四聚乙醛

四分子乙醛的环状聚合物

四聚 乙醛 (Metaldehyde)为四分子乙醛的环状聚合物,是用于防治 蜗牛 等 腹足纲 动物的农药 ,因此也被称为“ 蜗牛敌 ” 。其 分子式 为C 8 H 16 O 4 ,分子量为176.21 。四聚乙醛为白色到无色的结晶固体 ,难溶于水 ,微溶于 甲苯 ,易溶于 甲醇 ,极易溶于苯和 三氯甲烷 ,不溶于 冰醋 。 其易燃,易爆,无腐蚀性 ;不光解,不 水解 ,可与 氧化剂 发生反应。

四聚乙醛有特殊香味,有很强的引诱力 ,常用作防治 蛞蝓 、 蜗牛 和其他 腹足纲 的杀虫剂 。其可让此类动物接触后短时间内中毒死亡,但不在植物体内积累,不会危害作物。 同时,四聚乙醛工业上还可用作小型 加热器 的 固体酒精 、 发泡剂 和 人工降雨 的 催化剂 。

四聚乙醛对人、畜、鸟类为中等毒性,对眼有轻微刺激性,对鱼类、蚕等低毒,对 蜜蜂属 微毒 ,无致畸、致突变和致癌作用。 中国的GB2763-2019《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》规定,四聚乙醛的每日允许摄入量(ADI)为0.1mg/kg bw(体重)。 因四聚乙醛可对野生动物和环境造成危害,一些国家如 英国 已经禁止户外使用四聚乙醛。

相关历史

德国 化学家赫尔曼.冯.费林(Hermann von Fehling)于1835年左右进入 海德堡大学 ,毕业后前往 吉森 (Gissen),担任 李比希 (Liebig)的预科生,同时他与李比希阐明了四聚乙醛的组成结构。

1963年,世界上开始使用四聚乙醛来杀灭 蜗牛 、 蛞蝓 等 软体动物门 ;20世纪80年代后, 中国 开始用于杀灭 钉螺 。

鉴于四聚乙醛对环境、鸟类和 哺乳动物 造成的危害,英国在1986年就明确规定,使用四聚乙醛时,7天内不得让家禽进入施药区,10天内不得收割染及的农作物。 后来英国宣布从2022年3月底开始,禁止户外使用四聚乙醛,以更好地保护野生动物和环境。

理化性质

物理性质

四聚乙醛(metaldehyde ),为白色到无色的结晶固体,呈粉末状 ,分子量为176.21,有 薄荷脑 气味 ; 熔点 194°C, 沸点 110~120°C ,闪点36°C,燃烧热3370kJ,密度为1.27g/cm 3 (20°C时),在室温下,其蒸气压力可以忽略不计。 四聚乙醛难溶于水 ,微溶于 甲苯 ,易溶于 甲醇 ,极易溶于苯和 三氯甲烷 ,不溶于 冰醋 。

化学性质

四聚乙醛 易燃 ,易爆,无腐蚀性; 不光解,不 水解 。 四聚乙醛可与 氧化剂 发生反应,加热分解释放辛辣的烟雾和刺激性气体 。在加热过程中,分解速度缓慢,超过80℃则分解加快。 在60~65°C保持数 天后 ,大部分转变成 三聚乙醛 和乙醛;若在 封管 中加热,可全部转变成更稳定的三聚乙醛和乙醛。

应用领域

农业

四聚乙醛的商品名为密达, 蜗牛敌 ,多聚乙醛,灭旱螺,蜗火星,梅塔,灭蜗灵等;常见的剂型有5%、6%、10%、15%颗粒剂,50%、80%可湿性 粉剂 。 四聚乙醛通常用作防治 蛞蝓 、 蜗牛 和其他 腹足纲 的杀虫剂 ,适用于棚栽或室外栽培的蔬菜、观赏性作物、果树、 浆果 类、香蕉等。 其为 世界卫生组织 (WHO)评定的低毒类农药 ,按中国农药毒性分级标准,为中等毒性杀螺剂。

四聚乙醛有特殊香味,有很强的引诱力。6%密达外观浅蓝色,遇水软化。 螺、蛞[kuò]蝓吸食或接触后,其体内乙酰[xiān]胆碱酯[zhǐ]酶大量释放,破坏体内特殊的黏液,使其迅速脱水、神经麻痹,大量 体液 和 细胞 被破坏,在短时间内中毒死亡。但是四聚乙醛不在植物体内积累,不会危害作物。

四聚乙醛在防治稻田 福寿螺 时,可于插秧后1天内用颗粒剂拌细沙土,均匀撒施,宜在雨后或傍晚施药;防治 柑橘 、棉田 蜗牛 、 蛞蝓 类时,可于傍晚时撒施颗粒剂;防治瓜田 蛞蝓 、蜗牛时,可选睛天撒施或条施颗粒剂。

工业

固体燃料

四聚乙醛在工业上可用作小型 加热器 的固体燃料 ,有 固体酒精 之称 。因为它易燃、燃烧平稳,且无灰污染,可作为制作照明用的 蜡烛 和 焰火 材料中的组分 ,还可以用于制造鞭炮、焰火、彩色蜡烛。

发泡剂

制造 泡沫塑料 时,四聚乙醛是发泡剂。如在 己内酰胺 聚合过程中,加入少量的四聚乙醛,就可制得质地很轻的聚胺泡沫塑料。

催化剂

四聚乙醛可作为 人工降雨 的 催化剂 。人工 催化 降雨是一种有效的灭火方法,也是一种较好的防火措施。 四聚乙醛作为人工 冰核 ,具有高效、价廉、无毒等优点,可代替昂贵、稀缺、有毒的 碘化银 。对四聚乙醛成冰性能的测定表明,它的成冰率略低于碘化银,但成冰阈温却比碘化银高,约在-1℃附近。这对于播种于稍低于0℃层的 云中 来讲,四聚乙醛优于碘化银。 同时实验结果证明,在使用过程中,所有四聚乙醛都被蒸发了,而碘化银还有一部分粒子残留在大气中,向下飘落,造成 大气污染 。

制备方法

乙醛 在低温条件下,及在氢溴酸、 氯化氢 、 硫酸 等 催化剂 作用下可制得四聚乙醛。

三聚乙醛 在 浓硫酸 的 催化 下分解出乙醛,经冷凝后直接通入反应体系,当体系冷到稳定温度后加入催化剂,在温度>0°C即停止反应,然后吸出体系固液 混合物 ,用抽提法可得到四聚乙醛固体。

毒性

四聚乙醛对人、畜、鸟类为中等毒性,对眼有轻微刺激性,对鱼类、蚕等低毒,对 蜜蜂属 微毒 ,无致畸、致突变和致癌作用。 四聚乙醛在土壤中的 半衰期 1.4~6.6天 。

中毒机制

人体: 四聚 乙醛 主要经胃肠道进入人体,口服后在 胃酸 作用下水解为乙醛,吸收后进一步氧化代谢为 乙酸 。其对 中枢神经系统 有抑制作用,对皮肤和粘膜有刺激作用。

动物: 四聚乙醛在动物胃中部分 水解 产生乙醛,四聚乙醛和乙醛在胃肠道极易被吸收,最终通过尿液排出。摄入四聚乙醛会影响多种神经递质的浓度和酶活性,如四聚乙醛会降低 γ氨基丁酸 的浓度,从而导致严重的 电解质紊乱 和代谢性酸中毒。

白鼠 急性经口" 半数致死量 "(LD 50 )为227~690mg/kg,猫急性经口LD 50 为207mg/kg,狗急性经口LD 50 为100~1000mg/kg ,经皮LD 50 为2275mg/kg,吸入4小时的LD 50 为203mg/m 3 。

中毒表现

人体: 四聚乙醛导致人的急性中毒多由误服引起,摄入400mg/kg以上者可致死,曾报告一名儿童食入3g后死亡。误服后多在1~3小时出现症状。服入小剂量(5~10mg/kg),可出现流涎、颜面 潮热 、恶心、呕吐、腹部 肌肉痉挛 、 腹泻 和发热;服入较大剂量后,可引起 糜烂性胃炎 ,并出现烦躁不安、 脊髓小脑性共济失调 、 嗜睡 、肌痉挛、角弓反张、全身抽搐和 昏迷 ,可伴有高热、肝和 肾脏损伤 。

动物: 多聚乙醛可以导致猫、狗等多种宠物中毒 ,摄入后1~3小时内会出现主要的 神经系统 症状,最初可能会出现严重的肌肉震颤、焦虑、感觉过敏、共济失调、心动过速和体温过高。随着中毒程度的加重,会出现症状如呼吸过度,角弓反张和持续强直性惊厥等。常见症状有呕吐、 腹泻 、唾液过多、腹痛、发 、 呼吸困难 、出汗(马)、瞳孔散大和 眼球震颤 (猫)等。

中毒处置

人体: 人的中毒治疗主要采取一般急救措施和对症处理。误服后,尽快用微温清水和 生理盐水 洗胃 ,并导泻。重症患者必须保持 呼吸道 通畅,抽搐时可用安定、 苯妥英 等药物,注意补充液体、维持 水和 电解质 平衡。

动物: 动物的中毒治疗主要采取对症治疗,包括静脉输液、镇静和麻醉。同时可使用 活性炭 洗胃,具有泻药作用。

物质结构

四聚 乙醛 为四分子乙醛的环状聚合物 , 分子式 为C 8 H 16 O 4 或(CH 3 CHO) 4 。

四聚 乙醛 有四种立体异构体,分别如下:

安全事宜

GHS分类

储存

四聚乙醛易燃,必须存放在合适的容器中 ,远离火种、热源。防止阳光直射。库温不宜超过30℃。包装密封。应与氧化剂、食用化学品分开存放,切忌混储,不宜用有 焊锡 的铁器包装。 应放置在阴凉的环境下,尽量减少其升华。还要避免长时间存放,存放时要远离儿童和动物。

消防

四聚乙醛是易燃材料,可因摩擦、火花等被点燃。四聚乙醛引发的火灾一般可用干粉、 二氧化碳 、 泡沫灭火器 等灭火器和沙子、泥土、水等扑灭。同时在保证安全的情况下,应将未损坏的储存容器转移出火灾区域。如发生大规模火灾,应使用 自动灭火装置 进行灭火,如果没有自动灭火装置,应及时撤离该地区,让火自行燃烧。

相关政策

中国的GB2763-2019《食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量》规定,四聚乙醛的每日允许摄入量(ADI)为0.1mg/kg bw(体重)。

参考资料

  1. Metaldehyde | C8H16O4 | CID 61021 PubChem 2024-03-02
  2. Metaldehyde CAS 2024-03-09
  3. 四聚乙醛 中国大百科全书 2024-03-02
  4. GB 2763-2019 食品安全国家标准 食品中农药最大残留限量 丽水市人民政府 2024-03-02
  5. 揭秘:蔬菜上惊现蓝色颗粒!究竟是什么? 微信公众平台 2024-03-02
  6. Outdoor use of metaldehyde to be banned to protect wildlife 英国政府官网 2024-03-17
  7. Metaldehyde Poisoningin Animals merckvetmanual默克兽医手册 2024-03-18
  8. This Week in Chemical History ACS 2024-03-02
  9. Metaldehyde Yale 2024-03-18