Orientador: Paulo José Samenho Moran / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T09:45:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zampieri_DaviladeSouza_D.pdf: 19778215 bytes, checksum: 98414fd3042304cf48795db2917aaaac (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho foi realizado o estudo de biorreduções utilizando microrganismos em sistema bifásico: água/líquido iônico. As reduções de (Z)-3-cloro-4-fenil-3-buten-2-ona, (E)-3-cloro-4-fenil-3-buten-2-ona e (Z)-3-bromo-4-fenil- 3-buten-2-ona a-haloenonas foram realizadas em meio aquoso e na presença de hexaflourofosfato de 1-butil-3-metilimidazólio, usando como biocatalisadores Saccharomyces cerevisiae CCT 3019, Pichia stipitis CCT 2617, Geotrichum candidum CCT 1205, Candida albicans CCT 0776, Rhodotorula glutinis CCT 0783 e Micrococcus luteus CCT 2283. Em geral, os resultados obtidos na redução das a-haloenonas catalisadas pelos microrganismos supracitados, em sistema bifásico: água/líquido iônico, foram melhores do que em meio aquoso, obtendo-se aumentos consideráveis nos excessos enantioméricos das correspondentes haloidrinas produzidas atingindo valores de até 97% ee. Esse fato pode ser devido as constantes de partição (K = 257 a 316) das a-haloenonas que indicam a presença da maior parte dessas enonas no líquido iônico, classificando essas reações como biocatálise extrativa in situ. A determinação da configuração das haloidrinas obtidas juntamente com o monitoramento dos produtos formados durante a biorredução, permitiram a elaboração de uma proposta de mecanismo onde a ligação dupla C=C é reduzida antes da ligação da C=O. A utilizacao de P. stipitis como biocatalisador em meio aquoso levou a formação do produto desalogenado 4-fenil-2-butanona após 72 h de reação, porém, com a adição de um inibidor de radicais livres (DNB), foi observado à formação das correspondentes a-halocetonas e haloidrinas. Com base no teste dos halos de inibição dos microrganismos frente as a-haloenonas, conclui-se que as mesmas possuem efeitos inibitórios para os biocatalisadores empregados e a presença do líquido iônico diminui o efeito de inibição. Os resultados da biorredução das a- halo-cicloexenonas e a-halo-ciclopentenonas mostraram que o processo e mais reativo do que com as a-haloenonas supracitados / Abstract: In this work, the study of enantioselective reduction of a-haloenones using microorganisms was carried out in biphasic system: water/ionic liquid. Therefore, reductions of (Z)-3-chloro-4-phenyl-3-buten-2-one, (E)-3-chloro-4-phenyl-3-buten- 2-one and (Z)-3-bromo-4-phenyl-3-buten-2-one were carried out in aqueous medium, and in the presence of 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, using as biocatalysts the following microorganisms: Saccharomyces cerevisiae CCT 3019, Pichia stipitis CCT 2617, Geotrichum candidum CCT 1205, Candida albicans CCT 0776, Rhodotorula glutinis CCT 0783, and Micrococcus luteus CCT 2283. In general, the results obtained in the reduction of the a-haloenones catalyzed by those microorganisms in the water/ionic liquid biphasic system were better than in aqueous medium, giving considerable increases in enantiomeric excesses of the corresponding halohydrins, reaching values up to 97% ee. This fact may be due to the constants of partition (K = 257 to 316) of a-haloenones that indicate the most quantity of the enones is in the ionic liquid phase, classifying these reactions as in situ extractive biocatalysis since the cells are in the water phase. The determination of the halohydrins¿ configuration, as well as the monitoring of intermediates and products during the reaction allowed the elaboration of a plausible mechanism, where the C=C bond is reduced before the C=O bond. The use of P. stipitis as a biocatalyst in aqueous medium gave the dehalogenated product 4-phenyl-2-butanone after 72 hours of reaction. On the other hand, the addition of a radical inhibitor (DNB) to the medium avoids the undesired dehalogetation and thus the corresponding á-haloketones and halohydrins were produced. It was observed that the haloenones have an inhibitory effect to the biocatalysts. This inhibitory effect was decreased in the biphasic system due to the decrease of enones concentration in the aqueous phase. The results for the bioreductions of a-halocyclohexenones and a-halocyclopentenones showed that these substrates are more reactive than the acyclic a-haloenones / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Orientador: Jose Augusto Rosario Rodrigues / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T22:10:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cazetta_Tarcila_M.pdf: 2659471 bytes, checksum: 6442c1413f9265995259e16534d2f3cd (MD5) Previous issue date: 2006 / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química

Orientador: Jose Augusto Rosario Rodrigues / Dissertação ( mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T18:43:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pirolla_RenanAugustoSiqueira_M.pdf: 4621563 bytes, checksum: 4794daa19c9ceefe37205a1eed1b647b (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O projeto explora o potencial catalítico de fosfolipases A2, isoladas de venenos de serpentes brasileiras para efetuar resolução enzimática de substratos com relevância científica, visto que nenhum trabalho anterior foi feito analisando-se sua enantiosseletividade. Foram feitos estudos sobre a resolução do Binol, do a-tetralol, do 1-feniletanol, do para-nitro-1-feniletanol, do ácido 3-(2-bromo-hexanoiloxi)-4-nitrobenzóico e ácido 3-(2-metil-hexanoiloxi)-4-nitrobenzóico.Devido a dificuldade de obtenção e purificação das fosfolipases, a enzima foi imobilizada utilizando a formação de um agregado com ligações cruzadas (Cross-Linked Enzyme Aggregate . CLEA). Os agregados foram produzidos com quatro tipos de precipitantes (solução 55 % de sulfato de amônio, polietilenoglicol 600 Da, dimetoxietano e acetona) e dois adicionantes (TRITON-X100 e polietilenodiimina). Com os testes, observou-se que o CLEA formado com sulfato de amônio, sem adicionante apresentou os melhores resultados, sendo utilizado nas reações de biocatálise. A resolução dos substratos foi feita com a esterificação dos álcoois, formando-se ésteres (acetatos, propanoatos e hexanoatos), e posterior hidrólise com a enzima não-imobilizada e CLEA da fosfolipase A2, para comparação. Alíquotas das reações foram e analisadas por GC/FID com fase estacionária quiral para estudo dos excessos enantioméricos. As reações foram feitas a temperatura ambiente e a 45 °C. Os resultados indicam atividade enzimática sendo possível obter o tetralol com 16% de e.e. utilizando-se o CLEA e o p-nitro-1-feniletanol com 19% de ee usando-se a PLA2 livre. Os outros álcoois foram obtidos com baixos ee. O ácido 3-(2-bromo-hexanoiloxi)-4-nitrobenzóico não pode ser analisado por sofrer hidrólise química completa no meio reacional, e com a hidrólise do ácido 3-(2-metil-hexanoiloxi)-4-nitrobenzóico foi possível a obtenção do ácido 2-metil-hexanóico com 9 % utilizando-se CLEA e 7 % com a enzima livre. A baixa enantiosseletividade foi interpretada como decorrente da fraca interação dos substratos com o sítio ativo da enzima / Abstract: This project explores the catalytic potential of fosfolipases A2, isolated from poisons of brazilian serpents to effect enzymatic substrate resolution with scientific relevance, since no previous work was made analyzing its enantioselectivity. Studies on the resolution of several compounds had been made, including Binol, a-tetralol, 1-phenylethanol, para-nitro-1- phenylethanol, 3-(2-bromohexanoiloxy)-4-nitrobenzoic acid and 3-(2-methylhexanoiloxy)-4-nitrobenzoic acid.Due to difficulty of attainment and purification of the phospholipase, the enzyme was immobilized using the formation of an aggregate with cross-links (Cross-Linked Enzyme Aggregate ¿ CLEA). These aggregates had been produced with four types of precipitation agents (ammonium sulphate solution 55%, polietileneglycol 600 Da, dimethoxyethane and acetone) and two additives (TRITON-X100 and poliethylenediimine). With the tests, it was observed that the CLEA formed with ammonium sulphate, without additives presented the best results, being used in the reactions of biocatalysis.The resolution of substrates was made with the alcohol¿s esterification, forming different (acetates, propanoates and hexanoates) followed by hydrolysis with the free enzyme and CLEA, for comparison. Aliquots of the reactions had been made and analyzed with GC/FID with quiral stationary phase for study of the enantiomerics excesses. The reactions had been made at ambient temperature and 45 °C.The results indicate enzymatic activity and was possible to get tetralol with 16% of ee using CLEA and p-nitro-1-phenylethanol with 19% of ee. The other alcohols had been gotten with low ee. The 3- (2-bromohexanoiloxy) - 4-nitrobenzoic acid cannot be analyzed by suffering complete chemical hydrolysis during the reaction, and with hydrolysis of acid the 3- (2-metilhexanoiloxi) - 4-nitrobenzoic the attainment of the acid 2-metilhexanoic with 9% was possible using CLEA and 7% with the free enzyme. The low enantioselectivity was explained due to the weak interaction of substrates with the active site of enzyme / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química

Orientadores: Anita Jocelyne Marsaioli, Valeria Maia de Oliveira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T05:19:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vasconcellos_SuzanPantarotode_D.pdf: 2236898 bytes, checksum: 015039f9f79ab3bebdcffa9003d44d0f (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Amostras de águas de formação de petróleo e óleos foram coletadas na Formação Pampo, situada na Bacia de Campos, através das quais, aplicando-se diferentes condições de cultivo, foram recuperadas 92 linhagens de bactérias aeróbias. Dentre os isolados, obtidos, 29 foram identificados por técnicas moleculares baseadas em DNAr 16S, observando-se a predominância de bactérias do gênero Bacillus.. De forma a constatar sobre a produção microbiana de metabólitos secundários com atividade inibitória ao desenvolvimento de outras espécies no reservatório de petróleo investigado, realizou-se análises de antibiogramas e Concentrações Inibitórias Mínimas (MIC), constatando Bacillus possuíam tal atividade. Sob condições anaeróbias foram obtidos consórcios microbianos, os quais foram caracterizados por técnicas independentes-de-cultivo, identificando-se bactérias do gênero Petrotoga como constituintes majoritários das comunidades presentes nos poços de petróleo amostrados. Duas espécies distintas de arquéias metanogênicas, Methanohalophilus sp. e Methanomethylovorans sp., também foram identificadas. Foram realizadas análises para a detecção da atividade biodegradadora da microbiota anaeróbia sobre biomarcadores do petróleo, onde foi observada forte tendência da comunidade microbiana investigada à biotransformação de compostos oxigenados (ácido octadecanóico; a e b-amirina). A biodegradação de biomarcadores do petróleo sob condições aeróbias revelou que a maioria das 29 bactérias avaliadas demonstrou tendência à biotransformação de ácidos carboxílicos de cadeia longa (ácido nonadecanóico). A linhagem de Micrococcus sp., entretanto, foi exceção a esta tendência, biotransformando preferencialmente hidrocarbonetos (fitano ediidrofenantreno), mesmo em presença de compostos oxigenados. A existência de interações simbióticas entre as comunidades microbianas aeróbias e anaeróbias nos processos de biodegradação de biomarcadores do petróleo, foi avaliada simulando atuação de ambas as microbiotas sobre uma mistura de hidrocarbonetos e compostos oxigenados. Os resultados obtidos sugeriram que a microbiota anaeróbia poderia sobreviver às custas dos metabólitos produzidos pela microbiota aeróbia durante a biodegradação do petróleo. A produção de exopolímeros microbianos com atividade bioemulsificante de hidrocarbonetos também foi determinada, verificando-se que microrganismos tidos com excelentes produtores de EPS não corresponderam às linhagens que apresentaram atividade biodegradadora de hidrocarbonetos do petróleo. Análises de triagens enzimáticas de alto desempenho (HTS) foram realizadas, e Dietzia sp. sobressaiu-se quanto às excelentes atividades de lipases, esterases e monooxigenases, enquanto Halomonas sp. apresentou o melhor desempenho quanto à atividade de epóxido hidrolase / Abstract: Samples of petroleum formation water and oils were collected from Pampo Formation (Campos Basin). Applying different conditions of microbial cultivation it was recuperated 92 bacterial strains from among 29 were identified by molecular techniques based in rDNA 16S. The predominance of Bacillus genus was observed in this recuperated bacterial community. The production of microbial secondary metabolites with antibiotic activity was investigated through analysis of antibiograms and Microbial Inibitory Concentrations (MIC) assays. Strains of Bacillus produced metabolites with microbial growth inhibition that can actuate in the petroleum reservoir in the selection of microbial species. Under anaerobic conditions microbial consortia were characterized by independent of cultivation techniques, identifying bacteria of Petrotoga genus as main constituent from the sampled reservoir. Two distinct species of methanogenic archaea, Methanohalophilus sp and Methanomethylovorans sp, were identified too. Analysis for the detection of the biodegrader activities of anaerobic microbiota under petroleum biomarkers were realized. Strong tendency of this microbial community to oxygenated compounds biotransformation was observed. The biodegradation of petroleum biomarkers under aerobic conditions was investigated as a form to determinate the microbial preferences for the petroleum compounds, in mixture or isolate, evaluating the formed products. The results presented the preference for the biotransformation of long chain carboxylic acids before the metabolism of hydrocarbons. Although, the strain of Micrococcus sp. preferred the biotransformation of hydrocarbons (phytane and dihydrophenanthrene), not biodegrading the fatty acid in strong levels. To investigate about the existence of symbiotic interactions between aerobic and anaerobic microbial communities in petroleum biodegradation processes, the actuation of the both microbiota under a mixture of hydrocarbons and oxygenated compounds was simulated. The obtained results suggest that the anaerobic microbiota can survive from the aerobic metabolites produced by the aerobic community. The production of microbial exopolymers with bioemulsifier activity of hydrocarbons was determined too. It was verified that strains presented as excellent producers of bioemulsifiers are not efficient petroleum biodegraders. Analysis of High Throughput Screening (HTS) were realized and Dietzia sp. presented strong activities of lipases, esterases and monooxygenases, while Halomonas sp. was the best result how the epoxide hydrolase activity / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Orientador: Paulo Jose Samenho Moran / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T03:11:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_RodrigodosSantos_M.pdf: 9288307 bytes, checksum: f6f89494491cb3965ccd1e83f1ff7920 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Em estudos recentes, o racemato da 2-(4-clorofeniltio)-1-(3,4-dimetoxifenil)-1- propanona (15b), molécula análoga sintética das neolignanas isoladas da Virola surinamensis, apresentaram atividade anti-leismania. Neste trabalho com o objetivo de sintetizar 15b opticamente pura, obtivemos (2S)-2-hidroxi-1-(3,4-dimetoxifenil)-1- propanona (2c) através da biorredução da 1-(3,4-dimetoxifenil)-1,2-propanodiona (1c) mediada pelo fermento de pão (Saccharomyces cerevisiae) com 60% de rendimento e 93% de e.e. Consecutivamente testou-se uma série de protocolos para a realização de uma SN2 entre 2c e o p-clorotiofenol para a síntese de 15b enantiomericamente pura. A transformação do grupo hidroxila de (+)-(2S)-2c em um éster sulfônico seguida da substituição via catálise por transferência de fase (CTF) provou ser a melhor estratégia na obtenção de 15b. Ao fim do trabalho se sintetizou ambos os enantiômeros de 15b, a (-)-15b com 10% de rendimento e 95% de e.e., a partir do éster sulfônico de 2c, e a (+)-15b com 90% de rendimento e 60% de e.e. partindo-se da (-)-2-cloro-1-(3,4-dimetoxifenil)-1- propanona, um co-produto da síntese do éster sulfônico de 2c. Conjuntamente, estudou-se uma metodologia alternativa na obtenção de 2-hidroxi-1-aril-1-propanona (2) através da resolução cinética de fenilpropanodiois, realizada por meio de uma oxidação biocatalítica mediada pelo fermento de pão. Após a otimização de alguns parâmetros reacionais, partindo-se do (±)-anti-1-fenil-1,2-propanodiol (4a), se obteve a (2S)-2-hidroxi-1-fenil-1-propanona (2a) com 25% de rendimento e 83% de e.e. e a (1S,2R)- 4a com 30% de rendimento e 68% de e.e. depois de 7 dias de reação. O mesmo procedimento foi realizado com outros microrganismos, com destaque para o resultado da bioxidação mediada pelo Geotrichum candidum, onde se obteve somente a (1S,2R)-4a com 30% de rendimento e 99% de e.e. após 5 dias de reação. / Abstract: Recently, the racemate 2-(4-chlorophenylthio)-1-(3,4-dimethoxyphenyl)-1- propanone (15b) that is an analog synthetic of neolignans, isolated from Virola surinamensis shows anti-leismania activity. In this work, we performed the bioreduction of 1-(3,4-dimethoxy)1,2-propanodione (1c) mediated by baker yeast (Saccharomyces cerevisiae) affording (2S)-2-hydroxy-1-(3,4-dimethoxyphenyl)-1-propanone (2c) in 60% yield and 93% e.e. which is an intermediate for 15b. Consecutively, protocols were applied to perform SN2 reaction of 2c and p-chlorotiophenol in order to synthesize optically pure 15b. The reaction of sulfonic ester of (+)-(2S)-2c with p-chlorotiophenol catalyzed by phase transfer catalysis (PTC) shows to be a better strategy to obtain 15b. Both enantiomers of 15b were synthesized, (-)-15b was obtained in 10% yield and >95% e.e. from sulfonic ester from 2c, and (+)-15b was obtained in 90% yield and 60% e.e. from (-)-2-chloro-1- (3,4-dimethoxyphenyl)-1-propanone that was a by-product formed in the synthesis of sulfonic ester from 2c. In addition, an alternative methodology for obtaining 2-hydroxy-1-aryl-1-propanone (2) was applied through kinetic resolution of 1-phenylpropane-1,2-propanediol by biocatalytic oxidation mediated by bakers yeast. After optimization of this process, the (2S)-2-hydroxy-1-phenyl-1-propanone (2a) and (1S,2R)-4a were obtained in 25% yield and 83% e.e. and 30% yield and 68% e.e. respectively from (±)-anti-1-phenyl-1,2-propanediol (anti-4a) after 7 days. The same protocol was applied with other microorganisms as Geotrichum candidum that produced (1S,2R)-4a in 30% yield and 99% e.e. after 5 days. / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química

Nesse trabalho foi desenvolvido um método de síntese quimioenzimática de organo-seleno aminas (1-((2, 3 ou 4 selenocianato)fenil)etanonas) e amidas (N-(1-(2, 3 ou 4-(etilseleno)fenil)etil)acetamida) enantiomericamente enriquecidas. Inicialmente, as organo-seleno aminas, na forma racêmica, foram sintetizadas a partir das orto-, meta- e para- aminoacetofenonas. A incorporação do átomo de selênio nas cetonas aromáticas foi realizada através da reação de selenocianato de potássio com sais de diazônio, preparados a partir das aminoacetofenonas, para levar as o, m ou p-selenocianato acetofenonas (28-65 %). Reações desses compostos com NaBH4, formaram os intermediários organo-selenoboro, que foram posteriormente alquilados com haletos de alquila de modo a formar as organo-seleno acetofenonas (1-(2, 3 ou 4-(etilseleno)fenil)etanona) (63-78 %). As Organo-seleno aminas racêmicas foram preparadas por aminação redutiva das cetonas correspondentes (39-73 %). Após desenvolvido o protocolo de síntese das organo-seleno aminas, nós estudamos a resolução cinética desses compostos através de reação de acetilação mediada por lipases. Um estudo inicial foi conduzido com a amina para substituído, como substrato modelo, de modo a buscar a lipase, solvente, temperatura, razão lipase/substrato e acilante apropriados para a resolução cinética. De acordo com os resultados obtidos, as condições ideais para se conduzir a resolução cinética foi CAL-B como biocatalisador, hexano como solvente e acetato de etila ou metóxi-acetato de etila como acilante a 30°C. Utilizando esse protocolo, as organo-seleno amidas foram preparadas com excelentes excessos enantioméricos (99 %). / In this work, we have developed a chemoenzymatic method to enantiomerically synthesize enriched organoselenium amines (1-(2, 3 or 4 -(ethylselanyl)phenyl)ethanamine) and amides (N-(1-(2, 3 or 4-(ethylselanyl)phenyl)ethyl)acetamide). Initially, the organoselenium amines, in the racemic form, were synthesized from ortho-, meta- and para- aminoacetophenones. The incorporation of the selenium atom into the aromatic ketones was achieved by the use of reaction of potassium selenocyanate and diazonium salts, prepared from aminoacetophenones, to afford selenocyanate acetophenones (28-65 %). These compounds were alkylated with alkyl halide to yield the organoselenium acetophenones (1-(2, 3 or 4-(ethylselanyl)phenyl)ethanone) (63-78 %) which were converted into their corresponding racemic organoselenium amines by reductive amination (39-73 %). After developing the protocol for the synthesis of racemic organoselenium amines, we studied the kinetic resolution of these compounds by their acetylation mediated by lipases. An initial study was carried out with the organoselenium amine para substituted, as a model substrate, in order to screen for appropriate lipase, solvent, temperature, lipase/substrate ratio and acylant. This study showed that the ideal condition to conduct the kinetic resolution was CAL-B as biocatalyst, hexane as solvent and ethyl acetate or ethyl methoxyacetate as acylant at 30°C. By using this protocol, the organoselenium amides were prepared in excellent enantiomeric excess (99 %).

Este trabalho envolveu reações de biocatálise com objetivo de obter compostos enantiomericamente puros. Assim foram realizadas reações de redução de derivados de acetofenonas, resolução enzimática de alcoóis e azido-alcoóis e imobilização de células fúngicas em suportes sólidos para aplicação em biocatálise. Foi realizada a redução enantiosseletiva da 1-(4-metoxifenil)etanona (1) através da triagem com nove fungos marinhos (Aspergillus sydowii CBMAI 935, A. sydowii CBMAI 934, A. sclerotiorum CBMAI 849, Bionectria sp. CBMAI 936, Beauveria felina CBMAI 738, Cladosporium cladosporioides CBMAI 857, Mucor racemosus CBMAI 847, Penicillium citrinum CBMAI 1186, P. miczynskii CBMAI 930). Os fungos A. sydowii CBMAI 935 e Bionectria sp. CBMAI 936 catalisaram a biorredução estereosseletiva da 1-(4-metoxifenil)etanona (1) para o correspondente (R)-1-(4-metoxifenil)etanol (1a) com excelentes excessos enantioméricos (>99%). Os fungos B. felina CBMAI 738 e P. citrinum CBMAI 1186 catalisaram a biorredução estereosseletiva da cetona 1 para o correspondente S-álcool 1a com 69% de excesso enantiomérico. Os fungos marinhos (A. sclerotiorum CBMAI 849, A. sydowii CBMAI 934, B. felina CBMAI 738, M. racemosus CBMAI 847, P. citrinum CBMAI 1186, P. miczynskii CBMAI 931, P. miczynskii CBMAI 830, P. oxalicum CBMAI 1185, Trichoderma sp. CBMAI 932) foram utilizados na bioconversão assimétrica das iodoacetofenonas 2-4 para os correspondentes iodofeniletanois 2a-4a. Todos os fungos marinhos produziram exclusivamente (S)-o-iodofeniletanol (2a) e (S)-m-iodofeniletanol (3a) com diferentes valores de excessos enantioméricos (62-99%). Os fungos B. felina CBMAI 738, P. miczynskii CBMAI 830, P. oxalicum CBMAI 1185 e Trichoderma sp. CBMAI 932 produziram o correspondente (R)-p-iodofeniletanol (4a) com excessos enantioméricos de 32-99%. A bioconversão da p-iodoacetofenona (4) com células microbianas do P. oxalicum CBMAI 1185 mostrou uma competição entre a reação de redução e oxidação. Também foram realizadas as reduções das ceto-azidas 13-16 com fungos marinhos fornecendo bons resultados de seletividade (28-99% ee). As células microbianas dos fungos A. sclerotiorum CBMAI 849 e P. citrinum CBMAI 1186 foram imobilizadas em suportes de sílica gel, xerogel de sílica e quitosana. As células do P. citrinum CBMAI 1186 imobilizadas em quitosana catalisaram a redução da 1-(4-metoxifenil)-etanona (1) para o correspondente (S)-1-(4-metoxifenil)-etanol (1a) com excelente excesso enantiomérico (>99%). O fungo P. citrinum CBMAI 1186 imobilizado em quitosana também catalisou a biorredução de 2-cloro-1-feniletanona (7) para o 2-cloro-1-feniletanol (7a), mas neste caso, sem seletividade. Neste trabalho também foram realizadas as resoluções quimio-enzimáticas dos (±)-o-iodofeniletanol (2a), (±)-m-iodofeniletanol (3a), (±)-p-iodofeniletanol (4a), (±)-2-azido-1-feniletanol (13a), (±)-2-azido-1-(4-metoxifenil)etanol (14a), (±)-2-azido-1-(4-bromofenil)etanol (15a), (±)-2-azido-1-(4-nitrofenil)etanol (16a) e (±)-2-azido-1-(4-clorofenil)etanol (17a) com a lipase CALB. Os (S)-m-iodofeniletanol (3a) e (S)-p-iodofeniletanol (4a) foram obtidos com excelentes excessos enantioméricos (>99%) e posteriormente foram utilizados na síntese de compostos bifenílcos quirais por reação de acoplamento Suzuki fornecendo bons rendimentos (63-65%). A resolução quimio-enzimática dos azido-alcoóis 13a-17a foram realizadas com lipase Candida atarctica e os (R)-2-azido-1-feniletanol (13a), (R)-2-azido-1-(4-metoxifenil)etanol (14a), (R)-2-azido-1-(4-bromofenil)etanol (15a), (R)-2-azido-1-(4-nitrofenil)etanol (16a) obtidos foram utilizados na síntese dos triazóis quirais (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-il)-1-feniletanol (13), (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-il)-1-(4-metoxifenil)etanol (14), (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-il)-1-(4-bromofenil)etanol (15) e (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-il)-1-(4-nitrofenil)etanol (16) e (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-il)-1-(4-clorofenil)etanol (17), obtidos com ótimos rendimentos (79-85%). / This work involved reactions of biocatalysis in order to obtain enantiomerically pure compounds. Thus reactions were performed reduction of acetophenones derivatives, enzymatic resolution of azido-alcohols, secondary alcohols and immobilization of fungal cells on solid supports for use in biocatalysis. We performed the enantioselective reduction of 1-(4-methoxyphenyl)ethanone (1) by screening with nine marine fungi (Aspergillus sydowii CBMAI 935, A. sydowii CBMAI 934, A. sclerotiorum CBMAI 849, Bionectria sp. CBMAI 936, Beauveria felina CBMAI 738, Cladosporium cladosporioides CBMAI 857, Mucor racemosus CBMAI 847, Penicillium citrinum CBMAI 1186, P. miczynskii CBMAI 930). The fungi A. sydowii CBMAI 935 and Bionectria sp. 936 CBMAI catalyzed stereoselective bioreduction of 1-(4-methoxyphenyl)ethanone (1) to the corresponding (R)-1-(4-methoxyphenyl)ethanol (1a) with excellent enantiomeric excess (>99%). Fungi B. felina CBMAI 738 and P. citrinum 1186 CBMAI catalyzed stereoselective bioreduction of ketone 1 to the corresponding S-alcohol 1a with 69% enantiomeric excess. The marine fungi (A. sclerotiorum CBMAI 849, A. sydowii CBMAI 934, B. felina CBMAI 738, M. racemosus CBMAI 847, P. citrinum CBMAI 1186, P. miczynskii CBMAI 931, P. miczynskii CBMAI 830, P. oxalicum CBMAI 1185, Trichoderma sp. CBMAI 932) were used in the bioconversion of asymmetric iodoacetophenones 2-4 to the corresponding iodophenylethanols 2a-4a. All marine fungi produced exclusively (S)-o-iodophenylethanol (2a) and (S)-m-iodophenyletanol (3a) with different values of enantiomeric excess (62-99%). Fungi B. felina CBMAI 738, P. miczynskii CBMAI 830, P. oxalicum CBMAI 1185 and Trichoderma sp. CBMAI 932 produced the corresponding (R)-p-iodophenylethanol (4a) with enantiomeric excess of 32-99%. The bioconversion of p-iodoacetophenone (4) with microbial cells of P. oxalicum CBMAI 1185 showed a competition between oxidation and reduction reaction. Were also performed reductions of azido-ketones 13-16 with marine fungi providing good results of selectivity (28-99% ee). Microbial cells of fungi A. sclerotiorum CBMAI 849 and P. citrinum CBMAI 1186 were immobilized on supports of silica gel, silica xerogel and chitosan. Whole cells of P. citrinum 1186 CBMAI immobilized on chitosan catalyzed the reduction of 1-(4-methoxyphenyl)ethanone (1) to the corresponding (S)-1-(4-methoxyphenyl)ethanol (1a) with excellent enantiomeric excess (>99%). The fungus P. citrinum 1186 CBMAI immobilized on chitosan also catalyzed the bioreduction of 2-chloro-1-phenylethanone (7) to 2-chloro-1-phenylethanol (7a), but in this case without selectivity. In this work were also performed chemo-enzymatic resolutions of (±)-o-iodophenylethanol (2a), (±)-m-iodophenylethanol (3a), (±)-p-iodophenylethanol (4a), (±)-2-azido-1-phenylethanol (13a), (±)-2-azido-1-(4-methoxyphenyl)ethanol (14a), (±)-2-azido-1-(4-bromophenyl)ethanol (15a), (±)-2-azido-1-(4-nitrophenyl)ethanol (16a) and (±)-2-azido-1-(4-chlorophenyl)ethanol (17a) with the lipase Candida atarctica. The (S)-m-iodophenylethanol (3a) and (S)-p-iodophenylethanol (4a) were obtained with excellent enantiomeric excess (>99%) and were subsequently used in the synthesis of chiral biphenyl compounds by the Suzuki reaction with good yields (63-65%). Chemoenzymatic resolution of azido-alcohols 13a-17a were carried out using lipase CALB and (R)-2-azido-1-phenylethanol (13a), (R)-2-azido-1-(4-methoxyphenyl)ethanol (14a), (R)-2-azido-1-(4-bromophenyl)ethanol (15a), (R)-2-azido-1-(4-nitrophenyl)ethanol (16a) obtained were used in the synthesis of chiral triazoles (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-yl)-1-phenylethanol (13), (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-yl)-1-(4-methoxyphenyl)ethanol (14) (R)-2-(1H-benzo [d][1,2,3]triazol-1-yl)-1-(4-bromophenyl)ethanol (15) and (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-yl)-1-(4-nitrophenyl)ethanol (16) and (R)-2-(1H-benzo[d] [1,2,3]triazol-1-yl)-1-(4-chlorophenyl)ethanol (17) obtained in good yields (79-85%).

Orientador: José Augusto Rosário Rodrigues / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T08:42:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cazetta_Tarcila_D.pdf: 6322006 bytes, checksum: 7ade22d0f421a68d569efe2ff834bce5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Nesse projeto de pesquisa foram estudadas metodologias visando o preparo de moléculas quirais por meio da utilização de micro-organismos. No Capítulo 1 foram empregados leveduras e fungos para o preparo de álcoois secundários e dióis enantiomericamente puros por meio de resolução cinética oxidativa e de desracemização por estereoinversão. O álcool (R)-1-(3-hidroxifenil)-etanol, um precursor no preparo da Rivastigmina, um medicamento utilizado no tratamento do mal de Alzheimer foi obtido por um processo de resolução cinética altamente eficiente e sua configuração absoluta foi determinada por meio da utilização da técnica de dicroísmo circular. O (R)-1-(3-piridinil)-etanol foi preparado via desracemização por estereoinversão mediada pelo fungo Geotrichum candidum. O mecanismo reacional foi estudado empregando os enantiômeros puros do substrato como material de partida, de forma que foi possível estabelecer uma proposta para o mecanismo de desracemização. O diol (S)-1-fenil-1,2-etanodiol foi preparado por um processo de desracemização por estereoinversão altamente eficiente, com rendimento de 90% e ee 99%, pela levedura Candida albicans. O mecanismo reacional foi estudado, bem como a influência de grupos doadores e retiradores de elétrons ligados ao anel aromático. Verificou-se que a natureza do grupo pode influenciar drasticamente uma das etapas da desracemização. No Capítulo 2 foram estudadas reações de redução de ligações C=C pela ação de enzimas enoato-redutases da levedura Pichia kluyveri. Metilenocetonas foram preparadas e o micro-organismo promoveu a redução da ligação C=C de maneira quimio e estereosseletiva, de modo que a carbonila da cetona permaneceu intacta. Foram obtidas ?-metilcetonas com excelentes rendimentos e excessos enantioméricos. Em particular, a (S)-1-fenil-2-metil-1-hexanona, um composto até então não relatado na literatura, foi preparada com excelentes rendimento (93%) e ee (99%), e sua configuração absoluta foi determinada empregando a técnica de dicroísmo circular / Abstract: In this research project were studied methodologies aimed at the preparation of chiral molecules using microorganisms. In Chapter 1, yeast and fungi were used for the preparation of enantiomerically pure alcohols and diols by kinetic resolution oxidative and desracemização by estereoinversão. The alcohol (R)-1-(3-hydroxyphenyl)ethanol, a precursor in the preparation of Rivastigmine, a drug used in the treatment of Alzheimer's disease was obtained by a process of highly efficient kinetic resolution and its absolute configuration was determined by using the technique of circular dichroism. The (R)-1-(3-pyridinyl)ethanol was obtained by desracemization mediated by fungus Geotrichum candidum. The reaction mechanism was studied using pure enantiomers as starting substrate material, so that it was possible to establish a mechanism for desracemização. The diol (S)-1-phenyl-1,2-ethanediol was prepared by a process of highly efficient estereoinversão by the yeast Candida albicans. The reaction mechanism has been studied, as well as the influence of donating and electron-withdrawing groups attached to the aromatic ring. It has been found that the nature of the group may dramatically influence of the steps of desracemization. In Chapter 2, reduction C=C bonds reactions were studied by the action of enoate-reductase enzymes from yeast Pichia kluyveri. Methyleneketones were prepared and the microorganism caused a reduction of the C=C bond chemotherapy and stereoselective manner, such that the carbonyl group of the ketone remained intact. Chiral ?-methyl ketones were obtained with excellent yields and enantiomeric excesses. In particular, (S)-2-methyl-1-phenylhexan-1-one, a hitherto not reported in literature compound was prepared in excellent yield (93%) and ee (99%) and its absolute configuration was determined using the technique of circular dichroism / Doutorado / Quimica Organica / Doutora em Ciências

Orientador: José Augusto Rosário Rodrigues / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T17:51:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zampieri_LuizArthur_D.pdf: 85903823 bytes, checksum: 1e986b4988d705babbd33a4f64b81704 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Estudou-se e foram desenvolvidos biocatalisadores baseados em duas técnicas de imobilização: em gel de alginato (com/sem revestimento de quitosana) e em nanossílica funcionalizada. Foram preparados biocatalisadores com lacases (comercial e do caldo enzimático de crescimento do fungo Pycnoporus sanguineus, sob ação de indutores de atividade enzimática), utilizados em reações de oxidação de alcoóis, na decomposição de fármacos e em descoloramento de corantes azo. Também foram preparados biocatalisadores por imobilização de células íntegras de 4 microrganismos, utilizados em reações de redução de enonas. As lacases foram imobilizadas em esferas de alginato de cobre além de poderem ser revestidas com quitosana. A quitosana aumentou a resistência mecânica das esferas e possibilitou que fossem utilizadas por até 3 vezes sucessivas. As reações de oxidação de alcoóis feitas com alginato revestido com quitosana forneceram porcentagens de produto inferiores a relatado na literatura (~50% contra 80% da literatura) e, por isso, essa técnica foi substituída por outra, baseada em nanossílica funcionalizada. A técnica de imobilização de lacases em nanossílica funcionalizada forneceu maiores porcentagens de produtos de oxidação do que a de imobilização em gel, havendo 100% de conversão inicial do substrato (álcool para-metoxibenzílico) quando é utilizado o mediador TEMPO. É possível utilizar este biocatalisador por até 10 vezes, sendo esta a técnica de escolha para essa reação de oxidação de alcoóis com o sistema lacase mediador. A imobilização de lacases em nanossílica funcionalizada também mostrou-se capaz de decompor fármacos (diclofenaco, estradiol, ciprofloxacina, naproxeno e norfloxacina), se colocando como uma alternativa complementar para sistemas de tratamento de águas. O descoloramento de corantes azo pelas esferas de alginato contendo lacases foi estudado tanto com esferas contendo lacase comercial como com o caldo enzimático sob indução. Ambas demonstraram capacidade de descolorir todos os corantes testados, por até 4 ciclos, sendo que a utilização do mediador HBT ampliou as porcentagens de descoramento (~40/50% sem HBT contra ~70/85% com HBT). As esferas contendo caldo enzimático apresentaram resultados ligeiramente superiores, ambas com HBT (85% do caldo enzimático contra 70% da enzima comercial). O biocatalisador com células de microrganismos (S.cerevisiae, R.glutinis, C.albicans e G. candidum) foi preparado em esferas de alginato de cálcio e também em esferas de alginato de cálcio revestidas com quitosana, o que alterou as propriedades e forneceu resultados diversos daquelas sem quitosana, permitindo o controle quimiosseletivo do processo reacional para alguns dos substratos. Os biocatalisadores com células em gel apresentaram algumas vantagens em relação às células livres, já que não ocorrem as emulsões durante o processo de isolamento, não se observou desalogenação, contorna-se a morte das células possibilitando que as reações sejam mantidas por mais tempo ou com maior quantidade de substrato e, em alguns casos, houve aumento do excesso enantiomérico, mostrando que esta técnica tem grande versatilidade e ainda atribuiu características de controle do processo reacional, o que é difícil ou mesmo impossível de ser feito com células livres / Abstract: In this work biocatalysts based on two immobilization techniques were developed and studied: those based on alginate gel entrapping (with or without an outer chitosan layer) and those based on functionalized nanosilica linkage. Laccase-based biocatalysts were prepared and used in the oxidation of alcohols, degradation of pharmaceuticals and bleaching of azo dyes. Both commercial laccase and laccase obtained from the fungus Pycnoporus sanguineus under enzymatic activity inductors were used. Biocatalysts for the reduction of enones were also prepared by immobilization of whole cells from four different microorganisms in calcium alginate. Laccases were immobilized in copper alginate, in some experiments being covered by a layer of chitosan. The chitosan layer enhanced the spheres¿ mechanical resistance, making it possible for them to be reutilized up to three successive times. Alcohol oxidations carried out by laccases in alginate beads covered by chitosan yielded lower conversions to those reported in the literature (ca. 50% versus 80% from the literature), and, thus, this technique was replaced by another one based on functionalized nanosilica. This immobilization technique yielded a higher amount of the oxidation product than the gel immobilization, and up to 100% conversion was achieved for the model substrate (p-methoxybenzyl alcohol) when TEMPO was used as the mediator. It was possible to use this biocatalyst up to ten times, ultimately being the chosen technique for the alcohol oxidations using the laccase-mediator system. Functionalized nanosilica-immobilized laccases were also able to decompose pharmaceuticals (diclofenac, estradiol, ciprofloxacin, naproxen and norfloxacin), presenting itself as a complementary alternative to water treatment systems. Azo dye bleaching by alginate-entrapped laccases was studied using both commercial laccase and the enzymatic broth under induction. Both showed capability of decolorizing all inspected dyes, for up to four cycles, and the utilization of the mediator HBT enhanced the decolorizing percentage (ca. 40-50% without HBT versus ca. 70- 85% with HBT). Beads containing the enzymatic broth presented slightly superior results, both with HBT (85% for the enzymatic broth versus 70% with the commercial enzyme). Whole-cell biocatalysts were prepared with microorganisms (S. cerevisiae, R. glutinis, C. albicans and G. candidum) entrapped in calcium alginate beads with or without an outer chitosan layer. The chitosan layer altered the beads¿ properties, as well as the reduction outcomes, allowing the chemoselectivity control for some of the substrates. Gel-entrapped biocatalysts presented some advantages compared to those with free cells, since no emulsion was observed in the reaction workups, no dehalogenation was observed in the case of halogenated enones, cell death could be delayed, making it possible for reactions to be carried out for more time and with greater amounts of substrate, and in some cases, an enhancement of enantiomeric excess was observed. These results show that it is a very versatile technique that can be used as a strategy for the control of the biocatalytic reactions, which is harder to achieve when free cells are employed / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Orientador: Gabriela Alves Macedo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-23T15:45:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lopes_DanielleBranta_D.pdf: 3780152 bytes, checksum: ba7b4a54629ff27a24abae14e788d60c (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os aromas despertam grande interesse entre consumidores e indústrias de alimentos, especialmente por estarem diretamente relacionados ao sabor dos alimentos. Dentre os aromas de maior importância industrial destaca-se o grupo das lactonas, presentes em uma grande variedade de produtos naturais e compostos biologicamente ativos. Em virtude do destaque apresentado por essa classe de substâncias, diversos métodos para sua produção têm sido relatados. Como alternativa aos processos químicos tradicionais, propõe-se nesta pesquisa a utilização da biotecnologia de micro-organismos e enzimas para a produção de compostos aromáticos a partir de substratos naturais, como óleos vegetais hidrolisados.A fermentação microbiana é considerada um caminho potencial para a produção de aromas naturais, sendo o grupo formado pelos fungos um dos mais utilizados para esse fim. A biocatálise também é uma alternativa muito vantajosa e capaz de catalisar um grande número de reações estéreo- e regiosseletivas, o que não é alcançado por meio de síntese química clássica. O uso de enzimas isoladas torna-se preferível em relação ao uso de micro-organismos quando existem limitações relacionadas à permeabilidade do substrato na membrana da célula ou quando ocorrem reações secundárias indesejáveis.Considerando-se os argumentos citados, neste trabalho foram estudados dois métodos para a produção de lactonas. O primeiro deles, a biotransformação, foi feita a partir do uso de micro-organismos para a produção dos compostos em questão. O segundo método, a biocatálise, foi realizado através da reação de lactonização com o uso de lipases microbianas brutas isoladas e liofilizadas. Os substratos utilizados no estudo foram os óleos vegetais de mamona e linhaça previamente hidrolisados por lipases fúngicas produzidas por Rhizopus sp. e Geotrichum sp. A produção de lactonas foi alcançada em ambos os métodos. Com o uso da biotransformação, todos os micro-organismos testados (Geotrichum sp., Rhizopus sp., Aspergillus sp. (Linhagens 1068 e 1099) e Fusarium oxysporum) foram capazes de produzir diferentes tipos de lactonas, com destaque para o fungo Fusarium oxysporum, que produziu maior variedade delas (&61543;-decalactona, 2-cumaranona, mevalonolactona e pantolactona), além de alcançar o maior rendimento na produção de &61543;-decalactona (18,93 &956;L L-1), após 48 horas de reação e empregando-se os óleos de mamona e linhaça previamente hidrolisados pela lipase produzida pelo fungo Rhizopus sp.. Através do uso da biocatálise, ótimos resultados também foram alcançados, e a produção de lactonas foi possível ao se utilizar as lipases produzidas pelos fungos Rhizopus sp., Aspergillus sp. (Linhagem 1068) e Fusarium oxysporum, sendo possível a produção de &61543;-undecalactona, &61543;-decalactona e &61543;-dodecalactona, dependendo da lipase empregada e do tempo de reação. A maior produtividade foi obtida na produção de &61543;-undecalactona ao se utilizar a lipase produzida pelo fungo Rhizopus sp. após 24 horas de reação, obtendo-se um rendimento de 21,78 &956;L L-1, também a partir do uso dos óleos de mamona e linhaça hidrolisados previamente pela lipase produzida por Rhizopus sp. As lipases produzidas pelos fungos Geotrichum sp. e Aspergillus sp. (Linhagem 1099), também estudadas neste trabalho, não foram capazes de produzir lactonas / Abstract: Aromas arouse great interest among consumers and food industry, especially because heir direct relationship with food taste. In the midst of the most important industrial flavorings stands lactones group, which are present in a wide variety of natural products and biologically active compounds. Due to the prominence of this class of substances, several methods for the production of lactones have been reported. As an alternative to traditional chemical processes, it is proposed in this research the use of microbial and enzyme biotechnology for the production of aromatic compounds natural substrates, such as hydrolyzed vegetable oils. The microbial fermentation is considered a potential pathway for the production of natural flavor, and fungi group is the most widely used for this purpose. Biocatalysis is also a very useful alternative and is able to catalyze a large number of stereo- and regioive reactions, which is not achieved by classical chemical synthesis. The use of isolated enzymes is preferable over the use of microorganisms when there are limitations concerning the permeability of the substrate in the cell membrane or when undesired side reactions occur. Considering these arguments, two methods were investigated in this work for the production of lactones. The first one, biotransformation, was made the use of microorganisms for the production of these compounds. The second method, biocatalysis, was performed by lactonization reaction using crude microbial lipases that was isolated and lyophilized. Substrates used were the vegetable castor and linseed oils previously hydrolyzed by fungal lipases produced by Rhizopus sp. and Geotrichum sp. Lactones production was achieved in both methods. Using biotransformation, all microorganisms tested (Geotrichum sp., Rhizopus sp., Aspergillus sp. (Strains 1068 and 1099) and Fusarium oxysporum) were able to produce different lactone types, especially using the fungus Fusarium oxysporum, which produced a greater variety (&61543;-decalactone, 2-cumaranone, mevalonolactone and pantolactone), achieving the best performance in y-x decalactone production (18.93 &956;L L-1), after 48 h employing castor and linseed oils hydrolyzed by lipase Rhizopus sp. Through the biocatalysis use, excellent results were also obtained, and the lactones production was possible using lipases produced by fungi Rhizopus sp., Aspergillus sp. (Strain 1068) and Fusarium oxysporum. The production of y-undecalactone, y-decalactone and y-dodecalactone was achieved depending on the lipase employed and the reaction time used. Highest yield was obtained in the &61543;-undecalactone production (21.78 &956;L L-1), using castor and linseed oils hydrolyzed by Rhizopus sp. lipase. Lipases produced by Geotrichum sp. and Aspergillus sp. (Strain 1099) was also studied in this work, but were unable to produce lactones / Doutorado / Ciência de Alimentos / Doutora em Ciência de Alimentos