Imidacloprid

1.Chemische und physikalische Eigenschaften

1.1 Chemische Identität

• Handelsname: Imidacloprid
• Chemischer Name (IUPAC): 1-(6-chlor-3-pyridylmethyl)-N-nitroimidazolidin-2-ylidenamin
• CAS-Registrierungsnummer: 138261-41-3 (für Imidacloprid); 105827-78-9 (für eine frühere CAS-Nummer, die manchmal zitiert wird)
• Chemische Klasse: Neonicotinoid-Insektizid (insbesondere ein Chloronicotinyl-Insektizid)
• Molekularformel: C₉H₁₀ClN₅O₂
• Molekulargewicht: 255,66 g/mol

1.2 Wichtige physikalische Eigenschaften

• Erscheinungsbild: Farbloses Kristall oder weiß bis cremefarbenes kristallines Pulver.
• Geruch: Schwacher, charakteristischer Geruch oder geruchlos.
• Schmelzpunkt: Etwa 144°C (zerfällt leicht vor dem Schmelzen).
• Siedepunkt: Zerfällt vor dem Sieden bei atmosphärischem Druck.
• Dampfdruck: Sehr niedrig (z. B. ~4 x 10⁻⁷ Pa oder ~3 x 10⁻⁹ mmHg bei 20°C), was darauf hinweist, dass es nicht flüchtig ist.
• Dichte: Etwa 1,54 g/cm³ bei 20°C.
• Löslichkeit:
  • Wasser: Mäßig löslich; 0,61 g/L (610 ppm) bei 20°C. Die Löslichkeit ist pH-abhängig.
  • Organische Lösungsmittel: Löslich in Dichlormethan; leicht löslich in Methanol, Ethanol, Isopropanol, Aceton, Toluol; sehr wenig löslich in n-Hexan.
• Log K_ow (Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizient): Typischerweise etwa 0,57, was auf ein geringes Potenzial für die Bioakkumulation in Fettgewebe, aber eine hohe systemische Bewegung in Pflanzen hinweist.

1.3 Wichtige chemische Eigenschaften

• Stabilität:
  • Stabil gegenüber Hydrolyse bei pH 5-11.
  • Relativ stabil gegenüber Photolyse in Wasser, kann jedoch auf Bodenoberflächen, die Licht ausgesetzt sind, abgebaut werden.
  • Stabil unter normalen Lagerbedingungen.
• Korrosivität: Nicht korrosiv.

2.Produktionstechnologien

2.1 Überblick über die Synthese

1. Synthese von 6-Chloronicotinaldehyd oder 6-Chlorpyridin-3-carboxaldehyd: Dies ist ein wichtiger Zwischenstoff. Es kann aus Picolinderivaten oder anderen Pyridinvorläufern durch Chlorierungs- und Oxidationsschritte hergestellt werden.
2. Synthese von N-Nitroimidazolidin-2-ylidenamin oder dessen Vorläufer: Dieser Teil umfasst die Reaktion von Ethylendiamin mit einem Cyanogenhalogenid (wie Cyanogenbromid) oder Kohlenstoffdisulfid, gefolgt von Reaktionen zur Bildung des Imidazolidinrings und zur Einführung der Nitroiminogruppe.
3. Kondensationsreaktion: Das 6-Chlorpyridylmethylamin (abgeleitet von 6-Chloronicotinaldehyd durch reduktive Aminierung oder durch Reaktion von 6-Chlor-3-(Chlormethyl)pyridin mit einer Aminquelle) wird mit dem N-Nitroimidazolidin-2-ylidenamin-Derivat (z. B. 2-Nitroiminoimidazolidin) zur Bildung von Imidacloprid umgesetzt.
1. Ein üblicher Zwischenstoff ist 6-Chlor-3-(Chlormethyl)pyridin, das mit N-(2-Aminoethyl)-N'-Nitroguanidin oder ähnlichen Verbindungen umgesetzt wird.

2.2 Wichtige Rohstoffe

• Pyridinderivate (z. B. 3-Picolin)
• Chlorierungsmittel (z. B. Chlorgas, Schwefelylchlorid)
• Ethylendiamin
• Cyanogenhalogenide (z. B. Cyanogenbromid) oder Kohlenstoffdisulfid
• Nitrierungsmittel
• Verschiedene Katalysatoren und Lösungsmittel

2.3 Formulierung

• Lösliches Konzentrat (SL)
• Behandlung von Saatgut (FS - Fließfähiges Konzentrat für Saatgutbehandlung; WS - Benetzbares Pulver für Schlamm-Saatgutbehandlung): Sehr häufige Verwendung.
• Benetzbares Pulver (WP)
• Wasserdispergierbare Granulate (WG oder WDG)
• Granulate (GR): Für die Bodenanwendung.
• Tabletten (TB)
• Suspensionskonzentrat (SC)
• Auch in gebrauchsfertigen (RTU) Formulierungen für Verbraucherprodukte, Köder und Kombinationsprodukte mit anderen Pestiziden oder Düngemitteln erhältlich.

3.Anwendungen

3.1 Wirkungsweise

• Imidacloprid ist ein systemisches Insektizid mit translaminarer Aktivität (kann von einer Seite eines Blattes zur anderen wandern).
• Es gehört zu den Insektiziden der Gruppe 4A gemäß dem Insecticide Resistance Action Committee (IRAC).
• Mechanismus: Es wirkt als Agonist des nikotinischen Acetylcholinrezeptors (nAChR) im zentralen Nervensystem von Insekten. Es bindet an diese Rezeptoren, verursacht einen Nervenimpuls, der nicht abgeschaltet werden kann, was zu Überstimulation, Lähmung und Tod des Insekts führt.
• Es ist viel aktiver auf nAChRs von Insekten als auf nAChRs von Säugetieren, was zu seiner selektiven Toxizität beiträgt.
• Aufnahme: Wird von Wurzeln (bei Bodenanwendung oder als Saatgutbehandlung) und Laub aufgenommen und akropetal (aufwärts) innerhalb des Pflanzenxylems transportiert.

3.2 Kulturen

• Es gehört zu den Insektiziden der Gruppe 4A gemäß dem Insecticide Resistance Action Committee (IRAC).
• Mechanismus: Es wirkt als Agonist des nikotinischen Acetylcholinrezeptors (nAChR) im zentralen Nervensystem von Insekten. Es bindet an diese Rezeptoren, verursacht einen Nervenimpuls, der nicht abgeschaltet werden kann, was zu Überstimulation, Lähmung und Tod des Insekts führt.
• Es ist viel aktiver auf nAChRs von Insekten als auf nAChRs von Säugetieren, was zu seiner selektiven Toxizität beiträgt.
• Aufnahme: Wird von Wurzeln (bei Bodenanwendung oder als Saatgutbehandlung) und Laub aufgenommen und akropetal (aufwärts) innerhalb des Pflanzenxylems transportiert.

3.3 Bekämpfte Schädlinge

• Blattläuse (verschiedene Arten)
• Weiße Fliegen (z. B. Bemisia tabaci, Trialeurodes vaporariorum)
• Thripse (verschiedene Arten)
• Blatt- und Zikaden
• Psylliden (z. B. Asiatische Zitrus-Psyllide)
• Einige Käfer: Kartoffelkäfer, Flohkäfer, Japanischer Käfer (Erwachsene).
• Bodeninsekten: Drahtwürmer, Engerlinge (bei Bodenanwendung oder als Saatgutbehandlung).
• Termiten (zum Schutz von Bauwerken)
• Flöhe (bei Haustieren)
• Begrenzte Aktivität gegen: Spinnmilben, Nematoden und die meisten Raupen (Lepidoptera).

4.Marktanalyse

4.1 Überblick über den globalen Markt

• Imidacloprid war einst das weltweit meistverkaufte Insektizid und ein Vorzeigeprodukt der Neonicotinoid-Klasse.
• Sein Marktanteil wurde erheblich durch regulatorische Einschränkungen im Zusammenhang mit der Bienentoxizität, insbesondere in Europa und Nordamerika, beeinträchtigt.
• Es bleibt jedoch weltweit ein weit verbreitetes Insektizid, insbesondere in Regionen mit weniger strengen Vorschriften oder für spezifische Anwendungen, bei denen Alternativen begrenzt sind.
• Der ursprüngliche Hauptpatentinhaber war Bayer CropScience (Produktnamen wie Gaucho, Merit, Confidor, Admire). Viele generische Versionen sind jetzt verfügbar.

4.2 Wichtige Marktdynamiken

• Treiber (historisch und in einigen aktuellen Märkten):
  • Breitbandige Kontrolle von saugenden Schädlingen.
  • Systemische Aktivität und langanhaltender Schutz (insbesondere durch Saatgutbehandlung und Bodenanwendung).
  • Vielseitigkeit bei den Anwendungsmethoden.
  • Relativ niedrige Einsatzraten für einige Anwendungen.
• Beschränkungen/Herausforderungen:
  • Bienentoxizität und Bedenken hinsichtlich Bestäuber: Der Hauptfaktor für den Marktrückgang und regulatorische Maßnahmen.
  • Regulatorische Verbote und Einschränkungen: Erhebliche Auswirkungen in der EU, Kanada und einigen Teilen der USA.
  • Insektizidresistenz: Resistenz gegen Imidacloprid und andere Neonicotinoide wurde bei mehreren wichtigen Schädlingsarten dokumentiert (z. B. Kartoffelkäfer, einige Blattlausarten, Weiße Fliegen).
  • Öffentliche Wahrnehmung: Negative öffentliche Wahrnehmung von Neonicotinoiden aufgrund ihrer Auswirkungen auf Bestäuber.
  • Wettbewerb: Durch neuere Insektizidklassen, biologische Kontrollmittel und integrierte Schädlingsbekämpfungsstrategien (IPM). Es gibt eine Marktverschiebung hin zu Insektiziden mit besserem Umweltprofil.

5.Verbindungen in der Wertschöpfungskette

5.1 Upstream-Verbindungen (Inputs für die Produktion)

• Grundlegende Petrochemikalien: Als Vorläufer für Pyridinringe und andere organische Zwischenstoffe.
• Chlorierungsmittel.
• Ethylendiamin, Cyanogenhalogenide/Kohlenstoffdisulfid: Für die Imidazolidin-Einheit.
• Die chemische Industrie liefert diese grundlegenden Bausteine.

5.2 Downstream-Verbindungen (Outputs und Verbraucher)

• Agrochemische Formulierer: Kaufen Imidacloprid in technischer Qualität, um Endprodukte herzustellen.
• Saatgutunternehmen: Integrieren Imidacloprid in Saatgutbehandlungen.
• Schädlingsbekämpfungsunternehmen (PCOs): Für Termitenbekämpfung und andere strukturelle Schädlingsbekämpfung.
• Veterinärmedizinische Unternehmen: Für Flohbekämpfungsprodukte.
• Distributoren und Einzelhändler: Liefern formulierte Produkte an Landwirte und Verbraucher.
• Landwirte und Züchter: Die Hauptendverbraucher in der Landwirtschaft und im Gartenbau.
• Hausbesitzer: Für Schädlingsbekämpfung im Garten und Produkte zur Pflege von Haustieren.