Изучение инсектицидной активности и SAR‑исследование недавно синтезированных гетероциклов на базе бенцо[h]хинолина против Aphis craccivora Koch. и личинок Culex pipiens L.

Почему важны новые средства борьбы с насекомыми

Фермеры и работники здравоохранения полагаются на инсектициды, чтобы защищать посевы и препятствовать распространению заболеваний комарами. Но многие вредители выработали устойчивость к широко используемым химикатам, что вынуждает применять обработку чаще и в больших дозах. Это увеличивает затраты, вредит полезным организмам и повышает риск загрязнения окружающей среды. В этом исследовании рассматривается новая группа синтетических молекул, предназначенных для уничтожения как вредной сельскохозяйственной тли (cowpea aphid), так и личинок обычного домового комара, с целью найти кандидатов, эффективных против вредителей, но пригодных для современных, более селективных программ борьбы с вредителями.

Создание новых молекул на прочной основе

Исследовательская группа начала с жесткой циклической химической «основы», называемой бенцо[h]хинолином. Эта структура известна хорошим взаимодействием с биологическими мишенями и уже встречается в некоторых лекарствах и средствах защиты растений. Ученые использовали её как «крючок» и присоединили к одному концу разные малые циклические фрагменты, получив серию родственных соединений. В качестве добавочных звеньев использовали хорошо известные строительные блоки медицинской химии, такие как пиразолоны, имидазолоны, тиазолидиноны, пиримидиноны и индолиноны. Меняя только эту присоединённую часть при неизменном ядре, они могли задать простой вопрос: какие добавки делают основную молекулу более активной против насекомых?

Испытание новых соединений

Группа оценивала инсектицидную активность каждого соединения в лабораторных условиях против двух видов с очень разными экологическими ролями. Cowpea aphid (тля) поражает бобы, высасывая сок растения и перенося вирусы, которые уменьшают урожай или уничтожают растения. Culex pipiens (комары) известны как переносчики вирусов и паразитов, поражающих людей, птиц и других животных. В тестах взрослых тлей подвергали воздействию через обработанные диски листьев, а личинки комаров находились в воде с известными концентрациями каждого соединения. Измеряя смертность при разных дозах, исследователи оценивали LC50 — концентрацию, убивающую половину испытуемых насекомых — и сравнивали эти значения со стандартными коммерческими инсектицидами.

Что сработало лучше, а что — хуже

Два представителя новой серии выделялись особенно. Соединения с содержащимися в них серосодержащими циклическими группами — 2‑тиоксоимидазолидин и 2‑тиоксо-тиазолидин — показали очень высокую активность против обоих вредителей, с требуемыми дозами, сопоставимыми или даже ниже, чем у ведущих эталонных препаратов. Молекулы с фенил‑замещённой пиразолоновой группой также показали хорошие результаты, хотя и в меньшей степени. Напротив, более громоздкие конструкции, такие как сильно замещённый пиримидин или фрагмент индолинона, оказались значительно слабее, несмотря на наличие химических групп, часто эффективных в других инсектицидах. В целом новые соединения были более активны в отношении личинок комаров, чем в отношении взрослых тлей, что указывает на повышенную уязвимость кожных и внутренних тканей личинок к этому семейству химикатов.

Как форма и состав управляют эффектом

Поскольку все молекулы имели одинаковое ядро бенцо[h]хинолина, команда могла ясно отследить, как небольшие структурные изменения влияют на активность. Наличие атомов серы в присоединённых кольцах, по-видимому, усиливало действие, вероятно, за счёт увеличения липофильности молекул и их способности проникать через барьеры насекомых либо за счёт усиления взаимодействия с ключевыми белками. Присоединение плоского фенильного кольца в определённых позициях также было полезно, вероятно, улучшая посадку молекулы в биологическую мишень. С другой стороны, очень объёмные или жёсткие добавки, по-видимому, мешали плотному контакту с мишенями или замедляли прохождение через ткани насекомых. Эти закономерности формируют структу́рно‑активностную зависимость (SAR) — своего рода руководство по проектированию, связывающее форму молекулы с её инсектицидной силой.

Что это означает для будущего контроля вредителей

Для неспециалиста главный вывод заключается в том, что команда выявила многообещающую новую химическую «скелетную» структуру для инсектицидов следующего поколения и получила ясные подсказки о том, как её настраивать. Компактные, содержащие серу присадки к ядру бенцо[h]хинолина давали наибольший эффект, особенно против личинок комаров, тогда как слишком большие сайд‑группы снижали активность. Эти выводы могут направить химиков к ещё более селективным и мощным кандидатам и помочь избежать конструкций, которые вряд ли будут эффективны. Прежде чем какие‑либо из этих молекул можно будет применять в полях или программах контроля комаров, необходимы всесторонние испытания на безопасность для людей, дикой природы и окружающей среды. Тем не менее это исследование представляет важный шаг в расширении набора инструментов для борьбы с устойчивыми вредителями более обоснованным и целенаправленным способом.

Цитирование: El-Helw, E.A.E., Abdel-Haleem, D.R., Khalil, A.K. et al. Exploring insecticidal activity and SAR study of newly synthesized Benzo[h]quinoline-based heterocycles against Aphis craccivora Koch. and Culex pipiens L. Larvae. Sci Rep 16, 13401 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-48683-0

Ключевые слова: инсектициды, контроль комаров, тли‑вредители, гетероциклическая химия, устойчивость к пестицидам