Glifosaat: Chemiese verbinding

Dit is 'n organofosforverbinding, spesifiek 'n fosfonaat, wat optree deur die plant-ensiem 5-enolpiruvielsikimaat-3-fosfaatsintase te inhibeer. Dit word gebruik om onkruid dood te maak, veral eenjarige breëblaaronkruide en grasse wat met gewasse meeding.

Eienskappe

Algemeen
Naam	Glifosaat
IUSTC-naam	N-(Fosfonometiel)glisien
Chemiese formule	C3H8N1O5P
Molêre massa	142.286 g•mol-1
CAS-nommer	1071-83-6
Voorkoms	wit kristallyne poeier
Reuk	geen
Fasegedrag
Smeltpunt	184,5 °C (ontbind)
Kookpunt	187 °C
Digtheid
Oplosbaarheid	10,1 g•L-1 (teen 20 °C)
Termodinamies
Suur-basis eienskappe
pKa	<2 2,6 5,6 10,6
Veiligheid
Flitspunt	Nie flambaar
Tensy anders vermeld is alle data vir standaardtemperatuur en -druk toestande.
Portaal Chemie

Ten spyte van algemene wanpersepsies is glifosaat nie kankerverwekkend nie en verskeie internasionale gesondheidsorganisasies het hierdie feit erken.

Glifosaat is vir die eerste keer in 1950 gesintetiseer deur die Switserse chemikus Henry Martin, wat vir die Switserse maatskappy Cilag gewerk het, maar die werk is nooit gepubliseer nie. Die onkruiddodende doeltreffendheid van glifosaat is in 1970 deur Monsanto-chemikus John E. Franz ontdek. Monsanto het dit in 1974 vir landbougebruik op die mark gebring onder die handelsnaam Roundup.

Boere het vinnig glifosaat vir landbouonkruidbeheer aangeneem, veral nadat Monsanto glifosaatbestande Roundup Ready-gewasse bekend gestel het, wat boere in staat stel om onkruid dood te maak sonder om hul oeste dood te maak. In 2007 was glifosaat die mees gebruikte onkruiddoder in die Verenigde State se landbousektor en die tweede mees gebruikte in huis, tuin, regering, nywerheid, en kommersiële toepassings. Vanaf die laat 1970s tot 2016 was daar 'n 100-voudige toename in die gebruik en volume van toediening van glifosaat-gebaseerde onkruiddoders wêreldwyd. Dit was deels in reaksie op die wêreldwye opkoms en verspreiding van glifosaatbestande onkruide,  wat groter toediening vereis het om doeltreffendheid te handhaaf. Die ontwikkeling van glifosaatweerstand by onkruidspesies kom as 'n duur probleem na vore.

Glifosaat word deur blare geabsorbeer, en minimaal deur wortels, en na groeipunte vervoer. Dit inhibeer 'n plantensiem wat betrokke is by die sintese van drie aromatiese aminosure: tirosien, triptofaan en fenielalanien. Dit is dus slegs effektief op aktief groeiende plante en is nie doeltreffend as 'n vooropkoms onkruiddoder nie. 'n Toenemende aantal gewasse is geneties gemanipuleer om verdraagsaam te wees teenoor glifosaat (bv. Roundup Ready-sojaboon, die eerste Roundup Ready-gewas, ook geskep deur Monsanto), wat boere in staat stel om glifosaat as 'n na-opkoms onkruiddoder teen onkruid te gebruik.

Terwyl glifosaat en formulerings soos Roundup deur regulatoriese liggame wêreldwyd goedgekeur is, het kommer oor die uitwerking daarvan op mense en die omgewing voortgeduur. 'n Aantal regulatoriese en wetenskaplike resensies het die relatiewe toksisiteit van glifosaat as 'n onkruiddoder geëvalueer. Die Duitse Federale Instituut vir Risiko-evaluering toksikologie-oorsig in 2013 het bevind dat met betrekking tot positiewe korrelasies tussen blootstelling aan glifosaatformulerings en die risiko van verskeie kankers, insluitend nie-Hodgkin limfoom, is "die beskikbare data teenstrydig en ver van oortuigend". Maar 'n meta-analise wat in 2014 gepubliseer is, het 'n verhoogde risiko van nie-Hodgkin limfoom geïdentifiseer by werkers wat aan glifosaatformulerings blootgestel is.

In Maart 2015 het die Wêreldgesondheidsorganisasie se Internasionale Agentskap vir Kankernavorsing glifosaat as "waarskynlik kankerverwekkend by mense" (kategorie 2A) geklassifiseer op grond van epidemiologiese studies, dierestudies en in vitro-studies.

Daarteenoor het die Europese Voedselveiligheidsowerheid in November 2015 tot die gevolgtrekking gekom dat "dit onwaarskynlik is dat die stof genotoksies is (dws skadelik vir DNS) of 'n karsinogene bedreiging vir mense inhou", wat later verduidelik het dat hoewel kankerverwekkende glifosaatbevattende formulerings kan bestaan, studies "wat net na die aktiewe stof glifosaat kyk, toon nie hierdie effek nie." Terselfdertyd het die Europese Voedselveiligheidsowerheid 'n Akute Verwysingsdosis van 0,5 mg/kg liggaamsgewig per dag ingestel. Die Aanvaarbare Operator Blootstellingsvlak is gestel op 0.1 mg/kg liggaamsgewig per dag.

Die Wêreldgesondheidsorganisasie en die Verenigde Nasies se Voedsel- en Landbou-organisasie se gesamentlike komitee oor plaagdoderoorblyfsels het in 2016 'n verslag uitgereik waarin gesê word dat die gebruik van glifosaatformulerings nie noodwendig 'n gesondheidsrisiko inhou nie, en gee dieselfde daaglikse innamelimiete as dié van die Europese Voedselveiligheidsowerheid.

In 2017 het die Europese Chemiese Agentskap glifosaat geklassifiseer as iets wat ernstige oogskade veroorsaak en as giftig vir waterlewe, maar het nie bewyse gevind wat dit impliseer as 'n karsinogeen, 'n mutageen, giftig vir voortplanting, of giftig vir spesifieke organe nie.

 

Glifosaat is 'n aminofosfoniese analoog van die natuurlike aminosuur glisien en bestaan, soos alle aminosure, in verskillende ioniese toestande na gelang van pH. Beide die fosfonsuur- en karboksielsuurdele kan geïoniseer word en die amiengroep kan geprotoneer word en dus bestaan die stof ​​as 'n reeks zwitterione. Die oorspronklike sintetiese benadering tot glifosaat het die reaksie van fosfortrichloried met formaldehied behels, gevolg deur hidrolise om 'n fosfonaat te lewer. Glisien word dan met hierdie fosfonaat gereageer om glifosaat te lewer. Sy naam word geneem as 'n sametrekking van die verbindings wat in hierdie sintesestap gebruik word, naamlik glisien en 'n fosfonaat.

PCl₃ + H₂CO → Cl₂P(=O)−CH₂Cl
Cl₂P(=O)−CH₂Cl + 2 H₂O → (HO)₂P(=O)−CH₂Cl + 2 HCl
(HO)₂P(=O)−CH₂Cl + H₂N−CH₂−COOH → (HO)₂P(=O)−CH₂−NH−CH₂−COOH + HCl

Die belangrikste deaktiveringspad vir glifosaat is hidrolise na aminometielfosfonsuur.

Sintese

Twee hoofbenaderings word gebruik om glifosaat industrieel te sintetiseer, wat albei via die Kabachnik-Fields-reaksie verloop. Die eerste is om iminodiasynsuur en formaldehied met fosforsuur te laat reageer (soms in situ gevorm uit fosfortrichloried met behulp van die water wat deur die Mannich-reaksie van die eerste twee reagense gegenereer word). Dekarboksilering van die hidrofosfonileringsproduk gee die verlangde glifosaatproduk. Iminodiasynsuur word gewoonlik op die perseel voorberei deur verskeie metodes, afhangende van die beskikbaarheid van reagens.

Die tweede benadering gebruik glisien in die plek van iminodiasynsuur. Dit vermy die behoefte aan dekarboksilering, maar vereis noukeuriger beheer van stoïgiometrie, aangesien die primêre amien met enige oormaat formaldehied kan reageer om bishidroksimetielglisien te vorm, wat tydens die opwerking gehidroliseer moet word om die gewenste produk te gee.

Hierdie sintetiese benadering is verantwoordelik vir 'n aansienlike deel van die produksie van glifosaat in China, met aansienlike werk wat in die herwinning van die triëtielamien en metanol oplosmiddels gedoen is. Vordering is ook gemaak in die poging om die behoefte aan triëtielamien heeltemal uit te skakel.

• Karbamaat - nog 'n tipe onkruiddoder