SINTESIS DE SITOFILURE

2.3.1. Antecedentes 87

2.3.2. Planteamiento de la síntesis 88

2.3.2.1. Protección del hidroxilo 89

2.3.2.2. Reducción del éster / adición de magnesiano 90

2.1. INTRODUCCION

En este segundo capítulo se aborda la síntesis de dos feromonas, correspondientes a insectos del orden Coleoptera, familia Curculionidae, y muy relacionadas estructuralmente.

La primera de ellas, el Sitofilato, (2S,3R)-3-hidroxi-2-metil pentanoato de 1-etilpropilo, constituye la feromona de agregación del gorgojo del granero, Sitophilus granarius (L.).

O OH

O

SITOFILATO Sitophilus granarius

La segunda, Sitofilure, (4S,5R)-5-hidroxi-4-metil-3-heptanona, es la feromona de agregación de

Sitophilus oryzae (L.), gorgojo del arroz y de Sitophilus zeamais Motschulsky o gorgojo del maíz.

O OH

SITOFILURE

Sitophilus oryzae Sitophilus zeamais

2 . 1 . 1 . Sitophilus granarius (L.)

También llamado gorgojo del trigo, calandra granaria o gorgojo del granero, este alargado coleóptero curculiónido de color marrón oscuro a negro brillante, mide de 3 a 4 mm. De forma cilíndrica y ligeramente arqueado, presenta las partes de la boca alargadas en forma de pico u hocico [15].

Descrito hace 200 años, este insecto cosmopolita distribuído por todo el mundo gracias al comercio, prefiere climas templados, siendo más habitual en el hemisferio norte que en el sur. En general, viven de 7 a 8 meses, destacando la considerable

longevidad de las hembras, que pueden llegar hasta los 12 meses. Pueden resistir sin alimento hasta 65 días, y soportan temperaturas bajas. Sobreviven a los inviernos muy fríos por medio de la invernación, que se realiza en graneros o silos. Hasta la llegada del otoño pueden superponerse hasta 4 generaciones.

Cada hembra da lugar a una media de 250 huevos a razón de 2 ó 3 cada 2 días. Perforan el grano hasta que el rostro desaparece completamente en el interior y depositan ahí el huevo. Seguidamente rellenan el orificio hasta nivelarlo con la superficie del grano, segregando un líquido mucoso que en contacto con el aire se endurece, obturando y disimulando así el agujero. La puesta cesa en invierno y se reanuda a partir de marzo. Las larvas que surjen a los 4-15 días de dichos huevos, son blancas, de cabeza marrón y muy gruesas, y roen completamente el interior del grano.

Este gorgojo presenta alas no funcionales por lo que no vuela y depende totalmente del hombre para viajar. Tampoco puede infestar el campo, presentándose únicamente en almacenes y graneros. Por ello se le considera una plaga fundamentalmente doméstica.

Este peligroso insecto ataca al trigo, centeno, maíz, cebada, garbanzo, castañas, pastas alimenticias y, en menor medida, a la avena. Por término medio destruye del 3 al 5% de los granos de cereales. Causa destrucción completa de los granos y de sus productos como harinas y granos molidos. Por tanto, el Sitophilus granarius constituye una importante plaga del grano de cereal almacenado, siendo responsable de pérdidas de cientos de millones de pesetas anuales.

Fig. 5

Ya en 1982 Faustini [61a] dio a conocer la existencia de una feromona de agregación producida por los machos de Sitophilus granarius, pero fue en1987 cuando Phillips [61b] identificó el componente mayoritario de dicha feromona como el 3-hidroxi-2-metilpentanoato de 1-etilpropilo. Para ello, primeramente aislaron dicho compuesto reteniendo en discos de alta absorción los volátiles emitidos, durante 2 semanas, por 250 machos del gorgojo encerrados en viales individuales y posterior extracción de los discos con hexano, concentración y purificación por CG preparativa. Del análisis por CG, EM y RMN se dedujo su posible estructura. Comparando los espectros de RMN se confirmó que la feromona natural coincidía con el par de enantiómeros sin, previamente sintetizados, con lo que la feromona quedaba identificada como (R*,S*)-3-hidroxi-2-metilpentanoato de 1- etilpropilo, que presentó actividad en la atracción del insecto en pruebas de campo, mientras que el par de enantiómeros anti resultó prácticamente inactivo.

Posteriormente, de nuevo Phillips [61c] determinó la composición enantiomérica precisa de la feromona como (2S,3R), gracias al estudio de RMN y a los bioensayos de cada uno de los dos enantiómeros sin, preparados por Chong [62]. No se observó atracción significativa del enantiómero 2R,3S.

2 . 1 . 2 . S i t o p h i l u s o r y z a e ( L . ) y S i t o p h i l u s z e a m a i s Motschulsky

El Sitophilus oryzae fue clasificado en 1763 por Linneo, que lo encontró en el arroz, de ahí su nombre. Conocido como gorgojo del arroz o gorgojo negro, es el más dañino de los devoradores de grano almacenado. Junto con el Sitophilus granarius, son las dos especies más destructoras de grano almacenado del mundo [15].

Aunque prefiere climas templados o subtropicales, es un insecto cosmopolita extendido por todo el mundo gracias a la importación de semillas desde los países cálidos, lo que no es de extrañar teniendo en cuenta que es la más común de las plagas que invaden los embarques comerciales de grano. Mide de 2 a 3 mm de longitud, es de color marrón oscuro a rojizo y presenta dos manchas de color anaranjado sobre cada élitro, con una hilera de puntos en el borde enterodorsal.

El cuerpo es cilíndrico y la cabeza tiene forma de hocico alargado con un par de mandíbulas resistentes.

Los machos viven de 4 a 5 meses, mientras que la longevidad de las hembras es de 6 a 7 meses. En época cálida, estas pueden llegar a depositar de 20 a 25 huevos diarios en los orificios perforados en los granos, obturándolos posteriormente con una sustancia gelatinosa, que inmediatamente despues se endurece. Dichos huevos eclosionan de 3 a 5 días después. Los adultos que emergen posteriormente del grano pueden reproducirse inmediatamente. El ciclo completo huevo-larva-ninfa-adulto puede durar algo menos de 26 días, por lo que se pueden dar entre 5 a 12 generaciones anuales. La larva es un pequeño y grueso gusano blanco que devora el interior del grano, mientras que los adultos devoran la corteza. Ambos son muy voraces.

El Sitophilus zeamais, muy similar al anterior, presenta similares características y costumbres. Estos coleópteros, más polífagos aún que el Sitophilus granarius, pueden comer incluso pasta elaborada, constituyendo una de las plagas más severas. Causa la destrucción casi completa de los granos almacenados. Los granos atacados por estas especies dejan de ser útiles para la germinación, alimentación humana e, incluso, para utilizarlos con el ganado. Vuelan activamente, por lo que infestan también los cultivos, trasladándose desde los graneros hasta los campos de maíz, arroz o trigo.

Fue Schmuff [63a], en 1984, el primero en identificar químicamente la feromona de agregación del gorgojo del arroz y del maíz. Phillips [63b] ya había adelantado, en 1981, la existencia de una feromona producida por los machos del gorgojo del arroz, mientras que Walgenbach [63c], en 1983, lo detectó en el gorgojo del maíz. En ambos casos, la feromona actúa sobre los dos sexos de la especie.

Utilizando el mismo procedimiento y técnicas analíticas antes mencionadas (pág. 65) se identificó la feromona como (R*,S*)-5-hidroxi-4-metil-3-heptanona, comparándola con la mezcla racémica del par sin de estereoisómeros sintetizados previamente.

Posteriormente, en 1987, Walgenbach [64] comprobó que dicho compuesto constituye el componente mayoritario de la feromona (98% como mínimo en S. zeamais y 92% en S. oryzae) y determinaron la estereoquímica precisa del sitofilure como (4S,5R), utilizando para ello los 4 estereoisómeros previamente sintetizados por Mori [65a].

Sobre el efecto del enantiómero no natural, (4R,5S), éste no resulta activo pero no parece inhibir la actividad de la feromona natural [64].