Imidacloprid

Imidacloprid[1]
Nombres
Nombre IUPAC
N- {1-[(6-cloro-3-piridil)metil]-4,5-dihidroimidazol-2-il}nitramida
Identificadores
  • 138261-41-3 controlarY
Modelo 3D ( JSmol )
  • Imagen interactiva
EBICh
  • CHEBI:39169 controlarY
Química biológica
  • ChEMBL406819 controlarY
Araña química
  • 77934 controlarY
Banco de medicamentos
  • DB07980 controlarY
Tarjeta informativa de la ECHA100.102.643
BARRIL
  • C11110 controlarY
Identificador de centro de PubChem
  • 86418
UNIVERSIDAD
  • 3BN7M937V8 controlarY
  • DTXSID5032442
  • InChI=1S/C9H10ClN5O2/c10-8-2-1-7(5-12-8)6-14-4-3-11-9(14)13-15(16)17/h1-2,5H, 3-4,6H2,(H,11,13) controlarY
    Clave: YWTYJOPNNQFBPC-UHFFFAOYSA-N controlarY
  • InChI=1/C9H10ClN5O2/c10-8-2-1-7(5-12-8)6-14-4-3-11-9(14)13-15(16)17/h1-2,5H, 3-4,6H2,(H,11,13)
    Clave: YWTYJOPNNQFBPC-UHFFFAOYAZ
  • [O-][N+](=O)NC/1=N/CCN\1Cc2cnc(Cl)cc2
Propiedades
C9H10ClN5O2
Masa molar255.661
AparienciaCristales incoloros
Punto de fusión136,4 a 143,8 °C (277,5 a 290,8 °F; 409,5 a 416,9 K)
0,51 g/L (20 °C)
Farmacología
QP53AX17 ( OMS )
Estatus legal
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
controlarY verificar  ( ¿qué es   ?)controlarY☒norte
Compuesto químico

El imidacloprid es un insecticida sistémico que pertenece a una clase de sustancias químicas llamadas neonicotinoides que actúan sobre el sistema nervioso central de los insectos. La sustancia química actúa interfiriendo en la transmisión de estímulos en el sistema nervioso de los insectos. En concreto, provoca un bloqueo de la vía neuronal nicotinérgica . Al bloquear los receptores nicotínicos de acetilcolina , el imidacloprid impide que la acetilcolina transmita impulsos entre los nervios, lo que provoca la parálisis y la muerte del insecto. Es eficaz por contacto y por acción estomacal. [1] Dado que el imidacloprid se une mucho más fuertemente a los receptores neuronales de los insectos que a los de los mamíferos, este insecticida es más tóxico para los insectos que para los mamíferos. [3]

Desde 1999 [4] hasta al menos 2018 [actualizar], [5] [6] el imidacloprid fue el insecticida más utilizado en el mundo. Aunque ya no tiene patente, el principal fabricante de este producto químico es Bayer CropScience (parte de Bayer AG ). Se vende con muchos nombres para muchos usos; se puede aplicar por inyección en el suelo, inyección en los árboles , aplicación en la piel de la planta, aplicación foliar al voleo o aplicación terrestre como una formulación granular o líquida, o como un tratamiento de semillas recubierto de pesticida . [7] [3] [8] El imidacloprid se usa ampliamente para el control de plagas en la agricultura. Otros usos incluyen la aplicación a cimientos para prevenir daños por termitas, el control de plagas en jardines y césped, el tratamiento de mascotas domésticas para controlar pulgas, [3] la protección de árboles contra insectos perforadores, [9] y en el tratamiento conservante de algunos tipos de productos de madera. [10]

Una revisión de 2018 realizada por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA) concluyó que la mayoría de los usos de pesticidas neonicotinoides como el imidacloprid representan un riesgo para las abejas silvestres y las abejas melíferas. [11] [12] En 2022, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) concluyó que es probable que el imidacloprid afecte negativamente al 79 por ciento de las especies amenazadas o en peligro de extinción incluidas en la lista federal y al 83 por ciento de los hábitats críticos. [13] El pesticida ha estado prohibido para todo uso al aire libre en toda la Unión Europea desde 2018, pero tiene una aprobación parcial en los Estados Unidos y algunos otros países. Todavía sigue siendo de uso generalizado en otras partes importantes del mundo. [14] [15]

Usar

El imidacloprid es uno de los insecticidas más utilizados en el mundo. [4] [5] [6] Sus principales usos incluyen:

Cuando se usa en plantas, el imidacloprid, que es sistémico, es absorbido lentamente por las raíces de las plantas y se traslada lentamente hacia la planta a través del tejido del xilema .

Aplicación a los árboles

Cuando se utiliza en árboles, puede tardar entre 30 y 60 días en alcanzar la copa (según el tamaño y la altura) y penetrar en las hojas en cantidades lo suficientemente altas como para ser eficaz. El imidacloprid se puede encontrar en el tronco, las ramas, las ramitas, las hojas, los folíolos y las semillas. Muchos árboles son polinizados por el viento. Pero otros, como los árboles frutales, el tilo, la catalpa y los árboles de acacia negra, son polinizados por las abejas y el viento y es probable que el imidacloprid se encuentre en las flores en pequeñas cantidades. Se deben utilizar dosis más altas para controlar los insectos perforadores que otros tipos. [9]

Uso en Estados Unidos

Uso de imidacloprid en EE. UU. hasta 2019 [18]

El Servicio Geológico de Estados Unidos ha mapeado el uso anual estimado del compuesto en la agricultura estadounidense y muestra una tendencia creciente desde su introducción en 1994 hasta 2014, cuando alcanzó 2.000.000 libras (910.000 kg). [18] Sin embargo, el uso entre 2015 y 2019 disminuyó debido a las preocupaciones sobre el efecto de los químicos neonicotinoides en los insectos polinizadores. [19] En mayo de 2019, la Agencia de Protección Ambiental revocó la aprobación de varios productos que contenían imidacloprid como parte de un acuerdo legal, aunque algunas formulaciones continúan estando disponibles. [20] [21]

Historia

El 21 de enero de 1986, Nihon Tokushu Noyaku Seizo KK de Tokio, Japón, presentó una patente y la concedió el 3 de mayo de 1988 para imidacloprid en los Estados Unidos (Patente de EE. UU. N.º 4.742.060). [22]

El 25 de marzo de 1992, Miles, Inc. (posteriormente Bayer CropScience) solicitó el registro del imidacloprid para césped y plantas ornamentales en los Estados Unidos. El 10 de marzo de 1994, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos aprobó el registro del imidacloprid. [23]

El 26 de enero de 2005, el Registro Federal señaló el establecimiento de las «(Tolerancias de plaguicidas para) Exenciones de emergencia» para el imidacloprid. Se concedió su uso a Hawái para el uso de este plaguicida en plátanos y a los estados de Minnesota, Nebraska y Dakota del Norte para el uso de este plaguicida en girasoles . [24]

Inscripciones

El imidacloprid se vende bajo varias marcas comerciales, entre ellas Confidor (Bayer CropScience India), [25] Marathon (OHP, EE. UU.). [26] [27]

Bioquímica

El imidacloprid es un insecticida sistémico que pertenece a la clase de insecticidas neonicotinoides cloronicotinilados . Actúa interfiriendo en la transmisión de los impulsos nerviosos en los insectos al unirse de forma irreversible a los receptores nicotínicos de acetilcolina específicos de los insectos . [28]

Como pesticida sistémico, el imidacloprid se traslada o se mueve fácilmente en el xilema de las plantas desde el suelo hacia las hojas, frutos, polen y néctar de una planta. El imidacloprid también exhibe un excelente movimiento translaminar en las plantas y puede penetrar la cutícula de las hojas y moverse fácilmente hacia el tejido foliar. [29]

Dado que el imidacloprid es eficaz en niveles muy bajos (nanogramos y picogramos), se puede aplicar en concentraciones mucho más bajas (por ejemplo, 0,05–0,125 lb/acre o 55–140 g/ha) que otros insecticidas. La disponibilidad del imidacloprid y su paquete de toxicidad favorable en comparación con otros insecticidas en el mercado en la década de 1990 permitió a la EPA reemplazar insecticidas más tóxicos, incluidos los inhibidores de la acetilcolinesterasa, los compuestos organofosforados y los metilcarbamatos. [30] [31]

Toxicología

Según estudios de laboratorio realizados en ratas, la Organización Mundial de la Salud y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) han clasificado al imidacloprid como "moderadamente tóxico" en una base oral aguda para mamíferos y de baja toxicidad en una base dérmica (clase II o III, que requiere una etiqueta de "Advertencia" o "Precaución"). La EPA de los Estados Unidos lo clasifica como un carcinógeno "poco probable" y como débilmente mutagénico (grupo E). No figura en la lista de toxicidad reproductiva o del desarrollo , pero sí en la Orden de detección de nivel 1 de la EPA para sustancias químicas que se deben analizar en el marco del Programa de detección de disruptores endocrinos (EDSP). [23] [32] Las tolerancias para los residuos de imidacloprid en los alimentos varían de 0,02 mg/kg en huevos a 3,0 mg/kg en lúpulo . [1]

Mamíferos

El imidacloprid y su metabolito nitrosoimina (WAK 3839) se han estudiado en profundidad en ratas, ratones y perros.

En los perros, la LD 50 es de 450 mg/kg de peso corporal (es decir, en cualquier muestra de perros de tamaño mediano que pesen 13 kilogramos (29 lb), la mitad de ellos morirían después de consumir 5.850 mg de imidacloprid, o aproximadamente 15 de onza). La LD 50 por inhalación aguda en ratas no se alcanzó en las mayores concentraciones alcanzables, 69 miligramos por metro cúbico de aire como aerosol y 5.323 mg de ia/m 3 de aire como polvo.

En los mamíferos, los efectos primarios tras la exposición oral aguda a dosis altas de imidacloprid son mortalidad, efectos colinérgicos transitorios (mareos, apatía, efectos locomotrices, dificultad para respirar) y retraso transitorio del crecimiento. La exposición a dosis altas puede estar asociada con cambios degenerativos en los testículos, el timo, la médula ósea y el páncreas. También se han observado efectos cardiovasculares y hematológicos a dosis más altas.

Los efectos principales de la exposición prolongada a dosis bajas de imidacloprid se producen en el hígado, la tiroides y el peso corporal (reducción). Las exposiciones orales a dosis bajas o medias se han asociado con toxicidad reproductiva, retraso del desarrollo y déficits neuroconductuales en ratas y conejos. El imidacloprid no es carcinógeno en animales de laboratorio ni mutagénico en ensayos de laboratorio estándar. [33]

No es irritante para los ojos ni la piel de conejos y cobayas . [1]

En los seres humanos se esperan efectos similares. Los efectos primarios tras la ingestión oral aguda incluyen emesis , diaforesis , somnolencia y desorientación . [3]

Abejas

El imidacloprid es extremadamente tóxico para las abejas: su LD50 oscila entre 5 y 70 nanogramos por abeja. [34] Las colonias de abejas varían en su capacidad para metabolizar toxinas, lo que explica este amplio rango. El imidacloprid es más tóxico para las abejas que el organofosforado dimetoato (LD50 oral de 152 ng/abeja) o el piretroide cipermetrina (LD50 oral de 160 ng/abeja). [34] La toxicidad del imidacloprid para las abejas difiere de la de la mayoría de los insecticidas en que es más tóxico por vía oral que por contacto. La LD50 aguda por contacto es de 0,024 μg de ingrediente activo por abeja. [ 35]

En estudios de laboratorio, se ha demostrado que los niveles subletales de imidacloprid afectan la navegación, el comportamiento de búsqueda de alimento, el comportamiento de alimentación y el rendimiento del aprendizaje olfativo en las abejas melíferas ( Apis mellifera ). [34] [36] [37] [ 38] [39] [40] [41] [42] En general, sin embargo, a pesar del hecho de que muchos estudios de laboratorio han demostrado el potencial de toxicidad de los neonicotinoides, la mayoría de los estudios de campo han encontrado solo efectos limitados o nulos en las abejas melíferas. [43]

En los abejorros, la exposición a 10 ppb de imidacloprid reduce el comportamiento natural de búsqueda de alimento, aumenta la mortalidad de las obreras y conduce a un menor desarrollo de la cría. [44] [45] El mecanismo probable es que la vía del mevalonato se regula sustancialmente a la baja por la exposición crónica al imidacloprid, lo que puede ayudar a explicar el deterioro de las funciones cognitivas por este imidacloprid. [46]

Pájaros

Se considera que el imidacloprid es extremadamente tóxico para las aves y causa toxicidad reproductiva aviar. [28]

En la codorniz bobwhite ( Colinus virginianus ), se determinó que el imidacloprid era moderadamente tóxico con una LD50 de 14 días de 152 mg ai/kg. Fue ligeramente tóxico en un estudio dietético de 5 días con una LC50 oral aguda de 1420 mg ai/kg de dieta, una NOAEC de < 69 mg ai/kg de dieta y una LOAEC = 69 mg ai/kg de dieta. Las aves expuestas exhibieron ataxia, caída de alas, opistótonos, inmovilidad, hiperactividad, buches e intestinos llenos de líquido e hígados descoloridos. En un estudio de toxicidad reproductiva con codorniz bobwhite, la NOAEC = 120 mg ai/kg de dieta y la LOAEC = 240 mg ai/kg de dieta. Se observó adelgazamiento de la cáscara del huevo y disminución del peso adulto con una dieta de 240 mg ai/kg. [23] [28]

El imidacloprid es altamente tóxico para cuatro especies de aves: codorniz japonesa, gorrión doméstico, canario y paloma. La LD50 oral aguda para la codorniz japonesa ( Coturnix coturnix ) es de 31 mg ia/kg de peso corporal con un NOAEL = 3,1 mg ia/kg. La LD50 oral aguda para el gorrión doméstico ( Passer domesticus ) es de 41 mg ia/kg de peso corporal con un NOAEL = 3 mg ia/kg y un NOAEL = 6 mg ia/kg. Las LD50 para la paloma ( Columba livia ) y el canario ( Serinus canaria ) son de 25–50 mg ia/kg. Los patos silvestres son más resistentes a los efectos del imidacloprid con una CL50 dietética de 5 días de > 4797 ppm. La NOAEC para el peso corporal y el consumo de alimento es de 69 mg ia/kg de dieta. Los estudios reproductivos con patos silvestres mostraron un adelgazamiento de la cáscara del huevo con una dieta de 240 mg de ia/kg. [23] [28]

Según la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria, el imidacloprid supone un riesgo agudo potencial tanto para las aves herbívoras como para las insectívoras . [31] El riesgo crónico no ha sido bien establecido. [28]

Un estudio observacional de 2014 realizado en los Países Bajos correlacionó las disminuciones de algunas poblaciones de aves con residuos ambientales de imidacloprid, aunque no llegó a concluir que la asociación fuera causal. [47]

Vida acuática

El imidacloprid es altamente tóxico de forma aguda para los invertebrados acuáticos , con valores de CE 50 de 0,037 a 0,115 ppm. También es altamente tóxico para los invertebrados acuáticos de forma crónica (efectos sobre el crecimiento y el movimiento): NOAEC / LOAEC = 1,8/3,6 ppm en dáfnidos ; NOAEC = 0,001 en mosquitos Chironomus y NOAEC/LOAEC = 0,00006/0,0013 ppm en camarones mísidos .

Su toxicidad para los peces es relativamente baja; [1] sin embargo, la EPA ha solicitado una revisión de los efectos secundarios en los peces con cadenas alimentarias que incluyen invertebrados acuáticos sensibles. [16] Una investigación publicada en 2018 demostró la acumulación de imidacloprid en la sangre de la trucha arcoíris, contradiciendo las afirmaciones de Bayer de que la persistencia (bioacumulación) no ocurre con el imidacloprid. [48] [49]

La vida vegetal

Se ha demostrado que el imidacloprid desactiva algunos genes que algunas variedades de arroz utilizan para producir sustancias químicas defensivas. Si bien el imidacloprid se utiliza para controlar la chicharrita marrón y otras plagas del arroz, hay evidencia de que el imidacloprid en realidad aumenta la susceptibilidad de la planta de arroz a la infestación y los ataques de la chicharrita. [50] Se ha demostrado que el imidacloprid aumenta la tasa de fotosíntesis en el algodón de las tierras altas a temperaturas superiores a los 36 grados Celsius (97 grados Fahrenheit). [51]

Destino ambiental

Las principales vías de disipación del imidacloprid en el medio ambiente son la fotólisis acuosa (vida media = 1–4 horas) y la absorción por las plantas. Los principales fotometabolitos incluyen desnitroimidazol, olefina, urea y cinco metabolitos menores. El producto final de la fotodegradación es el ácido 6-cloronicotínico (6-CNA) y, en última instancia, el dióxido de carbono. Dado que el imidacloprid tiene una presión de vapor baja , normalmente no se volatiliza fácilmente. [28]

Aunque el imidacloprid se descompone rápidamente en agua en presencia de luz, permanece persistente en agua en ausencia de luz. Tiene una solubilidad en agua de 0,61 g/L, que es relativamente alta. [52] En la oscuridad, a un pH entre 5 y 7, se descompone muy lentamente, y a un pH de 9, la vida media es de aproximadamente 1 año. En el suelo en condiciones aeróbicas, el imidacloprid es persistente con una vida media del orden de 1 a 3 años. En la superficie del suelo, la vida media es de 39 días. [53] Los principales metabolitos del suelo incluyen nitrosimina de imidacloprid, desnitro de imidacloprid y urea de imidacloprid, que finalmente se degradan a ácido 6-cloronicotínico, CO 2 y residuos unidos. [16] [28] Recientemente se ha demostrado que el ácido 6-cloronicotínico se mineraliza a través de una vía de ácido nicotínico (vitamina B 3 ) en una bacteria del suelo. [54]

En el suelo, el imidacloprid se une fuertemente a la materia orgánica. Cuando no se expone a la luz, el imidacloprid se descompone lentamente en el agua y, por lo tanto, tiene el potencial de persistir en las aguas subterráneas durante períodos prolongados. Sin embargo, en un estudio de las aguas subterráneas en áreas de los Estados Unidos que habían sido tratadas con imidacloprid para el barrenador esmeralda del fresno , por lo general no se detectó imidacloprid. Cuando se detectó, estaba presente en niveles muy bajos, principalmente en concentraciones inferiores a 1 parte por mil millones (ppb) con un máximo de 7 ppb, que están por debajo de los niveles de preocupación para la salud humana. Las detecciones se han producido generalmente en áreas con suelos porosos rocosos o arenosos con poca materia orgánica, donde el riesgo de lixiviación es alto y/o donde el nivel freático estaba cerca de la superficie. [55]

Debido a su alta solubilidad en agua (0,5-0,6 g/L) y persistencia, tanto la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos como la Agencia Reguladora de Manejo de Plagas de Canadá consideran que el imidacloprid tiene un alto potencial de escurrirse hacia las aguas superficiales y de filtrarse hacia las aguas subterráneas, por lo que advierten de no aplicarlo en áreas donde los suelos son permeables, en particular donde el nivel freático es poco profundo. [16] [28]

Según las normas establecidas por el Ministerio de Medio Ambiente de Canadá, si se utiliza correctamente (a las dosis recomendadas, sin riego y cuando no se prevén fuertes lluvias), el imidacloprid no se filtra típicamente en las capas más profundas del suelo a pesar de su alta solubilidad en agua (Rouchaud et al. 1994; Tomlin 2000; Krohn y Hellpointner 2002). [28] En una serie de ensayos de campo realizados por Rouchaud et al. (1994, 1996), en los que se aplicó imidacloprid a parcelas de remolacha azucarera, se demostró de forma consistente que no se produjo una filtración detectable de imidacloprid en la capa de suelo de 10 a 20 cm. Se aplicó imidacloprid a un campo de maíz en Minnesota y no se encontraron residuos de imidacloprid en los segmentos de la columna de muestra por debajo del segmento de profundidad de 0 a 15,2 cm (Rice et al. 1991, como se revisó en Mulye 1995). [16] [28]

Sin embargo, un estudio de monitoreo del agua de 2012 realizado por el estado de California, mediante la recolección de escorrentía agrícola durante las temporadas de crecimiento de 2010 y 2011, encontró imidacloprid en el 89% de las muestras, con niveles que oscilaban entre 0,1 y 3,2 μg/L. El 19% de las muestras excedían el umbral de la EPA para toxicidad crónica para invertebrados acuáticos de 1,05 μg/L. Los autores también señalan que las directrices canadienses y europeas son mucho más bajas (0,23 μg/L y 0,067 μg/L, respectivamente) y se excedieron en el 73% y el 88% de las muestras, respectivamente. Los autores concluyeron que "el imidacloprid comúnmente se desplaza fuera del sitio y contamina las aguas superficiales en concentraciones que podrían dañar a los invertebrados acuáticos". [56]

Regulación

unión Europea

A mediados y finales de los años 1990, los apicultores franceses informaron de una pérdida significativa de abejas, que atribuyeron al uso de imidacloprid. [ cita requerida ] En 1999, el Ministro de Agricultura francés suspendió el uso de imidacloprid en las semillas de girasol y designó un equipo de científicos expertos para examinar el impacto del imidacloprid en las abejas. En 2003, este grupo emitió un informe que concluyó que el imidacloprid planteaba un riesgo significativo para las abejas. [57] En 2004, el Ministro de Agricultura francés suspendió el uso de imidacloprid como tratamiento de semillas de girasol y maíz. Ciertos tratamientos de semillas con imidacloprid también se prohibieron temporalmente en Italia, tras estudios de seguimiento preliminares que identificaron correlaciones entre las pérdidas de abejas y el uso de pesticidas neonicotinoides. [58]

En enero de 2013, un informe de la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA) concluyó que los neonicotinoides planteaban un riesgo inaceptablemente alto para las abejas: "Se identificó un alto riesgo agudo para las abejas melíferas por exposición a través de la deriva de polvo para usos de tratamiento de semillas en maíz, colza y cereales. También se identificó un alto riesgo agudo por exposición a través de residuos en el néctar y/o polen". [31] La AESA también identificó una serie de lagunas en la evidencia científica y no pudo finalizar las evaluaciones de riesgo para algunos usos autorizados en la Unión Europea (UE). Después del informe, los estados miembros de la UE votaron para restringir el uso de los tres neonicotinoides principales, incluido el imidacloprid, para el tratamiento de semillas, aplicación al suelo (gránulos) y tratamiento foliar en cultivos atractivos para las abejas. [59]

En febrero de 2018, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria publicó un nuevo informe en el que concluía que los neonicotinoides representaban un grave peligro para las abejas . [31] En abril de 2018, los estados miembros de la UE decidieron prohibir los neonicotinoides para todos los usos al aire libre. [60]

Estados Unidos

El 1 de julio de 2022, la Mancomunidad de Massachusetts en los Estados Unidos prohibió las ventas comerciales de imidacloprid y otros neonicotinoides ( acetamiprid , clotianidina , dinotefurano , tiacloprid y tiametoxam ) al público en general para todos los usos al aire libre. [61] Los distribuidores autorizados podrán vender solo a personas autorizadas y certificadas para el uso de pesticidas. Los estados de Maryland, Connecticut y Vermont también restringen el uso de pesticidas neonicotinoides. [62]

Véase también

Referencias

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