Замена одного из атомов кислорода в производных фосфорной кислоты на серу приводит к значительному уменьшению токсичности соединений для млекопитающих без существенного изменения инсектицидной и акарицидной активности, хотя имеются и исключения. В связи с этим производные тиофосфорной кислоты получили широкое применение в сельском хозяйстве и в системе здравоохранения для борьбы с вредными членистоногими.

Как известно, производные тиофосфорной кислоты могут иметь структуру тионов или тиолов:

.

Тионовые производные при нагревании или воздействии тех или иных реагентов перегруппировываются в тиоловые изомеры. Эта реакция известна под названием перегруппировки Пищемука. В зависимости от условий и реагентов простейшие производные тиофосфорной кислоты, например соли, образуют или тиоловые, или тионовые изомеры. Это обусловлено двойственной реакционной способностью производных тиофосфорной кислоты вследствие таутомерии:

.

Большинство тиоловых производных более токсично для млекопитающих, чем изомерные им тионовые соединения.

В качестве пестицидов применяются главным образом смешанные эфиры тиофосфорной кислоты структур (1) - (5), где R - низший алифатический радикал, Аr - ароматический или гетероциклический радикалы, содержащие различные заместители в ядре или гетероцикле, а также амидотиофосфаты структуры (6) и (7). Соединения (1) и (8) используют в качестве фунгицидов, а соединения (6) - как гербициды.

(1) (2) (3)

(4) (5)

(6) (7) (8)

Из химических свойств смешанных эфиров тиофосфорной кислоты прежде всего следует указать их способность к гидролизу с отщеплением алифатического или ароматического радикалов. Инсектицидные свойства их в результате гидролиза практически полностью теряются.

Наряду с гидролизом тионовые эфиры тиофосфорной кислоты легко окисляются. Окисление идет по атому серы и при действии сильных окислителей получается серная кислота. Токсичность образующихся при окислении фосфатов значительно выше. Тиоловые эфиры тиофосфорной кислоты также способны к окислению и в этом случае окисление идет по атому серы, конечным продуктом окисления является соответствующая сульфоновая кислота. Продукты окисления тиоловых эфиров значительно менее токсичны, чем исходные вещества.

В организме животных и объектах окружающей среды производные тиофосфорной кислоты подвергаются окислению и гидролизу. На первой стадии окисления отщепляется тионовая сера и тиофосфаты переходят в соответствующие производные фосфорной кислоты, большинство которых более высоко токсичны, чем исходные соединения. Тиофосфаты подвергаются также гидролизу с образованием кислых эфиров тиофосфорной и фосфорной кислот, большинство которых мало токсичны для млекопитающих. Как правило, реакции окисления и гидролиза протекают почти одновременно, вследствие чего образуются мало токсичные для животных соединения.

В качестве примера на схеме 3 показаны основные пути метаболизма тиофоса.

Схема 3.

Аналогично разлагаются и многие другие эфиры тиофосфорной кислоты. В частности, по аналогичной схеме протекает метаболизм фенитротиона в организме комнатных мух, резистентных к тиофосфатам. Однако в этом случае наряду с гидролизом и окислением по атому серы окисляется метальная группа в ароматическом ядре до гидроксиметильной. Имеются указания об адсорбции фенитротиона почвой. При наличии в эфирном радикале сульфидных групп они сначала окисляются до сульфоксидов и сульфонов, затем до сульфоновых кислот. Последняя реакция протекает более медленно и приводит практически к полному распаду соединения на простейшие продукты.

Еще статьи по теме

Этапы перераспределения вещества и энергии в биосфере
Создание и существование биомассы неразрывно связаны с поступлением энергии и веществ из окружающей среды. Большинство веществ земной коры проходит через живые организмы и вовлекается в биологический круговорот веществ, создавший биосферу ...

Расчет и прогнозирование состояния окружающей среды
В настоящее время особо актуальны вопросы, связанные с охраной окружающей среды. В XX веке загрязнение и разрушение окружающей среды нередко стали связывать с хозяйственной деятельностью человека. Антропогенные изменения окружающей среды ...