Химические и физические свойства
Бензойная кислота (C7H6O2) – это одноосновная ароматическая карбоновая кислота, простейшая арилкарбоновая кислота. Как и все карбоновые кислоты, проявляет высокую реакционную способность. Она способна вступать в реакции со многими органическими и неорганическими веществами и образовывать различные соединения. Наиболее важное значение имеют функциональные производные[11].
Получают бензойную кислоту окислением толуола в жидкой фазе в присутствии каталитических количеств бензоатов кобальта или марганца. Другим методом служит окислительный аммонолиз толуола, а также гидролиз (трихлорметил)бензола[10].
Трихлорбензойная кислота
Трихлорбензойная кислота
2,3,6-трихлорбензойная кислота C7H3Cl3O2 (номер CAS 50-31-7)[11].
Функциональные производные
Функциональные производные карбоновых кислот и, в частности, бензойной кислоты – это соединения в которых карбоксильная группа –COOH преобразована в другую функциональную группу и которые при гидролизе в кислой (или щелочной) среде превращаются в бензойную кислоту или ее соли, это:
- соединения, содержащие ацил- группу (R-C(O)-) – это ацильные производные, к ним относятся сложные эфиры, амиды, ангедриды, галогенангидриды;
- соединения с группой R-C≡N(нитрилы)[11].
Бензойная кислота и ее функциональные производные находятся в тесной взаимосвязи и легко превращаются друг в друга. В основе этих превращений лежат реакции нуклеофильного замещения при атоме углерода (R-C(O)-)[11].
Сложные эфиры (RCO-OR’) – функциональные производные карбоновых кислот, в которых группа –OH, замещена группой OR'. Образование эфира бензойной кислоты (этилбензоата, метилбензоа́та и прочее) происходит в результате взаимодействия бензойной кислоты с соответствующим спиртом (реакция этерификации – фото 2 реакция 2)[11].
Методы получения бензоатов
Методы получения бензоатов
Реакции получения бензойной кислоты и ее производных.
I. Получение бензойной кислоты: 1. Толуол 2. Бензойная кислота
II. Образование солей: 1. Бензойная кислота 2. Гидрокарбонат натрия 3. Бензонат натрия
III. Образование сложных эфиров (реакция этерификации): 1. Бензойная кислота 2. Этанол 3. Этилбензоат
IV. Образование галогенангидридов: 1. Бензойная кислота 2. Хлорид фосфора 3. Хлористый бензоил
V. Образование ангидридов: 1. Хлористый бензоил 2. Бензоат натрия 3. Ангидрид бензойной кислоты[2]
Амиды – функциональные производные карбоновых кислот, в которых группа –OH, замещена на аминогруппу –NH2(первичные амиды), группу -NHR’ (вторичные амиды) или группу -NR’2 (третичные амиды). Простейшее амидное производное бензойной кислоты – это бензамид (C7H7NO)[11].
Нитрилы (R-C≡N) – органические соединения, в которых углеродный радикал, в нашем случае бензойное кольцо) связан с группой -C≡N. Для бензойной кислоты – бензонитрил C6H5-CN[11].
Галогенангидриды (ацилгалогениды) RCO – Hal– функциональные производные карбоновых кислот, в которых гидроксильная группа замещена на галоген (Hal). Например, хлористый бензоил (бензоилхлорид, хлорангидрид бензойной кислоты) – C7H5ClO[11].
Ангидриды – функциональные производные карбоновых кислот, в которых гидрокисльная группа замещена на карбоксилат (-O-CO-R). Для бензойной кислоты – бензойный ангидрид (C6H5CO)2O[11].
Хлорангидриды (R-C(O)-CI) и ангидриды (R-CO)2O характеризуются наибольшей активностью и применяются для получения других производных (сложных эфиров спиртов, фенолов, амидов)[11].
Отметим, что выделенные в отдельный класс бензамиды, рассматриваемые как производные бензамида, так же являются бензоатами, то есть производными бензойной кислоты. Подробнее о бензамидах – в статье «Бензамиды».
Физические свойства производных бензойной кислоты
Физические свойства производных бензойной кислоты различны и зависят от присоединяемых групп и радикалов[2].
Например, сама бензойная кислота – твердое кристаллическое вещество белого цвета плохо растворимое в холодной воде, но хорошо растворимое в горячей воде и в этаноле, хлороформе, диэтиловом эфире[2].
Бензамид – в порошкообразной форме это белое твердое вещество, в кристаллической форме – бесцветные кристаллы, слабо растворим в воде и растворим во многих органических растворителях, природный алкалоид[11].
Бензонитрил – бесцветная жидкость со сладко-горьким миндальным запахом[11].
Бензоилхлорид – бесцветная, слегка дымящая на воздухе жидкость, имеет резкий запах, в воде растворима плохо, но в сероуглероде и некоторых органических растворителях (бензоле, диэтиловом эфире, хлороформе) растворяется хорошо[11].
Бензойный ангидрид – белое твердое вещество, температура плавления 38–42°C[11].
Производные бензойной кислоты
Производные бензойной кислоты
1. TBA (2,3,6-трихлорбензойная кислота) (номер CAS 50-31-7).
2. Пропизамид (номер CAS 23950-58-5).
3. ДЭТА (Диэтиламид толуиловая кислота) (номер CAS 134-62-3).
4. Моноамид N-фенилфталевой кислоты (невирол) (номер CAS 4727-29-1).
5. 2-Амино-6-метилбензойная кислота (номер CAS 4389-50-8)
6. Антраниловая кислота (номер CAS 118-92-3)[10].
Действие на вредные организмы
В сфере защиты растений используют бензоаты с различными видами биологической активности.
В классификации веществ с гербицидной активностью HRAC (Herbicide Resistance Action Comittee/Комитет по борьбе с устойчивостью к гербицидам) и WSSA (Weed Science Society of America/Американское научное общество по борьбе с сорняками) как бензоаты (benzoates), рассматривают вещества: хлорамбен (chloramben), дикамба (dicamba), TBA (трихлорбензойная кислота)[12].
всех трех веществ на сорную растительность – имитатор (аналог) ауксина/ auxin mimics
[12]. В литературе часто встречается наименование
механизма действия – гормоноподобные
пестициды[8].
Хлорамбен (chloramben), дикамба (dicamba), TBA (трихлорбензойная кислота) согласно HRAC и WSSA относятся к группе 4, до 2020 года – группа 0[12].
Кроме того, к группе 4 относят отдельные вещества следующих химических классов: феноксикарбоксилаты (phenoxy-carboxylates), фенилкарбоксилаты (phenyl carboxylates), пиридинкарбоксилаты (pyridine-carboxylates), пиридилоксикарбоксилаты (pyridyloxy-carboxylates), пиримидинкарбоксилаты (pyrimidine-carboxylates), квинолинкарбоксилаты (quinoline-carboxylates)[12].
Механизм гербицидного действия бензоатов избирателен для различных видов растений. Его связывают с нарушением ауксинового статуса в чувствительных растениях, что влечет за собой разнообразные формативные изменения (образование опухолей, разрастание тканей, скручиванию стебля)[3][7]. Точный сайт действия гормоноподобных гербицидов неизвестен. Предполагается, что их действие аналогично действию растительных гормонов, однако, в отличие от последних, растение не способно контролировать продолжительность этого действия[8].
Классы химических соединений, по механизму гербицидного действия – имитаторы (аналоги) ауксина (группа 4 (O) по классификации WSSA и HRAC):
-
Бензоаты (benzoates);
-
Пиридинкарбоксилаты (pyridine-carboxylates);
-
Пиридилоксикарбоксилаты (pyridyloxy-carboxylates);
-
Пиримидинкарбоксилаты (pyrimidine-carboxylates);
-
Прочие (Other) - (беназолин-этил (benazolin-ethyl);
-
Хинолинкарбоксилаты (quinoline-carboxylates);
-
Фенилкарбоксилаты (phenyl carboxylates);
-
Феноксикарбоксилаты (phenoxy-carboxylates)[12].
Подробнее о механизме действия бензоатов и других веществ группы 4 – в статье «Феноксикарбоксилаты», раздел «Действие на вредные организмы», подраздел «Механизм действия».
. Первые визуальные
симптомы проявляются в течение первых часов после обработки. Это скручивание нижней части побега (эпинастий) и скручивание стебля и листьев. Позднее нарушается рост и развитие растения в целом. Может наблюдаться образование каллусов (
наплывов), уродство новых листьев (вытянутость, изогнутость, морщинистость). Поврежденные зерновые отличает наличие скрученных листьев, ломких стеблей, уродство вегетативных или репродуктивных структур
[8].
. Используемые в мире бензоаты эффективны в борьбе с двудольными сорными растениями. Перечень
видов может варьировать в зависимости от свойств конкретного вещества
[7].
. Бензоаты, так же, как и все вещества группы 4 (аналоги ауксина) относят к группе среднего риска по возможности возникновению резистентных биотопов (Куликова). Известны случаи возникновения
резистентности у следующих
видов ранее чувствительных растений: ежовник обыкновенный, редька дикая, стрелолист монтевиденский, щирица Пауэлла, щирица Пальмера
[12].
. Для устранения возможности формирования резистентных биотопов необходимо чередовать обработку полей бензоатами с веществами других
механизмов действия. Это могут быть вещества любых классов кроме отдельных веществ классов:
феноксикарбоксилаты (phenoxy-carboxylates), фенилкарбоксилаты (phenyl carboxylates), пиридинкарбоксилаты (pyridine-carboxylates), пиридилоксикарбоксилаты (pyridyloxy-carboxylates) пиримидинкарбоксилаты (pyrimidine-carboxylates), квинолинкарбоксилаты (quinoline-carboxylates)
[12]. То есть исключаются все соединения отнесенные по указанной
классификации к группе 4 (аналоги (имитаторы) ауксина)
[12].
. Наиболее устойчивы к действию бензоатов с гербицидной активностью зерновые культуры – пшеница, кукуруза, рожь, ячмень. Практически для всех двудольных растений бензоаты фитотоксичны
[7][8].
Действующие вещества фунгицидов
Фунгицидной биологической активностью обладают некоторые производные бензойной кислоты. В основном это дезинфицирующее действие[1]. К таким препаратам относят 2-йодобензанилид и бензойную кислоту в форме триэтаноламинной соли[5][10].
Репеллентные свойства проявляют амиды метилзамещенных бензойных кислот. Наиболее известные ДЭТА и ДЭКСТА – репелленты от кровососущих насекомых[10].
Репеллентное действие ДЭТА (диэтиламид толуиловой кислоты) связано не с подавлением всех обонятельных рецепторов, а с тем, что он обладает некоторой селективностью: активирует, ингибирует или не влияет на нейроны, экспрессирующие обонятельные рецепторы и ингибирует нейроны, экспрессирующие IRs[4].
К бензоатам обладающим росторегулирующими свойствами относят: моноамид N-фенилфталевой кислоты (невирол); 2-амино-6-метилбензойная кислота; антраниловая кислота[10].
Бензоаты обладающие свойствами регуляторов роста растений в большинстве действуют как синтетические ауксины[10]. Подробнее – в статье «Синтетические ауксины».
Салициловая кислота (2-гидроксибензойная кислота) может рассматриваться как производное бензойной кислоты – бензоат. Подробнее о механизме действия салициловой кислоты на растения – в статье «Фитогормоны. Аналоги и ингибиторы» Раздел «Салициловая кислота».
Производные бензойной кислоты
действующие вещества
Применение
Бензоаты применяют в различных отраслях химической промышленности. Бензойная кислота и ее соли благодаря высокой бактерицидной и бактериостатической активностью, резко возрастающей с уменьшением pH среды, а также отсутствию токсичности часто применяются в качестве консервантов в пищевой промышленности (добавка в объеме 0,1% кислоты к соусам, рассолам, фруктовым сокам, джемам, мясному фаршу), антисептика вмедицине (главным образом в дерматологии), парфюмерии и косметике[8].
На основе производных бензойной кислоты в нашей стране в настоящее время используется только один гербицид – дикамба. Он относится к простым эфирам хлорсалициловой кислоты. (Салициловая кислота – гидрокси замещенная бензолкарбоновая кислота)[10]. Осеннее применение гербицидов с действующим веществом дикамба и его производными некативно отражается на развитии репродуктивных органов культур и часто вызывает деформацию колоса. Поэтому гербицидные препараты с использованием производных бензойных кислот (бензоатов) как в чистом виде, так и в смеси с ругими веществами не рекомендованы для примнения в осенний период. Они эффективны весной, в фазу кущения зерновых культур, в том числе озимых[7].
Как действующие вещества гербицидов, могут использоваться и другие производные бензойной кислоты:
- TBA (2,3,6-трихлорбензойная кислота) – относится к производным полихлорбензойных кислот, может использоваться как стимулятор роста, способствующий ускорению созревания сахарного тростника (Солдатенков);
- пропизамид C12H11Cl2NO, так же рассматриваемый как бензамид, используется в довсходовых гербицидах на посевах свеклы (солдатенков) (Рупест).
- тиоамид 2,6-дихлорбензойной кислоты (префикс, хлортиамид) эффективен против сорняков на рисовых плантациях и в садах плодовых деревьев, рассматривается как прогербицид, поскольку гербицидные свойства проявляет только после метаболизации почвенными бактериями в вещество с гербицидным действием – 2,6-дихлорбензонитрила;
- 2,6-дихлорбензонитрила – применяют в качестве действующих веществ гербицидов в предвсходовых препаратах и для борьбы с зарастанием водоемов водными гиацинтами;
- 3-аминобензойная кислота – возможна к применению в виде солей в качестве действующего вещества послевсходовых гербицидов в посевах сои, кукурузы, моркови[10].
Ранее в качестве действующих веществ фунгицидов ранее использовался 2-йодобензанилид[5].
В настоящее время разрешена к применению в качестве действующих веществ фунгицидов бензойная кислота (в виде триэтаноламинной соли) (C7H6O2 х (С2H5)3N). Она способна подавлять развитие плесневых грибов, бактерий и дрожжей, провоцирующих развитие кагатных гнилей[6][9]. Кроме дезинфицирующего действия, данное вещество подавляет ряд физиологических процессов растений – снижает интенсивность дыхания и подавляет прорастание семян свеклы[1]. Подробнее – в статье «Бензойная кислота (в виде триэтаноламинной соли)».
В качестве репеллентов наиболее популярны ДЭТА и ДЭКСТА – репелленты для отпугивания кровососущих насекомых. Они не раздражают кожные покровы и действуют до десяти часов[10]. В этом же качестве используются диметилфталат и дибутилфталат[10].
Наиболее эффективными соединениями, используемыми в качестве действующих веществ регуляторов роста растений, являются:
- моноанилиды орто-фталевой кислоты (невирол или моноамид N-фенилфталевой кислоты) – повышают урожайность плодовых и ягодных культур: яблони, вишни, винограда, смородины, а также томатов, перца и гороха;
- 2,3,6-трихлорбензойная кислота) – способствует ускорению созревания сахарного тростника;
- антраниловая кислота (2-аминобензойная кислота) – стимулятор роста декоративных растений;
- 2-Амино-6-метилбензойная кислота – в малых концентрациях оказывает стимулирующее действие на завязывание плодов у яблонь, применение концентраций более 100 мг/л – увеличивает морозостойкость пшеницы, кукурузы и винограда, повышает концентрацию сахара в сахарном тростнике;
- 2-гидроксибензойная кислота – салициловая кислота (эндогенное соединение) регулирует ряд генетических программ в растениях, в их числе и защита от фитопаразитов (грибов, растений)[10].
Токсикологические свойства и характеристики
Производные бензойной кислоты, используемые в сфере защиты растений, относятся к умеренно опасным и высокоопасным веществам по отношению к человеку. При использовании согласно регламента опасность для окружающей среды они не представляют. При попадании большего, чем предписывается количества вещества в окружающую среду, требуется предпринять меры по их изолированию и утилизации, поскольку существует опасность нарушения экологического равновесия[9].
Применение препаратов с действующими веществами, отнесёнными к классу бензоатов требует неукоснительного соблюдения правил техники безопасности и применения средств индивидуальной защиты[9].
Статья составлена с использованием следующих материалов:
Литературные источники:
1.Бердников А.С., Сапронов Н.М. Хранение сахарной свеклы современных гибридов с применением полифункциональных препаратов. Материалы всероссийской научно-практической конференции «Аграрная наука – сельскому хозяйству» 27-28 января 2009 г. Курская государственная сельско-хозяйственная академия им. И.И. Иванова. – Курск, 2009. ч.4. с 39-41
Ваганова Е. С. Получение и свойства ароматических углеводородов и их соединений: учебное пособие / Е. С. Ваганова, О. А. Давыдова, Е. С. Климов. – Ульяновск: УлГТУ, 2017. – 100 с.
Ганиев М.М., Недорезков В.Д. Химические средства защиты растений, Учебное пособие. — М.: КолосС, 2006. — 248 с.
Германт О. М., Ушакова Е. В., Ахметшина М. Б., Рославцева С. А. Репелленты в индивидуальной защите людей от кровососущих членистоногих. М.: ФБУН «ФНЦГ им. Ф. Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 2023 – 144 с.
Голышин Н.М. Фунгициды. – М.: Колос, 1993. – 319 с.
Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2023 год. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России)
Дорожкина Л.А. Применение гербицидов и регуляторов роста в защите растений: учебное пособие / Л.А. Дорожкина, Л.М. Поддымкина. – М.: МЭСХ, 2021. – 206 с.
Куликова Н.А, Лебедева Г.Ф. Гербициды и экологические аспекты их применения. Учебное пособие. – Москва, книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. – 152с.
Мельников Н.Н. Пестициды. Химия, технология и применение. - М.: Химия, 1987. 712 с.
10.Солдатенков А. Т. Пестициды и регуляторы роста [Электронный ресурс] : прикладная органическая химия / А. Т. Солдатенков, Н. М. Колядина, А. Ле Туан. — 3-е изд. (эл.). — Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 226 с.). — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015
Травень В.Ф. Органическая химия. В трех томах. Том 3. 4-е издание (электронное). Москва БИНОМ. Лаборатория знаний 2015 – 81 с
Источники из сети интернет:
12.Global Herbicide Classification Lookup | Herbicide Resistance Action Committee
Оставьте свой отзыв:
Отзывы:
Комментарии для сайта Cackle