Реферат зі спецкурсу : "Матеріалознавство"

на тему :

Нові типи інсектицидів

1. Вступ

Зараз відомо досить багато дієвих інсектицидів і можна знайти спосіб боротьби практично з кожним видом комах. Взвязку з цим основним завданням біохіміків є не пошук засобу який здатен знищувати якись певний вид шкідників, а синтез засобів нових поколінь, які здатні проявляти високу токсичність до членистоногих, не шкодячи теплокровним тваринам. Багато зусиль прикладається для зменшення хімічного навантаження на біосистему, шляхом розробки препаратів з малими нормами витрат (>200г/га). Це спонукає до глибокого вивчення механізмів дії того чи іншого засобу. Розробка засобів з новим типом впливу на біохімічні процеси комах дозволяє боротися з виникненням резистентних популяцій - комах, які "привикли" до впливу інсектицидів певного класу. Варто відмітити, що деякі препарати одного типу здатні викликати крос-резистентність - виникнення стійкості до інших отрут, того ж класу дій, що й дана. Знищувати шкідників все частіше доводиться чергуючи препарати з різними механізмами дії, при тому чим ширший спектр їх наявний тим ефективніший такий метод.

Найбільш вразливими на даний момент вважаються такі процеси метаболізму комах :

2. Засоби, що порушують передачу нервових імпульсів

Неонікотиноїди - речовини типу 2.1 викликають тривале відкриття натрієвих каналів, подавляючи ацетилхолінестеразу. При цьому вони набагато краще звязуються мембраною мозку комах ніж хордових. Сам імідкапрід 2.1 використовується проти мух, білокрилок, цикадок, тлі, молі, совок. Норми витрати 30-100 г/га. Синтезовано багато схожих речовин загальної формули 2.2

Проти лускокрилих більш дієвим є тіазольний аналог цих речовин 2.3. Похідні незамкненого нітрогуанідину також широко використовуються, деякі мають набагато вищу активність, ніж замкнені, особливо коли нітрогруппа замінена на ціаногрупу.

Природним аналогоми цих інсектицидів є антибіотик епібатидин 2.4 з антихолінестеразною активністю та нікотин.

Пятичленні гетероцикли цих речовин отримують так:

Анадлогічно діє (тримає натрієві канали відкритими) й речовина 2.5, проте крос_резистентності не виникає - місця звязування препаратів різні.

Сполука 2.6 навпаки є інгібітором провідності натрієвих каналів. ( використовують більш ліпофільні похідні).

На відміну від попередніх препаратів, інсектициди типу фіпронілу блокують ГАМК_контрольовані хлоріонні канали клітинної мембрани нервових волокон. В цьому випадку вирішальне значення має розподіл електронної густини в молекулі - похідні зовсім різних гетероциклів мають дуже близьку дію:

Відомо багато інших типів модлекул, що інгібують ці ж канали:

Для сірковмісних сполк ймовірним є перетворення під дією осигеназ посхемі:

3. Препарати, що порушують окислювальне фосфорилювання

Родоначальником таки засобів є природній антибіотик диоксопіроломіцин 3.1і, який є інгібітором переносу електронів приокислювальному фосфорилюванні в мітохондріях

Після дослідження аналогічних молекул, знайдено високу токсичність препаратів типу 3.2 для багатьох видів комах, разом з тим залишаючись доволі терпимим для теплокровних (для щурів ЛД50=223-459мг/кг) Схожі властивості проявляють і сполуки 3.3. та 3.4

Механізм дії цих речовин такий першою стадією є дезалкілування азоту (це пояснює схожу дію препаратів 3.3 та 3.4. Утворені речовин типу 2с порушують транспортування електронів при мітохондрійному синтезі АТФ, виводячи з ладу всю енергетичну систему комахи.

Отримати ці речовини можна доволі недорогим шляхом:

Ще одним препаратом з такою ж мішенню впливу є похідна піразолу 3.5, яка є інгібітором NADH_коензиму Q_редуктази, що переносить електрони при окислювальному фосфорилюванні в мітохондріях.

Судячи з усього необхідними є тільки донорний атом азоту та приєднане 3_атомним ланцюжком ароматичне кільце з обємним п_замісником. Про це свідчить висока активність речовин 3.6_.8.

Синтетичним підходом цих речовин є реакція отримання відповідного піразолу (при потребі з подальшим хлоруванням)

Інсекицид 3.5 та схожі речовини синтезують виходячи з ацетооцтової кислоти:

Іншим типом речовин, що перешкоджають успішному окислювальному фосфорилюванню є речовини, що здатні in vivo-чи під впливом УФ випромінювання давати карбодиімід 3.9, що блокує активність мітохондроідальної АТФази. Використовують тіосечовину 3.10 під назвою діафентуріон - ефективний проти членистоногих зі смоктальним харчовим апаратом.

Дуже хороші результати показав феназахін 3.10. Він має низькі норми витрат (1-15 г/га) та дуже низьку персиситентність - період напіврозкладу - 2-3 дні.

3. Речовини, що порушують регуляцію розвитку комах

1,5_дизаміщені імідазоли подавляють активність ювенільних гормонів, порушуючи цим ріст, розвиток та діапаузу комах.

4. Природні речовини

Бацили Bacillus thuringiensis продукують д_ендотоксин білкової природи. Знайдено послідовності, що кодують синтез клітиною природних інсектицидів у деяких бактерій. Проводились успішне привиття цих генів іншим бактеріям з метою промислового отримання їх біологічним методом. Великі перспективи має вживлення цих генів рослинам, для придання їм стійкості проти шкідників. Досі ведуться дискусії про доцільність використання змінененої таким чином картоплі в харчуванні людей.

Іншим метаболітом вищезгаданих бацил є така сполука:

При нормах витрат 40-60 г/га ефективна проти колорадського жука та деяких інших шкідників картоплі.

Відомо багато природних споук різних класів від стероїдів до фосфорорганічних речовин, здатнних знищувати комах.

5. Піретроіди

Найшвидше хімія цих сполук розвивалась в 80_х роках. Зараз увагу на цій царині сконцентровано на розробці препаративних форм, технологій виробництва. По своїй структурі це препарати складноефірного типу.

Зараз синтезовано фторвмісні похідні для сповільнення гідролізу та окислення в організмі.

Практичне значення мають аналоги цих речовин:

6. Підсумки

В останні роки розробка нових інсектицидів стає все більш дорогою й все менше фірм займаються нею, оскільки вона переходить на якісно новий рівень - створення не загальнотоксичних препаратів, а речовин, що діють на конкретні "цілі" в організмі шкідників. Це дає можливість синтезувати препарати з набагато кращими еномічними та екологічними характеристиками, хоч і потребує значних капітальних витрат на розробку (до 100млн. на один препарат). Все більшого значення набуватиме створення трансгенних рослин, стійких до шкідників,