Profenofos

1. Chemische und physikalische Eigenschaften

1.1 Chemische Identität

• Handelsname: Profenofos
• Chemischer Name (IUPAC): O-(4-Brom-2-chlorphenyl) O-ethyl S-propylphosphorthioat
• CAS-Registrierungsnummer: 41198-08-7
• Chemische Klasse: Organophosphat-Insektizid/Akarizid
• Molekularformel: C₁₁H₁₅BrClO₃PS
• Molekulargewicht: 373,63 g/mol

1.2 Wichtige physikalische Eigenschaften

• Erscheinungsbild: Blassgelbe bis bernsteinfarbene ölige Flüssigkeit. Technische Qualität ist oft bräunlich.
• Geruch: Knoblauch- oder mercaptanähnlicher Geruch.
• Schmelzpunkt: Nicht anwendbar (flüssig bei Raumtemperatur).
• Siedepunkt: Etwa 100°C bei 1,8 Pa (0,0135 mmHg); Zersetzung bei höheren Temperaturen (z. B. >150-200°C).
• Dampfdruck: Relativ niedrig, aber höher als bei vielen anderen Organophosphaten (z. B. 0,124 mPa oder 1,24 x 10⁻⁶ hPa bei 20°C; oder 9,3 x 10⁻⁷ mmHg bei 20°C). Dies weist auf ein gewisses Potenzial zur Verdampfung hin.
• Dichte: Etwa 1,455 g/cm³ bei 20°C.
• Löslichkeit:
  • Wasser: Niedrige Löslichkeit; 28 mg/L (28 ppm) bei 25°C.
  • Organische Lösungsmittel: Leicht mischbar mit den meisten organischen Lösungsmitteln wie Aceton, Dichlormethan, Ethanol, Methanol, Toluol, Xylol, n-Hexan.
• Log K_ow (Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizient): Typischerweise etwa 4,0 - 4,8, was auf eine hohe Lipophilie und ein Potenzial zur Bioakkumulation hinweist, obwohl dies durch Metabolismus und Abbau ausgeglichen werden kann.

1.3 Wichtige chemische Eigenschaften

• Stabilität:
  • Relativ stabil in neutralen und schwach sauren Medien.
  • Hydrolysiert in alkalischen Medien; die Hydrolyserate steigt mit pH-Wert und Temperatur.
  • Anfällig für Photodegradation, aber im Allgemeinen stabiler als einige andere Organophosphate.
• Korrosivität: Kann korrosiv gegenüber einigen Metallen sein.

2. Produktionstechnologien

2.1 Syntheseübersicht

1. Synthese von 4-Brom-2-chlorphenol: Dieses wichtige Zwischenprodukt kann durch Bromierung von 2-Chlorphenol oder durch Chlorierung von p-Bromphenol hergestellt werden.
2. Phosphorylierung: Reaktion von 4-Brom-2-chlorphenol mit O-ethyl S-propylphosphorchloridothioat (oder O-ethylphosphordichloridothioat, gefolgt von einer Reaktion mit Propanthiol und dann 4-Brom-2-chlorphenol oder ähnlichen Variationen).
   1. Das O-ethyl S-propylphosphorchloridothioat kann aus Thiophosphorylchlorid (PSCl₃) durch sequentielle Reaktionen mit Ethanol und dann Propanthiol (oder Natriumpropanthiolat) oder umgekehrt synthetisiert werden.

2.2 Wichtige Rohstoffe

• 2-Chlorphenol oder p-Bromphenol (oder andere Vorläufer für 4-Brom-2-chlorphenol)
• Bromierungsmittel (z. B. Brom)
• Chlorierungsmittel (z. B. Chlor, Schwefelsäurechlorid)
• Thiophosphorylchlorid (PSCl₃)
• Ethanol
• n-Propanthiol (n-Propylmercaptan)
• Basen (z. B. Natriumhydroxid, Triethylamin)
• Lösungsmittel

2.3 Formulierung

• Emulgierbare Konzentrate (EC): Häufigste Formulierung.
• Ultra-Niedrig-Volumen (ULV)-Flüssigkeiten
• Kann auch in Mischungen mit anderen Insektiziden (z. B. Pyrethroiden) gefunden werden, um das Wirkungsspektrum zu erweitern oder Resistenzen zu bekämpfen.

3. Anwendungen

3.1 Wirkungsweise

• Profenofos ist ein nicht-systemisches Insektizid und Akarizid mit Kontakt- und Magenwirkung. Es zeigt auch translaminare Aktivität (dringt in Blattgewebe ein, um ein Reservoir des Wirkstoffs innerhalb des Blattes zu bilden).
• Wie andere Organophosphate wirkt es als Acetylcholinesterase (AChE)-Hemmer.
• Mechanismus: Es (oder sein aktiver Metabolit, falls bioaktiviert) phosphoryliert die Serin-Hydroxylgruppe in der aktiven Stelle des AChE-Enzyms. Diese irreversible Hemmung von AChE führt zur Akkumulation des Neurotransmitters Acetylcholin (ACh) an Nervensynapsen. Die kontinuierliche Nervenstimulation führt zu Übererregung, Krämpfen, Lähmungen und letztendlich zum Tod des Insekts oder der Milbe.
• Gehört zur Gruppe 1B der Insektizid-Resistenz-Aktionskomitee (IRAC)-Klassifikation.

3.2 Kulturen

• Baumwolle: Ein wichtiger historischer Markt zur Bekämpfung von Baumwollkapselwürmern, Blattläusen, Spinnmilben und Weißen Fliegen.
• Sojabohnen
• Mais
• Kartoffeln
• Zuckerrüben
• Gemüse: Einschließlich Tomaten, Kohlgemüse, Bohnen.
• Tabak
• Zierpflanzen

3.3 Bekämpfte Schädlinge

• Lepidopterenschädlinge (Raupen): Baumwollkapselwürmer (z. B. Helicoverpa armigera, Heliothis virescens), Heereswürmer, Schnittwürmer, Blattroller, Knospenwürmer.
• Saugende Insekten: Blattläuse, Weiße Fliegen (insbesondere Bemisia tabaci), Jassiden (Blatthüpfer), Thripse.
• Milben: Spinnmilben (z. B. Tetranychus spp.).
• Einige Käfer: Kartoffelkäfer.
• Es ist bekannt für seine gute Aktivität gegen resistente Stämme einiger Schädlinge, insbesondere bestimmter Populationen von Weißen Fliegen und Milben, aufgrund einer etwas anderen Bindungseigenschaft an AChE im Vergleich zu einigen anderen Organophosphaten.

4. Marktanalyse

4.1 Überblick über den globalen Markt

• Profenofos war historisch ein bedeutendes Insektizid, insbesondere zur Bekämpfung von Baumwollschädlingen, vor allem in Entwicklungsländern, in denen breit gefächerte, kostengünstige Lösungen gesucht wurden.
• Sein Marktanteil ist in vielen Regionen erheblich zurückgegangen aufgrund von:
  • Hoher Toxizität für Säugetiere und damit verbundenen Risiken für Anwender.
  • Erheblichen ökotoxikologischen Bedenken (insbesondere für Vögel und aquatische Lebewesen).
  • Regulatorischen Einschränkungen und Verboten.
  • Entwicklung von Insektizidresistenzen bei einigen Zielschädlingen.
  • Verfügbarkeit neuerer, sicherer und oft selektiverer Insektizide (z. B. Pyrethroide, Neonicotinoide (obwohl diese ihre eigenen Probleme haben), Diamide).
• Es könnte immer noch in einigen Ländern verwendet werden, in denen die Vorschriften weniger streng sind oder bei spezifischen Schädlingsproblemen, bei denen Alternativen begrenzt oder weniger effektiv sind.

4.2 Wichtige Marktdynamiken

• Treiber (historisch):
  • Breit gefächerte Aktivität.
  • Wirksamkeit gegen Milben sowie Insekten.
  • Translaminare Wirkung.
  • Relativ niedrige Kosten in einigen Märkten.
  • Wirksamkeit gegen einige OP-resistente Schädlinge.
• Beschränkungen/Herausforderungen:
  • Hohe menschliche Toxizität: Hauptsorge für die Arbeitssicherheit.
  • Schwere Ökotoxizität: Hohes Risiko für Vögel, Fische und Bienen.
  • Regulatorische Verbote und Einschränkungen: In vielen Ländern schrittweise ausgemustert oder stark eingeschränkt (z. B. EU, USA (viele Anwendungen wurden gestrichen oder eingeschränkt) und andere).
  • Insektizidresistenz: Obwohl es einige resistente Stämme kontrollieren konnte, hat sich auch eine Resistenz gegen Profenofos selbst bei einigen Schädlingen entwickelt.
  • Negative öffentliche Wahrnehmung: Aufgrund seiner gefährlichen Natur.
  • Umstellung auf IPM und sicherere Alternativen.

5. Verbindungen in der Wertschöpfungskette

5.1 Verbindungen in der vorgelagerten Wertschöpfungskette (Inputs für die Produktion)

• Grundchemikalien: Phenolderivate, Brom, Chlor.
• Zwischenprodukte: 4-Brom-2-chlorphenol, Thiophosphorylchlorid, Ethanol, n-Propanthiol.
• Beschaffung dieser Rohstoffe aus der chemischen Industrie.

5.2 Verbindungen in der nachgelagerten Wertschöpfungskette (Outputs und Verbraucher)

• Agrochemische Formulierer: Kaufen Profenofos in technischer Qualität, um EC-Formulierungen und Mischungen herzustellen.
• Distributoren und Einzelhändler: Liefern formulierte Produkte an Endverbraucher.
• Landwirte: Historisch hauptsächlich Baumwollanbauer und Anbauer anderer Kulturen in Regionen, in denen es noch erlaubt ist.
• Schädlingsbekämpfer (weniger verbreitet für dieses Produkt im Vergleich zu anderen).