In recent decades, insect sex pheromones are playing an increasingly important role in the detection, monitoring and control of pests, becoming part of Integrated Management strategies and helping to reduce the amount and use of conventional pesticides. The implementation of control techniques based on pheromones makes it necessary to obtain these substances through organic synthesis. Oleander Scale, Aspidiotus nerii Bouché, 1833, is a cosmopolitan and polyphagous pest that attacks more than 100 plant families. In Spain, it is a coccoid pest of medium-importance for citrus crops, after California red scale (Aonidiella aurantii Maskell), Chaff scale (Parlatoria pergandii Comstock) and Purple scale (Lepidosaphes beckii Newman). Conventional chemical control against Oleander scale is sometimes ineffective due to the biology of the pest and the increasing restrictions on the number of available pesticides; thus, a possible treatment of this pest based on its sex pheromone would be highly valuable. The sex pheromone of A. nerii was identified by Einhorn et al. in 1998 as (1R,2S)-cis-2-isopropenyl-1-(4¿-methyl-4¿-penten-1¿-yl)cyclobutaneethanol acetate. Its synthesis has been approached by various authors but the synthetic routes described until now have a high number of synthetic stages and a low overall yield, which makes it not suitable for a multigram scale synthesis. It can be highlighted the synthesis of Einhorn et al., in 1998, involving 17 steps and an overall yield of 0.40% or the total synthesis developed in the same year by Guerrero et al., with 15 steps and an overall yield of 5.6%. For these reasons, this thesis addresses the development of a synthetic route that improves the existing ones to obtain the sex pheromone of A. nerii at a multigram scale. The synthetic route developed in this work is based on low cost commercial substrates such as 3-hydroxypropanenitrile, which can be transformed into the pheromone of interest using only 10 steps and with an overall yield of 10.3%. The proposed route employs simple purification procedures and several reactions including a Blaise reaction and a [2 + 2] photocycloaddition as key reactions. In addition, some of the synthetic intermediates obtained in this proposed route have high interest to improve the synthesis of the aggregation pheromones of Diaprepes abbreviatus Linnaeus and Trypodendron lineatum Olivier, which represent important pests in different countries. The possibility of obtaining a sufficient amount of A. nerii sex pheromone has allowed the realization of field trials, which are expected to contribute significantly to the development of alternative techniques for the control of this pest in crops of interest in Spain and other countries. / El uso de las feromonas sexuales de insectos para la detección, seguimiento y control de plagas ha ido creciendo de manera constante en los últimos años, convirtiendo a estas sustancias en una de las herramientas más importantes en la lucha contra poblaciones de insectos dentro del Manejo Integrado de Plagas, ayudando así a reducir la cantidad y el uso de plaguicidas convencionales. La aplicación de estas técnicas hace necesaria la obtención de estas sustancias mediante síntesis orgánica. El piojo blanco del limón Aspidiotus nerii Bouché, 1833, también conocido como piojo de la adelfa (Oleander scale), es una plaga cosmopolita y polífaga que ataca a más de 100 familias de plantas. En España constituye una plaga de cóccidos de importancia media en el cultivo de cítricos después del piojo rojo de California (Aonidiella aurantii Maskell), el piojo gris (Parlatoria pergandei Comstock) y serpeta gruesa (Lepidosaphes beckii Newman). Su tratamiento mediante plaguicidas tradicionales es en ocasiones poco efectivo debido a la biología de la plaga y a las crecientes restricciones en cuanto al número de plaguicidas disponibles, por lo que un posible tratamiento de esta plaga basado en su feromona sexual tendría un alto interés. Hasta el momento la síntesis de la feromona sexual de A. nerii, identificada por Einhorn et al. en 1998 como acetato de 2-[(1R,2S)-cis-2-isopropenil-1-(4¿-metil-4¿-pentenil)-ciclobutano]etilo, ha sido llevada a cabo por diversos autores pero las rutas sintéticas descritas para obtener esta feromona, presentan un elevado número de etapas sintéticas y un rendimiento global bajo, no resultando adecuadas para llevarlas a escala multigramo. Se puede destacar la síntesis de Einhorn et al., en 1998, que involucra 17 etapas y un rendimiento global de 0.40% o la síntesis total desarrollada por ese mismo año por Guerrero et al. con 15 etapas y un rendimiento global de 5.6%. Por estas razones, en la presente tesis se aborda el desarrollo de una ruta sintética que mejore las existentes para obtener la feromona sexual del piojo blanco del limón (A. nerii) a escala multigramo. La ruta sintética desarrollada en este trabajo parte de sustratos comerciales de bajo coste como el 3-hidroxipropanonitrilo, el cual puede ser transformado en la feromona de interés empleando únicamente 10 etapas y con un rendimiento global de 10.3%, con procedimientos de purificación sencillos y mediante diversas reacciones que incluyen como reacciones clave una reacción de tipo Blaise y una fotocicloadición de tipo [2+2]. Asimismo, algunos de los intermedios sintéticos obtenidos en esta ruta propuesta son de alto interés para mejorar las síntesis de las feromonas de agregación de Diaprepes abbreviatus Linnaeus y de Trypodendron lineatum Olivier, las cuales representan plagas importantes en diferentes países. La posibilidad de obtener cantidad suficiente de la feromona sexual de A. nerii, ha permitido la realización de ensayos en campo, y se espera generar un aporte significativo en el desarrollo de técnicas alternativas para el control de esta plaga en cultivos de interés en España y en otros países. / L'ús de les feromones sexuals d'insectes per a la detecció, seguiment i control de plagues ha anat creixent de manera constant en els darrers anys, convertint aquestes substàncies en una de les eines més importants en la lluita contra poblacions d'insectes dins el Control Integrat de Plagues, ajudant així a reduir la quantitat i l'ús de plaguicides convencionals. L'aplicació d'aquestes tècniques fa necessària l'obtenció d'aquestes substàncies mitjançant síntesi orgànica. El poll blanc de la llimona Aspidiotus nerii Bouché, 1833, també conegut com poll del baladre (Oleander scale), és una plaga cosmopolita i polífaga que ataca més de 100 famílies de plantes. A Espanya constitueix una plaga de còccids d'importància mitjana en el cultiu de cítrics després del poll roig de Califòrnia (Aonidiella aurantii Maskell), el poll gris (Parlatoria pergandei Comstock) i serpeta gruixuda (Lepidosaphes beckii Newman). El seu tractament mitjançant plaguicides tradicionals en ocasions és poc efectiu a causa de la biologia de la plaga i a les creixents restriccions pel que fa al nombre de plaguicides disponibles, de manera que un possible tractament d'aquesta plaga basat en la seua feromona sexual tindria un alt interès. Fins al moment la síntesi de la feromona sexual d'A. nerii, identificada per Einhorn et al. el 1998 com a acetat de 2-[(1R,2S)-cis-2-isopropenil-1-(4'-metil-4'-pentenil)-ciclobutàn]etil, ha estat portada a terme per diversos autors però les rutes sintètiques descrites per obtenir aquesta feromona, presenten un elevat nombre d'etapes sintètiques i un rendiment global baix, no resultant adequades per al pas a escala multigram. Es pot destacar la síntesi de Einhorn et al., El 1998, que involucra 17 etapes i un rendiment global de 0,40% o la síntesi total desenvolupada per aquest mateix any per Guerrero et al. amb 15 etapes i un rendiment global de 5.6%. Per aquestes raons, en la present tesi s'aborda el desenvolupament d'una ruta sintètica que millore les existents per obtenir la feromona sexual del poll blanc de la llimona (A. nerii) a escala multigram. La ruta sintètica desenvolupada en aquest treball parteix de substrats comercials de baix cost com el 3-hidroxipropanonitril, el qual pot ser transformat en la feromona d'interès emprant únicament 10 etapes i amb un rendiment global de 10.3%, amb procediments de purificació senzills i mitjançant diverses reaccions que inclouen com a reaccions clau una reacció de tipus Blaise i una fotocicloaddició de tipus [2 + 2]. Així mateix, alguns dels intermedis sintètics obtinguts en aquesta ruta proposada són d'alt interès per millorar les síntesis de les feromones d'agregació de Diaprepes abbreviatus Linnaeus i de Trypodendron lineatum Olivier, les quals representen plagues importants en diferents països. La possibilitat d'obtenir quantitat suficient de la feromona sexual d'A. nerii, ha permès la realització d'assajos en camp, i s'espera generar una aportació significativa en el desenvolupament de tècniques alternatives per al control d'aquesta plaga d'importància en cultius d'interès en Espanya i en altres països. / Montaño Castañeda, MC. (2017). DESARROLLO DE UNA RUTA SINTÉTICA PARA LA OBTENCIÓN DE LA FEROMONA SEXUAL DEL PIOJO BLANCO DEL LIMÓN (Aspidiotus nerii) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/92184

[ES] La confusión sexual es el método de control de plagas basado en semioquímicos que ofrece los mejores resultados y tiene mayor aceptación en el mercado. Este método se basa en la liberación al ambiente de la feromona sexual del insecto al que se pretende controlar en una cantidad suficiente para provocar un retraso o una reducción del apareamiento. Los estudios dedicados a la optimización de la feromona utilizada, la cual condiciona en gran medida el precio del uso de esta técnica, se basan en ensayos empíricos sobre parámetros como el número de emisores utilizados y su distribución, la carga inicial de feromona, etc. La cuantificación de la concentración de feromona en aire es un parámetro más directo y ofrece información valiosa tanto para realizar estudios destinados a optimizar el uso de los emisores disponibles, como para el desarrollo de nuevos dispositivos de emisión con un menor uso de feromona. En la presente tesis se ha desarrollado una metodología que permite la cuantificación de la concentración de feromona en aire en condiciones reales de campo basada en la captación de volátiles del aire y su posterior análisis mediante técnicas de cromatografía de gases y espectrometría de masas. Mediante el uso de esta metodología se ha estudiado la cantidad de feromona en aire a lo largo del ciclo de cultivo en campos tratados con confusión sexual para dos especies diferentes de importancia agronómica en los cultivos de la viña y del arroz, la polilla del racimo de la vid (Lobesia botrana Denis & Schiffermüller) y el barrenador del arroz (Chilo suppressalis Walker) tratados con diferentes tipos de emisores. Estos estudios han servido para conocer de qué manera se distribuye la feromona en aire a lo largo del tiempo en relación con la cinética de los emisores y cuáles son los mecanismos implicados en la confusión sexual en condiciones reales. Además, también se ha estudiado la dependencia climática de emisores pasivos en condiciones de campo puesto que tendrá relación con la cantidad de feromona en aire y puede repercutir en la eficacia del método de control. Los resultados obtenidos en las parcelas en las que se instaló la confusión sexual contra L. botrana muestran que la concentración de feromona en aire va cambiando a lo largo del ciclo de cultivo. Además, se observa que la cubierta vegetal produce un efecto tampón, de manera que la presencia de una masa foliar desarrollada actúa regulando la concentración de feromona en el aire y permite una distribución más homogénea. Mediante la correlación de la velocidad de emisión con los parámetros climáticos, se comprobó que la temperatura y velocidad del viento son parámetros determinantes y que esta dependencia es variable entre distintos tipos de emisores. Por otro lado, se determinó mediante bioensayos electrofisiológicos y de comportamiento que las concentraciones de feromona necesarias para desencadenar mecanismos de confusión no competitiva en machos de L. botrana estaban muy por encima de las cuantificadas en campo, por lo que se concluyó que los principales mecanismos que producen la confusión sexual en condiciones reales son los competitivos. En el caso de las captaciones realizadas en el arrozal, los valores obtenidos de la concentración de feromona en aire sirvieron para estudiar por qué con una colocación más temprana de los emisores se conseguía un mayor efecto en el control de la plaga. Además, se observó que, en este caso, la concentración de feromona en aire guardaba una relación más estrecha con la emisión que proporcionan los emisores de confusión sexual. Este hecho apoya la hipótesis de que una densa masa vegetal, menor en los arrozales que en la viña, puede proteger a la feromona de su lavado por efecto del viento. / [CA] La confusió sexual és el mètode de control de plagues basat en semioquímics que ofereix els millors resultats i té una major acceptació en el mercat. Aquest mètode es basa en l'alliberament de la feromona sexual de l'insecte que es pretén controlar a l'ambient en una quantitat suficient per a provocar un retràs o una reducció de l'aparellament. Els estudis dedicats a l'optimització de la feromona utilitzada, que condiciona en gran mesura el preu de l'ús d'aquesta tècnica, es basen en experiments empírics sobre paràmetres com el número d'emissors utilitzats i la seua distribució, la càrrega inicial de feromona, etc. La quantificació de la feromona en l'aire és un paràmetre més directe i ofereix informació valuosa tant per a realitzar estudis destinats a optimitzar l'ús dels emissors disponibles, com per al desenvolupament de nous dispositius d'emissió amb un menor ús de feromona. En aquesta tesis s'ha desenvolupat una metodologia que permet la quantificació de la concentració de feromona en aire en condicions reals de camp basada en la captació de volàtils de l'aire i el seu anàlisis mitjançant tècniques de cromatografia de gasos i espectrometria de masses. Mitjançant l'ús d'aquesta metodologia s'ha estudiat la quantitat de feromona en aire al llarg del cicle de cultiu en camps tractats amb confusió sexual per a dos espècies diferents d'importància agronòmica en els cultius de la vinya i de l'arròs, el corc del raïm (Lobesia botrana Denis & Schiffermüller) i el cucat de l'arròs (Chilo suppressalis Walker) tractats amb diferents tipus d'emissors. Aquests estudis han servit per a conèixer de quina manera es distribueix la feromona al llarg del temps en relació amb la cinètica dels emissors i quins són els mecanismes implicats en la confusió sexual en condicions reals. A més, també s'ha estudiat la dependència climàtica d'emissors passius en condicions de camp donat que tindrà relació amb la quantitat de feromona en aire i pot repercutir en l'eficàcia del mètode de control. Els resultats obtinguts en les parcel·les en les que es va instal·lar la confusió sexual contra L. botrana mostren que la concentració de feromona en aire va canviant al llarg del cicle de cultiu. A més, s'observa que la coberta vegetal produeix un efecte tampó, de manera que la presència d'una massa foliar desenvolupada actua regulant la concentració de feromona en l'aire i permet una distribució més homogènia. Mitjançant la correlació de la velocitat d'emissió amb els paràmetres climàtics, s'ha comprovat que la temperatura i la velocitat del vent són paràmetres determinants i que esta dependència és variable entre diferents tipus d'emissors. D'altra banda, s'ha determinat mitjançant bioassajos electrofisiològics i de comportament que les concentracions de feromona necessàries per a desencadenar mecanismes de confusió no competitiva en mascles de L. botrana estaven molt per damunt de les quantificades al camp, per la qual cosa es va concloure que els mecanismes principals que produeixen la confusió sexual en condicions reals són els competitius. En el cas de les captacions realitzades en els arrossars, els valors obtinguts de la concentració de feromona en aire van servir per a estudiar per què amb una col·locació més primerenca dels emissors s'aconseguia un major efecte en el control de la plaga. A més, es va observar que, en aquest cas la concentració de la feromona en aire guardava una relació més estreta amb l'emissió que proporcionaven els emissors de confusió sexual. Aquest fet suporta la hipòtesi de que una massa vegetal densa, menor en els arrossars que en les vinyes, pot protegir a la feromona del seu llavat per l'efecte del vent. / [EN] Mating disruption is the pest control method with better acceptation in market due to its results. This method is based on the releasing of the pheromone of the target insect into the environment with enough quantity to delay or to reduce their mating. Optimization-pheromone studies, which condition the use price of this technique a lot, are based on empirical essays about parameters such as the number of dispensers deployed and their distribution, pheromone initial content, etc. Airborne pheromone quantification is a more direct parameter that offers valuable information to do studies to optimize dispenser available use as to develop new dispensers with less pheromone emission. In this work, a methodology that allows the airborne pheromone quantification in real field conditions has been developed based on volatiles airborne sampling and their later analysis with gas chromatography techniques and mass spectrometry. Using this methodology, the airborne pheromone throughout the crop cycle in mating disruption treated fields against different agronomic important species, the European Grapevine Moth (Lobesia botrana Denis & Schiffermüller) and the Rice Stem Borer (Chilo suppressalis Walker), has been studied in vineyards and rice paddies treated with different types of dispensers. These studies have been useful to know how the pheromone is distributed along the time in relation to the dispensers' kinetics and which are the mechanisms involved in mating disruption in real conditions. Moreover, the climatic dependency of the passive dispensers in field conditions has also been studied as it will be related to the airborne pheromone quantity and it can affect the efficacy of the control method. The results show that the airborne pheromone concentration in mating disruption treated fields against L. botrana changes throughout the crop cycle. In addition, it is observed that canopy produces a buffer effect, so the presence of a developed foliage regulates the concentration of the airborne pheromone and allows a more homogeneous distribution. The correlation of emission rate with climatic parameters were useful to check that temperature and wind speed have an influence on dispensers' emission. On the other hand, with electrophysiological and behavioral bioassays, it was determined that higher airborne concentrations were needed to trigger non-competitive mechanisms in L. botrana males. In this way, it was concluded that competitive mechanisms are the ones acting in treated fields In rice paddies air samplings, airborne pheromone concentration data were used to study why an earlier dispensers' deployment achieved a better effect controlling the pest. Furthermore, it was observed a more direct relationship between airborne pheromone with dispensers' emission. This fact supports the hypothesis that thicker foliage, lesser in rice fields than in vineyards, can prevent pheromone from its washing by wind. / Gavara Vidal, A. (2021). Cuantificación de feromonas en aire y su aplicación en métodos de control de plagas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165412