Bir arı ve araştırılan bileşiğin moleküler yapısı. Kredi: Chen Zhao/South China Ziraat Üniversitesi
Güney Çin Ziraat Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, hedef haşerelere karşı etkinliği azaltmadan arı toksisitesini önemli ölçüde azaltan yeni böcek öldürücü bileşikler geliştirdiler – bu durumda elmas sırtlı güve ve kırmızı ithal ateş karıncası.
Fipronil gibi arilpirazol insektisitler, haşerelere karşı geniş spektrumlu insektisidal aktivite gösterir, ancak bal arılarına karşı yüksek toksisiteleri, tarımsal kullanımlarını engeller. SCI dergisi Pest Management Science’da 7 Şubat’ta yayınlanan bu çalışmada araştırmacılar, arilpirazol analoglarının arılar üzerindeki toksisitesini azaltmayı amaçlayan bir dizi yeni spiro-pirazolo kinazolin türevi tasarlayıp sentezlediler.
Spiro motifleri, sadece bir ortak atom ile en az iki moleküler halkaya sahip bileşikler. Doğal ürünlerde ve biyoaktif moleküllerde her yerde bulunurlar, ancak diğer alanlardaki geniş uygulamalarına rağmen, 2010 ile 2021 arasında pestisidal aktivitelerine dair 140’tan az rapor vardı. SCI’ye konuşan Profesör Hanhong Xu, Profesör Chen Zhao ve Dr. Guankai Yao şunları açıkladı:
“Yapılarda yüksek özgüllük ve çeşitliliğe sahip olan spiro motifleri, farmasötiklerde, asimetrik katalizde, optik malzemelerde, alevde yaygın olarak kullanılmaktadır. -geciktirici malzemeler, polimerik yapıştırıcılar, vb. Ancak, Bayer tarafından üretilen spirodiklofen ve spirotetramat gibi yalnızca birkaç spiro içeren bileşik şu anda piyasada temsili pestisit haline gelmiştir.
“Bunun nedenleri arasında, üretim ve saha uygulaması için yüksek maliyet getiren, sentezlemenin zorluğu ve etkili oldukları nispeten sınırlı haşere türleri yer alır. Bu arada, birçok spiro bileşiği kiral izomerizme sahiptir. Bu nedenle, etkinliklerini ve güvenliklerini değerlendirirken, izomerlerin farklı biyoaktivitelerini, toksisitelerini ve çevresel davranışlarını tam olarak dikkate almak gerekir; bu da uzun Ar-Ge döngülerine yol açar.”
Ekip, yapı iskelesi atlama teknikleri kullandı – bir zirai kimyasal keşif aktivite seviyelerini iyileştirmek ve/veya olumsuz toksisiteyi önlemek için yeni adaylar bulmak için yaygın olarak kullanılan strateji. Bu teknik, örneğin selüloz-biyosentez inhibitörü indaziflam’ın keşfedilmesine yol açan herbisit araştırmalarında başarıyla kullanılmıştır.
Bu çalışmada hedef zararlılar olarak elmas sırtlı güve (P. xylostella) ve ithal kırmızı ateş karıncasını (S. invicta) seçmeleri sorulduğunda, araştırmacılar şunları kaydetti:
“Elmas sırtlı güve turpgillere ciddi zarar veren ve verimi düşüren dünyanın ilk on zararlısı arasındadır. Kırmızı ateş karıncası, insan sağlığını ve ekosistemi tehdit eden, dünyanın en kötü istilacı yabancı türlerinden biridir. Sırasıyla, Lepidoptera ve Hymenoptera zararlılarının temsilcisi olarak, elmas sırtlı güve ve kırmızı ithal ateş karıncasına karşı insektisidal aktivite, genellikle benzer türlere sahip diğer zararlılar için benzer sonuçlar verir. Aslında, laboratuvarımızda yapılan diğer çalışmalar, bileşiklerimizin sonbahar tırtılına ve Asya turunçgil psylla’ya karşı mükemmel böcek öldürücü aktivite sergilediğini ortaya çıkardı.”
Sonuçlar, bileşiklerin çoğunun iyi böcek öldürücü aktivite sergilediğini ve bazılarının bununla karşılaştırılabilir olduğunu gösterdi. fipronil – hedef haşerelere karşı, onları gelecek vaat eden insektisit adayları yapıyor. Dikkat çekici bir şekilde, arı toksisite çalışması, yeni bir bileşik olan “5f”nin, fipronil’den (0.0012 μg arı) üç ila dört 3-4 kat daha büyük bir LD50 değeriyle (1.15 μg bee−1) çok daha düşük akut oral toksisite gösterdiğini doğruladı. −1).
“Fipronil, böcek ilaçları alanında dönüm noktası niteliğinde bir üründür ancak özellikle bal arıları olmak üzere hedef olmayan organizmalara karşı yüksek toksisitesi nedeniyle kullanımı yasaklanmıştır. Son yirmi yılda, grubumuzda, biyoyararlanımı artırmayı ve toksisiteyi azaltmayı amaçlayan fipronilin yapısal modifikasyonu üzerine bir dizi çalışma yapılmıştır. Bu araştırma makalesinde bildirildiği gibi spiro motifinin kombinasyonu yeni girişimlerimizden biridir ve arı toksisitesini azaltmanın önemi beklentilerimiz arasındadır. İlgili mekanizmayla ilgili takip sonuçları olacak,” diye açıkladı Profesör Zhao.
Endüstriyel üretimin gereksinimlerini karşılamak için araştırmacıların moleküllerin verimini ve ölçeklenebilirliğini daha da geliştirmesi gerekecek. Ekip şu anda üretim maliyetini düşürmek için sentez sürecinin optimizasyonu ve geliştirilmiş biyoaktiviteye sahip izomerlerin taranması üzerinde çalışıyor.
“Moleküllerimizin yapısal optimizasyonunun yanı sıra moleküllerimizin yapısal optimizasyonu üzerinde çalışmaya devam edeceğiz. spiro motifleri oluşturmak için basit ve etkili stratejilerin geliştirilmesi. Araştırmacılar, gelecekte mükemmel pestisidal aktiviteye sahip daha fazla bileşiğin keşfedilebileceğini ve benzer spiro yapılarının pestisit pazarında daha büyük bir pay alabileceğini umuyoruz” dedi.
Referans: Guangkai Yao, Mengfan Wang, Benjie Li, Hongxiang Peng, Shuai Yang, “Potansiyel böcek öldürücüler olarak yeni spiro-pirazol[1,5-a]kinazolin türevlerinin tasarımı, sentezi ve biyolojik etkinliği”, Chen Zhao ve Hanhong Xu, 12 Kasım 2022, Pest Management Science.
DOI: 10.1002/ps.7287
Finans: Çin Doktora Sonrası Bilim Vakfı, Guangdong Temel ve Uygulamalı Temel Araştırma Vakfı , Guangdong İl Bilim ve Teknoloji Planı Projesi, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı