Бензоаты (Производные бензойной кислоты)

Бензоаты (benzoates), производные бензойной кислоты – химический класс соединений, объединяющий органические вещества, образующиеся в результате взаимодействия бензойной кислоты и других органических и неорганических веществ. По химической природе это могут быть: галогенангидриды, ангидриды, сложные эфиры, амиды и нитрилы, а также эфиры ортокислот.

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].

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].

Бензоаты (Производные бензойной кислоты) - Методы получения бензоатов
Методы получения бензоатов


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].

Бензоаты (Производные бензойной кислоты) - Производные бензойной кислоты
Производные бензойной кислоты


Действие на вредные организмы

В сфере защиты растений используют бензоаты с различными видами биологической активности.

Гербициды

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].

Механизм действия

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».

Симптомы повреждения

. 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].

Подавляемые виды сорных растений

. Используемые в мире бензоаты эффективны в борьбе с двудольными сорными растениями. Перечень видов может варьировать в зависимости от свойств конкретного вещества[7].

Резистентность

. 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].

Профилактика резистентности

. 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].

Фитотоксичность

. 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

Фунгициды

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].

Репелленты

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].

Регулятор роста растений

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».

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].

Гербициды

На основе производных бензойной кислоты в нашей стране в настоящее время используется только один гербициддикамба. 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].

Фунгициды

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)».

Репелленты

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].

Регуляторы роста растений

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].

 

Оставьте свой отзыв:

Отзывы:

Комментарии для сайта Cackle

Составитель:

 

Страница внесена:

Последнее обновление: 01.04.24 13:35

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

2.

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.

3.

Ганиев М.М., Недорезков В.Д. Химические средства защиты растений, Учебное пособие. — М.: КолосС, 2006. — 248 с.

4.

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.

 

5.

Голышин Н.М. Фунгициды. – М.: Колос, 1993. – 319 с.

6.

Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2023 год. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России)

7.

Дорожкина Л.А. Применение гербицидов и регуляторов роста в защите растений: учебное пособие / Л.А. Дорожкина, Л.М. Поддымкина. – М.: МЭСХ, 2021. – 206 с.

8.

Куликова Н.А, Лебедева Г.Ф. Гербициды и экологические аспекты их применения. Учебное пособие. – Москва, книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. – 152с.

9.
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

11.

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

Свернуть Список всех источников