Инсектициды. 
Органическая химия

Как правило, инсектициды подразделяются на группы по способу их действия на насекомых. Если инсектицид проявляет токсическое действие лишь при попадании в кишечник вредителя, он относится к группе кишечных инсектицидов. Инсектициды, убивающие насекомых при попадании на наружные покровы, относятся к самой многочисленной группе контакт ных инсектицидов. В связи с тем что существует ряд вредителей с ротовым аппаратом сосущего типа, имеющих непроницаемые внешние оболочки, были предприняты поиски инсектицидов, проникающих в растение через листья или корни и делающих растение токсичным для насекомых, — эта группа инсектицидов получила название системных инсектицидов.

Контактные инсектициды. В группе синтетических контактных инсектицидов по значимости и широте применения до 70-х годов XX столетия выделялись полигалогснопроизводные, из которых 4,4-дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ) и гексахлорциклогексан (ГХЦГ, гексахлоран) были наиболее широко применяемыми препаратами:

За открытие действия ДДТ на насекомых П. Мюллер в 1948 г. получил Нобелевскую премию. Оба препарата были доступны и дешевы. ДДТ получали конденсацией хлорбензола с хлоралем под действием концентрированной серной кислоты, а гексахлоран — при фотохимическом хлорировании бензола.

Однако большинство полихлоропроизводных — очень устойчивые соединения, крайне медленно разлагающиеся в природных условиях и накапливающиеся в живых организмах. В связи с этим применение ДДТ запрещено в России и в большинстве развитых стран. По-видимому, и другие еще используемые пол и галогенопроизводные также будут запрещены к применению в ближайшие годы.

Серьезной проблемой при применении инсектицидов стало привыкание (резистентность) насекомых к действию препарата. Так, за прошедшие с начала применения ДДТ 40 лет появились популяции полностью устойчивых к нему насекомых. Частичное решение проблемы дает комплексное применение препаратов, но все равно после использования большинства пестицидов в течение десятка лет их действие очень сильно ослабевает (часто более чем в 100 раз). Эта проблема еще более остро, чем в сельском хозяйстве, стоит и в медицине, где чрезвычайно быстрая смена поколений у бактерий приводит уже через несколько лет к появлению рас, устойчивых к действию тех или иных препаратов.

Среди группы контактных инсектицидов особый интерес представляют пиретрины — действующее начало пиретрума — природного инсектицида, добываемого из некоторых видов ромашки. Пиретрины — единственная группа инсектицидов, в которой не замечено никакой резистентности, несмотря на фактическое применение их с 1830 г. Кроме того, пиретрины практически не токсичны для теплокровных животных. К сожалению, они мало устойчивы при хранении. Химия пиретринов была детально исследована Ружичкой и Штаудингером. Наиболее токсичным для насекомых оказался эфир циклического кетоспирта — пиретролона и кислоты циклопропанового ряда (хризантемовой):

Большинство пиретроидов являются эфирами 3-замещенной-2,2-диметилциклопропанкарбоновой кислоты или изостерической кислоты. Синтетические пиретроиды представляют собой липофильные вещества, мало растворимые в воде. Это обусловливает их высокую токсичность в отношении насекомых и отсутствие системного действия. В настоящее время разрешены к применению на территории РФ следующие синтетические пиретроиды-инсектициды:

Метаболизм всех пиретроидов начинается со стадии гидролиза сложноэфирной связи. Продукты гидролиза пестицидной активностью не обладают.

Ряд природных алкалоидов, в частности никотин и анабазин, несмотря на высокую контактную инсектицидную активность, не находят широкого применения из-за очень высокой токсичности для теплокровных:

Соединения, содержащие никотиновый и анабазиновые фрагменты, относятся к неоникотиноидам. Наиболее распространенные из них следующие:

К важнейшим контактным инсектицидам относятся и многочисленные органические производные фосфора: производные фосфорной, тиои дитиофосфорной, фосфоновой кислот. Все соединения этого класса являются фосфорилирующими агентами и фосфорилируют ферменты вредителя (ацетилхолинэстеразу), нарушая его жизненные функции. Их общий недостаток — токсичность для теплокровных, хотя для отдельных представителей она и не очень высока. Замена в группировке фосфорной кислоты атомов кислорода на серу, как правило, несколько снижает токсичность, не уменьшая инсектицидную активность. Все многочисленные производные этого класса довольно быстро дезактивируются в природе вследствие гидролитических процессов и процессов окисления. Процессы метаболизма также идут довольно быстро. Ниже приведены некоторые фосфорорганические инсектициды — эфиры тио-, дитиофосфорной кислот:

Системные инсектициды. Широкое применение системных инсектицидов несколько сдерживается их токсичностью для теплокровных и не всегда достаточно быстро протекающим метаболизмом до нетоксичных продуктов. Наиболее часто используются эфиры и амиды дитиофосфорной кислоты, например:

Длительность процесса метаболизма фосфамида в растениях обычно не превышает трех недель и заключается в последовательном гидролизе эфирных и тиоэфирных групп.

Весьма интересные работы выполнены Карлсоном, которому удалось из растительного сырья выделить так называемые инсектицидные гормоны стероидной природы, например экдизон.

Первичные испытания показали их малую токсичность для теплокровных животных и отсутствие резистентности к ним у насекомых: