Metolachlor

Strukturformel
Gemisch von vier Stereoisomeren (Enantiomere und Atropisomere), siehe Stereochemie
Allgemeines
Name	Metolachlor
Andere Namen	(RS)-2-Ethyl-6-methyl-N-(1′-methyl-2′-methoxyethyl)chloracetanilid Dual
Summenformel	C15H22ClNO2
Kurzbeschreibung	in reiner Form geruchlose, farblose bis weiße Flüssigkeit[1] in technischer Form braune, ölige, sehr schwer entzündliche Flüssigkeit mit leicht süßlichem Geruch[2]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 51218-45-2 87392-12-9 (S)-Metolachlor[S 1] 178961-20-1 (R)-Metolachlor[S 2] EG-Nummer 257-060-8 ECHA-InfoCard 100.051.856 PubChem 4169 ChemSpider 4025 Wikidata Q409598
Eigenschaften
Molare Masse	283,80 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig[2]
Dichte	1,12 g·cm−3 (20 °C)[2]
Schmelzpunkt	−62,1 °C[2]
Siedepunkt	406,8 °C[3] 100 °C (0,001 hPa)[2]
Dampfdruck	<0,1 Pa (20 °C)[2] 1,70·10−5 mbar (20 °C)[4]
Löslichkeit	sehr schlecht löslich in Wasser (0,53 g·l−1 bei 20 °C)[2] mischbar mit Benzol, Dichlormethan, n-Hexan, Methanol, Octanol, Xylol, Toluol, Dimethylformamid, 1,2-Dichlorethan, Cyclohexanon[1] nahezu unlöslich Ethylenglycol und Propylenglycol[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[5] ggf. erweitert[2] Achtung H- und P-Sätze H: 317​‐​410 P: 261​‐​272​‐​273​‐​280​‐​302+352​‐​333+313[2]
Toxikologische Daten	2200 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)[2] >10 000 mg·kg−1 (LD50, Kaninchen, transdermal)[2] > 1,75 mg·l−1 (LC50, Ratte, inh., 4 h)[2] > 8,5 mg·l−1 (LC50, Fisch, 96 h, Medianwert)[2]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Metolachlor ist ein Gemisch von vier isomeren chemischen Verbindungen aus der Gruppe der Carbonsäureamide und Chloracetanilide. Die mindestens 80 % des (S)-Enantiomers enthaltende S-Metolachlor genannte Form war in der EU bis 2024 als Herbizid (Unkrautbekämpfungsmittel) zugelassen.

Metolachlor wurde von Ciba-Geigy entwickelt. In den 1970er Jahren wurde die Wirkung von (rac)-Metolachlor beobachtet und ein Syntheseverfahren und ein Patent angemeldet. Ab 1978 wurde die Verbindung in großem Umfang (>10.000 t pro Jahr) produziert und ab 1982 die Stereoisomere in ihrer Wirkung einzeln untersucht, wobei sich die besondere Wirksamkeit von (S)-Metolachlor herausstellte. Nach einigen Versuchen mit Katalysatoren aus Rhodium- und Iridiumverbindungen wurde 1993 ein Prozess mit einem Iridium-Josiphos-Komplex (Iridiumferrocenyldiphosphin) für die großtechnische Produktion entwickelt. Im gleichen Jahr lief das Patent für (rac)-Metolachlor aus und 1996 startete die großtechnische Herstellung von (S)-Metolachlor.^[6] Heute stellt dieses eines der am häufigsten eingesetzten Herbizide in den USA dar. In Deutschland, Österreich und der Schweiz ist (RS)-Metolachlor in keinem zugelassenen Pflanzenschutzmittel enthalten.^[7] (S)-Metolachlor war dagegen in vielen Staaten der EU und ist nach wie vor in der Schweiz in mehreren Pflanzenschutzmitteln enthalten. Entsprechend ist das Grundwasser in der Schweiz mit Metolachlor und den verschiedenen Metaboliten von Metolachlor belastet.^[8]

Metolachlor wird heute durch stereoselektive Synthese gewonnen. Es kann durch Reaktion von 6-Ethyl-2-toluidin mit Methoxyaceton oder 2-Brommethoxypropan und anschließende Reaktion mit Chloressigsäurechlorid gewonnen werden.^[9]

Metolachlor kommt in zwei enantiomeren Formen vor (R)- bzw. (S)-Metolachlor, wobei die (S)-Form die wirksamere ist. Deshalb werden seit einiger Zeit Herstellungsverfahren bevorzugt, bei welcher vermehrt die (S)-Form erzeugt wird. Die mindestens 80 % des (S)-Enantiomers enthaltende Form wird S-Metolachlor (ISO-Name) genannt.^[10]

Eine Besonderheit besteht darin, dass die beiden Epimere zusätzlich als Atropisomere vorliegen, es gibt also vier Stereoisomere des Metolachlors. Beide Atropisomere von (S)-Metolachlor [(αR,1′S)- und das (αS,1′S)-Isomere] haben die gleiche biologische Wirkung.^[11] Andererseits sind beide Atropisomere von (R)-Metolachlor [(αR,1′R)- und (αS,1′R)-Isomer] inaktiv.^[12]

Metolachlor ist eine in reiner Form geruchlose, farblose bis weiße Flüssigkeit^[1]; in technischer Form liegt das Gemisch als braune, ölige, sehr schwer entzündliche Flüssigkeit mit leicht süßlichem Geruch vor. Der Flammpunkt liegt bei 190 °C.^[2]

Metolachlor wird als Herbizid (häufig auch in Kombination mit anderen Herbiziden wie z. B. Terbuthylazin oder Atrazin) gegen Gräser und Hirseunkräuter bei Mais, Sojabohnen, Erdnüssen und Baumwolle eingesetzt. Es wirkt durch Hemmung von Elongasen und der Geranylgeranyl-Pyrophosphat (GGPP) Zyklisierungsenzyme bei Gibberellinen.

In Deutschland waren Herbizide mit dem Wirkstoff (S)-Metolachlor unter den Namen Gardo Gold und Dual Gold zugelassen.

In den USA wurde von 1998 bis 2002 (RS)-Metolachlor durch (S)-Metolachlor ersetzt, von dem 2012 mehr als 18.000 Tonnen eingesetzt wurden.

Geschätzte Ausbringungsmenge von (RS)-Metolachlor und (S)-Metolachlor 2012 in den USA

Die Verwendung von Metolachlor in Dekorationsgegenständen und Spielen ist nicht zugelassen.^[2]

In der Europäischen Union war S-Metolachlor ab 2005 zugelassen. Die Zulassung lief zum 22. Januar 2024 aus, sodass Staaten der EU ihre Zulassung bis 23. April 2024 widerrufen mussten. Es wurde eine Aufbrauchfrist bis maximal 23. Juli 2024 festgelegt. In Deutschland sowie Österreich sind keine Pflanzenschutzmittel mit dem Wirkstoff S-Metolachlor mehr erhältlich.^[13][14] In der Schweiz wurde die Zulassung per 1. Oktober 2024 widerrufen. Die Aufbrauchfrist läuft bis 1. Januar 2025.^[15]

Metolachlor ist sehr giftig für Wasserorganismen. Der Median der EC₅₀ (96 Std.) für Algen liegt bei 0,27 mg/l. Auch Fische und Krustentiere werden schon bei relativ geringen Konzentrationen geschädigt.^[2] In Deutschland wurde der Grenzwert für die zugelassene Konzentration in Oberflächengewässern im Jahresmittel auf 0,2 µg/l festgelegt.^[16] Die PNEC (predicted no effect concentration) wird, je nach Quelle, mit 0,91 µg/l beziehungsweise 0,2 µg/l angegeben.^[17][18]

• Acetochlor
• Alachlor

1. ↑ ^{a b c d} Datenblatt Metolachlor bei Extoxnet, abgerufen am 12. Juni 2016.
2. ↑ ^{a b c d e f g h i j k l m n o p} Eintrag zu Metolachlor in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 20. Juni 2024. (JavaScript erforderlich)
3. ↑ Eintrag zu Metolachlor in der Pesticide Properties DataBase (PPDB) der University of Hertfordshire, abgerufen am 20. Juni 2024.
4. ↑ Kröhl, T.; Kästel, R.; König, W.; Ziegler, H.; Köhle, H.; Parg, A.: Methods for Determining the Vapour Pressure of Active Ingredients Used in Crop Protection. Part V: Thermogravimetry Combined with Solid Phase MicroExtraction (SPME) in Pestic. Sci. 53 (1998) 300–310.
5. ↑ Eintrag zu S-metolachlor; reaction mass of (S)-2-chloro-N-(2-ethyl-6-methyl-phenyl)-N-(2-methoxy-1-methyl-ethyl)-acetamide (80–100 %) im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 9. Juli 2024. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
6. ↑ Hans-Ulrich Blaser, Elke Schmidt: Asymmetric catalysis on industrial scale: challenges, approaches and solutions. Wiley-VCH, Weinheim 2004, ISBN 3-527-30631-5, S. 68.
7. ↑ Generaldirektion Gesundheit und Lebensmittelsicherheit der Europäischen Kommission: Eintrag zu Metolachlor in der EU-Pestiziddatenbank; Eintrag in den nationalen Pflanzenschutzmittelverzeichnissen der Schweiz, Österreichs und Deutschlands, abgerufen am 11. März 2016.
8. ↑ Pflanzenschutzmittel im Grundwasser. In: bafu.admin.ch. Abgerufen am 4. November 2019. 
9. ↑ Thomas A. Unger: Pesticide Synthesis Handbook. William Andrew, 1996, ISBN 0-8155-1853-6, S. 37 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
10. ↑ Fernando Álvarez, Maria Arena, Domenica Auteri, Marco Binaglia, Anna Federica Castoldi, Arianna Chiusolo, Angelo Colagiorgi, Mathilde Colas, Federica Crivellente, Chloé De Lentdecker, Isabella De Magistris, Mark Egsmose, Gabriella Fait, Franco Ferilli, Varvara Gouliarmou, Laia Herrero Nogareda, Alessio Ippolito, Frédérique Istace, Samira Jarrah, Dimitra Kardassi, Aude Kienzler, Anna Lanzoni, Roberto Lava, Renata Leuschner, Alberto Linguadoca, Christopher Lythgo, Oriol Magrans, Iris Mangas, Ileana Miron, Tünde Molnár, Laura Padovani, Martina Panzarea, Juan Manuel Parra Morte, Simone Rizzuto, Rositsa Serafimova, Rachel Sharp, Csaba Szentes, Andras Szoradi, Andrea Terron, Anne Theobald, Manuela Tiramani, Giorgia Vianello, Laura Villamar‐Bouza: Peer review of the pesticide risk assessment of the active substance S‐metolachlor excluding the assessment of the endocrine disrupting properties. In: EFSA Journal, Band 21, Nummer 2, 2023. doi:10.2903/j.efsa.2023.7852.
11. ↑ H.-U. Blaser: The Chiral Switch of (S)-Metolachlor: A Personal Account of an Industrial Odyssey in Asymmetric Catalysis. In: Advanced Synthesis & Catalysis. Band 344, Nr. 1, 2002, S. 17–31, doi:10.1002/1615-4169(200201)344:1<17::AID-ADSC17>3.0.CO;2-8. 
12. ↑ H.-U. Blaser: Industrielle asymmetrische Hydrierung ”Made in Switzerland“. In: Nachrichten aus der Chemie. Band 58, Nr. 9, 2010, S. 864–867, doi:10.1002/nadc.201074031. 
13. ↑ Widerruf der Zulassung von Pflanzenschutzmitteln mit dem Wirkstoff S-Metolachlor. Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL), 22. Januar 2024, abgerufen am 19. Juni 2024. 
14. ↑ Generaldirektion Gesundheit und Lebensmittelsicherheit der Europäischen Kommission: Eintrag zu S-Metolachlor in der EU-Pestiziddatenbank; Eintrag in den nationalen Pflanzenschutzmittelverzeichnissen der Schweiz, Österreichs und Deutschlands, abgerufen am 19. Juni 2024.
15. ↑ Verordnung über das Inverkehrbringen von Pflanzenschutzmitteln (Pflanzenschutzmittelverordnung, PSMV). In: Fedlex. Abgerufen am 24. Oktober 2024 (Art. 86k Übergangsbestimmung zur Änderung vom 27. Mai 2024). 
16. ↑ Quality Target Metolachlor. In: Information System Ecotoxicology and Environmental Quality Targets (ETOX). Umweltbundesamt, abgerufen am 21. Oktober 2024 (englisch). 
17. ↑ Raquel Negrão Carvalho, Dimitar Marinov, Robert Loos, Dorota Napierska, Nicola Chirico, Teresa Lettieri: Monitoring-based Exercise: Second Review of the Priority Substances List under the Water Framework Directive. (pdf; 10,3 MB) European Commission, DG Joint Research Centre, Institute for Environment and Sustainability, 2016, abgerufen am 21. Oktober 2024 (englisch, Draft, Seite 247). 
18. ↑ Bioanalytical and chemical characterization of organic micropollutant mixtures in long-term exposed passive samplers from the Joint Danube Survey 4: Setting a baseline for water quality monitoring, Table 4, August 2023, abgerufen am 26. Oktober 2024

1. ↑ Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu (S)-Metolachlor: CAS-Nr.: 87392-12-9, EG-Nr.: 618-004-1, ECHA-InfoCard: 100.133.472, PubChem: 11140605, ChemSpider: 9315717, Wikidata: Q27157051.
2. ↑ Externe Identifikatoren von bzw. Datenbank-Links zu (R)-Metolachlor: CAS-Nr.: 178961-20-1, ECHA-InfoCard: 100.149.210, PubChem: 11601631, ChemSpider: 9776388, Wikidata: Q27157049.