Малатион

American Cyanamid Company занималась в 1930—1940 годах разработкой практически удобных методов синтеза О,О-диалкилдитиофосфорных кислот, которые применялись как флотационные средства. Эти кислоты получаются взаимодействием 1 моля пентасульфида фосфора с 4 молями какого-либо спирта^[4]. При дальнейшем исследовании этой области Кассади установил, что диалкилдитиофосфорные кислоты могут присоединяться по двойной связи —С=С—. Диалкилдитиофосфорные кислоты ведут себя с точки зрения их способности присоединяться к двойным связям аналогично сероводороду.

Аддукт диэтилового эфира малеиновой кислоты и О,О-диметилдитиофосфорной кислоты был известен в 1950 году как экспериментальный инсектицид фирмы American Cyanamid Company под названием Т.М.4049. Позднее этот продукт получил название малато́н. В 1953 году он был переименован в малатио́н. В Советском Союзе этот препарат стал известен под названием карбофос.

Независимо от Кассади Н. Н. Мельников и К. Д. Швецова-Шиловская в 1952 году получили малатион в процессе большой работы по изучению реакций присоединения диалкилдитиофосфорных кислот к соединениям, имеющим двойную связь^[5].

Основным методом получения малатиона служит реакция присоединения диметилдитиофосфорной кислоты к эфиру малеиновой кислоты (по Мельникову, 1987).

Реакция протекает легко в присутствии основных катализаторов в среде органических растворителей или без них. При синтезе малатиона возможно совмещение реакции получения диметилдитиофосфорной кислоты с её присоединением к диэтилмалеату, если проводить процесс в диэтилмалеате. Однако такая совмещённая реакция иногда протекает настолько бурно, что возможно спонтанное разложение продуктов реакции.

Технический малатион, приготовленный из очищенной диметилдитиофосфорной кислоты, достаточно чист и содержит не более 4 % примесей. Из неочищенной диметилдитиофосфорной кислоты получается препарат с примесью триметилдитиофосфата, который повышает его токсичность для млекопитающих.

Очистку малатиона от примесей можно проводить отгонкой триметилдитиофосфата с острым паром, а также обработкой различными пероксидами^[4].

Малатион в чистом виде — бесцветная маслянистая жидкость с характерным неприятным запахом. Технический препарат представляет собой тёмно-бурую жидкость. В качестве основной примеси содержит диметилдитиофосфорную кислоту, может содержать ксилол.

Температура кипения 120 °С при 0,2 мм ртутного столба. Плотность 1,23 г/см³ при 25 °С. Молекулярная масса 330.358 а. е. м. Коэффициент преломления 1,4985. Летучесть при:

• 20° 2,26 мг/м³,
• 30° 5,6 мг/м³,
• 40° 13,37 мг/м³.

Плохо растворим в воде (145 мг/л), хорошо растворим в большинстве органических растворителей.

Термически и фотохимически устойчив. Медленно гидролизуется водой, гидролизуется в кислой среде, быстро в щелочной среде, поэтому щелочные растворы являются хорошим средством обезвреживания малатиона и препаратов на его основе. Образующиеся соединения малотоксичны для живых организмов^[6][7].

Малатион является первым эфиром дитиофосфорной кислоты, нашедшим практическое применение. Вследствие относительно низкой токсичности малатиона для теплокровных животных этот инсектицид и акарицид применяется в сельском хозяйстве, для борьбы с вредителями плодовых деревьев и кустарников^[8], в лесоводстве и для гигиенических целей^[5]. Ранее применяется против комаров, мух, клещей, тараканов, применяется против постельных клопов.

В сельском хозяйстве малатион применяется против сосущих и грызущих насекомых, также он эффективен против растительноядных клещей и щитовок (Coccus hesperidum и других). При применении в открытом грунте малатион обладает незначительным периодом действия, к тому же он неустойчив к воздействию ветра и воды. Вследствие этого проблема остатков малатиона очень упрощается. Малатион не изменяет запаха и вкуса продуктов^[5]. Длительность защитного действия в полевых условиях до 10 дней, в условиях защищённого грунта — 5—7^[7].

Препараты на основе малатиона, а также смеси малатиона с синтетическими пиретроидами применяются для борьбы с вредителями запасов, в том числе продовольственных и семенных; в складских помещениях и оборудовании зерноперерабатывающих предприятий^[9] . Оценка эффективности смесевых препаратов позволяет говорить о синергизме малатиона и синтетических пиретроидов.

Широкое применение малатион нашёл в районах, опасных в отношении заболевания малярией, для проведения медицинской дезинсекции — истребления переносчиков малярии, комаров рода Anopheles. Ежегодно для этой цели международная организация здравоохранения расходует многие тысячи тонн препарата^[5].

В настоящее время малатион почти всюду вытеснен более совершенными и безопасными для человека пиретроидами (циперметрин, перметрин, дельтаметрин, цигалотрин др.), неоникотиноидами (имидаклоприд, тиаметоксам) и другими веществами, а также диазиноном. Однако препараты на основе карбофоса остаются одними из самых эффективных средств борьбы против постельных клопов, весьма слабо чувствительных к прочим инсектицидам.

Антихолинэстеразное средство необратимого действия. На длительное время инактивирует ацетилхолинэстеразу (фермент, гидролизующий ацетилхолин в холинэргических синапсах), в результате чего происходит изменение в структуре фермента, и его инактивация становится необратимой. Значительно усиливает и удлиняет действие ацетилхолина.

Под влиянием окислителей малатион превращается в соответствующий Р=О—аналог (малаоксон), физиологическая активность которого выше. Этот процесс происходит в организме насекомого, он в меньшей степени свойствен растениям и теплокровным. Этим обусловлена высокая токсичность малатиона для вредителей — в организме насекомых малатион превращается в более токсичный малаоксон, а процессы гидролиза препарата протекают значительно медленнее, чем у теплокровных^[7].

При систематическом применении малатиона появляются устойчивые популяции насекомых и клещей, резистентность проявляется к этому или другим фосфорорганическим соединениям. Особи, у которых проявляется устойчивость, отличаются физиологической способностью разрушать малатион до продуктов, нетоксичных для организма данного насекомого. Это объясняется следующими процессами в организме насекомого:

• появлением специфичного фермента малатионоксидазы, в этом случае вырабатывается специфическая устойчивость только к малатиону;
• увеличением активности алиэстеразы и фосфатаз, в этом случае вырабатывается специфическая устойчивость ко всей группе органических соединений фосфора^[7].

Для человека и теплокровных животных малатион среднетоксичен, степень токсичности зависит от чистоты препарата.

LD₅₀ для мышей и крыс — 400—1400 мг/кг, кошек — 400 мг/кг, для виргинского перепела 359 мг/кг. При нанесении на кожу кроликам — 4000—6150 мг/кг. Токсичен для рыб (острая 96-часовая СК50 — 0.018 мг/л для радужной форели), а также пчёл (ЛД50 160 нг контактно) и других полезных членистоногих: наездников, хищных клещей. Высокотоксичен для водных членистоногих (дафния, креветка-мизида, мотыль): острая 96-часовая СК50 <1 мкг/л^[1].

ДСД 0,02 мг/кг массы тела человека. ПДК в почве 2,0 мг/кг (транслокационно), в воде водоёмов 0,05 мг/дм³ (органолептически), в воздухе рабочей зоны 0,05 мг/м³, в атмосферном воздухе 0,015 мг/м³ (максимально-разовая концентрация)^[2]. МДУ в продукции (мг/кг):

• в бахчевых — 0,5
• в винограде — 0,5
• в горохе — 0,3
• в грибах — 0,3
• в зерне хлебных злаков — 3,0
• в капусте — 0,5
• в картофеле — 0,05
• в крупе (кроме маой) — 1,0
• в кукурузе (зерно) — 0,3
• в огурцах — 0,5
• в плодовых (косточковые, семечковые) — 0,5
• в подсолнечнике (семена, масло) — 0,02
• в продуктах животноводства — 0,01
• в свекле (сахарной, столовой) — 0,5
• в сое (бобы) — 0,3
• в сое (масло) — 0,1
• в табаке — 1,0
• в томатах — 0,5
• в хмеле сухом — 1,0
• в чае — 0,5
• в ягодах — 0,01^[2].

Жидкий аэрозоль малатиона в концентрации 1,3—2 мг/м³ вызывает у кошек небольшое понижение активности холинэстеразы эритроцитов и сыворотки крови (пороговая концентрация). Концентрация 10—12 мг/м³ вызывает симптомы интоксикации у кошек: слюнотечение, повышение возбудимости, агрессивность. Ежедневное скармливание кошкам 1 мг/кг с пищей вызывает их гибель через 4—4,5 месяца, что свидетельствует о наличии выраженных кумулятивных свойств. При интоксикации малатионом угнетение центральной нервной системы превалирует над возбуждением.

Хроническая токсичность и кожно-резорбтивный эффект выражены слабо. Сравнительно невысокая токсичность малатиона для млекопитающих объясняется особенностями метаболизма препарата (точки разрушения малатион в организме млекопитающего). В организме теплокровного животного вследствие высокой активности карбоксиэстераз разрушение молекул малатиона идёт в первую очередь в направлении гидролиза СО2-С=О(-О)-групп. При этом образуются водорастворимые малатионмоно- и дикарбоновые кислоты, легко удаляемые из организма. Параллельно с этим под действием фосфатаз происходит гидролитическое разрушение другой части молекулы с образованием также водорастворимых малотоксичных продуктов. Следует отметить, что водорастворимые и ионизированные вещества практически не проникают в нервную систему животного, но легко выделяются из организма с мочой. Образование малаксона в организме млекопитающего происходит в очень ограниченном количестве.

Однако, по данным из последних источников, в определённых условиях малатион может подвергаться изомеризации (МеО-Р=S → МеS-P=O) с образованием дитиофосфата, у которого токсичность в отношении теплокровных значительно выше, чем у малатиона^[10].

Большое преимущество малатиона — отсутствие способности накапливаться в тканях животного. Поэтому он используется в ветеринарии для борьбы с экзо- и эндопаразитами животных и птиц и для уничтожения мух и комаров в животноводческих помещениях^[7].

Симптомы острого отравления развиваются медленно. Начальные признаки интоксикации при введении смертельной дозы появлялись обычно через 40—60 минут и выражались в угнетении, заторможенности. Ещё через 30—60 минут развивалось двигательное возбуждение, затем появлялось слюнотечение, иногда рвота. У части животных возникал тремор, клонические судороги. Дыхание учащалось, становилось поверхностным. Кошки погибали через несколько часов, а некоторые — на протяжении 2—3 дней после введения малатиона^[2].

Известны случаи отравления людей. Описано отравление ребёнка, выпившего 8 мл 50%-ного раствора малатиона в ксилоле. Ребёнок выжил благодаря интенсивной терапии атропином. Зарегистрирован случай отравления рабочих, занятых погрузкой в самолёт мешков с 25%-ным смачивающимся порошком^[2].

Характерными проявлениями интоксикации у людей являются слюнотечение, рвота, понос, одышка, цианоз, гипертензия, миоз^[2].

При концентрации малатиона в воздухе рабочей зоны порядка 0,1 мг/м3 активность холинэстеразы у людей не понижалась^[2].

После однократной обработки коров 0,5%-ной водной эмульсией обнаружен в молоке. Выделение его продолжалось в течение трёх дней. Молоко обработанных животных может содержать малатион в количестве до 0,5 мг/л^[2].

Малатион разрушается при термической обработке пищевых продуктов^[6].

Классы опасности. Все препараты на основе малатиона относятся к 3 классу опасности для человека. В отношении пчёл препараты относят как к 3 так и к 1 классу^[9].

Малатион быстро разлагается в окружающей среде: подвержен водному гидролизу (период полуразложения 6 дней при 20°C и pH 7), в почве период полуразложения всего несколько часов^[1].

Малатион (карбофос) содержится в препаратах для борьбы с вредителями культурных растений Фуфанон, Алиот, Карбофос, Алатар, Антиклещ, Бунчук, Инта-Ц-М, Искра М, Карбофот, Кемифос, Новактион, Простор, Профилактин и Фенаксин Плюс (Россия); Malathion, Derbac-M, Prioderm, Quellada-M, Ovide и др. (ЕС, США)