Cihalotrina

La cihalotrina ( nombre común ISO ^{[ 3 ]} ) es un compuesto orgánico que, en formas isoméricas específicas, se utiliza como plaguicida . ^{[ 4 ]} Es un piretroide , una clase de insecticidas sintéticos que imitan la estructura y las propiedades de la piretrina , un insecticida natural presente en las flores de Chrysanthemum cinerariifolium . Los piretroides, como la cihalotrina, suelen preferirse como ingrediente activo en insecticidas agrícolas porque son más rentables y tienen una acción más prolongada que las piretrinas naturales. La λ-cihalotrina y la γ-cihalotrina se utilizan actualmente para controlar insectos y ácaros en cultivos como algodón, cereales, patatas y hortalizas. ^{[ 5 ]}

La gamma-cihalotrina ^{[ 6 ]} y la lambda-cihalotrina ^{[ 1 ]} son ​​los ingredientes activos de los productos comerciales actuales basados ​​en cihalotrina. Ambos son ésteres de cianohidrina del ácido cis-3-[(Z)-2-cloro-3,3,3-trifluoropropenil]-2,2-dimetilciclopropanocarboxílico. Toda la actividad insecticida se debe a la proporción de estereoquímica absoluta (1R) en la mezcla. ^{[ 7 ]} El isómero activo de la deltametrina , el ácido (1R)-cis-3-(2,2-dibromovinil)-2,2-dimetilciclopropanocarboxílico, tiene la misma estereoquímica.

La γ-cihalotrina (un único isómero quiral ) es, en efecto, el doble de activa que la λ-cihalotrina en proporción a su peso. Esta última es racémica y contiene los isómeros (1R) e inactivo (1S) en cantidades iguales.

En 1974, un equipo de científicos de Rothamsted Research descubrió tres piretroides (MoA 3a), ^{[ 8 ]} aptos para su uso en la agricultura : permetrina , cipermetrina y deltametrina. ^{[ 9 ]} Posteriormente, el NRDC otorgó licencias para estos compuestos , como NRDC 143, 149 y 161 respectivamente, a empresas que podían desarrollarlos para su venta en territorios definidos. Imperial Chemical Industries (ICI) obtuvo licencias para la permetrina y la cipermetrina, pero su acuerdo con el NRDC no permitía su comercialización a nivel mundial. Además, los propios investigadores de ICI en Jealott's Hill tenían claro que la competencia futura en el mercado podría ser difícil debido a la mayor potencia de la deltametrina en comparación con los otros compuestos. Por esa razón, en el período 1974-1977, los químicos de allí buscaron análogos patentables que pudieran tener ventajas con respecto a los insecticidas de Rothamsted, como un espectro más amplio o una mejor relación costo-beneficio . El primer avance se produjo cuando se utilizó un grupo trifluorometilo para reemplazar uno de los cloros en la cipermetrina, especialmente cuando el doble enlace estaba en su forma Z. Se descubrió que el material resultante era más potente que la cipermetrina, con la que está más estrechamente relacionado, y también presentaba buena actividad contra el ácaro Tetranychus urticae , lo que aumentó su atractivo como posible nuevo producto. ^{[ 10 ]} El segundo avance se produjo cuando los químicos de procesos de ICI desarrollaron un proceso de fabricación práctico para el ácido Z-cis, controlando la estereoquímica del anillo de ciclopropano además de la del doble enlace. ^{[ 11 ]} Esto condujo a la comercialización inicial de la cihalotrina, bajo el nombre comercial Grenade, pero el material resultante seguía siendo una mezcla de cuatro isómeros debido a la naturaleza racémica del ácido Z-cis y a que el grupo alfa-ciano era una mezcla 1:1 de posibles ^{configuraciones} R y S. [ ^{12 ]}

El proceso permitió disponer de un suministro relativamente grande del ácido Z-cis y, por lo tanto, posibilitó dos pasos adicionales de importancia comercial. El primero fue hacer viable el desarrollo y la venta de teflutrina , y el segundo, impulsar la investigación dirigida a la creación de composiciones de cihalotrina con menos isómeros en el producto final. Tras nuevas investigaciones y pruebas de campo, ICI optó por centrarse en la λ-cihalotrina, la mezcla que contiene el isómero más activo junto con su imagen especular. Este denominado "par de enantiómeros", con el código PP321 de ICI, podría utilizarse una vez desarrollado un proceso para su producción y purificación económicas mediante cristalización con reciclaje del par de enantiómeros no deseado. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

El nuevo producto se lanzó por primera vez en nueve países en 1985 utilizando la marca registrada Karate. ^{[ 15 ]} En ese momento, la γ-cihalotrina, código ICI PP345, no era un producto alternativo viable debido a la dificultad de fabricar ese isómero por sí solo, especialmente si esto implicaba reciclar el isómero "incorrecto" del ácido Z-cis. En 2000, el negocio agroquímico de ICI se fusionó con el de Novartis para formar Syngenta , que todavía fabrica y suministra λ-cihalotrina. Las patentes que cubren el compuesto original expiraron en la mayoría de los principales mercados en 2003. ^{[ 16 ]} FMC ha entrado en el mercado como proveedor de γ-cihalotrina para su uso como insecticida de amplio espectro bajo la marca Scion. ^{[ 17 ]}

Los piretroides, incluida la cihalotrina, alteran el funcionamiento del sistema nervioso en un organismo. Son excitotoxinas axónicas de acción rápida , cuyos efectos tóxicos se producen al impedir el cierre de los canales de sodio dependientes de voltaje en las membranas axónicas . El canal de sodio es una proteína de membrana con un interior hidrofílico . Este interior tiene una forma precisa que permite que los iones de sodio atraviesen la membrana, entren en el axón y propaguen un potencial de acción . La unión del insecticida a la proteína mantiene los canales abiertos, por lo que los nervios no pueden repolarizarse , paralizando así al organismo. ^{[ 18 ]} Una consecuencia de su modo de acción es que la cihalotrina tiene propiedades de derribo útiles. Es decir, las larvas afectadas dejan de alimentarse rápidamente y pueden caerse del cultivo; los insectos voladores caen al suelo. La parálisis y la muerte sobrevienen siempre que el insecto haya absorbido una dosis suficiente.

La λ-cihalotrina solo está disponible para los usuarios finales en productos formulados . Dado que el ingrediente activo tiene una solubilidad muy baja en agua, las formulaciones facilitan su uso en aerosoles a base de agua mediante la creación de una emulsión al diluirse. Los productos modernos utilizan formulaciones no pulverulentas con un uso reducido o nulo de disolventes peligrosos: ejemplos de ello son las suspensiones en cápsulas Warrior II ^{[ 19 ]} y Tandem, una mezcla con tiametoxam [ ^{20 ], ambas} comercializadas por Syngenta en EE. UU.

Todos los plaguicidas deben registrarse ante las autoridades competentes del país donde se vayan a utilizar. ^{[ 21 ]} En Estados Unidos , la Agencia de Protección Ambiental (EPA) es responsable de la regulación de los plaguicidas en virtud de la Ley Federal de Insecticidas, Fungicidas y Rodenticidas (FIFRA) y la Ley de Protección de la Calidad de los Alimentos (FQPA). ^{[ 22 ]} Un plaguicida solo puede utilizarse legalmente siguiendo las instrucciones de la etiqueta que se incluye en el momento de su venta. El propósito de la etiqueta es «proporcionar instrucciones claras para un rendimiento eficaz del producto, minimizando al mismo tiempo los riesgos para la salud humana y el medio ambiente». La etiqueta es un documento legalmente vinculante que establece cómo se puede y se debe utilizar el plaguicida, y el incumplimiento de las instrucciones de la etiqueta al utilizar el plaguicida constituye un delito federal. ^{[ 23 ]} En la Unión Europea, se utiliza un enfoque de dos niveles para la aprobación y autorización de plaguicidas. Antes de que un producto formulado pueda desarrollarse para su comercialización, la sustancia activa debe estar aprobada para la Unión Europea. Una vez logrado esto, se debe solicitar la autorización para el producto específico en cada Estado miembro al que el solicitante desee venderlo. Posteriormente, existe un programa de seguimiento para garantizar que los residuos de plaguicidas en los alimentos se mantengan por debajo de los límites establecidos por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria .

Agricultura

El primer uso, y aún el principal, de la λ-cihalotrina es el control de las larvas de plagas de lepidópteros en cultivos como el algodón y los cereales.

Una vez que un ingrediente activo ha obtenido el registro en los principales territorios, los proveedores a menudo expanden el mercado al buscar la aprobación de la etiqueta ^{[ 23 ]} para cultivos y plagas adicionales, después de que se han realizado ensayos de campo para confirmar la eficacia del producto en la nueva situación. En el caso de la λ-cihalotrina, la etiqueta actual de EE. UU. incluye su uso en alfalfa; canola; maíz; arroz; sorgo; cereales incluidos cebada, avena y trigo; cultivos de hortalizas incluidos brócoli, repollo y coliflor; algodón; legumbres incluidas soja; lechuga; cebolla; cacahuetes; frutas incluidas manzanas y peras; caña de azúcar; girasol y tabaco. ^{[ 19 ]} El uso anual estimado de λ-cihalotrina en la agricultura de EE. UU. está mapeado por el Servicio Geológico de EE. UU. ^{[ 24 ]} Si bien el uso original fue casi exclusivamente en algodón, el compuesto ahora se aplica a muchos cultivos. En 2018, la fecha más reciente para la que se dispone de cifras, se utilizaron 600 000 libras (270 000 kg) . También se dispone del mapa equivalente para la γ-cihalotrina, pero su uso nunca fue elevado y actualmente está disminuyendo. ^{[ 25 ]} 

La cihalotrina es un plaguicida de uso restringido . Una consecuencia de esto es que (en EE. UU.) es una violación de la ley federal usar el producto de manera inconsistente con su etiquetado y el usuario debe tener el etiquetado en su poder al momento de la aplicación. ^{[ 19 ]} Puede ser absorbido por el cuerpo por inhalación de polvo o niebla y por ingestión. Causa irritación ocular grave. Los síntomas de intoxicación incluyen sensación de ardor, convulsiones, tos, respiración dificultosa, falta de aire y dolor de garganta. ^{[ 2 ]} La exposición cutánea también puede producir una sensación descrita como hormigueo, picazón, ardor o sensación de pinchazos. El inicio puede ocurrir inmediatamente o hasta cuatro horas después de la exposición y puede durar de 2 a 30 horas, sin causar daño. Las medidas de primeros auxilios se incluyen en la información de la etiqueta. ^{[ 19 ]}

La reunión conjunta de la Organización Mundial de la Salud (OMS) y la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) sobre residuos de plaguicidas determinó que la ingesta diaria admisible de λ-cihalotrina es de 0 a 0,02  mg/kg de peso corporal por día. ^{[ 29 ] [ 30 ]} La base de datos del Codex Alimentarius, mantenida por la FAO, enumera los límites máximos de residuos de isómeros de cihalotrina en diversos productos alimenticios. ^{[ 31 ]}

Si bien la cihalotrina es intrínsecamente muy tóxica para muchas especies de peces e invertebrados acuáticos, su unión al suelo y los sedimentos reduce la exposición y disminuye el riesgo para los peces: los estudios de campo no encontraron efectos adversos significativos: según el comité de expertos de la OMS , "Las concentraciones de cihalotrina y lambda-cihalotrina que probablemente se presenten en el agua debido a la aplicación agrícola normal serán bajas. Dado que el compuesto se adsorbe y degrada rápidamente en condiciones naturales, no habrá problemas prácticos relacionados con la acumulación de residuos o la toxicidad de la cihalotrina o lambda-cihalotrina en especies acuáticas. ^{[ 13 ]}

Se ha demostrado que las abejas melíferas (Apis mellifera) son particularmente sensibles a la λ-cihalotrina, con dosis letales de tan solo 0,04 microgramos por abeja. ^{[ 1 ]} Sin embargo, los estudios de campo encontraron pocos efectos. No obstante, debido a esta sensibilidad y a la disminución de los polinizadores , se recomienda aplicar todos los piretroides por la noche para evitar las horas típicas de polinización y no utilizarlos en forma de polvo. ^{[ 32 ]}

En estudios de laboratorio, el agua alcalina (pH de 9) degradó la λ-cihalotrina con una vida media aproximada de 7 días, aunque a pH neutro y ácido no se produjo degradación. La luz solar acelera la degradación en agua y suelo. Su vida media en superficies vegetales es de 5 días y tiene un bajo potencial de contaminar las aguas subterráneas debido a su baja solubilidad en agua y su alto potencial de unión a la materia orgánica del suelo. ^{[ 1 ] [ 33 ]} La LD ₅₀ es de 56  mg/kg (ratas, oral) ^{[ 1 ]} y sus efectos en el medio ambiente se han resumido en numerosas publicaciones. ^{[ 13 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]}

Al igual que con muchos plaguicidas, las especies tienen la capacidad de evolucionar y desarrollar resistencia a los piretroides. Este potencial puede mitigarse mediante una gestión cuidadosa . Los informes sobre especies de plagas individuales que se vuelven resistentes a la λ-cihalotrina ^{[ 1 ]} son ​​monitoreados por los fabricantes, organismos reguladores como la EPA y el Comité de Acción contra la Resistencia a los Insecticidas (IRAC). ^{[ 37 ]} En algunos casos, los riesgos de que se desarrolle resistencia pueden reducirse utilizando una mezcla de dos o más insecticidas que tengan actividad sobre las plagas relevantes, pero con mecanismos de acción no relacionados. El IRAC clasifica los insecticidas para facilitar esto. Por ejemplo, el clorantraniliprol (una diamida) y la λ-cihalotrina se venden ahora en mezcla bajo el nombre comercial Besiege. ^{[ 38 ]}

No se dispone de una lista completa de marcas comerciales de productos que contienen λ-cihalotrina y γ-cihalotrina. Algunas marcas conocidas de la primera son Karate, Kung-fu, Warrior, Cyzmic CS, Demand CS y Foliam. La segunda se ha comercializado con nombres como Bolton, Cobalt, Declare, Proaxis y Scion.

En Estados Unidos, Ortho "Home Defense" (para uso en interiores), Spectracide Bug Stop, Triazicide y Hot Shot se utilizan en los mercados de jardinería y paisajismo doméstico. ^{[ 39 ]} La base de datos de propiedades de plaguicidas intenta llevar un registro de las principales marcas en uso. ^{[ 1 ]}

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• Leahy, JP, ed. (1985). Los insecticidas piretroides . Taylor and Francis, Londres. pág.  440. ISBN 0850662834.
• Naumann, Klaus (2013). Insecticidas piretroides sintéticos: Estructuras y propiedades . Springer. pág.  244. ISBN 9783642748516.
• Naumann, Klaus (2012). Insecticidas piretroides sintéticos: Química y patentes . Springer. pág.  412. ISBN 9783642748547.

• Gamma-cihalotrina en la base de datos de propiedades de plaguicidas (PPDB)
• Lambda-cihalotrina en la base de datos de propiedades de plaguicidas (PPDB)
• Información internacional sobre seguridad química
• Righi, D. Abbud; Palermo-Neto, J. (1 de septiembre de 2003). "Efectos conductuales del piretroide tipo II cihalotrina en ratas". Toxicología y farmacología aplicada . 191 (2): 167– 76. Bibcode : 2003ToxAP.191..167R . doi : 10.1016/S0041-008X(03)00236-9 . OSTI 20468283. PMID 12946652 .