Σύνθεση και αξιολόγηση τερπενοειδών για την καταπολέμηση εντόμων

Abstract

Τα εδώδιμα γεωργικά προϊόντα κατά την επεξεργασία ή την αποθήκευσή τους προσβάλλονται από έντομα με ζημιογόνο δράση, καθιστώντας τα ακατάλληλα προς κατανάλωση. Στη βιομηχανία σιτηρών έχουν χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν διάφορες μέθοδοι για την καταπολέμηση των εντόμων αποθήκης. Η συνεχής και αλόγιστη χρήση των συνθετικών εντομοκτόνων όμως, έχει επιφέρει σημαντικές επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία και το περιβάλλον. Επίσης, η μαζίκή χρήση των εντομοκτόνων προκάλεσε φαινόμενα ανθεκτικότητας των εντόμων στις δραστικές τους ουσίες. Για αυτούς τους λόγους, αναζητούνται εναλλακτικές μέθοδοι απεντόμωσης στους δευτερογενείς μεταβολίτες των αρωματικών και φαρμακευτικών φυτών. Τα μονοτερπένια, τα κύρια συστατικά των αιθερίων ελαίων των φυτών, διαθέτουν εντομοκτόνες ιδιότητές που τα καθιστούν σημαντικούς παράγοντες για την ασφαλή, αποτελεσματική και βιοαποικοδομήσιμη αντιμετώπιση των παρασίτων. Η παρούσα διπλωματική εργασία, αφορά τη σύνθεση εποξειδωμένων παραγώγων κυκλικών μονοτερπενίων και τη βιολογική τους αξιολόγηση ως υποκαπνιστικά εντομοκτόνα στο είδος S. Oryzae. Επιπλέον, επιχειρήθηκε να μελετηθεί η σχέση δομής – δράσης που προκύπτει μεταξύ των αρχικών μορίων και των εποξειδωμένων παραγώγων τους. Για τον σκοπό αυτό, σχεδιάστηκαν και συνθέθηκαν εποξειδωμένα και spiro-εποξειδωμένα παράγωγα από τις εξής αρχικές ενώσεις: τερπινολένιο, R-(+)-λιμονένιο, (-)-μενθόνη, πιπεριτενόνη, πιπεριτόνη, R-(+)-πουλεγόνη, (-)-ισοπουλεγόλη και (+)-ισοπουλεγόλη, R-(-)-καρβόνη και S-(+)-καρβόνη και (+)-διυδροκαρβόνη. Τα τερπενοειδή παράγωγα δοκιμάστηκαν στη συνέχεια σε εκτροφές του είδους S. Oryzae και τα αποτελέσματα εκφράστηκαν ως LC50. Από τα αποτελέσματα προκύπτει ότι οι ενώσεις που φέρουν στο μόριό τους διπλούς δεσμούς σε συζυγία με το καρβονύλιο παρουσιάζουν αυξημένη δραστικότητα, όμως η εποξείδωση των δεσμών αυτών οδηγεί σε πλήρη εκμηδενισμό της. Επιπλέον, παρουσιάστηκε μείωση της δραστικότητας των ενώσεων στις οποίες το καρβονύλιο μετατράπηκε σε spiro-εποξείδιο. Τέλος, οι διεποξειδωμένες και τριεποξειδωμένες δομές είχαν σαν αποτέλεσμα την πλήρη απώλεια της δραστικότητάς τους.

Edible agricultural products during their processing or storage are affected by insects, making them unsuitable for consumption. In the past, various methods have been used by the cereal industry to combat warehouse insects. However, the continued and thoughtless use of synthetic insecticides has had a significant impact on human health and the environment. Needless to say, the massive use of insecticides has led to insect’s resistance to their active substances. For these reasons, alternative insecticidal methods are being sought in secondary metabolites of aromatic and medicinal plants. Monoterpenes, the main ingredients of the essential oils of plants, present insecticidal properties that make them important agents for the safe, effective and biodegradable treatment of pests. This present thesis focuses on the synthesis of epoxide derivatives of cyclic monoterpenes and their biological evaluation as fumigant insecticides in the species S. Oryzae. In addition, an attempt was made to study the structure-activity relationship between the original molecules and their epoxide derivatives. To this end, epoxy and spiro-epoxide derivatives from the following starting compounds were designed and synthesized: terpinolene, R - (+) - limonene, (-) - menthone, piperitenone, piperitone, R - (+) - pulegone, (-) - isopulegol and (+) - isopulegol, R - (-) - carvone and S - (+) - carvone and (+) - dihydrocarvone. The terpenoid derivatives were then tested on S. Oryzae species and the results were expressed as LC50. The results indicate that the compounds with conjugated double bonds exhibit increased activity, but the epoxidation of these bonds results in the complete elimination of their bioactivity. In addition, there was a decrease in the activity of the compounds in which the carbonyl group was converted to spiro-epoxide. Finally, the diepoxidised and triepoxidised structures resulted in the complete loss of their activity. Overall, multiple epoxidations on the same molecule and spiro-epoxidations did not result in increased activity.