I n*ftisifu 1(u5 onut (cefiannt I nsecticilts)
InsektisidoKorlcomot(codcomoteInsecticides) o{cL8,yly C.toruningfong,lPfi-D.* Abstract Carbamate insecticides are synthetic deriaatiaes of the naturally occurring substance, physostmine - the main alkaloid of the plant, Physostigma oennosum. Carbamates act as clplinesterqe inhibitrns. Due to its polar characteristics phyngstimine cannot penetrate lilnid materials such re tle cutble and tle nenx sheaths. Therefore synthetb carbamatesfor invcticidal u* do notposvsstlcpolm mobty and thisqa;ides thebasicchsracteristicwhichenablescarbamates to penetrate lftnids. This group of inxctbides consists af naphtyl - , phenyl - , pyrazi - , metlryl-Merocyclic cmbmnatesand oximes. Ctrbamates me systemic in tlc hosts of tle target insects and their toxic effect is reoersible.
Pendohuluon IGrbamat (carbsnates)merupakan salah satu kelompok senyawa yang kini banyak digunakan sebagaikomponen aktif dalam formulasi insektisidasetelahgolongan fosfat organik (organoplmsphates). Sebagairacun saraf,karbamat merupakan perintang (inhibitor) kolinesterase. Insektisida karbamat adalah derivat dari fisostigmin Qthywstigmine,juga disebuteserine),dalam bentuk alami merupakanalkaloidautamadari tanaman Phynstigma Fisostigmindikenal sebagaiantikolinesterase (anti-ChE). r)enenosum.
o
.H.HNI " (\--ja, \,
^n ll
CHs
Flsostlgmln
*) CHs
Insektisidakarbamatyang umum dalam penggunaansehari-hariadalahPropoxuryang antaralain dikenal dengannama dagangBaygon-, insektisidaanti nyamuk produk Bayer. ' Rektor Universitas Kristen Krida Wacana, Jakartadan Guru BesarIPB, Bogor.
Krida Wacana
I nscftisiln 1(orSonwt (carhaflut
I fle.tkitr
t)
Korbomotinsektisidql Walaupun sangatbersifat antikolinesterase,fisostigmin tidak dapat digunakan sebagai irsektisida karena sifatnya yang terlalu polar sehingga tidak dapat menembus kutikel (bahanintegumen atau kulit tubuh serangga).Trdakefuktifnya senyawaini juga disebabkan oleh karenadaya larutnya dalam lipoida sangatrendahdan kemungkinanterionisasipada keadaanpH fisiologis sehinggaselubung sarat(nenn sheath)yang tak tembus (impertaeabb) ion akan mencegahsenyawaini untuk masuk ke dalam serabutsel saraf. Untuk mendapatkan insektisida karbamat yang efisien (yang dapat menembuskutikel danselubung sarafserangga),bagian polar (polarmoiety)danfisostigmin perlu dihilangkan. dengan karbamat Perbedaan utarna antara karbamat untuk obat (medicalcarbmnates) insektisidal adalah bahwa pada karbamat insektisidal selalu terdapat bagian nitrogen basa yang dapat berinteraksi dengan bagian anionik dari kolinesterase,sedangkan pada karbamat yang digunakan sebagaiobat tidak bersifatbasa(basb).IGrerusifat basaini maka karbamat insektisidal tidak terionisasisehinggaia mampu menembuskutikel dan selubung saraf. Sebagaiantikolinesterase,dibandingkan dengan organofosfatkarbamat lebih selektif dan diskriminatif dalam penghambatanChE, dan efek ini pada karbamat bersifat lebih dapat terpulihkan (reuersible). dimetil karbamat Gysin (1954,dalam Matsumura,1985)menemukansenyawa-senyawa yang kemudian membukajalan dalam penemuanjenis-jeniskarbamatlainnya.
Rumusumum don sintesis Rumus umumkatbamat adalah :
o ll
7Rr
tu-o-"- * (
-Rz
Rr dan Rzdapat merupakanhidrogen,metil, etil, propil ataurantaialkil pendeklainnya, dan Rs merupakanfunol,naftalenatau senyawacincin hidrokarbonsiklik.
Krida Wacana
I n scftisila 1(arSonat (cafi mutt I flecticir'cr)
Reaksi-reaksiumum untuk sintesiskarbamat:
oo iltl
RO C Cl + HN (CHs)z --) ROCN(CHs)z
ROH + COCIz +
RO Na + CICN (CHslz -
ROCN (CHs)z
lttl oo ROH+C-NCru +
ROCNH(Cru)
iltl oo Korbomofnoftil Salah satu karbamat naftil (naphtyl carbamates) adalah Carbaryl (Sev in@, Union Carbide) telah dikenal selama 30 tahun terakhir, merupakan insektisida spektrum lebar tetapi tidak efektif terhadap beberapa serangga seperti lalat, beberapa jenis aphid dan tungau (Acmina). Salah satu p€nggunaan yang penting adalah untuk hama kapas, tanaman makanan ternak dan buah-buahan. Carbaryl kurang beracun bagi mamalia dengan LDso oral akut pada tikus 500 - 800 mg/kg. Senyawa ini merupakan perintang kolinesteraseyang reuercibbdan dalam tubuh mamalia sangat cepat dimetabolisme menjadi 1-naftol serta produk-produk hidroksilasi dan konjugasi, yang dikeluarkan dalamair seni.
o
A,A-o[ tilt
ruH*ro
V\I'
Carbaryl (1-naftil-N-metilkarbamat)
Insektisidaini tidak menimbulkan bioakumulasidan persistensidi dalam tanah. Degradasiberlangsungmelaluihidroksilasicincinnaftil dan penguraianesterkarbamat. Carbmylberwujud kristal berwarna putih dengan titik lebur 142" - 143" C. Tekanan uapnya kurang dari 0.005mm Hg pada ?6" C, sangattahan terhadappanas,cahayadan hidrolisis, kecuali dalam lingkungan alkali. Ia larut dalam hampir s€mua pelarut origanik dan sedikit dalam air. Efek residualnyasangatpendek"sehinggadapat digunakan pada waktu dekat (menjelang)panen. Degradasidapat teriadi dengan hidmlisis pada gugus karbonbenzilatdan penguraianpada karbamatester.
Krida Wacana
I n:eftisitra \arSantt
(carf omttz t n*eticilts)
Korbomot fenil Rumus dasar dari karbamat fenil (phenylcarbamates)adalah :
OH
lll
guguskarbamoil
O-C-N-CHg I
,,A V il
-t-R
Posisi R sangat penting dalam menentukan toksisitas karbamat fenil. Karbamat fenil menghalangi bekerianya kolinesterasedengan jalan bersaing dengan asetilkolin (ACh) pada posisi-posisi esteratik dan anionik dari kolinesterase di mana asetilkolin berinteraksi. Hal yang sangat penting (aitally important) dalam teori persaingan ini adalah diperlukannya suatu persyaratan yaitu jarak antara gugus karbamoil (carbamoyl,-OCONH-) dan -R dari insektisida karbamat tidak banyak berbeda dengan jarak antara N dan karbonil dari asetilkolin, yaitu 5 A. Secara diagnosti(
(-) posisi esteratik
teori persaingan tersebut dapat digambarkan seperti berikut :
(+ ) posisi anionik
(ACh) Asetilkolin (CHs)s CH3-COO-CHz-CH2-N*-
ll
.LV kolinesterase(ChQ
Asetilkolinberinteraksi dengankolinesterase
CHsNHC-O
tl lo Kolinesterase
Krida Wacana
I nscftisi{o 9(ar5onut (cafi anutz I n sc.cticilts)
Jarakantaragugus kirbamoil denganposisi metadan- R pada karbamatfenil adalah5A , sehinggabentuk metamerupakan fenil karbamat yang paling toksik. Jarak tersebut pada bentuk ortho adalah lebih panjang, sedangkan bentuk pma leblh pendek. Bentuk para memiliki toksisitasyang paling rendahdi antarake tiga bentuk ini. Senyawa-senyawamono-metil lebih aktif jika dibandingkan dengan di-metil karena yang terakhir memiliki bagian karbamoil yang terlampau besar untuk dapat masuk ke dalam posisi esteratik
ct-b_ c:
tll
O,N\ lN - CH2 (cH3)2N
cx
c-
o ll
O- C-N(CHs)z
Dlmetllan (1- (dimetilkarbamoil)-5-metil-3-pirazol dimetilkarbamat)
Propoxur atau aprocarb yang di Indonesiadi kenal dengan nama dagang Baygono adalahkarbamatfenil yang bekerjasecarakontak sistemikdan digunakanuntuk menekan populasi seranggatanah,lipas, lalat,nyamulg walangsangitdan beberapajenis caplak.D sampingmemiliki dayabrxkdcxonyang cepat,juga memiliki efekresidualyang lama. LDso oral akut terhadaptikus 95 - 10amg/kg. Propoxur cukup persistenpada permukaantapi dalam tubuh olganisme mengalami degradasimelalui Odeisopropilasi cincin dan penguraian esterkarbamat.Insektisidaini tidak menyebabkanbioakumulasidan persistensi dalam tanah (Metcalf, 1982).
Kqrbomotpirozol Salahsatu karbamat piraznl adalahDimetilan. Insektisidaini bersifatsistemik,dapat digunakan terhadap lalat yang menggangguternak di kandang. Penggunaannyadapat dilakukan dengan ialan impregnasi ke dalam pita plastik kemudian pita digantungkan dalamkandang.Lft6oral akut (tikusputih)ZSaamg/kg(agakberacun terhadapmam.alia). Dmetilan berwufud padat,dengan titik lebur ffi-71" C, tekananuap pada 20" C l0* mm Hg, dan daya larut dalam air 2A %.
Krida Wacana
t nscftisitraqarSenat (cafi aautc I n*ttb' dcs)
cH3 I
,zcs. 'CH
HN-
tl
HC.
t cA, *"
o tl
c _ O- C-tt(CHs)e
Pyramat - (6)-dimetilkarbamat) (2-M propil-4-metilpirimidil
Contoh lain dari karbamatpirazol adalahPyramat yang merupakansenyawakarbamat pirimidil (pyrimidytlyang toksisitasnyaterhadapmamaliamoderatdan terhadaps€rangga sangatcepat menyebabkanlcnoclcdcxon; berwujud cair dan sangatberacunterhadaplalat, LDsooral akut pada tikus 225mg/kg.
Korbomotmetil heferosiklik Dimetan merupakan insektisida karbamat metil hetercsiklik yang bekeria sistemik" efektif terhadap ryhids,tungau, danthrips dengan LDso150mg/kg (oral akut untuk tikus). Berwujud kristal,putih, titik lebur 45-46oC,larut 3-15% dalam air padasuhu 20PC. Analog dietil dari dimetan bersifat penolak serangga(inxct rqellnt).
o tl
-a\ fr
lcHs)zY-o-c-n-(cHs)z Dlmetan (5,5-dimetildihidroresorsinol karbamat) dimetil
Contoh lain dari karbamat metil heterosiklikadalah Carbofuran (Furadano). Insektisida ini juga bersifat nematisida dan akarisida,berwujud kristal putih, sangatberacun terhadap mamalia,denganLBo untuk tikus (oralakut) 8 - 14mg/kg. Efektifterhadapseranggakapas
Krida Wacanr
Inscfti.nfutgtSarn4t(c$hust Inscticitra)
dan kentang dan seranggatanatL dan memiliki sifat sistemik Carbofuran terdegradasi melalui hidrolisis pada karbon benzilik dan penguraian karbamat ester.
-7\
"Tr7\oAy'' O-C-NHCI-I3
ll o
Carbofuran
(2,3-dihidro-2,2-dimetil-7-benzoturanil metilkarbamat)
Korbomoloksim Methomyl fl-annate! adalah ins€ktisida karbamat ol6im (oimes) memiliki sifat+ifat: berwujud kristal putih dengantitik lebur 78 - D o C,agaklarut dalam air (5.8g/ 100ml) dan memiliki toksisitasoral akut bagi tikus 17 mglY,g.Toksisitasdermalnya agak rendah (pada kelinci 5000 kg/mg). Merupakan insektisida brud-spcfrzrn untuk pertanaman sayurary kapas, tanaman makanan ternak dan ornamental. Degradasi dapat berlangsung melalui oksidasimembentukSO,SO2danhidrolisis.
o ll
CFb-S-C = N-O-C-NH-CHg
I
CFt3 Methomyl (metil M (karbamoil)oksitioasetimidat)
Krlde Wacana
t nscftisie \arSuwt (carbanoteI necticides)
Penutup Simtom keracunan karbamat pada mamalia adalah sama dengan pemberian obat parasimpatomimetik karena terjadinya akumulasi asetilkolin. Secaraklinis karbamat digunakanuntuk; ' '
Aplikasi topikal untukglaukoma miotis. Stimulan untuk peristaltikusus. " Untuk rctensi uriry miasteniagravis dan kejangotot. Padamamalia dan unggaskarbamat tidak menimbulkan ataksiatertunda (delayedataxia) dan demielinasi saraf (kerusakanselubung sel saraf) seperti yang ditimbulkan oleh insektisida oqganofosfat,karena pnosesdekarbamilasi dapat berlangsung sehingga tidak menyebabkan kerusakan akson. Walaupun salah satu senyawa karbamat, CzF{sOC(O)NHz menunjukkan sifat korsinogenik"belum terdapat laporan adanya karbamat yang digunakan baik sebagaiobat maupun insektisida yang bersifatkarsinogenik. Padaserangga,targetkeracunankarbamatadalahganglion sistemsarafpusat. Antidot keracunankarbamatadalahnikotin, atrcpin dan asambarbiturat.
Krida Wacane
I ts@
KprS orut (carbanutz I nccticilzs)
Kepusfokoon C. dan R. T. Mayer (1985):Insecticides: Effectson Cuticles. Dahm: ComprehensiveInsect Physiology, Biochemistry and Pharmacology(G. A. Kerkut dan L.I. Gilbert, eds.),Vol. XII: InsectContnol,p.57 -77. CremlyO R. (1978):Pesticides: Preparation and Mode of Action. New York: John Wiley & Sons,240p. Doherty, |. D. (1985):Irsecticides and Ion Transport.Dalnn: Comprehensive InsectPhysiology, Biochemistry and Pharmacology (G. A. Kerkut dan G.I. Gilbert, eds.),Vol. XII: Matsumura, F. (1985):Toxicology of Insecticides,SecondEd..New York : Plenum Press,598 P. Metcalf, R. L. (1982):Insecticidesin Pest Management. Dalam:Introduction to Insect Pest Management, Second Ed., R. L. Metcalf dan W. H. Luckmann (eds.),New York Wiley & Sons,p.217 -277 Tarumingkeng, Rudy C. (1992): Insektisida - Sifat, Mekanisme Kerja dan Dampak Penggunaannya.Penerbit UKRIDA, ?.50p. Ware, G. W. (1978):The PesticideBook. SanFransisco Freemanand Co., 197p. Welling, W. dan G. D. Paterson(1985):Toxicodynamicsof Insecticides .Dalam:Comprehensive Insect Physiology,Biochemistryand Pharmacology(G. A.Kerkut dan L.L Gilbert, eils.),Yol.XII, InsectControl, p.603 - 645. Worthing, C.R.et al. (ed.)(19871:The PesticideManual -- A World Compendium, Eight Ed.. Thornton Heath : The British Crop Protection Council, 1081p.
10
Kride Wacana
