はじめに -合成ピレスロイドの概説-
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天然のピレトリンの化学構造を改変する研究を通して、物理的および化学的特性が改善され、より強力な生物学的活性を有する数々の合成ピレスロイドが製造された。初期の合成ピレスロイドのうちいくつかは商品化に成功し、主として衛生害虫の駆除に用いられた。他のより最近開発されたピレスロイドは、広範囲の害虫に対する優れた効果と、環境中での残留性が低いことから農業用の殺虫剤として導入されてきた。
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| 2. |
ピレスロイドは、有機塩素、有機リン、カーバメート、その他の化合物に加えて、別の殺虫剤のグループを構成する。現在商品化されているピレスロイドとして、アレスリン、レスメトリン、d-フェノトリン、テトラメトリン(公衆衛生上重要な害虫用)およびシペルメトリン、デルタメトリン、フェンバレレート、ペルメトリン(主として農業害虫用)がある。そのほかにピレスロイドとしては、フラメトリン、カデトリン(kadethrin)、テラレトリン(tellallethrin)(通常は家庭害虫用)、フェンプロパトリン、トラロメトリン、シハロトリン、ラムダ-シハロトリン、テフルトリン、シフルトリン、フルシトリネート、フルバリネート、バイフェネート(biphenate)(農業害虫用)が含まれる。
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| 3. |
いくつかの合成ピレスロイドの毒性学的評価は、食糧農業機関(FAO)/世界保健機関(WHO)の合同の残留農薬専門家会議(JMPR)により行われている。シペルメトリン、デルタメトリン、フェンバレレート、ペルメトリン、d-フェノトリン、シフルトリン、シハロトリン、フルシトリネートの一日許容摂取量(ADI)はJMPRにより見積もられている。
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| 4. |
合成ピレスロイドは、化学的には特定の酸(例えば、菊酸、ハロゲン置換の菊酸、2-(4-クロロフェニル)-3-メチル酪酸)とアルコール(例えば、アレスロロン、3-フェノキシベンジルアルコール)のエステルである。ある種のピレスロイドでは、酸および/またはアルコール部分に不斉センターが存在し、製品はしばしば光学(1R/1Sまたはd/l)および幾何(cis/trans)双方の異性体の混合物から構成されている。しかし、それらの製品の殺虫作用の大部分は1種あるいは2種の異性体中に存在する。一部の製品(d-フェノトリン、デルタメトリン)は、このような効果を有する異性体のみから構成されている。
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| 5. |
合成ピレスロイドは、哺乳類および/または昆虫類のナトリウムチャネルを作用点として、末梢および中枢神経系の軸索に作用する神経毒である。単回投与により、哺乳類では、振戦(ふるえ)、異常興奮、流涎、舞踏病様アテトーシス(訳者注:無定位運動症ともいい、指や手の屈曲、進展などの、緩慢な、ねじるような運動が常に連続している状態)、麻痺などの毒性徴候を生じさせた。この徴候はかなり速やかに消失し、動物は一般的には一週間以内に回復する。合成ピレスロイドは、致死量に近い投与量では、軸索の腫脹および/または傷害座骨神経のミエリン(髄素)の変質などの神経系における一過性の変化を生じさせる。それらは、ある種の有機リン化合物により誘発される種類の遅発性神経毒性を発症させる、とは見なされていない。合成ピレスロイドの毒性メカニズムと、それらの2種のタイプの分類については付属資料で説明されている。
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| 6. |
一部のピレスロイド(デルタメトリン、フェンバレレート、シハロトリン、ラムダ-シハロトリン、フルシトリネート、シペルメトリン)は暴露されたヒトの皮膚に一過性のかゆみおよび/または灼熱感を生じさせる。
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| 7. |
合成ピレスロイドは、一般には、哺乳類においては、エステル加水分解、酸化作用、抱合により代謝され、体組織に蓄積する傾向はない。環境中では、合成ピレスロイドは土壌、植物中でかなり速やかに分解される。エステル加水分解と分子の種々の部位における酸化作用は主要な分解過程である。このピレスロイドは土壌および底質に強く吸着され、水により溶出されることはほとんどない。生物中における生物濃縮の傾向はほとんどない。
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| 8. |
施用濃度の低いことと環境中での速やかな分解により、食品中の残留は一般的には低い。
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| 9. |
合成ピレスロイドは、実験室での試験において、魚類･水生節足動物類･ミツバチに対し毒性を示す。しかし、実際の使用においては、低い施用濃度と環境中での残留性がないことにより、重大な有害影響は認められていない。鳥類および家畜における合成ピレスロイド類の毒性は低い。
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| 10. |
FAO/WHOの評価資料のほか、合成ピレスロイド類の化学的特性、代謝、哺乳類毒性、環境影響その他について、いくつかの優れたレビューと成書が刊行されており、これらには、Elliot(1977)、Miyamoto(1981)、Miyamoto & Kearney(1983)、Leahey(1985)が含まれる。
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(訳者注:合成ピレスロイドの名称のうち、日本で農薬登録のない殺虫剤(kadethrin、tellallethrin、biphenate)には英語原名を付記した。)
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1.要約および評価
1.1 物質の同定、物理的･化学的特性、分析方法
デルタメトリンは1974年に合成され、1977年に初めて市販された。化学的には、菊酸2,2-ジメチル-3-(2,2-ジブロモビニル)シクロプロパンカルボン酸(Br2CA)とα-シアノ-3-フェノキシベンジルアルコールのジブロモ派生物の8種類の立体異性体エステルの[1R, cis; αS]異性体である。
工業製品原体のデルタメトリンは、98〜101℃の融点を有する無臭で白色の粉末で、98%以上のデルタメトリンを含有する。その蒸気圧は25℃で2.0×10-6Paで、実質的には非揮発性である。水には不溶性であるが、アセトン、シクロヘキサノン、キシレンなどの有機溶剤中では溶解する。
残留分析および環境サンプルの分析は、n-ヘキサン/アセトンによる溶媒抽出、n-ヘキサン/アセトン/水による分配、シリカゲル･カラム･クロマトグラフによる洗浄、最小検出濃度0.001mg/kg以下での電子捕獲検出器つきのガスクロマトグラフを用いた測定により実施される。製品の分析には、UV検出器つきの高速液体クロマトグラフが使用される。
デルタメトリン
a 物質の同定
| 化学式 | C22H19Br2NO3 |
| 化学構造 |
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| 分子量 | 505.24 |
| 一般名 | Deltamethrin |
| CAS化学名 | Cyclopropanecarboxylic acid, 3-(2,2-dibromovinyl)-2,2-dimethyl-, α-cyano(3-phenoxyphenyl)methyl ester,[1R-[1(S*), 3R]]-,
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| その他の名称および商品名 | Decamethrin, Decis, K-Othrine, NRDC161, WHO1998, K-Obiol, Butox Butoflin, Cislin, FMC45498, RU22974 |
| CAS登録番号 | 52918-63-5 |
| RTECS番号 | GZ1233000 |
| 立体特異的名称a | (S)-α-cyano-3-phenoxybenzyl(1R, cis)-2,2-dimethyl-3-(2,2-dibromovinyl)cyclopropane-carboxylate |
| 立体異性体 | 構造式(4) |
a (1R)、d、(+)または(1S)、l、(-)はそれぞれ同じ立体特異的配座を表す
b 物理的･化学的特性および純度
表 デルタメトリンの物理的･化学的特性
| 物理的状態 |
結晶性粉末 |
| 色 |
無色 |
| 臭気 |
無臭 |
| 密度(20℃) |
0.5g/cm3 |
| 沸点 |
300℃より高温で分解する |
| 融点 |
98〜101℃ |
| 蒸気圧(25℃) |
2.0×10-6 Pa |
| 溶解性 水(20℃) |
<0.002mg/l (ほとんど溶けない) |
| 有機溶媒 |
アセトン 500g/l |
| エタノール 15g/l |
| シクロヘキサノン 750g/l |
| ジオキサン 900g/l |
| キシレン 250g/l |
| 酢酸エチル 溶解する |
n-オクタノール/水分配係数
(Log POW) |
5.43 |
| 安定性 |
熱(40℃で6カ月)、光と空気に対しては安定、アルカリ媒体中では不安定 |
| デルタメトリンの純度 |
工業規格品のデルタメトリン 98%以上 |
FAO/WHO(1981);Meister et al.(1983);Worthing & Walker(1983)
d-シス-デルタメトリン
a 物質の同定
| 化学式 | C22H19Br2NO3 |
| 分子量 | 505.24 |
| 一般名 | d-cis-Deltamethrin |
| CAS化学名 | Cyclopropanecarboxylic acid, 3-(2,2-dibromovinyl)-2,2-dimethyl-,α-cyano(3-phenoxyphenyl)methyl ester, [1R-[1(S*),3R]]-, |
| その他の名称および商品名 | Decamethrin, Decis |
| CAS登録番号 | 52820-00-5 |
| RTECS番号 | GZ1240000 |
| 立体特異的名称a | (S)-α-cyano-3-phenoxybenzyl(d, cis)-2,2-dimethyl-3-(2,2-dibromovinyl)cyclopropanecarboxylate |
a (1R)、d、(+)または(1S)、l、(-)はそれぞれ同じ立体特異的配座を表す
1.2 生産と用途
世界におけるデルタメトリンの消費量は、1987年においては約250トンであった。デルタメトリンは主にワタ(消費量の45%)と、コーヒー、トウモロコシ、穀類、果実、野菜、ホップなどの農作物および貯蔵作物に用いられている。また、デルタメトリンは動物用医薬品、害虫駆除、公衆衛生において使用されている。それは乳剤、微量散布剤、水和剤、水和剤(フロアブル)、粉剤として単独で、あるいは他の殺虫剤との混合剤として製剤化されている。
1.3 ヒトの暴露
一般集団のデルタメトリンへの暴露は、主として食品中への残留を通じてであるが、公衆衛生上の使用からも起こる。適正農業規範に準拠して散布された農作物中の残留レベルは、ポストハーベスト(収穫後)散布(post-harvest treatment)以外では、一般にはきわめて低い。広汎なデータが国連食糧農業機関(FAO)と世界保健機関(WHO)によりレビューされている。
一般集団への暴露はきわめて低いと推測されるが、食品経由の総摂取量調査の実際のデータはない。
1.4 環境中暴露および運命(fate)
14C(酸、アルコール、シアノ標識)-デルタメトリン[1R, cis；αS]を薄膜として、日光に4〜8時間暴露した場合、その70%はcis/trans-異性化により[1R, trans；αS]と[1S, trans；αS]異性体を、Br2CAおよびα-シアノ-3-フェノキシベンジルアルコールを含むエステル開裂生成物とともに形成する。
デルタメトリンは温室の条件下ではワタの木の中で分解され、当初の半減期は1.1週間であり、その90%の消失には4.6週間を要する。
主要な代謝産物は、エステル開裂、酸化、抱合により生成される遊離および結合のBr2CA、trans-ヒドロキシメチル-Br2CA、3-(4-ヒドロキシフェノキシ)安息香酸である。
デルタメトリンは、実験室条件下で砂および有機土壌中に28℃で保温した場合、それぞれから施用量の約52%および74%が8週間後に回収された。
デルタメトリンは、粒子への強い吸着、水への不溶解性、きわめて低い施用濃度のため、環境中では移動しない。
環境中における実際の濃度についてのデータは入手できないが、現在の使用パターンと通常の使用条件下では、環境暴露はきわめて低いと予測される。より毒性の低い生成物への分解は速やかである。
1.5 摂取･代謝･排泄
デルタメトリンは経口では容易に吸収されるが、経皮での吸収はより少なく、その吸収率は担体(carrier)あるいは溶媒に強く依存する。吸収されたデルタメトリンは容易に代謝され、排泄される。
ラットに対して、14C(酸、アルコール、シアノ標識の)-デルタメトリンを0.64〜1.60mg/kgの割合で経口的に投与した場合、酸およびアルコール部分からの放射性炭素は2〜4日以内にほとんど完全に排出された。体組織内の残留量は、やや高い残留を示す脂肪以外では、一般にきわめて低い。しかし、シアノ部分の排泄は遅く、回収率の合計は8日以内で79%である。主要な代謝作用は酸化(シクロプロパン環の trans-メチルおよびアルコール部分の2′-,4′-,5-の位置における)、エステル開裂、シアノ部分のチオシアンへの転換である。生成されたカルボン酸とフェノールは硫酸、グリシン、グルクロン酸に抱合される。
マウスに14C(酸、アルコール、シアノ標識の)-デルタメトリンを1.7〜4.4mg/kgの割合での経口投与では、放射性炭素の排泄は、シアノ部分を除き、速やかでほとんど完全であった。マウスにおける主要な代謝作用は、一般にはラットの場合と同様である。
ウシや家禽においては、分解経路は齧歯類の場合にきわめて近い。
1.6 環境中の生物への影響
デルタメトリンは、魚類に対して強い毒性を有し、その96時間のLC50(50%致死濃度)は0.4〜2.0μg/ lの範囲である。水生無脊椎動物にも強い毒性を示し、ミジンコに対する48時間のLC50は5μg/ lである。しかし、広汎な野外実験、実験用池、野外での使用では、このような強い毒性の可能性は発現されていない。水生無脊椎動物の一部の死亡は起こるが、これらは通常は速やかに回復する。
デルタメトリンの鳥類に対する毒性はきわめて弱く、単回の経口投与によるLD50(50%致死量)は1,000mg/kgを超える。実験室の条件下では、ミツバチに対して強い毒性を示し、その接触LD50は0.051μg/ハチ個体である。野外実験と実際の使用では、デルタメトリン製剤の忌避作用が実証され、それはミツバチに対する危険性は低いことを意味している。
1.7 実験動物および in vitro(試験管内)試験系への影響
非水溶液では、デルタメトリンの急性経口毒性は中程度から強い毒性で、LD50値はマウスに対し19〜34mg/kg、ラットでは31〜139mg/kgである。しかし、水中での懸濁状態においては、その毒性はずっと弱く、LD50値は5,000mg/kg(ラット)以上である。デルタメトリンはタイプIIのピレスロイドであり、中毒の臨床症状には、振戦(ふるえ)、流涎、痙攣を含む。徴候の発現は速く、それらは生存動物においては数日以内に消失する。脳波は一般的なスパイク(棘波)を示し、波形は舞踏病アテトーゼの発症前に消失する。
ウサギの無傷の(intact)皮膚および表皮に傷をつけた(abraded)皮膚への工業製品原体のデルタメトリンの単回の塗布では、刺激作用は示されなかった。しかし、ウサギの眼においては、滴加後洗眼の有無いずれの場合にも、一過性の刺激作用を生じさせた。デルタメトリンはモルモットにおいては、皮膚感作(訳者注:過敏状態の誘発)物質ではない。
ラットへの10mg/kg体重/日までの用量のデルタメトリンの13週間の強制経口投与では、最高量を与えられたオスにおいて、異常興奮が6週間で観察された。2.5および10mg/kg体重を投与されたオスでは、体重増加の遅滞が見られた。
ビーグル犬への10mg/kg体重/日までの用量のデルタメトリンの13週間の経口投与では、嘔吐、振戦(ふるえ)、流涎、嘔吐･膝蓋骨･屈筋の反射減退など、この化合物に関連した種々の症状が認められた。イヌについての2年間の食餌投与試験において、無影響量は1mg/kg/体重/日(試験された最高用量)であった。
マウスにおいて100mg/kg食餌までの用量のデルタメトリンを24カ月間投与した試験では、腫瘍発生率には影響が認められなかった。全身毒性に対する無影響量は100mg/kg食餌であった。
ラットにおいて50mg/kg食餌までの用量のデルタメトリンを2年間試験した結果では、暴露に関連した腫瘍は見られなかった。全身毒性に対する無影響量は50mg/kg食餌であった。
デルタメトリンは、DNA修復、遺伝子突然変異、染色体異常、姉妹染色分体交換、小核形成、優性致死試験を含む各種の in vivo(生体内)および in vitro試験系において、変異原性は示さなかった。
催奇性試験は、妊娠中のラットとマウスにおいて、主要臓器の形成期間中に10mg/kg体重/日までのデルタメトリンの投与により実施された。マウスの試験における胎仔の平均体重の用量関連の減少と、ラットの骨化のわずかの遅滞以外には、催奇形性あるいは生殖への影響はなかった。
妊娠6〜19日の間のウサギに、16mg/kg体重までの用量のデルタメトリンが投与され、最高用量において胎仔の平均体重の減少が認められた。ウサギにおいては、催奇形性は観察されなかった。
ラットに対する50mg/kg食餌までの用量のデルタメトリンによる第二産仔で経代した三世代生殖試験においては、生殖に対する影響は観察されなかった。
デルタメトリンがある種の有機リン化合物と組み合わされた場合には、その毒性の増強を示唆する徴候が存在する。
1.8 ヒトへの影響
デルタメトリンは暴露された作業者に皮膚の灼熱感を誘発することがある。安全上の注意事項の無視から発生した職業上の暴露による数件の非致死的な中毒事例が報告されている。皮膚のしびれ、かゆみ、うずき、灼熱感、目まいなどの症状が頻繁に報告されている。これらの症状のほとんどは一過性であり5〜7日以内に消失する。長期にわたる有害影響は報告されていない。数グラムの本製品を摂取した後に起こった3件の非致死的なデルタメトリン中毒が記録されている。
2.結 論
| 一般集団: | デルタメトリンへの一般集団の暴露はきわめて低いと予測され、推奨された条件下での使用では危険を招くことはないであろう。 |
| 職業暴露: | 適正な作業規範、衛生対策、安全予防措置の実施により、デルタメトリンは職業上暴露される人々に対し、危害を及ぼすことはないであろう。 |
| 環境: | デルタメトリンとその分解生成物は、推奨された施用濃度により、環境に有意の悪影響を与えるレベルに達することはないであろう。デルタメトリンは、実験室条件下では、魚類、水生節足動物類、ミツバチに強い毒性を示す。しかし、野外条件下で、推奨された条件下での使用は、残存するような有害影響は起こらないであろう。 |
3.勧 告
推奨された使用法にしたがった場合には、食品中の残留レベルはきわめて低いと見なされるが、モデリング研究の中にデルタメトリンを加えて、残留レベルの確認を検討すべきである。
デルタメトリンは多年にわたり使用され、職業上の暴露による数件の非致死的中毒と一過性の影響が報告されている。ヒトの暴露の観察は持続すべきである。
4.国際機関によるこれまでの評価
国連食糧農業機関(FAO)/世界保健機関(WHO)合同の残留農薬専門家会議(JMPR)は, その1980、1981、1982、1984、1985、1986、1987、1988年の会議においてデルタメトリンについて検討し評価した(FAO/WHO, 1981, 1982, 1983, 1985a, 1986a, 1986b, 1988a,b,c)。1982年、一日許容摂取量(ADI)として0〜0.01mg/kg体重が設定された。
次のmg/kgで表わされた最大残留限界(maximum residue limits:MRLs)は、これらの評価からの結果である。
| 茶 | 10.0 |
| 乾燥ホップ、未加工小麦フスマa | 5.0 |
| コーヒー豆(収穫後) | 2.0 |
完全小麦粉(フスマを除かず)a、穀物粒a、(ph)レンズ豆(乾燥)a
豆類(乾燥)a、フィールドピー(乾燥)a(訳者注:エンドウの一種) | 1.0 |
穀物粒のワラおよび家畜飼料(乾燥)、動物飼料のマメ科植物
(乾燥重量)、葉状野菜 | 0.5 |
| アブラナ葉状野菜a、果実野菜の食用皮a | 0.2 |
球根野菜、各種果実の食用皮、マメ科植物の野菜、採油用種子
類、梨果(リンゴ、ナシなど)、小麦粉a | 0.1 |
キクイモ(朝鮮アザミ)、バナナ、小型オレンジ、カカオ実、ブド
ウ、キウイ･フルーツ、オレンジ(甘味種、酸味種)、核果(ウメ、
モモなど)、イチゴ | 0.05 |
採油用マメ科植物種子、メロン類、キノコ類、パイナップル、
根および塊茎野菜、牛乳a | 0.01 |
a 国際食品規格委員会による承認は済んでいない(FAO/WHO, 1986cおよび1988c)。
WHOは、デルタメトリンを通常の使用において中程度に危険な工業製品として分類した(WHO, 1988)。デルタメトリンに関するデータシート(No.50)が発行されている(WHO/FAO, 1984)。
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