Χρήση ετεροκυκλικών ενώσεων του αζώτου για την αντιμετώπιση εντόμων των αποθηκευμένων γεωργικών προϊόντων και τροφίμων και αξιολόγηση παραγόντων οι οποίοι επιδρούν στην εντομοκτόνο δράση τους

Abstract

Members of the pyrrole group are likely to have interesting properties that merit additional investigation as insecticides at the post-harvest stages of agricultural commodities. In this context, we investigate the insecticidal activity of 13 new pyrrole derivatives (under the trivial names 2a-syn, 2a-anti, 2f-syn, 2f-anti, 3a, 3g, 3i, 3k, 3l, 3m, 3h, and 0665), of which seven were selected. In the present Doctoral Thesis, we evaluated the insecticidal activity of the novel pyrrole derivatives 3a, 3g, 3i, 3k, 3l, 3m and 3h against adults or larvae of Tribolium confusum Jaquelin du Val (Coleoptera: Tenebrionidae) and larvae of Ephestia kuehniella Zeller (Lepidoptera: Pyralidae) at different doses (0.1, 1 and 10 ppm), exposure intervals (7, 14 and 21 days or 1, 2, 7, 14, 21 days), temperatures (20, 25 and 30 oC), relative humidity (RH) (55 and 75 %) levels and commodities (wheat, maize, barley).The pyrrole derivatives 3i and 3k had low toxicity against T. confusum adults, in all combinations of temperature and RH tested in treated wheat. However, these compounds exhibited a high insecticidal effect against larvae of both species tested. The pyrrole derivative 3a exhibited the highest insecticidal activity, while 3g, 3l, 3m and 3h caused similar mortality against larvae of T. confusum. Generally, these pyrrole derivatives caused the highest mortality levels at 30oC, while 3i and 3k at 25oC. Furthermore, the 75 % level of RH moderated the efficacy of the pyrrole derivatives, while the 55 % enhanced it. Generally, the pyrrole derivatives tested were more effective on barley, where mortality of Τ. confusum larvae or adults, and Ε. kuehniella larvae was 100%, while on maize the lower mortality was noted.All examined compounds of the present Doctoral Thesis differ in the ester substituent and the alkyl group connected to sulfur. It seems that the aromatic character of the pyrrole and the flatness of the system are necessary for the activity of these compounds, given that the pyrrole derivatives 2a-syn, 2a-anti, 2f-syn and 2f-anti, which lack this characteristic, were not toxic. It is also evident that the insecticidal activity of pyrrole derivatives is related to the fact that the nitrogen atom should not be substituted. In fact, the aromatic pyrrole derivative 0665, which has a nitrogen atom substituted with an alkyl group, resulted in average toxicity against all tested insect-targets. However, the most toxic compounds are 3a, 3g, 3h, 3i, 3k, 3l and 3m, which holds both characteristics, and were proved highly effective against E. kuehniella and T. confusum. The results of the present Doctoral Thesis indicate that the pyrrole derivatives tested could serve as grain protectants against the noxious stored-product insects T. confusum and E. kuehniella under certain biotic and abiotic conditions.

Τα μέλη της ομάδας των πυρρολίων είναι πιθανόν να έχουν εντομοκτόνες ιδιότητες οι οποίες χρήζουν έρευνα στα μετασυλλεκτικά στάδια των γεωργικών προϊόντων. Σε αυτό το πλαίσιο, διερευνήθηκε η εντομοκτόνος δράση 13 νέων παραγώγων του πυρρολίου (δίνοντας τις κοινές ονομασίες 2a-syn, 2a-anti, 2f-syn, 2f-anti, 3a, 3g, 3i, 3k, 3l, 3m, 3h, 3e και 0665), από τα οποία επιλέχθησαν τα επτά. Στην παρούσα Διδακτορική Διατριβή αξιολογήθηκε η εντομοκτόνος δράση των νέων παραγώγων του πυρρολίου 3a, 3g, 3i, 3k, 3l, 3m και 3h, κατά των ακμαίων ή προνυμφών Tribolium confusum Jaquelin du Val (Coleoptera: Tenebrionidae) και των προνυμφών Ephestia kuehniella Zeller (Lepidoptera: Pyralidae) σε διαφορετικές δόσεις (0,1, 1 και 10 ppm), διαστήματα εκθέσεως (7, 14 και 21 ημέρες ή 1, 2, 7, 14 και 21 ημέρες), θερμοκρασίες (20, 25 και 30oC), επίπεδα σχετικής υγρασίας (ΣΥ) (55 και 75%) και προϊόντα (σιτάρι, αραβόσιτος, κριθάρι).Τα παράγωγα του πυρρολίου 3i και 3k είχαν χαμηλή τοξικότητα κατά των ακμαίων T. confusun σε όλους τους συνδυασμούς της θερμοκρασίας και της ΣΥ που εξετάστηκαν στο σιτάρι. Ωστόσο, αυτές οι ενώσεις παρουσίασαν υψηλή εντομοκτόνο δράση εναντίον των προνυμφών και των δύο ειδών που εξετάστηκαν. Το παράγωγο του πυρρολίου 3a επέδειξε την υψηλότερη εντομοκτόνο δράση, ενώ τα 3g, 3l, 3m και 3h προκάλεσαν παρόμοια θνησιμότητα κατά των προνυμφών Τ. confusum. Γενικώς, τα παράγωγα αυτά του πυρρολίου προκάλεσαν τα υψηλότερα επίπεδα θνησιμότητας στους 30oC, ενώ τα 3i και 3k στους 25oC. Επίσης, το επίπεδο 75% ΣΥ μείωσε την αποτελεσματικότητα των παραγώγων του πυρρολίου, ενώ το 55% την αύξησε. Γενικώς, όλα τα δοκιμασθέντα παράγωγα του πυρρολίου ήταν πιο αποτελεσματικά στο κριθάρι, όπου η θνησιμότητα των προνυμφών ή των ακμαίων Τ. confusum και των προνυμφών Ε. kuehniella ήταν 100%, ενώ στον αραβόσιτο παρατηρήθηκαν τα χαμηλότερα ποσοστά θνησιμότητας.Όλες οι εξετασθέντες ενώσεις διαφέρουν στον εστερικό υποκαταστάτη και στην άλκυλο ομάδα που συνδέεται στο θείο. Φαίνεται ότι ο αρωματικός χαρακτήρας του πυρρολίου και η επίπεδη δομή του είναι απαραίτητα για τη δραστικότητα των ενώσεων, δεδομένου ότι τα παράγωγα του πυρρολίου 2a-syn, 2a-anti, 2f-syn και 2f-anti, δεν ήταν τοξικά. Κατέστη προφανές ότι η εντομοκτόνος δράση των παραγώγων του πυρρολίου σχετίζεται με το γεγονός ότι το άτομο του αζώτου δεν πρέπει να υποκατασταθεί. Στην πραγματικότητα, το αρωματικό παράγωγο του πυρρολίου 0665, το οποίο έχει ένα άτομο αζώτου υποκατεστημένο με άλκυλο ομάδα, είχε ως αποτέλεσμα τη μέτρια τοξικότητα έναντι όλων των δοκιμασθέντων ειδών εντόμων. Εν τούτοις, οι πιο τοξικές ενώσεις βρέθηκαν να είναι οι 3a, 3g, 3h, 3i, 3k, 3l και 3m, οι οποίες διατηρούν τα δύο προαναφερθέντα χαρακτηριστικά. Τα αποτελέσματα της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής καταδεικνύουν ότι νέα παράγωγα του πυρρολίου θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως προστατευτικά των σπόρων κατά των T. confusum και E. kuehniella, σοβαρών εχθρών των αποθηκευμένων προϊόντων, υπό συγκεκριμένες βιοτικές και αβιοτικές συνθήκες.