Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-26. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:34Z : No. of bitstreams: 1 000826291_20160226.pdf: 249345 bytes, checksum: 83f89ae928cff063c6487a962a573dfb (MD5) Bitstreams deleted on 2016-02-26T14:03:55Z: 000826291_20160226.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-26T14:04:50Z : No. of bitstreams: 1 000826291.pdf: 818795 bytes, checksum: 47d05f49fd9ee2c1e61968aa35f0ab40 (MD5) / A biocatálise consiste no uso de enzimas (microbianas, vegetais ou animais) para catalisar transformações químicas, principalmente em compostos orgânicos. Em geral, as reações enzimáticas apresentam muitos atrativos quando comparadas às respectivas versões químicas clássicas, por utilizarem catalisadores potencialmente quimio-, regio- e estereosseletivos, biodegradáveis, oriundos de fontes renováveis que requerem condições brandas de reação (pH, temperatura e pressão) e solventes ambientalmente amigáveis (água, fluidos supercríticos, líquidos iônicos). Por isso, e associado às pressões de cunho sócio-econômico-ambiental sofridas pelas indústrias para a utilização de processos sustentáveis e mais eficientes, a busca por novos biocatalisadores tem aumentado consideravelmente. As enzimas envolvidas na conversão de nitrilas estão entre as mais utilizadas industrialmente. Além de seu valor sintético, estas enzimas exercem um papel fundamental em termos de proteção ambiental, pois têm sido empregadas com sucesso na biodegradação e biorremediação de áreas contaminadas com organonitrilas de origem antropogênica. Assim, neste trabalho realizou-se a prospecção de micro-organismos da biodiversidade brasileira quanto à presença de enzimas envolvidas no metabolismo de nitrilas, mais especificamente nitrilases (Nase), nitrila-hidratases (NHase), amidases e as hidroxinitrila liases (HNLase) através de ensaios colorimétricos. Nesse estudo foram encontrados 1 hit positivo para nitrila-hidratase/amidase, 8 para nitrilases e 3 micro-organismos com sistema enzimático indefinido dentre 29 micro-organismos analisados. Para a enzima hidroxinitrila liase, foram avaliados 76 micro-organismos e foram encontrados 27 hits positivos. Estes resultados foram confirmados por técnicas cromatográficas e espectrométricas. Os micro-organismos positivos das triagens colorimétricas foram... / Biocatalysis is the use of enzymes (microbial, plant or animal) to catalyze chemical transformations, primarily of organic compounds. Generally, enzymatic reactions are much more attractive than the classical chemical alternatives, as they use catalysts that are potentially chemo-, region- and stereoselective, biodegradable, which come from renewable sources and that require mild reaction conditions in terms of pH, temperature and pressure and the use of environmentally friendly solvents (water, supercritical fluids, ionic liquids). Therefore and associated to the socioeconomic and environmental pressures exerted on industries to use sustainable and more efficient processes, the search for new biocatalysts has increased considerably. Nitriles converting enzymes are among the most widely ones used industrially. In addition to their synthetic value, these enzymes play a key role in protecting the environmental as they have been successfully used in the biodegradation and bioremediation of areas contaminated by man-made organic nitriles. Thus, herein we intend to investigate microorganisms from Brazilian biodiversity in terms of enzymes involved in the metabolism of nitriles, more specifically nitrilases (Nase), nitrile hydratase (NHase), amidases and hydroxynitrile lyase (HNLase) through colorimetric assays. It was found 1 positive hit for nitrile hydratase/amidase, 8 for nitrilases and 3 microorganisms with undefined enzymatic system within the 29 evaluated microorganisms. Regarding the enzyme hydroxinitrile lyase, 76 microorganisms were evaluated and 27 positive hits were found. Those colorimetric assays were confirmed through chromatographic and spectrometrically techniques. The positive hits found in the colorimetric assay were applied in the study of biodegradation of Totril® herbicide. These reactions were monitored by HPLC-MS/MS and there were found 5 biodegradation products...

Submitted by Raquel Sabará da Cruz null (raqsabara@hotmail.com) on 2016-03-21T22:33:50Z No. of bitstreams: 1 dissertação versão final-impressão.pdf: 2574095 bytes, checksum: 8540d453330bcae116046e55b480b86b (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-03-22T19:26:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cruz_rs_me_araiq_par.pdf: 1393236 bytes, checksum: fb9a7d96afc03bc23ad50d07330e227c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-22T19:26:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cruz_rs_me_araiq_par.pdf: 1393236 bytes, checksum: fb9a7d96afc03bc23ad50d07330e227c (MD5) Previous issue date: 2016-03-04 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Beta-aminoésteres/ácidos quirais enantiomericamente puros são blocos construtores quirais economicamente importantes para a indústria farmacêutica, de química fina, e agroquímica. As transaminases, também conhecidas como aminotransferases têm emergido como uma importante classe de enzimas com grande potencial na síntese enantiosseletiva desses compostos. Neste trabalho foi avaliada a reatividade de omega-transaminases frente a beta-cetoésteres arílicos (benzoilacetato de etila) e alquílicos (acetoacetato de etila) visando à síntese enantiosseletiva de beta-aminoésteres/ácidos. As enzimas utilizadas neste trabalho foram produzidas no laboratório a partir de plasmídeos contendo genes que codificam omega-transaminases (R) e (S)-seletivas provenientes de diferentes micro-organismos. Essas enzimas juntamente com uma enzima comercial (S)-seletiva foram empregadas em reações de aminação assimétrica utilizando substratos beta-cetoésteres, e na resolução cinética da (R,S)-feniletilamina. Parâmetros como concentração de enzima:substrato, compostos doadores de grupo amino, temperatura e pH foram avaliados visando à otimização dos rendimentos e enantiosseletividade. As enzimas produzidas apresentaram excelentes conversões (> 99 %) nas reações de síntese assimétrica e elevados excessos enantioméricos (> 99 %) em praticamente todas as reações de resolução cinética nas quais o acetoacetato de etila foi empregado como substrato. Por outro lado, nas reações onde o benzoilacetato de etila foi empregado como aceptor de amina, não se observou a formação do produto de interesse. / Optically pure beta-amino esters/ acids constitute economically important chiral building blocks for the pharmaceutical, fine chemical and agrochemical industries. Transaminases, also known as aminotransferases have emerged as an important class of enzymes with great potential in the enantioselective synthesis of these compounds. In this work, was evaluated the reactivity of omega-transaminase against aryl (ethyl benzoylacetate) and alkyl (ethyl acetoacetate) beta-keto esters for the enantioselective synthesis of beta-amino esters/acids. The enzymes used in this work were produced in the laboratory from plasmids containing genes encoding (R) and (S)-selective omega-transaminases from different micro-organisms. These enzymes along with a (S)-selective commercial enzyme were employed in the asymmetric amination reactions using beta-keto esters substrates and kinetic resolution of (R,S)-phenylethylamine. Parameters such as concentration of enzyme:substrate, amino group donors, temperature and pH were evaluated aiming to optimize yields and enantioselectivity. The enzymes produced showed excellent conversion (> 99%) in the asymmetric synthesis reactions and high enantiomeric excess (> 99%) in practically all kinetic resolution reactions in which ethyl acetoacetate was used as substrate. On the other hand, in reactions where the ethyl benzoylacetate was used as amino acceptor, was not observed the formation of the product of interest. / CNPq: 132685/2014-0

Orientador: Rodrigo Fernando Costa Marques / Banca: Ariela Veloso de Paula / Banca: Maria Gabriela Nogueira Campos / Resumo: As enzimas são catalisadores de alto custo, sendo necessário a imobilização para que haja a recuperação e a reutilização tornando o processo viável econo micamente. Além disso, a utilização de enzima s imobilizada s permite simplificar o modelo de reatores e o contr ole da reação. Assim, a imobilização é geralmente u m requisito para a utilização de enzima s com o biocatalisador es industriais . A escolha do suport e para imobilização depende das propriedades da enzima a ser imobilizada. Suportes sólidos podem interagir com a enzima por diferentes vias: por adsorção, ligação covalente ou encapsulamento. Um importante fator para imobilizar a enzima é que o suporte dev e ser inerte e biocompatível ao ambiente, ou seja, não deve interferir na estrutura nativa da proteína e nem comprometer sua atividade biológica. D entre as principais enzimas, a s lipases hidrolisam triglicerídeos (T A G) em glicerol e ácidos graxos e por est e motivo estão na classe das hidrolases. Uma proposta de imobilização destas enzimas consiste na utilização de nanoestruturas magnéticas como biocatalisadores d a reação de transesterificação para a produção de biodiesel, devido à facilidade e a rápida sepa ração das enzi mas imobilizadas, a partir da mistura reacional, usando um campo magnético externo . As vantagens das enzimas imob ilizadas em relação às enzimas livres surgem da sua maior estabilidade e facilidade de separação, o que acarreta economia signifi cativa no custo global do processo, desde que o procedimento de imobilização não seja muito caro, haja boa recuperação da atividade enzimática e que a estabilidade operacional da enzima imobilizada seja suficientemente longa. O uso de enzimas imobilizadas permite a retenção do biocatalisador no reator; elevada concentração de catalisador no reator permitindo intensificar o processo; controle do microambiente da... / Abstract: Enzymes are expensive catalysts, immobilizat ion is necessary for recovery and reuse making the process economically viable. Fu rthermore, use of immob ilized enzymes can simplify model r eactor and control reaction. Thus, immobilization is generally a requirement for use of the enzyme as an industrial b iocatalyst. The choice of support for biocatalys ts immobilization depends on properties of enzyme to be immobilized. Solid supports can int eract with enzyme in different ways: by adsorption, covalent bonding or encapsulation. An important factor to immobilize the enzyme is that support must be inert and b iocompatible to environment; it should not interfere in native structure of protein and n ot compromising their biological activity. The main enzymes, lipases hydrolyze triglycerides (T A G) to glyc erol and fatty acids and for this reason; they are in the class of hy drolases. These enzymes are carbo xylesterases that catalyze hydrolysis in glyceri des synthesis. A proposal for immobil ization of these enzymes is u se of magnetic nanostructures in biocatalysts transesterification reaction for producing biodiesel due to e ase and rapid separation of immobilized enzyme, from a mixture reaction using an ex ternal magnetic field. The benefits of immobilized enzymes compared to free enzymes arise from their greater stability and ease of separation, which leads to significant savings in the overall cost of the process, provided that immobilization procedure is not very expensive, there is good recov ery of enzyme activity, and operational stability of immobilized enzyme is sufficiently long. The use of immobilized enzymes allow retention of biocatalyst in reactor; high concentration of catalyst in reactor to int ens ify the process; control of microenvironment of enzyme; ea se of recovery and reuse of ca talyst, which reduces the costs of enzymes; possibility of be ing used in continuous systems... / Mestre

Orientador: Cíntia Duarte de Freitas Milagre / Banca: Dulce Helena Siqueira Silva / Banca: André Luis Meleiro Porto / Resumo: A biocatálise consiste no uso de enzimas (microbianas, vegetais ou animais) para catalisar transformações químicas, principalmente em compostos orgânicos. Em geral, as reações enzimáticas apresentam muitos atrativos quando comparadas às respectivas versões químicas clássicas, por utilizarem catalisadores potencialmente quimio-, regio- e estereosseletivos, biodegradáveis, oriundos de fontes renováveis que requerem condições brandas de reação (pH, temperatura e pressão) e solventes ambientalmente amigáveis (água, fluidos supercríticos, líquidos iônicos). Por isso, e associado às pressões de cunho sócio-econômico-ambiental sofridas pelas indústrias para a utilização de processos sustentáveis e mais eficientes, a busca por novos biocatalisadores tem aumentado consideravelmente. As enzimas envolvidas na conversão de nitrilas estão entre as mais utilizadas industrialmente. Além de seu valor sintético, estas enzimas exercem um papel fundamental em termos de proteção ambiental, pois têm sido empregadas com sucesso na biodegradação e biorremediação de áreas contaminadas com organonitrilas de origem antropogênica. Assim, neste trabalho realizou-se a prospecção de micro-organismos da biodiversidade brasileira quanto à presença de enzimas envolvidas no metabolismo de nitrilas, mais especificamente nitrilases (Nase), nitrila-hidratases (NHase), amidases e as hidroxinitrila liases (HNLase) através de ensaios colorimétricos. Nesse estudo foram encontrados 1 hit positivo para nitrila-hidratase/amidase, 8 para nitrilases e 3 micro-organismos com sistema enzimático indefinido dentre 29 micro-organismos analisados. Para a enzima hidroxinitrila liase, foram avaliados 76 micro-organismos e foram encontrados 27 hits positivos. Estes resultados foram confirmados por técnicas cromatográficas e espectrométricas. Os micro-organismos positivos das triagens colorimétricas foram... / Abstract: Biocatalysis is the use of enzymes (microbial, plant or animal) to catalyze chemical transformations, primarily of organic compounds. Generally, enzymatic reactions are much more attractive than the classical chemical alternatives, as they use catalysts that are potentially chemo-, region- and stereoselective, biodegradable, which come from renewable sources and that require mild reaction conditions in terms of pH, temperature and pressure and the use of environmentally friendly solvents (water, supercritical fluids, ionic liquids). Therefore and associated to the socioeconomic and environmental pressures exerted on industries to use sustainable and more efficient processes, the search for new biocatalysts has increased considerably. Nitriles converting enzymes are among the most widely ones used industrially. In addition to their synthetic value, these enzymes play a key role in protecting the environmental as they have been successfully used in the biodegradation and bioremediation of areas contaminated by man-made organic nitriles. Thus, herein we intend to investigate microorganisms from Brazilian biodiversity in terms of enzymes involved in the metabolism of nitriles, more specifically nitrilases (Nase), nitrile hydratase (NHase), amidases and hydroxynitrile lyase (HNLase) through colorimetric assays. It was found 1 positive hit for nitrile hydratase/amidase, 8 for nitrilases and 3 microorganisms with undefined enzymatic system within the 29 evaluated microorganisms. Regarding the enzyme hydroxinitrile lyase, 76 microorganisms were evaluated and 27 positive hits were found. Those colorimetric assays were confirmed through chromatographic and spectrometrically techniques. The positive hits found in the colorimetric assay were applied in the study of biodegradation of Totril® herbicide. These reactions were monitored by HPLC-MS/MS and there were found 5 biodegradation products... / Mestre

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-08-15T22:41:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Jeiely Gomes Ferreira.pdf: 10068552 bytes, checksum: 24d204d1fa5cba1ebf810d8954a56d54 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-08-21T20:16:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Jeiely Gomes Ferreira.pdf: 10068552 bytes, checksum: 24d204d1fa5cba1ebf810d8954a56d54 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-21T20:16:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Jeiely Gomes Ferreira.pdf: 10068552 bytes, checksum: 24d204d1fa5cba1ebf810d8954a56d54 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / CNPq / FACEPE / Dióis propargílicos são intermediários alquinílicos com grande potencial sintético. Embora a utilização destes compostos visando a síntese de produtos naturais bioativos seja conhecida, até ao início deste trabalho, nenhum estudo envolvendo a resolução cinética enzimática (RCE) desta classe de compostos tinha sido relatada na literatura. Com isso, o objetivo principal deste trabalho foi a obtenção de dióis propargílicos em sua forma enantiomericamente enriquecida, a partir de um processo de RCE usando a lipase Candida antarctica como biocatalisador. Os compostos quirais oriundos destas biotransformações seriam então empregados como intermediários sintéticos visando a preparação de moléculas quirais de interesse biológico. Um dos compostos sintetizados, o composto (R,S)-non-2-ino-1,4-diol 20h, foi utilizado na síntese do 4-hidroxi-2-nonenal (4-HNE) 19, um composto detoxicante de ocorrência natural, através do estudo da oxidação regiosseletiva de sistemas alílicos. Além disso, os dióis (R,S)-pent-2-ino-1,4-diol 20a, (R,S)-hept-2-ino-1,4-diol 20c, (R,S)-hex-2-ino-1,4-diol 20g (um produto natural) e 20h foram submetidos a ensaios de atividade citotóxica, mostrando atividades antiproliferativas interessantes. / Propargyl diols are alkynylic intermediates with great synthetic potential. Despite their use aiming at the synthesis of bioactive natural products be known, until the beginning of this thesis, no enzymatic kinetic resolution studies of propargylic diols had been reported yet. Thus, the main objective of this work was the obtaining propargylic diols in its enantiomerically enriched form, from an enzymatic kinetic resolution (EKR) process using Candida antarctica lipase as biocatalyst. Chiral compounds from these biotransformations would then be employed as synthetic intermediates for the preparation of chiral molecules of biological interest. One of the diols synthesized, the compound (R,S)-non-2-yn-1,4-diol (diol 20h) was used in the synthesis of 4-hydroxy-2-nonenal (4-HNE) (diol 19), a detoxicant naturally occurring compound, through the study of regioselective oxidation of allylic systems. Furthermore, when diols (R,S)-pent-2-yn-1,4-diol (diol 20a), (R,S)-hept-2-yn-1,4-diol (diol 20c), (R,S)-hex-2-yn-1,4-diol (diol 20g) (a natural product) and (R,S)-non-2-yn-1,4-diol (diol 20h) were subjected to cytotoxic tests, interesting antiproliferative activities were observed.

Orientador: Anita Jocelyne Marsaioli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T11:17:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinheiro_Lucimar_D.pdf: 3524874 bytes, checksum: 8abbae35ad9ff5f54218f4dac80a18bf (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A utilização de enzimas para a transformação de compostos orgânicos é cada vez mais utilizada como alternativa à síntese clássica. As enzimas são utilizadas como biocatalisadores para as sínteses in vitro de compostos assimétricos uma vez que elas são intrinsicamente quirais e apresentam alta eficiência catalítica. Diante da biodiversidade de microrganismos existentes na natureza e da necessidade de descobrir novos biocatalisadores para as sínteses de blocos de construções quirais e de produtos químicos de alto valor agregado, esta tese teve como objetivos a avaliação enzimática de células microbianas íntegras, o isolamento e a identificação de compostos enantiomericamente puros obtidos através da ação enzimática de oxidorredutases. Inicialmente, a avaliação da presença de Baeyer-Villiger monooxigenases em 12 espécies de fungos através de biocatálise convencional levou a produção de (R)-(+)-5-metil-e-caprolactona (1b), produzida pelos fungos Aspergillus oryzae CCT 0975 e Geotricum candidum CCT 1205 em excelentes conversões (ambas 98%) e excessos enantioméricos (96% e 91%), respectivamente. Na etapa seguinte foi desenvolvida uma metodologia alternativa a biocatálise convencional, denominada "multibiorreações", objetivando uma triagem mais rápida e eficiente. A metodologia foi aplicada na detecção de atividade de monooxigenase permitindo um aumento no conhecimento do perfil de seletividade dos substratos analisados. A ação enzimática das células íntegras de Trichosporum cutaneum CCT 1903 resultou na redução de metilcicloexanonas orto- e para-substituídas (1 e 6) e na oxidação da cis-jasmona (8). Posteriormente realizou-se o isolamento, identificação, determinação dos excessos enantioméricos, determinação das configurações relativas e absolutas dos produtos obtidos a partir da oxidação da cis-jasmona (8): (7S,8R)-epoxijasmona, 12 (92% e.e.), 7,8-diidróxijasmona, 13 (53% e.e.) e (4S)-hidroxijasmona (86% e.e.). Nesta etapa, a determinação do perfil de seletividade de T. cutaneum CCT 1903 foi avaliado frente a 14 substratos contendo ligações duplas olefínicas (24-37). A atividade de monooxigenase foi verificada sobre os seguintes monoterpenos monocíclicos: (R)-(-)-carvona (25), a- e b- iononas (26 e 27) e (R)-(+)-limoneno (32). As biotransformações destes compostos de fragrâncias levaram às sínteses de: (1S,2R,4R)-neoisodiidrocarveol (41), (6R)-isoprenil- (3R)-metil-2-oxo-oxepanona (42), ácido-(3R)-isopropenil-6-oxo-heptanóico (43), 2,3-epóxi-(5R)-isopropenil-2-metilcicloexanol (44), 4-oxo-7,8-diidro-b-ionona (50), a-homociclogeraniol (51), limoneno-1,2-diol (54) e (+)-(4R)-p-1-menteno-8,9-diol (55), os quais foram identificados espectroscopicamente (RMN de H e C, H e H gCOSY, H e C HSQC, H e C gHMBC). Finalmente, foi realizado um estudo das atividades enzimáticas para os fungos CCT 5632, Rhyzopus oryzae CCT 1022 e a levedura AMA 7, utilizando a metodologia de multibiorreações e reações de biotransformações convencionais (substratos 8, 25-27 e 32). Uma atividade oxidorredutase foi detectada em AMA7 e R. oryzae CCT 1022. A levedura AMA7 produziu a: 7,8-epoxijasmona (12), 7,8-diidroxijasmona (13), 4- hidroxijasmona (14) e a diidrocarvona (45), enquanto que R. oryzae CCT 1022 produziu o composto 14 e o neoisodiidrocarveol (41). O fungo 5632 também apresentou atividade monooxigenase verificada a partir da formação da 4-oxo-7,8-diidro-b-ionona (50) / Abstract: The utilization of enzymes for organic compound transformations is an alternative to classical syntheses. Enzymes are used as biocatalysts for the syntheses in vitro of asymmetric compounds because they are intrinsically chiral and result in high catalytic efficiency. In front of the biodiversity of existing microorganisms in Nature and of the necessity to discover new biocatalysts for the syntheses of blocks of chiral constructions and of chemical products with high added value, this thesis aimed at enzymatic evaluation of oxidoreductase from microbial whole cells and their application of the production of enantiomerically pure compounds. First of all, Baeyer-Villiger monooxygenase (BVMO) activity was monitored using traditional biocatalytic methods. Bioprospection in 14 fungi resulted in the detection of cyclohexanone BVMO in Aspergillus oryzae CCT 0975 and Geotrichium candidum CCT 1205. The lactone (R)-(+)-1b was obtained in high enantiomeric excesses (96% and 91%, respectively) and conversion (98%). Searching for rapid screening method, multibioreaction methodology was implemented and applied to the detection of monooxigenase activity, which increased n times the amount of evaluated microorganisms per unit of time, where n is the number of added substrates. Trichosporum cutaneum CCT 1903 produced outstanding results, reducing the ortho- and para-substituted (1 and 6) methyl-cyclohexanones and oxidizing cis-jasmone (8). After isolation, identification and determination of the enantiomeric excess, the relative and absolute configuration of the cis-jasmone bioproducts were: (7S,8R)-epoxyjasmone, 12 (e.e. 92%), 7,8-dihydroxyjasmone, 13 (e.e. 53%) and (4S)-hydroxyjasmone, 14 (e.e. 86%). The enantioselectivity and substrate specificity of alkene monooxygenase in T. cutaneum CCT 1903 was further investigated using 14 substrates (24-37), applying the multibioreaction approach. Monooxygenase activity was detected in (R)-(-)-carvone, a- and b-ionones and (R)-(+)-limonene. Batch reactions of these fragrance compounds produced: (1S,2R,4R)- neoisodihydrocarveol (41), (6R)-isoprenyl-(3R)-methyl-2-oxo-oxepanone (42), (3R)- isopropenyl-6-oxoheptanoic acid (43), 2,3-epoxy-(5R)-isopropenyl-2-methylcyclohexenol (44), 4-oxo-7,8-dihydro-b-ionone (50), a-homo-cyclogeraniol (51), (R)-(+)-limonene-1,2-diol (54) and uroterpenol (55) as pure samples for spectroscopic identification (H and C NMR, H and H gCOSY, H and C HSQC, H and C gHMBC). Oxidoreductase activity was monitored using multibioreaction methodology and traditional biocatalytic methods with the fungi CCT 5632, Rhyzopus oryzae CCT 1022 and the yeast AMA 7 (substrates 8, 25-27 and 32). Thus AMA7 produced epoxyjasmone (12), 7,8- dihydroxyjasmone (13), hydroxyjasmone (14) and dihydrocarvone (45), while that R. oryzae CCT 1022 produced 14 and neoisodihydrocarveol (41). The fungus 5632 also presented monooxygenase activity confirmed through formation from 4-oxo-7,8-dihydro-b- ionone (50) / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

O primeiro capítulo desta tese é dedicado aos estudos que visaram à aplicação da biocatálise na síntese de γ-butirolactonas quirais. Inicialmente investigou-se a preparação de fenilseleno-γ-butirolactonas quirais, através da resolução cinética enzimática dos fenilseleno-γ-hidróxi ésteres correspondentes. Através desta estratégia, ambos os enantiômeros da fenilseleno-γ-butirolactona foram preparados em excessos enantioméricos razoáveis. Ainda no primeiro capítulo é demonstrado o potencial sintético do (R)-3-(5-oxotetraidro-2-furanil)-propanoato de benzila, obtido através de uma enantiolactonização catalisada por PPL na etapa chave. Este intermediário quiral foi utilizado com sucesso na síntese enantiosseletiva da (R)- e da (S)-y-jasmolactona, aromatizantes de interesse industrial, além de ambos enantiômeros da (7Z)-7,15-hexadecadien-4-oIida, feromônio sexual da \"Yellowish Elongate Chafer, Heptophy/a picea\" . A segunda parte deste trabalho foi efetuada na Universidade da Califórnia, EUA, sob a orientação do professor Bruce H. Lipshutz, durante o período de novembro de 2003 a outubro de 2004. Dois novos reagentes foram desenvolvidos e aplicados com sucesso na preparação estereosseletiva de polienos conjugados com estrutura análoga a da vitamina A . / The first chapter of this thesis is dedicated to the studies on the application of biocatalysis in the synthesis of chiral γ-butyrolactones. We started investigating the preparation of phenylselanyl-γ-butyrolactones through the kinetic enzymatic resolution of the corresponding phenylselanyl-γ-hydroxyesters. By using this strategy both enantiomers of phenylselanyl-γ-butyrolactone were prepared in reasonable enantiomeric excesses . In the first chapter is also demonstrated the synthetic potential of benzyl 3[(R)-tetrahydro-5-oxofuran-2-yl] propanoate, obtained through a PPL catalyzed enantiolactonization in the key step. This chiral intermediate was successfully applied in the enantioselective synthesis of (R)- and (S)-γ-jasmolactone, flavors that find industrial use, and both enantiomers of (7Z)-7,15-hexadecadien-4-olide, the sex pheromone of Yellowish Elongate Chafer, Heptophy/a picea. The second part of this work was carried out at University of California, USA, between November 2003 and October 2004, under supervision of Professor Bruce H. Lipshutz. Two new reagents were developed and successfully applied in the stereoselective synthesis of conjugated polienes analogs to vitamin A .

Neste trabalho realizaram-se reações de resolução enzimática de alcoóis secundários utilizando a enzima imobilizada lipase de Candida antarctica (NOVOZYME 435). Os alcoóis utilizados foram: (RS)-1-(4-metoxifenil)etanol (1a); (RS)-4-metil-2-pentanol (3a); (RS)-2-metil-3-hexanol (4a); (RS)-5-metil-2-hexanol (5a); (RS)-2-octanol (6a); (RS)-3-heptanol (7a); (RS)-6-metil-5-hepten-2-ol (8a); (RS)-1-octen-3-ol (9a). Todos os alcoóis foram resolvidos pela lipase, com exceção do álcool 4a. Nas resoluções enzimáticas os excessos enantioméricos dos álcoois e acetatos foram superiores a 98 %, havendo a conversão total (50 %) dos enantiômeros S nos respectivos acetatos: (S)-1-acetato-4-metoxifenil (1b); (S)-2-acetato-4-metil-pentano (3b); (S)-2-acetato-5-metil-hexano (5b); (S)-2-acetato-octano (6b); (S)-3-acetato-heptano (7b); (S)-2-acetato-6-metil-5-hepteno (8b); (S)-3-acetato-1-octeno (9b). Realizou-se ainda um estudo biocatalítico envolvendo reações de redução de cetonas com fungos de origem marinha. Foram utilizadas na reduções as cetonas: 4-metoxiacetofenona (1), 1-fenil-etanona (2), 4-metil-2-pentanona (3), 2-octanona (6) e a 6-metil-5-hetpen-2-ona (8) e como biocatalisadores três fungos de origem marinha (Bionectria sp Ce5, Aspergillus sydowii Ce15 e Aspergillus sydowii Ce19). A 4-metoxiacetofenona (1) foi reduzida pelos fungos Bionectria sp Ce5, Aspergillus sydowii Ce15 e Aspergillus sydowii Ce19 com excesso enantiomérico de 98% e rendimento de 65 %. A 2-octanona (6) e a 6-metil-5-hepten-2-ona (8) foram reduzidas pelo fungo A. sydowii Ce15 nos respectivos (S)-álcoois 6a e 8a com pureza enantiomérica > 98 %. Já a 1-fenil-etanona (2) foi reduzida somente pelo fungo Bionectria sp Ce5 com excesso enantiomérico de 50 % e rendimento de 25 %. A 4-metil-2-pentanona (3) não foi reduzida por nenhum dos microrganismos estudados. / This work carried out the enzymatic reactions of alcohols by using a lipase from immobilized Candida Antarctica (NOVOZYME 435). The alcohols used were: (RS)-1- (4-methoxyphenyl) ethanol (1a), (RS)-4-methyl-2-pentanol (3a), (RS)-2-methyl-3- hexanol (4a), (RS)-5-methyl-2-hexanol (5a), (RS)-2-octanol (6a), (RS)-3-heptanol (7a), (RS)-6-methyl-5-hepten-2-ol (8a) and (RS)-1-octen-3-ol (9a). All the alcohols were catalyzed by lipase, except for the alcohol 4a. In this enzymatic resolutions the enantiomeric excesses of alcohols and acetates were more than 98% and total conversions (50%) for enantiomers of the acetates: (R)-1-acetate-4-methoxyphenyl (1b), (R)-2-acetate-4-methyl-pentane (3b), (R)-2-acetate-5-methyl-hexane (5b), (R)-2-acetateoctane (6b), (R)-3-acetate-heptane (7b), (R)-2-acetate-6-methyl-5-hepteno (8b) and (S)- 3-acetate-1-octene (9b). In addition it was studied the biocatalytic reduction of ketones with marine-derived fungi. The ketones used were the 4-metoxyacetophenone (1), 1- phenyl-etanone (2), 4-methyl-2-pentanone (3), 2-octanone (6) and 6-methyl-5-hetpen-2- one (8). The marine-derived fungi used as biocatalysts were Bionectria sp Ce5, Aspergillus sydowii Ce15 and Aspergillus sydowii Ce19. The 4-metoxyacetophenone (1) was reduced by Bionectria sp Ce5 by Aspergillus sydowii Ce15 and Aspergillus sydowii Ce19 in high enantiomeric excess (98% e.e.) and good yield, i.g., 65%. The 2- octanone (6) and 6-methyl-5-hepten-2-one (8) were reduced by A. sydowii Ce15 in the (R)-alcohols 6a and 8a in high enantiomeric purities, > 98% e.e. However the 1-phenyletanone (2) was reduced only by the fungus Bionectria sp Ce5 with enantiomeric excess of 50% and yield of 25%. The 4-methyl-2-pentanone (3) was not reduced by the microorganisms studied.

Neste trabalho realizou-se o primeiro estudo biocatalítico envolvendo reações de redução de cetonas com fungos de origem marinha. Foram utilizadas 7 cetonas comerciais como substratos e 8 fungos derivados marinhos como biocatalisadores. Os fungos foram isolados das esponjas marinhas Geodia corticostylifera (Trichoderma sp Gc1, Penicillium miczynskii Gc5, Aspergillus sydowii Gc12) e Chelonaplysylla erecta (Bionectria sp Ce5, Aspergillus sydowii Ce15, Penicillium raistrickii Ce16 e Aspergillus sydowii Ce19). A redução α-cloroacetofenona (1) foi estudada sob várias condições de reação (mudanças de pH, adição ou ausência de glicose) e o melhor resultado foi com fungo P. miczynskii Gc5, pois se obteve um rendimento isolado de 60 % e excesso enantiomérico de 50 % para a (S)-2-cloro-1-feniletanol (1a). O interessante nestes estudos foi que todos os fungos utilizados na triagem com a α-cloroacetofenona (1) apresentaram seletividade anti-Prelog. Na literatura é comum obter redução enzimática com seletividade Prelog. A α-bromoacetofenona (2) foi biotransformada pelo fungo A. sydowii Ce19 nos correspondentes compostos: (S)-2-bromo-1-feniletanol (2a), (S)-2-cloro-1-feniletanol (1a), enquanto que a α-hidroxiacetofenona (2c), α-clorocetofenona (1) e o epóxido-estireno (2b) foram obtidos por reações não enzimáticas. A p-bromo-α-bromoacetofenona (3) e a p-nitro-α-bromoacetofenona (4) foram totalmente biodegradadas pelo fungo A. sydowii Ce19. A redução biocatalítica da orto-iodoacetofenona (5) e meta-iodoacetofenona (6) com o fungo Trichoderma sp Gc1 forneceu o orto-iodo-1-feniletanol (5a) e o meta-iodo-1-feniletanol (6a) com excelentes excessos enantioméricos (e.e. > 99 %). Ficou comprovado também neste trabalho que os fungos derivados marinhos para promover as reações de redução por biocatálise precisam ser cultivados em água do mar artificial. Enquanto a p-iodoacetofenona (7) produziu o p-iodo-1-feniletanol (7a) com e.e. 48 %. / This work carried out the first biocatalytic study involving reactions of reduction of ketones with marine-derived fungi. In this study were utilized 7 commercial ketones as substrates and 8 marine-derived fungi as biocatalysts. The fungi were isolated from the marine sponges Geodia corticostylifera (Trichoderma sp Gc1, Penicillium miczynskii Gc5, Aspergillus sydowii Gc12) and Chelonaplysylla erecta (Bionectria sp Ce5, Aspergillus sydowii Ce15, Penicillium raistrickii Ce16 and Aspergillus sydowii Ce19). The reduction of 2-chloro-1-phenylethanone was studied under several conditions of reaction (changes of pH, addition or absence of glucose) and the best result was with fungus P. miczynskii Gc5, therefore it was isolated in modest yield of 60% and enantiomeric excess of 50% for the (S)-(+)-2-chloro-1-phenylethanol. The interesting in these studies was that all the fungi utilized in the screening with the 2-chloro-1- phenylethanone presented selectivity anti-Prelog. In the literature is common to obtain enzymatic reduction with Prelog selectivity. The 2-bromo-1-phenylethanone was biotransformated by the fungus A. sydowii Ce19 in the (S)-2-bromo-1-phenylethanol, (S)-2-cloro-1-phenylethanol, whereas the α-hydroxy-acetophenone, 2-chloro-1- phenylethanone and the 2-phenyloxirane were obtained by no enzymatic reactions. The 2-bromo-1-(4-bromophenyl)ethanone and the 2-bromo-1-(4-nitrophenyl)ethanone were biodegraded by the fungus A. sydowii Ce19. The biocatalytic reduction of 1-(2- iodophenyl)ethanol and 1-(3-iodophenyl)ethanol with the fungus Trichoderma sp Gc1 afforded the 1-(2-iodophenyl)ethanol and the 1-(3-iodophenyl)ethanol in excellent enantiomeric excesses (e.e. >99 %). It was verified that the marine-derived fungi must grow in artificial sea water to catalyze the reduction reactions.

Orientador: Cíntia Duarte de Freitas Milagre / Banca: Isabele Rodrigues Nascimento / Banca: Lourdes Campaner dos Santos / Banca: Anita Jocelyne Marsaioli / Banca: Alvaro Takeo Omori / Resumo: Reações catalisadas enzimaticamente constituem uma alternativa ambientalmente atrativa em relação a catálise metálica e organometálica, pois utiliza catalisadores biodegradáveis e oriundos de fontes renováveis, oferecendo ferramentas apropriadas para a transformação de substâncias naturais ou sintéticas levando-se em conta os preceitos da Química Verde. Neste trabalho, foi realizada a clonagem do gene nitrila hidratase (subunidades α e β e gene ativador) de Rhodococcus erythropolis ATCC 4277 e Klebisella oxytoca via metodologia de clonagem livre de restrição e posterior expressão em E. coli para realização de reações de biotransformação. A análise da especificidade do substrato da NHase tipo Fe de R. erythropolis ATCC 4277 indica que este aceita uma diversidade de nitrilas. As nitrilas alifáticas foram hidratadas com conversões acima de 99%, com exceção da acrilonitrila. As nitrilas aromáticas foram hidratadas com conversões que variaram de 1% a 88%. As células inteiras de E. coli recombinante hidrataram o 1,4-fenilenodiacetonitrila com elevada regiosseletividade, enquanto o excesso enantiomérico das nitrilas aromáticas 2-amino-2-(4-fluorofenil) acetonitrila e 2-fenilbutironitrila foram de 7% e 60%, respectivamente. A clonagem do gene NHase de Klebisella oxytoca não foi observada. A segunda etapa deste trabalho consistiu na síntese de 4-(cianometil)benzenoacetanamida, um intermediário importante na síntese de compostos de interesse industrial e utilizado como material de part... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Enzymatically catalyzed reactions are an environmentally attractive alternative for metal and organometallic catalysis, because it uses biodegradable catalysts and from renewable sources, offering appropriate tools for the transformation of natural substances or synthetic taking into account the precepts of Green Chemistry. This work was performed nitrile hydratase gene cloning (α- and β- subunits and activator gene) from Rhodococcus erythropolis ATCC 4277 and Klebisella oxytoca via restriction-free cloning methodology and subsequent expression in E. coli to perform biotransformation reactions. The analysis of the substrate specificity of the Fe-type NHase of R. erythropolis ATCC 4277 indicates that it accepts a diversity of nitriles. The aliphatic nitriles were hydrated with conversions above 99%, with the exception of acrylonitrile. The aromatic nitriles were hydrated with conversions ranging from 1% to 88%. Whole cells of recombinant E. coli hydrated 1,4-phenylenediacetonitrile with high regioselectivity, while the enantiomeric excess of the aromatic nitriles 2-amino-2- (4-fluorophenyl)acetonitrile and 2-phenylbutyronitrile were 7% and 60%, respectively. The cloning of the gene NHase of Klebisella oxytoca was not observed. The second step of this work consisted in the synthesis of 4-(cyanomethyl)benzeneacetanamide an important intermediate in the synthesis of compounds of industrial interest and used as starting material in Grignard reactions and transamidation. A collecti... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor