E. , Cuñal, P. , (19G8). Herbicidas y f i tor reguladores . Aguilar.

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Impreso en la E.T.S. de Ingenieros Agrónomos de Madrid.- Ciudad Universitaria.- Madrid - 3

I.S.B.N.- 84 - 7401 - 0 0 2 - 0

Depósito Legal.- M - 37679 - 1975

Precio.- 175,- pts.

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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID i I III l [ II l l l l l l l l í l i l i I II I I I I [II I I

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