Acetochlor

1. Chemische und physikalische Eigenschaften

1.1 Chemische Identität

• Allgemeiner Name: Acetochlor
• Chemischer Name (IUPAC): 2-chlor-N-(ethoxymethyl)-N-(2-ethyl-6-methylphenyl)acetamid
• CAS-Registrierungsnummer: 34256-82-1
• Chemische Klasse: Chloroacetamid-Herbizid (auch als Anilid-Herbizid klassifiziert)
• Molekularformel: C₁₄H₂₀ClNO₂
• Molekulargewicht: 269,77 g/mol

1.2 Wichtige physikalische Eigenschaften

• Erscheinungsbild:
  • Reines Acetochlor: Farbloses bis blassgelbes Öl oder kristalliner Feststoff (abhängig von Reinheit und Temperatur).
  • Technische Qualität: Typischerweise eine dunkelbraune oder violette ölige Flüssigkeit.
• Geruch: Milder aromatischer oder süßlicher Geruch.
• Schmelzpunkt:
• Siedepunkt: Etwa 162°C bei 67 Pa (0,5 mmHg). Zersetzt sich bei höheren Temperaturen (z. B. >200°C).
• Dampfdruck: Relativ niedrig (z. B. 4,5 x 10⁻³ Pa oder ~3,4 x 10⁻⁵ mmHg bei 25°C), was auf eine moderate Flüchtigkeit hinweist.
• Dichte: Etwa 1,135 g/cm³ bei 20°C.
• Löslichkeit:
  • Wasser: Niedrige Löslichkeit; etwa 223 mg/L (23 ppm) bei 25°C.
  • Organische Lösungsmittel: Leicht löslich in den meisten organischen Lösungsmitteln wie Aceton, Ethanol, Toluol, Xylol, Dichlormethan, Ethylacetat.
• Log K_ow (Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizient): Typischerweise etwa 3,03 - 3,53, was auf ein moderates Potenzial zur Bioakkumulation hinweist.

1.3 Wichtige chemische Eigenschaften

• Stabilität:
  • Relativ stabil in neutralen und schwach sauren Medien.
  • Hydrolysiert in stark alkalischen (pH > 9) und stark sauren (pH
  • Stabil gegenüber Licht unter normalen Lagerbedingungen.
  • Korrosivität: Kann korrosiv gegenüber einigen Metallen sein. Formulierungen enthalten oft Korrosionsinhibitoren.

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  2. Produktionstechnologien

  2.1 Syntheseübersicht

  Acetochlor wird typischerweise durch einen mehrstufigen Prozess synthetisiert, der die Reaktion eines Anilinderivats mit Chloroacetylchlorid und anschließend einen Alkoxylierungsschritt umfasst. Ein üblicher Weg beinhaltet:
  1. Bildung von 2-ethyl-6-methylanilin (EMA): Dieses Anilinderivat ist ein wichtiger Vorläufer. Es kann durch verschiedene Wege synthetisiert werden, oft unter Verwendung von Nitrierung, Reduktion und Alkylierung von Benzol- oder Toluolderivaten.
  2. Acylierung von EMA mit Chloroacetylchlorid: 2-ethyl-6-methylanilin reagiert mit Chloroacetylchlorid (ClCOCH₂Cl), um ein Zwischenprodukt N-(2-ethyl-6-methylphenyl)-2-chloracetamid zu bilden.
     1. C₆H₃(CH₃)(C₂H₅)NH₂ + ClCOCH₂Cl → C₆H₃(CH₃)(C₂H₅)NHCOCH₂Cl + HCl
  3. Alkoxymethylierung (Ethoxymethylierung): Das Chloroacetamid-Zwischenprodukt wird dann mit Formaldehyd (oder Paraformaldehyd) und Ethanol, typischerweise unter sauren Bedingungen, umgesetzt, um die Ethoxymethylgruppe (-CH₂OCH₂CH₃) am Stickstoffatom einzuführen.
     1. C₆H₃(CH₃)(C₂H₅)NHCOCH₂Cl + CH₂O + CH₃CH₂OH → C₆H₃(CH₃)(C₂H₅)N(CH₂OCH₂CH₃)COCH₂Cl + H₂O

2.2 Wichtige Rohstoffe

• 2-ethyl-6-methylanilin (EMA) oder dessen Vorläufer
• Chloroacetylchlorid
• Formaldehyd (oder Paraformaldehyd)
• Ethanol
• Katalysatoren (z. B. Säurekatalysatoren)
• Lösungsmittel

2.3 Formulierung

• Technisches Acetochlor wird selten direkt verwendet. Es wird typischerweise in verschiedene Produkte für die landwirtschaftliche Nutzung formuliert.
• Übliche Formulierungen umfassen:
  • Emulgierbare Konzentrate (EC): Die häufigste Formulierung.
  • Granulate (GR)
  • Mikroverkapselte (ME/CS) Formulierungen: Entwickelt, um Flüchtigkeit, Anwenderexposition zu reduzieren und möglicherweise die Dauer der Unkrautbekämpfung oder die Pflanzensicherheit zu verbessern.
• Formulierungen enthalten oft Zusatzstoffe, Lösungsmittel, Emulgatoren und manchmal Schutzstoffe (zum Schutz der Kulturpflanzen).

3. Anwendungen

3.1 Wirkungsweise

• Acetochlor ist ein selektives, vorauflaufendes Herbizid.
• Es gehört zu den Gruppe-15-(K3)-Herbiziden gemäß dem Herbicide Resistance Action Committee (HRAC) und der Weed Science Society of America (WSSA).
• Mechanismus: Es hemmt die Synthese von sehr langkettigen Fettsäuren (VLCFAs) in empfindlichen Pflanzen. Diese Störung beeinflusst die Zellteilung, das Zellwachstum und die Bildung von Zellmembranen, insbesondere bei sich entwickelnden Keimlingen.
• Aufnahme: Wird hauptsächlich von den aufkommenden Trieben (Coleoptile bei Gräsern, Hypokotyl bei Breitblättern) keimender Unkräuter aufgenommen, und in geringerem Maße von den Wurzeln.
• Symptome: Unkräuter treten normalerweise nicht aus dem Boden hervor oder wachsen verkümmert und deformiert, bevor sie kurz darauf absterben.

3.2 Kulturpflanzen

• Mais: Sein größter Markt.
• Sojabohnen: Die Verwendung kann in einigen Regionen stärker eingeschränkt sein oder spezifische Formulierungen/Schutzstoffe erfordern.
• Baumwolle
• Erdnüsse
• Zuckerrohr
• Kartoffeln
• Sonnenblumen
• Andere Kulturen wie einige Gemüse (z. B. Brassicas, Zwiebeln in einigen Regionen)

3.3 Bekämpfte Unkräuter

• Einjährige Gräser:
  • Fuchsschwanzgräser (Setaria spp.)
  • Hühnerhirse (Echinochloa crus-galli)
  • Fingerhirse (Digitaria spp.)
  • Krummgras (Eleusine indica)
  • Fallhirse (Panicum dichotomiflorum)
• Einige einjährige breitblättrige Unkräuter:
  • Amarant (Amaranthus spp.)
  • Gänsefuß (Chenopodium album)
  • Gemeine Ambrosie (Ambrosia artemisiifolia) (Unterdrückung)
  • Nachtschatten (Solanum spp.)
  • Wasserhanf (Amaranthus tuberculatus) (obwohl Resistenz ein Problem darstellt)
• Einige Seggen:
  • Gelbe Nussgras (Cyperus esculentus) (Unterdrückung oder Bekämpfung)

4. Marktanalyse

4.1 Überblick über den globalen Markt

• Acetochlor ist ein weltweit weit verbreitetes Herbizid, insbesondere in Maisanbaugebieten.
• Wichtige Märkte sind Nordamerika (USA), Südamerika (Brasilien, Argentinien), Asien (China, Indien) und Teile Europas.
• Es ist ein ausgereiftes Produkt, hält jedoch aufgrund seiner Wirksamkeit und relativ niedrigen Kosten für bestimmte Unkrautspektren weiterhin einen bedeutenden Marktanteil.

4.2 Wichtige Marktdynamiken

• Treiber:
  • Effektive Bekämpfung von wichtigen einjährigen Gräsern und einigen breitblättrigen Unkräutern in Hauptkulturen wie Mais.
  • Kostenwirksamkeit im Vergleich zu einigen neueren Herbiziden.
  • Einsatz in Programmen zur Bekämpfung von Herbizidresistenzen (bei angemessener Verwendung in Mischungen oder Rotationen).
• Beschränkungen/Herausforderungen:
  • Regulatorischer Druck: Aufgrund von Bedenken hinsichtlich Karzinogenität und Grundwasserkontaminationspotenzial ist die Verwendung in einigen Ländern/Regionen eingeschränkt oder verboten (z. B. seit 2012 in der Europäischen Union verboten).
  • Herbizidresistenz: Zunehmende Fälle von Unkrautpopulationen, die resistent gegen Acetochlor und andere Gruppe-15-Herbizide sind (z. B. Wasserhanf).
  • Umweltbedenken: Grundwasserkontamination und Toxizität gegenüber Nichtzielorganismen.
  • Konkurrenz: Durch andere Chloroacetamide (z. B. Metolachlor, Alachlor - obwohl die Verwendung von Alachlor stärker zurückgegangen ist), HPPD-Inhibitoren und andere Herbizidklassen.
  • Entwicklung sicherer Formulierungen: Streben nach mikroverkapselten oder geschützten Formulierungen zur Risikominderung.

5. Verbindungen zwischen Vor- und Nachgelagerten Prozessen

5.1 Vorwärtsverbindungen (Inputs für die Produktion)

• Grundlegende Petrochemikalien: Benzol, Toluol, Ethylen (als Vorläufer für Alkylgruppen und andere Zwischenprodukte).
• Chlor- und Essigsäurederivate: Für Chloroacetylchlorid.
• Formaldehyd und Ethanol: Für die Ethoxymethylgruppe.
• Ammoniak: Für die Anilinsynthese.
• Die Verfügbarkeit und die Kosten dieser chemischen Bausteine beeinflussen die Produktionskosten von Acetochlor