DİQUAT

Le diquat est un herbicide non sélectif de contact appartenant à la famille des herbicides bipyridylium.
Le diquat est principalement utilisé pour le contrôle rapide de la végétation indésirable et des mauvaises herbes aquatiques.
Le diquat agit principalement sur les tissus végétaux avec lesquels il entre directement en contact et se caractérise généralement par une activité herbicide relativement rapide.

N° CAS : 85-00-7
Nom chimique : Diquat dibromure
Numéro CB : CB4384274
Formule moléculaire : C12H12Br2N2
Masse moléculaire : 344.05
Numéro MDL : MFCD01074187
Fichier MOL : 85-00-7.mol

Synonymes : DIQUAT DIBROMIDE D4,pp100,Dquat,reglon,Reward,Reglox,KIAA0571,preeglone,weedtrine-d,ortho-diquat

Propriétés chimiques et physiques
Formule (ion diquat) : C₁₂H₁₂N₂²⁺
Masse moléculaire : 184.24 g/mol (ion) ; 344.05 g/mol (sel dibromure)
Aspect : Généralement manipulé sous forme de solution aqueuse jaunâtre ou brunâtre.
Mécanisme d'action : Agit par génération de radicaux libres, perturbant les membranes cellulaires pendant la photosynthèse.

Description
Le diquat (DQ) est un herbicide bipyridyle utilisé depuis les années 1950.
Le diquat est employé comme herbicide à usage général, à action rapide et non sélectif.
En outre, environ 90 % de la consommation de DQ est signalée en Amérique du Nord, en Europe, en Australie et au Japon.

Le diquat est un herbicide de contact non sélectif qui agit principalement sur les tissus végétaux directement exposés à l'application.
Le diquat est un composé bipyridyle quaternaire et fonctionne par des réactions d'oxydoréduction qui génèrent des espèces réactives de l'oxygène dans les cellules végétales.
Ces réactions provoquent des dommages rapides aux membranes cellulaires, entraînant la dessiccation des tissus et la mort des plantes.

Le diquat est le nom commun ISO d'un dication organique qui, sous forme de sel avec des contre-ions tels que le bromure ou le chlorure, est utilisé comme herbicide de contact produisant une dessiccation et une défoliation.
Le diquat n'est plus approuvé pour une utilisation dans l'Union européenne, bien que son enregistrement dans de nombreux autres pays, notamment aux États-Unis, soit toujours valide.

Le diquat est un herbicide bipyridylium de contact à action rapide et un dessiccant végétal.
Son profil chimique principal, souvent référencé dans la base de données ChemicalBook pour le Diquat Dibromide, répertorie le diquat sous le numéro d'enregistrement CAS 85-00-7 pour le sel dibromure.

Le diquat est un herbicide de contact non sélectif à action rapide appartenant à la classe des herbicides bipyridylium.
Il est largement utilisé pour le contrôle d'une large gamme de mauvaises herbes annuelles et vivaces et pour la gestion de la végétation.

Propriétés chimiques
Cristaux jaune pâle ; forme un monohydrate ; point de fusion 320°C (608°F) (se décompose) ; facilement soluble dans l'eau, insoluble dans les solvants organiques ; stable dans les acides ou en solution neutre.

Propriétés chimiques
Le diquat est un composé d'ammonium quaternaire contenant deux cycles pyridinium reliés par un pont éthylène.
La substance active commerciale est généralement fournie sous forme de dibromure de diquat, dans lequel le cation diquat chargé positivement est associé à des ions bromure.
Le diquat est très soluble dans l'eau et possède un fort caractère ionique.
Son activité herbicide est associée à sa capacité à participer à des réactions de transfert d'électrons dans les cellules végétales, entraînant la formation d'espèces réactives de l'oxygène.

Utilisations
Herbicide de contact non sélectif utilisé pour contrôler les mauvaises herbes à feuilles larges dans les cultures fruitières et maraîchères.
Le DQ est utilisé d'une manière similaire au paraquat.
Le diquat se trouve principalement sous forme de mélange avec le paraquat, vendu sous les noms Weedol et Pathclear.
La formulation de DQ seul la plus largement utilisée, Reglone, est une solution aqueuse contenant 200 g l-1 de dibromure de DQ.
En plus de son utilisation comme agent général de contrôle des mauvaises herbes sur les terres non cultivées, le DQ est utilisé comme dessiccant avant récolte sur des cultures telles que le coton, le lin et la luzerne.
En outre, près d'un tiers de tout le DQ vendu est utilisé pour contrôler les mauvaises herbes aquatiques émergentes et submergées.
Le dibromure de diquat est un dessiccant herbicide.

Avantages
Le diquat est connu pour son action de contact rapide et peut produire des effets visibles relativement peu de temps après l'application.
Comme le diquat endommage principalement les tissus végétaux qui sont directement en contact avec lui, il est utile lorsque la suppression ou la dessiccation rapide de la végétation est nécessaire.

Méthodes de production
La production commerciale du dibromure de diquat implique un processus en plusieurs étapes.
Le diquat commence par la quaternisation de la 2,2'-bipyridine avec le 1,2-dibromoéthane dans un solvant polaire, tel que l'acétonitrile, sous température et pression contrôlées, afin de former la structure bipyridylium cyclique à pont éthylène.
Le mélange réactionnel est ensuite traité avec des sels de bromure afin d'assurer la forme dibromure.

Histoire
Les propriétés herbicides du diquat ont été reconnues en 1955 dans les laboratoires d'Imperial Chemical Industries (ICI) à Jealott's Hill, après sa première synthèse à la division des colorants d'ICI à Blackley, en Angleterre.
Le diquat était actif sur les plantes testées à des doses d'application aussi faibles que 0.1 lb/acre.
Il a été constaté que seuls les sels quaternaires capables d'être convertis par des agents réducteurs en cations radicaux possédaient une activité herbicide et que le paraquat en faisait également partie, étant plus efficace que le diquat comme herbicide non sélectif.
Les premières tentatives de commercialisation du diquat se sont concentrées sur sa capacité à contrôler les mauvaises herbes annuelles à feuilles larges, tandis que les dommages aux cultures céréalières étaient, en comparaison, mineurs.
Cependant, les herbicides auxiniques, notamment le MCPA d'ICI, étaient plus sélectifs et cette utilisation du diquat était donc peu attractive.
Le diquat a plutôt été associé à l'utilisation d'équipements mécanisés spécialisés qui, à la fin des années 1950, devenaient courants pour la récolte de cultures telles que les pommes de terre.
Une préoccupation dans cette utilisation était la possibilité que le composé provoque la pourriture de l'extrémité des tiges, mais des protocoles permettant de surmonter ce problème ont été développés et le diquat a été introduit commercialement pour la dessiccation des fanes de pommes de terre en 1961.
Au milieu des années 1960, l'utilisation du diquat a été étendue à la dessiccation avant récolte de cultures oléagineuses telles que le tournesol, le lin, le coton et le soja.
Le brevet relatif à la substance active a désormais expiré dans tous les pays.

Utilisation
Tous les pesticides doivent obtenir un enregistrement auprès des autorités compétentes du pays dans lequel ils seront utilisés.
Aux États-Unis, l'Agence de protection de l'environnement (EPA) est responsable de la réglementation des pesticides conformément à la Loi fédérale sur les insecticides, les fongicides et les rodenticides (FIFRA) et à la Loi sur la protection de la qualité des aliments (FQPA).
Un pesticide ne peut être utilisé légalement que conformément aux instructions figurant sur l'étiquette incluse lors de la vente du pesticide.
L'objectif de l'étiquette est de fournir des instructions claires permettant une utilisation efficace du produit tout en minimisant les risques pour la santé humaine et l'environnement.
Une étiquette est un document juridiquement contraignant qui prescrit comment le pesticide peut et doit être utilisé, et le non-respect des instructions telles qu'elles sont écrites lors de l'utilisation du pesticide constitue une infraction fédérale.

Au sein de l'Union européenne, une approche à deux niveaux est utilisée pour l'approbation et l'autorisation des pesticides.
Premièrement, avant qu'un produit formulé puisse être développé pour le marché, la substance active doit être approuvée pour l'Union européenne.
Une fois cette étape franchie, l'autorisation du produit spécifique doit être demandée dans chaque État membre dans lequel le demandeur souhaite vendre du diquat.
Ensuite, un programme de surveillance est mis en place afin de vérifier que les résidus de pesticides dans les aliments sont inférieurs aux limites fixées par l'Autorité européenne de sécurité des aliments.
Bien que le diquat ait été utilisé dans de nombreux pays européens depuis les années 1960, une directive de l'Union européenne a supprimé son approbation pour toute utilisation à compter du 12 octobre 2018.

Utilisation du diquat aux États-Unis jusqu'en 2018 (estimée par l'USGS)
Le diquat est un herbicide inhabituel car il n'est souvent pas utilisé pour le contrôle des mauvaises herbes mais est plutôt appliqué directement sur les cultures matures.
Cela provoque une dessiccation, facilitant la récolte de la culture, notamment avec des équipements mécanisés.
L'avantage pour l'agriculteur peut être d'avancer la date de récolte, de réduire le temps nécessaire à la récolte et, dans le cas des cultures destinées aux semences, de réduire la teneur en humidité des graines et d'augmenter leur rendement utile.
Les agriculteurs peuvent agir dans leur intérêt économique : la valeur de ces avantages peut être estimée et le coût total de l'utilisation de l'herbicide, y compris par exemple le coût de la pulvérisation aérienne, contribue à la décision d'achat.
Cette analyse coûts-avantages effectuée par l'utilisateur final fixe un prix maximal que le fournisseur peut demander.

Lorsqu'il est utilisé comme herbicide conventionnel pour le contrôle des mauvaises herbes, le diquat doit être appliqué après la levée des mauvaises herbes puisque le diquat n'est efficace qu'au contact des tissus verts.
Dans cette utilisation, le diquat agit rapidement à la lumière du soleil et est plus efficace sur les mauvaises herbes à feuilles larges que sur les graminées.
Le mélange du diquat avec d'autres herbicides est également possible.
L'utilisation annuelle estimée du diquat dans l'agriculture américaine est cartographiée par l'USGS.
Celle-ci montre que l'utilisation est relativement stable et qu'en 2018, dernière année pour laquelle des chiffres sont disponibles, elle était d'environ 300 000 livres (140 000 kg) par an, presque exclusivement dans les cultures fruitières et maraîchères.

Au-delà de l'agriculture, le diquat est également utilisé pour contrôler des espèces invasives telles que la végétation aquatique submergée dans le delta de Californie.
Comme l'eau potable publique de Californie est acheminée à travers le delta dans le cadre du California State Water Project, des traces de ce pesticide sont présentes dans une grande partie de l'approvisionnement en eau de l'État.

Danger pour la santé
La toxicité aiguë du dibromure de diquat est modérée à élevée chez la plupart des espèces.
Chez les animaux domestiques, sa toxicité est supérieure à celle observée chez les petits animaux de laboratoire.
La valeur de DL50 orale chez les bovins, les chiens, les lapins et les souris est respectivement de 30, 187, 188 et 233 mg/kg.
Les symptômes de toxicité aiguë sont la somnolence, la léthargie, la dilatation pupillaire et la détresse respiratoire.
Une exposition prolongée à ce composé a produit des cataractes chez les animaux expérimentaux.
L'administration intratrachéale de dibromure de diquat chez des rats a montré des effets toxiques sur les poumons et a provoqué des lésions pulmonaires.
Cependant, lorsqu'il était administré par voie orale ou intraveineuse, aucun effet toxique sur les poumons n'a été observé.

Inflammabilité et explosibilité
Non classé.

Mécanisme d'action
Non sélectif, absorbé par contact à travers le feuillage, avec une certaine action dessiccante.
Inhibiteur du photosystème I (transport d'électrons).

Profil de sécurité
Poison par ingestion et par voies sous-cutanée, intraveineuse et intrapéritonéale.
Effets tératogènes et reproductifs expérimentaux.
Irritant pour la peau et les yeux.
Des données de mutation humaine ont été rapportées.
Lorsqu'il est chauffé jusqu'à décomposition, il émet des fumées très toxiques de NOx et de Br−.
Voir également PARAQUAT.

Devenir environnemental
Biologique.
Dans des conditions aérobies et anaérobies, le taux de minéralisation du diquat dans les eaux eutrophes et les sédiments était très faible.
Après 65 jours, seulement 0.88 et 0.21 % de la quantité appliquée (5 μg/mL) ont évolué sous forme de dioxyde de carbone.
Le diquat est facilement minéralisé en dioxyde de carbone dans des solutions nutritives contenant des microorganismes.
L'ajout d'argile montmorillonite en quantité suffisante pour adsorber la moitié du diquat a diminué de 50 % la quantité de dioxyde de carbone.
L'ajout d'argile kaolinite n'a eu aucun effet sur la quantité de diquat dégradée par les microorganismes.

Photolytique.
Le diquat présente un maximum d'absorption à 310 nm.
L'irradiation solaire d'une solution de diquat (0.4 mg/100 mL) a produit du chlorure de 1,2,3,4-tétrahydro-1-oxopyrido[1,2-a]-5-pyrazinium (TOPPS) comme principal métabolite.

Chimique/physique.
Se décompose à 320°C en émettant des fumées toxiques de bromures et d'oxydes d'azote.
Le diquat absorbe l'eau pour former un hydrate cristallin jaune pâle bien défini.
Dans les solutions aqueuses alcalines, le diquat se décompose en formant des produits colorés complexes comprenant de petites quantités de dipyridone.

Évaluation de la toxicité
Le DQ est un composé dipyridyle capable d'effectuer un cycle d'oxydoréduction.
Le DQ peut être réduit pour produire un radical libre.
Le diquat peut ensuite transférer cet électron à l'oxygène moléculaire pour produire l'anion superoxyde.
Ce mécanisme de cycle d'oxydoréduction permet au DQ de générer des espèces réactives de l'oxygène (ROS), entraînant un stress oxydatif, des dommages aux macromolécules cellulaires et même la mort cellulaire.
En raison de son potentiel redox standard (E0), le DQ est plus susceptible d'accepter un électron que le paraquat.
En raison de cette propriété, le DQ devrait générer des quantités plus importantes de ROS que le paraquat à des concentrations équivalentes.
Des études in vitro ont montré que la production de ROS induite par le DQ dépend des complexes mitochondriaux I et III dans les mitochondries isolées et principalement du complexe III dans les cultures neuronales du mésencéphale.
Le traitement par DQ peut entraîner une déplétion en NADPH, une peroxydation lipidique, une modification de l'état redox intracellulaire et la libération des réserves de fer liées à la ferritine.

Utilisations et sécurité
Applications : Utilisé pour le contrôle des mauvaises herbes aquatiques, la dessiccation des cultures avant récolte et l'élimination des mauvaises herbes à feuilles larges.
Toxicité : Agit comme un convulsivant toxique en cas d'ingestion aiguë ou d'exposition professionnelle à des niveaux élevés.
Un équipement de sécurité approprié est requis.