CZ9598U1 - Tetradeka-8,10-dienaly a jejich použití jako specifických sexuálních atraktantů klíněnek - Google Patents

Description

Tetradeka-8,10-dienaly a jejich použití jako specifických sexuálních atraktantů klíněnek

Oblast techniky

Technické řešení se týká tetradeka-8,10-dienalů ajejich použití jako sexuálních atraktantů motýlů z čeledi Gracillariidae, přičemž jsou tyto atraktanty součástí přípravků či zařízení

5' k omezení jejich populací.

Současný stav techniky

Klíněnka jírovcová (Cameraria ohridella Deschka and Dimič 1985, Lepidoptera: Gracillariidae) je nový hmyzí škůdce zavlečený do České republiky okolo roku 1993. Tento drobný motýlek je významným škůdcem především na jírovci maďalu (Aesculus hippocastanum L.), kde larvy během svého vývoje vyžírají listový parenchym a tvoří podkopěnky (miny). Při větším napadení, často již v průběhu druhé generace (červenec), požer způsobí odumření listů ajejich opadání. Dochází k oslabení stromů a při víceletém silném napadení listové hmoty může dojít k jejich odumírání. Ještě závažnější je situace, kdy klíněnka jírovcová přejde i na jiné dřeviny, jak naznačuje v poslední době napadení javorů. V místech, kde se klíněnka vyskytuje po dobu deseti a více let nebylo v současnosti dosaženo vyšší míry její parazitace než je 30 % (například parazitoidy znadčeledi Chalcidoidea), což je nedostačující pro její účinnou regulaci. Jedinou dosud navrženou a dostupnou metodou ochrany je shrabávání a ničení napadeného listí [Skuhravý V. Anzeiger fur Schadlingskunde Pflanzenschutz Umweltschutz 71, 82-84 (1998)] a postřiky jírovců inhibitory tvorby chitinu (např. diflubenzuron).

Chemická komunikace slouží v přírodě k zajištění řady behaviorálních a fyziologických funkcí. Například chemická komunikace pomocí látek nazvaných sexuální feromony slouží jedincům stejného druhu k nalezení partnerů pro kopulaci. Tyto látky lze chemicky charakterizovat a připravit je synteticky v laboratoři. Doposud bylo určeno a připraveno více něž 400 sexuálních feromonů [Am, H., Toth, M. 1998: List of Sex Pheromones of Lepidoptera and Related

Attractants. In Am H., Tóth M. & Priesner E. (eds): The Pherolist. Internetová databáze (wwwpherohst.slu.se)]. V současnosti neexistuje žádný způsob ochrany jírovců s využitím sexuálních feromonů. U jiných druhů motýlů (obaleči, můry, zavíječi atd.) se tyto metody velmi často a s úspěchem používají a to jednak k monitorování výskytů Ridgeway, R.L., Silverstein, R.M. a May, N.I.(Ed.) 1990: Behavior-Modifiing Chemicals for Insect Management. Marcel Dekker, lne. New York, 761 pp.) nebo k desorientaci (confusion) samců, kterým je vyšší koncentrací atraktantů ztížena nebo zcela zamezena možnost nalézt samici k páření (Ridgeway et al. 1990). Vedle těchto jednosložkových technik existuje několik vhodných kombinací, kde se využije atraktivity látek pro samce a pak se v malém prostoru v okolí jejího zdroje umístí toxické látky, insekticidy (attract and kill) (Hofer, D. a Brassel, J. Attract and kill to control Cydiapomonella and Pectiophora gossypiella IOBC/WPRS Bull. 1992/XV/5: 36-39), virové preparáty (PV 168095), spory entomofágních hub (PV 1680-95) anebo látky ovlivňující vývoj hmyzu (IGR, např. juvenoidy ajejich syntetická analoga) (PV 1680-95). Tyto látky a preparáty jsou toxické jak pro nalákané a kontaminované samce, ale i pro samice s kterými se samci případně spáří a z těchto kontaminovaných samic se dostanou do nakladených vajíček.

Podstata technického řešení

Dosavadní postupy ochrany jírovců proti napadání klíněnkou jírovcovou jsou nedostačující, ekologicky nevhodné (použití insekticidů ve městech a v parcích) a příliš drahé. Tyto nevýhody odstraňuje předmětné technické řešení, založené na využití a ovlivnění chemické komunikace mezi samici a samcem klíněnky jírovcové pomocí syntetických feromonů, atraktantů, a to za účelem nalákat a odchytit samce a nebo je desorientovat za účelem přerušení reprodukčního cyklu klíněnek. Tímto způsobem je páření výrazně narušeno a je snížena jeho frekvence, což

- 1 CZ 9598 Ul vede k omezení populace tohoto škůdce. Předmětem technického řešení je dříve nepopsaná sloučenina: (£8,Z10)-tetradeka-8,10-dienal vzorce I,

která je specifickým sexuálním atraktantem klíněnky jírovcové (Cameraria ohridella Deschka and Dimič 1985, Lepidoptera: Gracillariidae). Jiné dva geometrické izomery tetradeka-8,10dienalu jsou popsány jako atraktanty jiných motýlů [(£8,£10)-tetradeka-8,10-dienalu pro Acrocercops sp.: Ando, T., Koike, M., Uchigamu, M., Kuroko, H. Agric. Biol. Chem. 51, 2691 (1987) a (Z8,Z10)-tetradeka-8,10-dienalu pro Phyllonorycter sp.: Reed, D.W. Chrisholm, M.D. J. Chem. Ecol. 11, 1645 (1985)], nicméně nikdy nebylo prokázáno, že tyto izomery jsou skutečně sexuálními feromony specifickými pro dané druhy.

Předmětné látky jsou připravitelné např. z lehce dostupných alkenyljodidů [např. Svatoš A., Šaman, D. Coll. Czech. Chem. Commun. 62, 1457-1467 (1997)] obsahujících vhodnou chrániči skupinu (např. Greene, T.W.: Protective groups in organic synthesis, Wiley 1981). Jodid se ponechá reagovat v přítomnosti vhodné báze (aminu) a oxidačního činidla, většinou měďné sole za katalýzy Pd(0) v inertním plynu s 1-alkinem za vzniku eninů [např. Descoins, C., Lethere, M., Linstrumelle, G., Michelot, D. Ratovelomanana V. Syn. Commun. 14, 761 (1984)]. Enin lze stereospecificky redukovat na dien například borany a následnou hydrogenolýzou vzniklých alkenylboranů [např. Brown, H.C., Mandal, A.K., Kulkami, S.U. J. Org. Chem. 42, 1392 (1977)]. Chrániči skupinu lze odstranit několika způsoby (např. Greene, T.W.: Protective groups in organic synthesis, Wiley 1981), ale je nutné použít co nejmímějších podmínek k zamezení případné izomerizaci konjugovaného dienu. Připravený alkohol se převede na aldehyd reakcí s oxidačními činidly, jako vhodné se jeví použít pyridinium chlorchromát a pyridinium dichromát v aprotickém rozpouštědle [Corey, E.J., Suggs, J.W. Tetrahedron Lett. 31, 2647 (1975)]. Získaná látka se vyčistí sloupcovou chromatografií např. na silikagelovém sloupci.

Vzhledem k povaze látek je nutné meziprodukty a finální produkt uchovávat v inertní atmosféře při nízké teplotě (-20 °C). Postup je přes několik stupňů výhodný, poskytuje velmi vysokou stereoizomemí čistotu produktů a vysoké výtěžky, nevyžaduje zvlášť vysokou kvalifikaci, ani nesnadno dostupná činidla či složité výrobní zařízení.

Biologická aktivita této látky byla prokázána ve větrném tunelu a v polních pokusech. Přitom je tato látka použita k výrobě odpamíků, které se použijí v monitorovacích a odchytových zařízeních, viz např. autorské osvědčení č. 257503 ČSR z 20.2.1990 (PV 419-85), a v pastech umožňujících kontaminaci hmyzu hubícími agens, viz. Přihlášku vynálezu č. PV 1680-95. Dále je možné tuto látku využít v komerčně dostupných zařízeních k hubení hmyzu, jako jsou např. vysokonapěťové hubící lampy a jiná zařízení kusmrcování hmyzu. Výhoda spočívá ve zvýšení četnosti samců klíněnek v okolí smrtících mechanismů čímž dochází k výraznému zvýšení jejich účinnosti.

Předmět technického řešení je dále doložen uvedenými příklady přípravy a použití, aniž by se tím jakkoli omezoval.

Příklady provedení

Příklad 1 (£)-1 4-(/erc-butoxy)tetradec-6-en-4-in

Do suspense féírafo'j(trifenylfosfin)palladia 600 mg [0,5 mmol] v 25 ml čerstvě destilovaného bezvodého aodplyněného benzenu ve 100 ml trojhrdlé zábrusové baňce (vysušené v peci, několikrát evakuované a napuštěné argonem) opatřené šeptem, magnetickým míchadlem a balón45 kem s argonem se přidá 3,24 g [10 mmol] (£}-9-(/erc-butoxy)-l-jodnon-l-enu. Směs se míchá

-2CZ 9598 Ul min. při laboratorní teplotě, poté se přidá 1-pentin (1,66 ml; 15 mmol) v 10 ml [100 mmol] odplyněného «-butylaminu a následně jodid měďný (370 mg; 2 mmol). Poté se reakční směs míchá při laboratorní teplotě pod Ar-atmosférou. Po 2 hod. se reakce přeruší, reakční směs se zředí 150 ml etheru a rozloží se vlitím do nasyceného roztoku chloridu amonného (100 ml).

Organická fáze se oddělí a promyje směsí nasyceného roztoku chloridu amonného a 30% roztokem vodného amoniaku (1:1; 3 x 100 ml), solankou (2 x 100 ml), vodou (2 x 100 ml) a vysuší se síranem hořečnatým. Rozpouštědla se odpaří na rotační vakuové odparce a odparek (žlutý olej, 2,9 g) se přečistí pomocí preparativní středotlaké kapalinové chromatografie (stacionární fáze např. Merck Kieselgel 60; mobilní fáze: gradient 0,5 - 1,5% ethylacetátu v hexanu). Získá se 2,33 g (88 %) (£)™14-(terc-butoxy)tetradec-6-en-4-inu o GC čistotě 97 %.

Příklad 2 (4Z,6E)-14-(/erc-butoxy)tetradeka-4,6-dien

V 250 ml trojhrdlé zábrusové baňce opatřené šeptem, přikapávačkou a balónkem s argonem se do 0,974 ml [9,74 mmol] 10M roztoku komplexu boran-dimethylsulfid rozpuštěného v 80 ml bezvodého tetrahydrofuranu přikape (pod atmosférou argonu a chlazení ledovou lázní na 0 °C) během 3 min. roztok 1,59 g [19,38 mmol] cyklohexenu v 10 ml bezvodého tetrahydrofuranu. Směs se poté míchá 2 hod. při laboratorní teplotě, poté se ochladí znovu na 0 °C a přikape se do ní během 5 min. 2,33 g [8,81 mmol] (£)-14-(rerc-butoxy)-tetradec-6-en^l-inu v 10 ml bezvodého tetrahydrofuranu. Reakční směs se míchá 4 hod. při laboratorní teplotě. Přikape se

10 ml kyseliny octové, směs se míchá 16 hod., poté se přikape 40 ml 20% roztoku hydroxidu sodného a opatrně 10 ml 30% vodného peroxidu vodíku. Po 30 min. míchání se směs zředí 200 ml destilované vody a extrahuje se 4 x 100 ml hexanu. Organické podíly se spojí a vysuší uhličitanem draselným. Rozpouštědla se odpaří na rotační vakuové odparce a získaný nažloutlý olej (3,8 g) se přečistí kapalinovou chromatografií (stacionární fáze např. Merck Kiesegel 60;

mobilní fáze: hexan). Získá se 1,61 g (69%) (4Z,6£)-14-(/erc-butoxy)tetradeka-4,6-dienu o GC čistotě 97,8 %.

Příklad 3 (8£, 10Z)~tetradeka-8,10-dien-l-ol

Směs 1,07 g [4,00 mmol] (4Z, 6£)-14-(fórc-butoxy)tetradeka-4,6-dienu, 250 mg bezvodého chloridu železitého a 2 ml acetanhydridu v 30 ml suchého diethyletheru se 20 hod. míchá v 50 ml zábrusové baňce za laboratorní teploty a nepřístupu světla. Potom se reakční směs míchá 2 hod. s 20 ml nasyceného roztoku dihydrogenfosforečnanu draselného, organická fáze se oddělí, přefiltruje na fritě s křemelinou a vysuší se síranem hořečnatým. Rozpouštědla se odpaří na rotační vakuové odparce. Odparek, 1,03 g červené olejovité kapaliny, se rozpustí v roztoku, připraveného z 1,0 g hydroxidu sodného, 7 ml destilované vody a 17 ml methanolu a míchá se za laboratorní teploty po dobu 10 hod. Poté se směs zředí 100 ml destilované vody a extrahuje se 4x30 ml směsi diethylether - hexan (1:1). Organické podíly se spojí a vysuší se síranem hořečnatým. Produkt se vyčistí preparativní středotlakou kapalinovou chromatografií (stacionární fáze např. Merck Kiesegel 60; mobilní fáze: 10 % ethylacetátu v hexanu). Získá se 673 mg (80 %) (8£,10Z)-tetradeka-8,10-dien-l-olu o GC čistotě 98 %.

Příklad 4 (8£,10Z)-tetradeka-8,10-dienal [I]

V 20 ml zábrusové baňce se do míchané směsi 650 mg [3 mmol] chlorchromanu pyridinia a 20 mg bezvodého octanu sodného v 5 ml bezvodého dichlormethanu přidá 300 mg [1,43 mmol] látky vzorce X. Reakce se ukončí po 60 min. míchání, reakční směs se vlije do 20 ml diethyletheru a filtruje přes fritu s vrstvami neutrálního oxidu hlinitého - aktivního uhlí křemeliny. Surový produkt se vyčistí preparativní středotlakou kapalinovou chromatografií

-3 CZ 9598 Ul (stacionární fáze např. Merck Kiesegel; mobilní fáze: benzen - hexan (1:1)). Získá se 206 mg (69 %) (8£,10Z)-tetradeka“8,10-dienalu o GC čistotě 99 %.

Příklad 5

Feromonový odpamík

Látka vzorce I se rozpustí v hexanu nebo v benzenu na výslednou koncentraci 10 miligramů/litr a aplikuje se na gumové septum (např. Thomas Scientific, USA) v dávce 10 mikrolitrů tohoto roztoku (tj. 100 ng). Rozpouštědlo se odpaří a takto připravený feromonový odpamík se uzavře do skleněné lahvičky a uchovává se při -20 °C.

Příklad 6

Použití látky vzorce I v polním testu

Do Delta lapáku (např. 25 x 10 cm), se umístí feromonový odpamík (příklad 5) a lepové dno potřené vrstvou lepu Tanglefoot a celé zařízení se zavěsí ca 2,5 - 3 m nad úrovní terénu v blízkosti jírovce maďalu a jiných stromů. Lapáky se periodicky kontrolují a stanovuje se počet motýlů zachycených na lepovém dnu. Výsledky uvádí Tabulka 1.

Tabulka 1. Odchyt samců klíněky jírovcové v lapácích podle příkladu 6

Návnada	odchycených samců/den
kontrola	0
3 samičky klíněnky jírovcové	65
(£8,Z10)-tetradeka-8,10-dienal	50

Průmyslová využitelnost

Předmětná látka a její použití naskýtá celou řadu možností průmyslového využití. Nyní jsou ve střední Evropě klíněnkou jírovcovou zasaženy desetitisíce jírovců a dochází k výrazných estetickým a ekonomickým škodám. Předmětná látka a zařízení, které látku využívají (k lákání samců klíněnky za účelem odhadu napadení jírovců, kjejich vychytávání, kontaminaci, desorientacím či k přímému zabíjení) umožní potlačit kalamitní výskyt klíněnky a přihlašovatel zamýšlí tento postup ochrany jírovců použít nejen na území České republiky, ale v celé Evropě. Vysoká účinnost předmětné látky dále umožní její ekonomické použití např. k desorientačním pokusům v množstvích řádově menších než se v současnosti používá u jiných škůdců např.

u obaleče jabloňového (Cydia pomonella). Rovněž skutečnost, že se jedná o přírodní látku, umožní její aplikaci bez výrazných dopadů na životní prostředí a nevyžaduje zdlouhavé a nákladné povolovací řízení, faktory, které v porovnání s předmětnou látkou diskvalifikují klasické insekticidy.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   35 1. (£8,Z10)-tetradeka-8,l 0-dienal vzorce I (I).

   -4CZ 9598 Ul
2. 2. Sloučenina vzorce I podle nároku 1 pro použití jako specifického sexuálního atraktantu klíněnky jírovcové (Cameraria ohridella Deschka and Dimic 1985, Lepidoptera: Gracillariidae).