Ротенон - Rotenone

Ротенон
Скелетная формула ротенона
Модель заполнения пространства молекулы ротенона
Имена
Предпочтительное название IUPAC
(2 R , 6a S , 12a S ) -8,9-Диметокси-2- (проп-1-ен-2-ил) -1,2,12,12a-тетрагидро [1] бензопирано [3,4- b ] фуро [2,3- h ] [1] бензопиран-6 (6a H ) -он
Другие имена
Тубатоксин, Парадерил
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard 100,001,365 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
MeSH Ротенон
UNII
  • InChI = 1 / C23H22O6 / c1-11 (2) 16-8-14-15 (28-16) 6-5-12-22 (24) 21-13-7-18 (25-3) 19 (26- 4) 9-17 (13) 27-10-20 (21) 29-23 (12) 14 / ч5-7,9,16,20-21H, 1,8,10H2,2-4H3 / t16-, 20 -, 21 + / м1 / с1
  • CC (= C) [C @ H] 1Cc2c (O1) ccc3c2O [C @@ H] 4COc5cc (OC) c (OC) cc5 [C @@ H] 4C3 = O
Характеристики
С 23 Н 22 О 6
Молярная масса 394,423  г · моль -1
Появление Кристаллическое твердое вещество от бесцветного до красного цвета
Запах без запаха
Плотность 1,27 г / см 3 при 20 ° C
Температура плавления От 165 до 166 ° C (от 329 до 331 ° F, от 438 до 439 K)
Точка кипения От 210 до 220 ° C (от 410 до 428 ° F; от 483 до 493 K) при 0,5 мм рт.
Растворимость Растворим в эфире и ацетоне , мало растворим в этаноле.
Давление газа <0,00004 мм рт. Ст. (20 ° C)
Опасности
Смертельная доза или концентрация (LD, LC):
60 мг / кг (перорально, крыса)
132 мг / кг (перорально, крыса)
25 мг / кг (перорально, крыса)
2,8 мг / кг (перорально, мышь)
NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
 TWA 5 мг / м 3
REL (рекомендуется)
 TWA 5 мг / м 3
IDLH (Непосредственная опасность)
 2500 мг / м 3
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Ротенон не имеет запаха, бесцветный, кристаллический изофлавонов используется в качестве широкого спектра действия инсектицида , piscicide и пестицида . В природе он встречается в семенах и стеблях нескольких растений, таких как виноградная лоза хикама , и в корнях некоторых представителей семейства Fabaceae . Это был первый описанный член семейства химических соединений, известных как ротеноиды . Получены данные, свидетельствующие о том, что ротенон может вызывать развитие болезни Паркинсона как в результате острого, так и в результате длительного воздействия.

Открытие

Самое раннее упоминание об использовании ныне известных ротенон-содержащих растений для уничтожения листоядных гусениц относится к 1848 году, и на протяжении веков эти же растения использовались для отравления рыб. Активный химический компонент был впервые выделен в 1895 году французским ботаником Эммануэлем Жоффруа , который назвал его никулин , из экземпляра Robinia nicou , теперь называемого Lonchocarpus nicou , во время путешествия по Французской Гвиане . Он написал об этом исследовании в своей диссертации, опубликованной посмертно в 1895 году после его смерти от паразитарной болезни . В 1902 году Казуо Нагай , японский инженер-химик генерал-губернаторства Тайваня , выделил чистое кристаллическое соединение из Derris elliptica, которое он назвал ротеноном по тайваньскому названию растения 蘆 藤 ( Min Nan Chinese : lôo-tîn ), переведенному на японский язык. rōten (ロ ー テ ン) . К 1930 году было установлено, что никулин и ротенон химически идентичны.

Использует

Ротенон используется в качестве пестицида, инсектицида и неселективного фи- зицида (убийца рыбы).

Он продается как кубе , туба или деррис , в виде отдельного препарата или в синергической комбинации с другими инсектицидами. В Соединенных Штатах и ​​Канаде все виды использования ротенона, кроме как рыбоцида, постепенно прекращаются. В настоящее время он запрещен в США для использования в органическом земледелии. В Великобритании инсектициды ротенона (продаваемые под торговым названием Derris) были запрещены к продаже в 2009 году.

Ротенон исторически использовался коренными народами для ловли рыбы. Обычно ротенон-содержащие растения семейства бобовых, Fabaceae , измельчают и помещают в водоем, и, поскольку ротенон мешает клеточному дыханию, пораженная рыба поднимается на поверхность, пытаясь проглотить воздух, где им легче пойманный.

Ротенон использовался правительственными учреждениями для промысла рыбы в реках и озерах в Соединенных Штатах с 1952 года.

Мелкомасштабный отбор проб с ротеноном используется рыбоводами, изучающими биоразнообразие морских рыб, для сбора скрытых или скрытых рыб, которые представляют собой важный компонент сообществ прибрежных рыб. Ротенон - самый эффективный доступный инструмент, потому что необходимы лишь небольшие количества. Он имеет лишь незначительные и временные побочные эффекты, связанные с окружающей средой.

Ротенон также используется в порошкообразной форме лечат чесотку и вшами на людей, и паразитарных клещей на кур , скота и домашних животных.

Неселективный по действию, он убивает картофельных жуков , огурцов , блох , капустных червей , малиновых и спаржевых жуков , а также большинство других членистоногих. Он быстро разлагается в почве: 90% разлагается через 1-3 месяца при 20 ° C (68 ° F) и в три раза быстрее при 30 ° C (86 ° F).

Механизм действия

Ротенон работает, вмешиваясь в цепь переноса электронов в комплексе I в митохондриях , что помещает его в класс 21 IRAC MoA (сам по себе в 21B). Он ингибирует перенос электронов от центров железо-сера в комплексе I к убихинону . Это мешает NADH во время создания полезной клеточной энергии ( АТФ ). Комплекс I не может передать свой электрон CoQ , создавая резервную копию электронов внутри митохондриального матрикса. Клеточный кислород восстанавливается до радикала, создавая активные формы кислорода , которые могут повредить ДНК и другие компоненты митохондрий.

Ротенон также подавляет сборку микротрубочек .

Наличие в растениях

Ротенон получают путем экстракции из корней и стеблей нескольких тропических и субтропических видов растений, особенно принадлежащих к родам Lonchocarpus и Derris .

Некоторые растения, содержащие ротенон:

  • Горох седой или козий ( Tephrosia virginiana ) - Северная Америка
  • Хикама ( Pachyrhizus erosus ) - Северная Америка
  • Кубе или ланцетопод ( Lonchocarpus utilis ) - Южная Америка
    • Экстракт корня называют смолой кубе.
  • Барбаско ( Lonchocarpus urucu ) - Южная Америка
    • Экстракт корня называют смолой кубе.
  • Растение туба ( Derris elliptica ) - юго-восточная азия и острова юго-западной части Тихого океана
    • Экстракт корня называют корнем дерриса или дерриса.
  • Драгоценная вайн ( Деррис инволюта ) - юго-восточная азия и острова юго-западной части Тихого океана
    • Экстракт корня называют корнем дерриса или дерриса.
  • Коровяк обыкновенный ( Verbascum thapsus L.)
  • Пробковый куст ( Mundulea sericea ) - южная африка
  • Флоридское рыбоядное дерево ( Piscidia piscipula ) - южная Флорида, Карибский бассейн
  • Несколько видов Millettia и Tephrosia в регионах Юго-Восточной Азии

Токсичность

Ротенон классифицируется Всемирной организацией здравоохранения как умеренно опасный. Он умеренно токсичен для людей и других млекопитающих , но чрезвычайно токсичен для насекомых и водных организмов, включая рыбу. Эта более высокая токсичность для рыб и насекомых обусловлена ​​тем, что липофильный ротенон легко всасывается через жабры или трахею , но не так легко через кожу или желудочно-кишечный тракт . Ротенон токсичен для эритроцитов in vitro .

Самая низкая смертельная доза для ребенка - 143 мг / кг. Смерть людей от отравления ротеноном редка, поскольку его раздражающее действие вызывает рвоту. Преднамеренное употребление ротенона может привести к летальному исходу.

Соединение разлагается под воздействием солнечного света и обычно имеет активность в окружающей среде в течение шести дней. Он окисляется до ротенолона, который примерно на порядок менее токсичен, чем ротенон. В воде скорость разложения зависит от нескольких факторов, включая температуру, pH, жесткость воды и солнечный свет. Период полураспада в природных водах колеблется от полудня при 24 ° C до 3,5 дней при 0 ° C.

болезнь Паркинсона

В 2000 году сообщалось, что инъекции ротенона крысам вызывают развитие симптомов, аналогичных симптомам болезни Паркинсона (БП). Ротенон непрерывно применяли в течение пяти недель, смешивали с ДМСО и ПЭГ для улучшения проникновения в ткани и вводили в яремную вену . Исследование прямо не предполагает, что экспозиция ротенона ответственна за БП у людей, но согласуется с убеждением, что хроническое воздействие токсинов окружающей среды увеличивает вероятность заболевания.

Кроме того, исследования первичных культур нейронов и микроглии крыс показали, что низкие дозы ротенона (ниже 10 нМ) вызывают окислительное повреждение и гибель дофаминергических нейронов , и именно эти нейроны в черной субстанции умирают при болезни Паркинсона. Другое исследование также описало токсическое действие ротенона в низких концентрациях (5 нМ) на дофаминергические нейроны острых срезов головного мозга крыс. Эта токсичность усугублялась дополнительным фактором клеточного стресса - повышенной концентрацией внутриклеточного кальция, что подкрепляло «гипотезу множественных ударов» о гибели дофаминергических нейронов.

Нейротоксин МРТР было известно ранее причиной PD-подобные симптомы (у человека и других приматов, но не у крыс) путем вмешательства со сложным I в цепи переноса электронов и убивая дофаминергических нейронов в черной субстанции. Дальнейшие исследования с участием МФТП не показали развития телец Леви , ключевого компонента патологии БП. Однако, по крайней мере, одно недавнее исследование обнаружило доказательства агрегации белков того же химического состава, что и тельца Леви с патологией, аналогичной болезни Паркинсона, у старых макак-резусов от MPTP. Следовательно, механизм, лежащий в основе МФТП в отношении болезни Паркинсона, до конца не изучен. В связи с этим, ротенон исследовали как возможный агент, вызывающий болезнь Паркинсона. И МФТП, и ротенон являются липофильными и могут преодолевать гематоэнцефалический барьер .

В 2010 году было опубликовано исследование, в котором подробно описывалось прогрессирование симптомов болезни Паркинсона у мышей после хронического внутрижелудочного приема низких доз ротенона. Концентрации в центральной нервной системе были ниже определяемых пределов, но все же вызывали патологию БП.

В 2011 году исследование Национального института здравоохранения США показало связь между употреблением ротенона и болезнью Паркинсона у сельскохозяйственных рабочих.

Известные администрации

Ротенон был внедрен в 2010 году для уничтожения инвазивной популяции золотой рыбки, присутствующей в озере Манн , с намерением не нарушить популяцию озерной форели . Ротенон успешно достиг этих целей, убив около 200 000 золотых рыбок и всего три форели.

Начиная с 1 мая 2006 года, озеро Пангитч было обработано ротеноном, чтобы потенциально искоренить и контролировать инвазивную популяцию голавля Юты , которая, вероятно, была случайно завезена рыболовами , использовавшими их в качестве живой наживки . В 2006 году в озеро пополнилось 20 000 радужной форели ; по состоянию на 2016 год рыбная популяция озера восстановилась.

В 2012 году ротенон использовался для умерщвления всей оставшейся рыбы в Сторми-Лейк (Аляска) из-за того, что инвазивная щука уничтожила местные виды, которые были повторно интродуцированы после завершения обработки.

В 2014 году ротенон был использован для уничтожения всей оставшейся рыбы в горном озере Сан-Франциско, которое находится в парке Маунтин-Лейк , чтобы избавить его от инвазивных видов, занесенных после миграции европейских поселенцев в этот регион.

Ротенон используется в биомедицинских исследованиях для изучения скорости потребления кислорода клетками, обычно в сочетании с антимицином А (ингибитор комплекса III цепи переноса электронов), олигомицином (ингибитор АТФ-синтазы) и FCCP ( разобщитель митохондрий ).

Деактивация

Ротенон можно деактивировать в воде с помощью перманганата калия, чтобы снизить токсичность до приемлемого уровня.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки