草甘膦

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草甘膦
Glyphosate
IUPAC名
N-(phosphonomethyl)glycine
别名 2-[(phosphonomethyl)amino]acetic acid;N-(膦酰基甲基)甘氨酸;草甘膦;农达;镇草宁;N-(膦酰甲基)氨基乙酸;N-(磷酰基甲基)甘氨酸
识别
CAS号 1071-83-6

38641-94-0 (isopropylammmonium salt)
70393-85-0 (sesquisodium salt)
81591-81-3 (trimethylsulfonium salt)
PubChem 3496
ChemSpider 3376
SMILES
InChI
InChIKey XDDAORKBJWWYJS-UHFFFAOYAE
EC编号 213-997-4
ChEBI 27744
RTECS MC1075000
KEGG C01705
性质[1]
化学式 C3H8NO5P
摩尔质量 169.07 g·mol−1
外观 白色结晶粉末
密度 1.704 g/cm3 (20 °C)
熔点 184.5 °C
沸点 decomp. at 187 °C
溶解性 1.01 g/100 mL (20 °C)
log P −2.8
pKa <2, 2.6, 5.6, 10.6
危险性[1][2]
警示术语 R:R41, R51/53
安全术语 S:S2, S26, S39, S61
MSDS InChem MSDS
欧盟编号 607-315-00-8
欧盟分类 Irritant (Xi)
Dangerous for the environment (N)
GHS危险性符号
Template:GHS05Template:GHS09
GHS提示词 DANGER
H-术语 H318, H411
P-术语 P273, P280, P305+351+338, P310, P501
闪点 不可燃
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

草甘膦嘉磷塞(Glyphosate;N-(phosphonomethyl)glycine),其商品名稱為年年春Roundup)、好過春治草春日產春好伯春等,是一种廣效型的有机磷除草剂。它是一种非选择性内吸传导型茎叶处理除草剂,它是一種有機磷化合物,具體為膦酸酯。它用來殺死雜草,尤其是與作物競爭的一年生闊葉雜草。由孟山都公司的化學家約翰·E.弗朗茨在1970年發現,其專利於2000年到期。農民很快接受草甘膦,特別是在孟山都推出了抗草甘膦(抗農達, Roundup Ready)轉基因作物(黃豆、棉花、油菜及玉米),使農民能夠殺死雜草而不會殺死他們的莊稼。草甘膦使用时一般将其制成异丙胺盐或钠盐。草甘膦除草性能优异,极易通過葉面少量通過根吸收,並運送到植物生長點。它抑制植物酶參與合成的三個芳香氨基酸:酪氨酸,色氨酸和苯丙氨酸。因此,它僅在活躍生長的植物有效,而不是有效地作為芽前除草劑。对一年生及多年生杂草都有很高的活性。透過基因改造,可使作物能耐草甘膦。2007年草甘膦是美國的農業領域最常用的除草劑,也是大多數家園、花園、政府、工業和商業使用的第二位。2010年在美國有93%的大豆耕地,相當大比例的玉米及棉花,種植的都是抗嘉磷塞種子,而阿根廷及巴西的比例更高。到了2016年出現了草甘膦除草劑應用頻率100倍增長,部分原因是應對前所未見的全球出現和蔓延的抗草甘膦雜草。

毒性[编辑]

對人體影響[编辑]

草甘膦一般在口服後15分鐘內便可能產生嘔吐及喉部疼痛現象,另外接著可能產生腹痛及腹瀉症狀。病徵通常在服用量超過100毫升較明顯[3]。中毒者不能透過催吐來解毒,而只能透過解除各種病徵來舒緩病況[3]
美國、加拿大和瑞典的病例對照研究,排除其他殺蟲劑的影響後,發現職業上接觸草甘膦,罹患非霍奇金氏淋巴瘤風險增加。而以大鼠為實驗對象的研究發現,接觸草甘膦的大鼠出現腎、胰腺和皮膚癌。
根據EPA的技術文件,長期暴露於高於MCL的草甘膦可能導致腎臟和生殖系統損壞。
斯里蘭卡指出草甘膦會使砷毒性大增,導致大批農民長年得腎病,目前已經被政府明令禁止使用。

致癌性與轉基因食物[编辑]

由於草甘膦的优异除草性能,透過基因改造,可使作物能耐草甘膦。不過,草甘膦本身对人体(尤其是消化系统)有轻微毒性[4],所以歐盟對食水中的殘留草甘膦含量有嚴格的規定[5]。根據德國萊比錫大學於2011年12月進行的一項研究,在受驗的一批柏林市區居民的尿液樣本內,所有樣本均發現其殘留草甘膦含量比歐盟食水內的殘留標準高出5到20倍[4][5],足以證明草甘膦在人類的整條食物鏈內不斷殘留積累。所以現時有建議完全禁用草甘膦。

性质[编辑]

白色结晶,易溶于水、乙醇丙酮氯苯煤油二甲苯,不可燃,常温下稳定,易于运输。[6]

制取[编辑]

  1. 氯乙酸铵为原料,先与氢氧化钙反应得到亚氨基二乙酸英语Iminodiacetic acid钙盐,在硫酸钠作用下生成亚氨基二乙酸。然后用三氯化磷甲醛与亚氨基二乙酸反应,得到双甘膦(嘉磷塞)[7],最后用浓硫酸或过氧化氢氧化双甘膦,得到草甘膦。
    从氯乙酸铵制取草甘膦
  2. 自产亚磷酸三甲酯英语Trimethyl phosphite的企业采用亚磷酸三甲酯生产工艺生产草甘膦。
  3. 采用亚磷酸二甲酯英语Dimethyl Methylphosphonate(DMMP,甲基磷酸二甲酯,膦酸二甲酯)生产工艺生产:亚磷酸二甲酯与甲醛甘氨酸反应生成草甘膦二甲酯,然后水解得草甘膦。此法有收率高,纯度高的优点,是目前中国生产草甘膦的主要方法。[8]
    从亚磷酸二甲酯制取草甘膦

作用机制[编辑]

草甘膦主要是阻碍芳香氨基酸的生物合成,即苯丙氨酸色氨酸酪氨酸通过莽草酸途径的合成。它对EPSPS合酶(5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸合酶, 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase)有抑制作用,该酶可以催化莽草酸-3-磷酸(shikimate-3-phosphate, S3P)和磷酸烯醇式丙酮酸(phosphoenolpyruvate)向5-烯醇丙酮酸莽草酸-3-磷酸(5-enolpyruvyl-shikimate-3-phosphate, EPSP)的转化,因此草甘膦干扰这一生物合成的酶促反应,导致莽草酸(shikimate)在生物体内的积累。抑制酶使莽草酸在植物組織積累並轉移其他生化過程的精力和資源。雖然幾小時內植物停止增長,需要幾天時間樹葉開始變黃。[9] 此外草甘膦也可以抑制其他植物酶[10][11]和动物酶[12]的活性。


草甘膦的作用机制


草甘膦在高等植物内的代谢十分缓慢,曾测试出其代谢物为氨甲基膦酸甲氨基乙酸。正由于草甘膦在植物体内具有高度的运转性能、缓慢的降解性能和高度的植物毒性,决定了它是一个理想的防除多年生杂草的除草剂。[13]

目前正在研究对草甘膦有抗性植物的培养。生物化学家从微生物中筛选出体内含有EPSP过量的菌种,将其有关的基因导入到烟草和黄豆组织中,从而培养出能耐草甘膦的植株。[14][15]

中毒之處理[编辑]

  • 主要成份
嘉磷塞異丙胺鹽(Isopropylamine)之醣磷類佔41%,非離子性之表面擴張劑(polyoxyethyleneamine)佔15%,普遍以褐黃色溶液型態出售。
  • 症狀
一般在口服後15分鐘內,便可能產生嘔吐及喉部疼痛現象,另外接著可能產生腹痛及腹瀉症狀,通常服用量超過 100 ml 者,較易有明顯症狀發生。嚴重中毒的患者則可能伴隨有低血壓、口腔潰爛、消化道潰瘍、呼吸困難、咳嗽、發紺、寡尿及腎功能損傷、電解質不平衡等情形。在以往,死亡原因多認為乃是因腹瀉導致的低血壓所致,但根據近年來的觀察,呼吸道的傷害,可能才是造成死亡的原因,其中特別是年齡愈大、肺部損傷愈嚴重者,更容易死亡。 [16]
  • 送醫

参见[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Template:EHC-ref
  2. ^ Index no. 607-315-00-8 of Annex VI, Part 3, to Regulation (EC) No 1272/2008 of the European Parliament and of the Council of 16 December 2008 on classification, labelling and packaging of substances and mixtures, amending and repealing Directives 67/548/EEC and 1999/45/EC, and amending Regulation (EC) No 1907/2006. OJEU L353, 31.12.2008, pp 1–1355 at pp 570, 1100..
  3. ^ 3.0 3.1 引用错误:没有为名为vghtpe的参考文献提供内容
  4. ^ 4.0 4.1 Glyphosate in Monsanto’s Roundup Found in All Urine Samples Tested [所有尿液樣本測試均發現孟山都的Roundup的草甘膦]. NaturalSociety. 2012-01-26 [2013-04-03] (英文). 
  5. ^ 5.0 5.1 Brändli, Dirk; Reinacher, Sandra. Herbicides found in Human Urine [人類尿液發現除草劑]. Ithaka-Journal für Terroirwein, Biodiversität und Klimafarming (英文). 
  6. ^ Williams GM, Kroes R, Munro IC. Safety Evaluation and Risk Assessment of the Herbicide Roundup and Its Active Ingredient, Glyphosate, for Humans. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2000, 31 (2): 117–165. doi:10.1006/rtph.1999.1371.  PMID 10854122.
  7. ^ 除草劑與基因改造食品行政院國家科學委員會
  8. ^ 草甘膦;N-(磷酰基甲基)甘氨酸;镇草宁;N-(膦酰基甲基)甘氨酸;农达;N-(膦酰甲基)氨基乙酸. 化工引擎. [2009-08-23]. 
  9. ^ E. Schönbrunn; 等. Interaction of the herbicide glyphosate with its target enzyme 5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate synthase in atomic detail. PNAS. 2001, 98 (4): 1376–1380. 
  10. ^ Su, L. Y.; 等. The relationship of glyphosate treatment to sugar metabolism in sugarcane: New physiological insights. J. Plant Physiol. 1992, 140: 168–173. 
  11. ^ Lamb, D. C.; 等. Glyphosate is an inhibitor of plant cytochrome P450: Functional expression of Thlaspi arvensae cytochrome P45071B1/ reductase fusion protein in Escherichia coli. Biochem. Biophys. Res. Comm. 1998, 244 (1): 110–114. doi:10.1006/bbrc.1997.7988. 
  12. ^ Hietanen, E., K. Linnainmaa, and H. Vainio. Effects of phenoxyherbicides and glyphosate on the hepatic and intestinal biotransformation activities in the rat. Acta Pharm. et Toxicol. 1983, 53 (2): 103–112. doi:10.1111/j.1600-0773.1983.tb01876.x. 
  13. ^ Ashton, F. M. and Crafts, A. S. Mode of Action of Herbicides. New York: John Wiley & Sons. 1981. 
  14. ^ G. R. Heck; 等. Development and Characterization of a CP4 EPSPS-Based, Glyphosate-Tolerant Corn Event (Free full text). Crop Sci. Jan 1, 2005, 45 (1): 329–339. 
  15. ^ T. Funke; 等. Molecular basis for the herbicide resistance of Roundup Ready crops (Free full text). PNAS. 2006, 103: 13010–13015. doi:10.1073/pnas.0603638103. PMID 16916934. 
  16. ^ 年年春除草劑中毒之處理,楊振昌醫師,台北榮總,毒藥物防治諮詢中心