Identificação estrutural e síntese dos feromônios de agregação de Montella sp., e Amerrhinus ynca (Coleoptera: Curculionidae)

Orientador: Prof. Dr. Paulo Henrique Gorgatti ZarbinCoorientadora: Profa. Dra. Carla Fernanda FávaroTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa : Curitiba, 26/11/2021Inclui referênciasÁrea de concentração: Química OrgânicaResumo: Este trabalho aborda a identificação estrutural e a síntese dos compostos produzidos por duas espécies de besouros da família Curculionidae: o besouro Montella sp., causador de injúrias em cultivos comerciais de Vanilla planifolia no Sul da Bahia, e o Amerrhinus ynca Sahlberg, responsável por danos em espécies da família Aracaceae, principalmente na produção de coco, causando perfurações na ráquis foliar que obstruem o fluxo de nutrientes. Devido à periodicidade e intensidade dos ataques essas espécies têm causado redução na produtividade e grandes perdas econômicas. Até o momento não há inseticidas registrados ou técnicas de controle eficientes para combate a esses insetos. Visando a identificação e a síntese do feromônio de agregação de cada uma das espécies, os voláteis liberados por adultos, machos e fêmeas de Montella sp., foram coletados por meio da técnica de aeração. A partir da comparação das análises dos extratos por cromatografia gasosa foi possível observar a presença de três compostos macho-específicos que tiveram sua atividade biológica confirmada através de bioensaios laboratoriais. Através de análises de CG-EM e IV foram propostas as possíveis estruturas como um álcool e dois acetatos de cadeia longa insaturada. As posições das ligações duplas foram determinadas realizando a derivatização do extrato com 4-metil-4H-1,2,4triazolina-3,5-diona. A confirmação das estruturas químicas envolveu padrões sintéticos e o desenvolvimento de uma primeira rota sintética. Os três compostos de Montella sp. foram identificados como: (10E,12Z)-hexadecadienol (bombicol), acetato de (10E,12Z)hexadecadienila (acetato de bombiquila) e acetato de (10E,12E)-hexadecadienila. Testes em olfatômetro do tipo Y empregando os compostos sintéticos confirmaram a atividade biológica. As estruturas dos componentes do feromônio de Montella sp. são incomuns em espécies de Curculionidae e normalmente são identificados para Lepidoptera, sendo este o primeiro relato em Coleoptera. Neste projeto também foi realizada a identificação e síntese do feromônio de agregação presente na cutícula de A. ynca. Os extratos de cutícula de adultos, machos e fêmeas, foram extraídos pela técnica de imersão em solvente. Na comparação dos resultados das análises dos extratos por CG foi possível observar a presença de dois compostos machoespecíficos que tiveram sua atividade biológica confirmada através de bioensaios laboratoriais. Através das análises de GC-MS e FTIR do componente majoritário e da coinjeção foi identificado o octadecanal. O conjunto de análises deu indícios que o segundo componente era uma cetona de cadeia longa metil-ramificada. Após a síntese de três diferentes estruturas e da coinjeção, essa foi identificada como sendo a 6-metildocosan-2-ona. Para a determinação da configuração absoluta do feromônio natural foi sintetizado o isômero (S) da 6-metildocosan-2-ona empregando-se o (S)-citronelol como fonte de quiralidade. Através da comparação dos tempos de retenção do feromônio natural com a cetona racêmica e com o enantiômero (S) sintético, por meio de cromatografia gasosa com fase estacionária quiral, a configuração absoluta do feromônio foi determinada como sendo (S)-6-metildocosan-2-ona.Abstract: This project describes the structural identification and synthesis of compounds from two species of beetles from the Curculionidae family. The beetles Montella sp. causes injuries in Commercial crops of Vanilla planifolia in southern Bahia, in Brazil. Amerrhinus ynca Sahlberg beetles causes damages to several species of palm trees, as Arecaceae family. The larvae of this beetle pierces the leaf rachis, causing an obstruction in the flow of nutrients through the plant, for example this damage occurs in coconut production. Due to the periodicity and intensity of the attacks, the beetles have caused reduction of productivity and large economic losses. So far, there are no registered insecticides or efficient control techniques for those weevils. Aiming the identification and synthesis of the aggregation pheromone of the species, the volatiles released by adults, males and females of Montella sp., were collected by aeration techniques. The extracts were analyzed by GC-FID, and the comparison of the chromatograms showed three male-specific compounds which promoted biological activity in laboratory bioassays. And the comparison of the chromatograms showed three male-specific compounds which promoted biological activity in laboratory bioassays. Analysis with the mass spectrometry (GC-MS) and infrared spectroscopy (GC-FTIR) suggested structural proposals that the compounds are one alcohol and two long chain unsaturated acetates. The positions of the double bounds were assigned by performing derivatization of the extract with MTAD. The proposed structures were confirmed with standards and also the development of a first synthetic route, identifying the compounds as: (10E,12Z)-hexadecadienol (bombykol), (10E,12Z)-hexadecadienyl acetate (bombykyl acetate) and (10E,12E)-hexadecadienyl acetate. In order to have more material of the components to develop bioassays in the laboratory and in the field, studies were carried out using other two synthetic routes. Bioassays performed in Y-Tube olfactometer showed the biological activity of the male-specific compound synthetics. The structures of the components of the pheromone of Montella sp. are unusual to Curculionidae species and resemble pheromones identified for Lepidoptera, being the this study the first report in Coleoptera species. The other study developed was the identification and synthesis of the aggregation pheromone present in the cuticle of A. ynca. The cuticle extracts from adults individuals, males and females, were collected by immersion of the adult beetles in hexane. Chromatographic analysis of cuticular extracts from males and females revealed that only male insects had specific cuticular chemical compounds. The chemical structures of two male-specific pheromone compounds were proposed by the analysis of their GC-MS and CG-FTIR. The structure suggested for the major component was octadecanal, which was confirmed by CG analysis and coinjection of a synthetic standard. The second compound presented as a minor component was proposed as a methyl-branched ketone (2). Three structural proposals were desined and synthesized to identify and confirm the structure of the methyl-branched ketone as 6-methyldocosan-2-one. To determine the absolute configuration of the natural product, the enantiomer (S) of, 6-methyldocosan-2-one was synthesized, starting the with (S)-citronellol, which is common used as a chiral block. By comparison of the retention times of the natural pheromone with the synthetic isomer, in a gas chromatography analysis with a chiral stationary phase, the absolute configuration of the aggregation pheromone was assigned as the enantiopure (S)-6-methyldocosan-2-one