Theoretical calculations of the validity of the use of pyrethroids with synergistic substances from the lignan group | Теоретические расчеты валидности применения пиретроидов с веществами-синергистами из группы лигнанов

English. To prevent the resistance of insect pests to insecticides, rotation of the drugs used, the combined introduction of active substances of different chemical groups, as well as the inclusion compounds enhancing the biological activity of the active substances into preparation composition are applied. Such synergistic substances act on insect enzymes that inactivate the insecticide, allowing a much larger number of insecticide molecules to interact with the insect's cellular target, significantly increasing the pesticide effectiveness. To study the validity of the use of synergistic substances from the benzodioxolane group together with pyrethroid insecticides, theoretical calculations have been carried out that model the mechanisms of interaction of pyrethroids and benzodioxolane derivatives with insect cellular targets. It is calculated that only oxygen and carbon atoms of multiple bonds are most likely to participate in chemical interaction with electophilic reagents (such as gemma iron). Using quantum chemical calculations, the energies of formation of complexes of ligands with amino acids of the active center of the enzyme were obtained; some of these complexes turned out to be quite stable (the most stable was the complex with piperanyl butoxides, while complexes with episesamine and sesaminol had too high energy values). Models describing the blockade of active centers of enzymes inactivating pyrethroids by benzodioxolanes are developed. The calculations showing the effectiveness of binding benzodioxolane pharmacophores to the active centers of pest insect oxygenases, allowing using such lignananes as synergistic substances, are presented. The theoretical calculations of models of synergistic substances of the lignanane group together with pyrethroid insecticides make possible further experimental verification by subsequent biotesting of the suggested models on crop insect pests.

Russian. Для предотвращения резистентности насекомых-вредителей к инсектицидам применяют ротацию используемых препаратов, совместное внесение действующих веществ из разных химических групп, а также включение в состав препаратов соединений, усиливающих биологическую активность действующих веществ. Такие вещества-синергисты действуют на ферменты насекомого, инактивирующие инсектицид, позволяя гораздо большему числу молекул инсектицидов взаимодействовать с клеточной мишенью насекомого, значительно увеличивают эффективность препаратов. С целью изучения валидности применения веществ-синергистов из группы бензодиоксоланов совместно с пиретроидными инсектицидами проведены теоретические расчеты, моделирующие механизмы взаимодействия пиретроидов и производных бензодиоксоланов с клеточными мишенями насекомых. Рассчитано, что с наибольшей вероятностью в химическом взаимодействии с электофильными реагентами (каким является железо гемма) будут участвовать только атомы кислорода и углерода кратных связей. С помощью квантово-химических расчетов получены энергии образования комплексов лигандов с аминокислотами активного центра фермента – часть этих комплексов оказалась достаточно устойчива (самым устойчивым являлся комплекс с пиперанилбутоксидов, в то время как комплексы с эписезамином и сезаминолом имели слишком высокие значения энергий). Предложены модели, описывающие блокаду бензодиоксоланами активных центров ферментов, инактивирующих пиретроиды. Представлены расчеты, показывающие эффективность связывания бензодиоксолановых фармакофоров с активными центрами оксигеназ насекомых-вредителей, позволяющие использовать такие лигнананы в качестве веществ-синергистов. Проведенные теоретические расчеты моделей веществ-синергистов из группы лигнананов совместно с пиретроидными инсектицидами дают возможность дальнейшей экспериментальной проверки путем последующего биотестирования предложенных моделей на насекомых-вредителях сельскохозяйственных растений.