As lipases têm um papel importante no desenvolvimento da biotecnologia e são empregadas na química orgânica como biocatalisadores com alta regio- quimio- e enantiosseletividade. Além de permitir sínteses mais sustentáveis e que estão em concordância com os princípios da Química Verde. A resolução enzimática de aminas racêmicas tem se mostrado uma maneira eficiente de obter aminas enantiomericamente puras, que podem ser empregadas na síntese assimétrica de fármacos e agroquímicos. Neste trabalho a resolução enzimática de 4 aminas primárias sendo elas 2-amino-heptano 1, 2-metil-cicloexil amina 3, 1-metil-3-fenilpropilamina 2, 1,2,3,4-tetra-hidro-1-naftilamina 4, foram estudadas obtendo-se resultados relevantes. Para a 2-amino-heptano 1 resultados semelhantes aos da literatura foram obtidos com uma redução de 2,4 vezes no tempo reacional quando a resolução cinética foi em hexano na presença de CAL-B e acetato de etila como acilante obteve-se uma conversão na (R)-N-(1-metil-hexil)acetamida 4 de 42% e um excesso enantiomérico de 88% (tempo = 7h). Observaram-se também os efeitos da concentração de lipase no meio reacional, da temperatura e de diferentes solventes frente a 11 lipases. Os primeiros estudos de resolução cinética enzimática com a 2-metilcicloexil-amina 3 são apresentados neste trabalho com conversões de até 98% porém sem excesso enantiomérico. Uma outra característica das lipases é a capacidade de catalisar reações diferentes da sua função natural (promiscuidade), o que permite que elas catalisem reações de adição de Michael, além de suas reações normais que são a hidrólise e esterificação. A adição de Michael catalisada por lipases entre as 4 aminas primárias já citadas e acrilonitrila foi estudada com e sem a influência da irradiação micro-ondas, demonstrando a maior estabilidade de lipases imobilizadas sob irradiação micro-ondas. Os adutos de Michael obtidos (3-[(1-metil-hexil)amino]propanonitrila 9, 3-[(1-metil-3-fenilpropil) amino]propanonitrila 10, 3-[(2-metil cicloexil)amino]propanonitrila 11 e 3-(1,2,3,4-tetra-hidronaftaleno-1-amino)propanonitrila 12) foram sintetizados pela primeira vez com a metodologia onde foi utilizada a água, acrilonitrila e irradiação micro-ondas e os adutos 9, 10 e 11 não são descritos na literatura. Outro viés do trabalho foi a clonagem e expressão da álcool desidrogenase de Bacillus subtilis que foi clonada, expressa e purificada com sucesso. O interesse em tal enzima deve-se a resultados obtidos na literatura onde a utilização de células íntegras de B. subtilis apresentou a redução de cetonas a álcoois com alta enantiosseletividade. / Lipases present an important role in the development of biotechnology and are employed as biocatalysts in organic chemistry with high regio-, quimioand enantioselectivity. Besides allowing more sustainable syntheses that are consistent with the principles of Green Chemistry. The enzymatic resolution of amines has been shown to be an efficient way to obtain enantiomerically pure amines, which can be used in asymmetric synthesis of pharmaceuticals and agrochemicals. In this work the enzymatic resolution of 4 primary amines them being 2-amino-heptane textbf 1, 2-methyl-cyclohexyl amine 3, 1-methyl-3-phenylpropylamine 2 1.2 ,3,4-tetrahydro-1-naphthylamine 4 were studied by obtaining relevant results. For the 2-amino-heptane 1 promoted results similar to the literature and were obtained with a 2.4 times reduction of the reactional time when the kinetic resolution was in hexane in the presence of CAL-B and ethyl acetate as acylating obtained a conversion in (R)-N-(1-methyl-cyclohexyl) acetamide 4 by 42 % and an enantiomeric excess of 88 % (time = 7h). We studied the effects of the concentration of lipase in the reaction, temperature and solvent using 11 different lipases. The first studies of enzymatic kinetic resolution with 2-methyl-cyclohexyl- amine 3 are presented in this work with conversions up to 98% but without enantiomeric excess. The ability of lipases to catalyze reactions with different natural function (promiscuity) is an important property, which allows them to catalyze Michael addition reactions beyond their normal reactions, the hydrolysis and esterification. The Michael addition catalyzed by lipases between the four aforementioned primary amines and acrylonitrile was studied with and without the influence of microwave irradiation, demonstrating the greater stability of immobilized lipases under microwave irradiation. The Michael adducts obtained (3 - [(1-methylhexyl) amino] propanonitrile 9, 3 - [(1-methyl-3-phenylpropyl) amino] propanonitrile 10, 3 - [(2 - methyl cyclohexyl) amino] propanonitrile 11 and 3 - (1,2,3,4-tetrahydronaphthalene-1-amino) propanonitrile 12) were first synthesized with the method where water is used, acrylonitrile and microwave radiation, the adducts 9,10 and 11 are not described in the literature. Another investigation of this study was the cloning and expression of alcohol desidrogrenase of Bacillus subtilis which has been cloned, expressed and purified successfully. Interest in the enzyme due to results in the literature where the use of whole cells of B. subtilis showed the reduction of ketones with high enantioselectivity.

O trabalho abrange o estudo de biorreduções de cetonas por espécies vegetais, empregando-se homogenatos de células de tecidos de plantas já desenvolvidas (folhas) ou culturas de células de Rauwolfia sellowii e Cereus peruvianus em suspensão. Dentre os objetivos principais do trabalho estão: reduzir cetonas-modelo por culturas de células vegetais, avaliando a eficiência e estereosseletividade do processo. Desenvolver um procedimento de triagem por enzimas vegetais solúveis entre diversas espécies obtidas no campus \"Armando Salles de Oliveira\", através da manipulação de variáveis que sabidamente alteram a atividade enzimática. Este tipo de preparação enzimática é utilizado no estudo de rotas biossintéticas, mas o emprego de homogenatos de células vegetais na triagem por novos biocatalisadores é inovador, tendo sido demonstrado seu potencial como ferramenta na seleção de enzimas vegetais para a biotransformação de xenobióticos. A metodologia é simples e confiável, possibilitando o estudo de biotransformações por enzimas diferentes daquelas expressas em culturas de células e oferecendo maior garantia de que a atividade enzimática observada é originária da espécie vegetal em estudo, e não de microorganismos endofíticos, que podem atuar nas biotransformações em que se utilizam partes de plantas desenvolvidas como biocatalisador / The work focuses on the study of the bioreduction of ketones by plant species, using homogenates of already developed plant tissues cells (leaves) or of Rauwolfia sellowii and Cereus peruvianus cell cultures suspensions. Among the main objectives of the study are the evaluation of the efficiency and stereoselectivity of the ketone-reduction process in plant cell cultures. It was employed a screening procedure for soluble enzymes from different plant species found on campus \"Armando Salles de Oliveira\", through the manipulation of variables known to be related to the enzyme activity. This type of enzyme preparation has been already reported in studies of biosynthetic routes, but the use of homogenates of plant cells to the screening for new biocatalysts is innovative. In this work we could demonstrate the potential of this approach as a tool in the selection of plant enzymes for the biotransformation of xenobiotics. The methodology is simple and reliable, allows the study of biotransformations by enzymes different from those expressed in cultured cells, and provides greater assurance that the enzymatic activity observed originated in plant species under study, rather than in endophytic microorganisms, which can act in biotransformations that employ parts of developed plants as biocatalyst.

Neste trabalho, foi avaliada a reatividade de compostos orgânicos contendo boro frente a reações catalisadas por enzimas. Diferentes exemplos de álcoois secundários quirais contendo boro foram acetilados enantiosseletivamente pela lipase de Candida antarctica (CALB). Todas as reações ocorreram com excelente enantiosseletividade (E >200) e ambos os produtos acetilados, bem como os álcoois remanescentes foram obtidos com alto excesso enantiomérico (ee >99%). Além da resolução cinética enzimática, foi avaliado também o processo de resolução cinética dinâmica quimio-enzimática, empregando complexos de rutênio como agentes de racemização. Após estabelecer as condições adequadas para a reação, foi possível obter o produto acetilado de configuração-(R) com 83% de conversão, mantendo a enantiosseletividade observada na reação de resolução cinética enzimática. Como extensão ao trabalho realizado com os álcoois contendo boro, foi estudada a resolução cinética de aminas primárias quirais contendo boro. Foram avaliadas diversas condições reacionais para alcançar a máxima resolução cinética destas aminas via acilação enantiosseletiva catalisada pela lipase CALB. Excelente enantiosseletividade (E >200) e altos excessos enantioméricos (até >99%) foram obtidos utilizando acetato de etila tanto como reagente doador de acila como solvente da reação. Adicionalmente, foi investigada a reação de biorredução de cetonas pró-quirais contendo boro. Os melhores resultados foram obtidos com as enzimas álcool desidrogenases (ADHs) purificadas dos microorganismos Rhodococcus ruber e Lactobacillus brevis. A ADH de R. ruber (ADH-A) promoveu a biorredução das cetonas aos respectivos álcoois de configuração-(R) com excelente enantiosseletividade (ee >99%), enquanto a ADH de L. brevis (ADH-LB) catalisou a redução de alguns exemplos de cetonas aos respectivos álcoois de configuração-(S), também com excelente enantiosseletividade. / In this work, was evaluated the reactivity of boron-containing organic compounds in enzyme-catalyzed reactions. Different examples of boron-containing chiral secondary alcohols were resolved by enantioselective acetylation mediated by lipase from Candida. antarctica (CALB). All reactions showed excellent enantioselectivities (E >200) and both remaining substrates and acetylated product were obtained in high enantiomeric excesses (up to >99%). Besides the enzymatic kinetic resolution, the chemoenzymatic dynamic kinetic resolution was also evaluated, using ruthenium complexes as racemization agents. After establishing the best conditions, the acetylated (R)-product was obtained with 83% conversion, maintaining the high enantioselectivity observed in the enzymatic kinetic resolution. As an expansion of work with boron-containing alcohols, the kinetic resolution of boron-containing chiral amines was studied. Several reaction conditions were studied to achieve the kinetic resolution of boron-containing amines via enantioselective acylation mediated by CAL-B. Excellent enantioselectivity (E >200) and high enantiomeric excess (up to >99%) of both the remaining amines and amides were obtained using ethyl acetate as both acyl donor and the reaction solvent. Additionally, the bioreduction of pro-chiral boron-containing ketones was investigated. The best results were obtained with purified alcohol dehydrogenases (ADH) from Rhodococcus ruber and Lactobacillus brevis. The ADH from R. ruber (ADH-A) mediated the bioreduction of ketones to their respective (R)-alcohols with excellent enantioselectivity (ee >99%), while the ADH from L. brevis (ADH-LB) catalyzed the reduction of some ketones to their respective (S)-alcohols, also with excellent enantioselectivity (ee >99%).

O trabalho abrange o estudo de biorreduções de cetonas por espécies vegetais, empregando-se homogenatos de células de tecidos de plantas já desenvolvidas (folhas) ou culturas de células de Rauwolfia sellowii e Cereus peruvianus em suspensão. Dentre os objetivos principais do trabalho estão: reduzir cetonas-modelo por culturas de células vegetais, avaliando a eficiência e estereosseletividade do processo. Desenvolver um procedimento de triagem por enzimas vegetais solúveis entre diversas espécies obtidas no campus \"Armando Salles de Oliveira\", através da manipulação de variáveis que sabidamente alteram a atividade enzimática. Este tipo de preparação enzimática é utilizado no estudo de rotas biossintéticas, mas o emprego de homogenatos de células vegetais na triagem por novos biocatalisadores é inovador, tendo sido demonstrado seu potencial como ferramenta na seleção de enzimas vegetais para a biotransformação de xenobióticos. A metodologia é simples e confiável, possibilitando o estudo de biotransformações por enzimas diferentes daquelas expressas em culturas de células e oferecendo maior garantia de que a atividade enzimática observada é originária da espécie vegetal em estudo, e não de microorganismos endofíticos, que podem atuar nas biotransformações em que se utilizam partes de plantas desenvolvidas como biocatalisador / The work focuses on the study of the bioreduction of ketones by plant species, using homogenates of already developed plant tissues cells (leaves) or of Rauwolfia sellowii and Cereus peruvianus cell cultures suspensions. Among the main objectives of the study are the evaluation of the efficiency and stereoselectivity of the ketone-reduction process in plant cell cultures. It was employed a screening procedure for soluble enzymes from different plant species found on campus \"Armando Salles de Oliveira\", through the manipulation of variables known to be related to the enzyme activity. This type of enzyme preparation has been already reported in studies of biosynthetic routes, but the use of homogenates of plant cells to the screening for new biocatalysts is innovative. In this work we could demonstrate the potential of this approach as a tool in the selection of plant enzymes for the biotransformation of xenobiotics. The methodology is simple and reliable, allows the study of biotransformations by enzymes different from those expressed in cultured cells, and provides greater assurance that the enzymatic activity observed originated in plant species under study, rather than in endophytic microorganisms, which can act in biotransformations that employ parts of developed plants as biocatalyst.

Os polímeros tornaram-se relevantes em nossa vida cotidiana devido à variedade de utilidades que estes possuem. Ao observarmos a nossa volta percebemos que estamos imersos em um mundo cheio de materiais poliméricos. A grande demanda destes materiais exige o incremento da produção global de polímeros. Isto traz consigo um maior consumo de recursos fósseis, acelerando o esgotamento dos mesmos e aumentando a geração e poluentes ambientais. Neste sentido, a polimerização enzimática tem sido considerada uma alternativa importante às técnicas convencionais de polimerização química. Existem descritos na literatura uma variedade de polímeros que foram preparados por polimerização enzimática e em alguns casos usando monômeros de origem biológica comercialmente disponíveis. Na grande maioria dos casos, esses compostos (monômeros) possuem sua reatividade bem estabelecida na literatura. Este projeto teve como motivação o estudo e desenvolvimento de metodologia visando obter novas poliamidas mediante polimerização enzimática em condições de fluxo contínuo, usando monômeros sintetizados a partir da integração de reações fotocatalíticas e reações enzimáticas. Em um primeiro momento, decidiu-se preparar o primeiro intermediário sintético, o 3-carbamoiloctanoato de metila (I), a partir da reação radicalar de amidação do trans-2-octenoato de metila com a formamida. Este composto foi usado como bloco de construção de novos monômeros. O amido-éster I desejado foi obtido a partir de três metodologias: Método fotocatalítico em condições de fluxo contínuo, utilizando como fotoiniciadores acetona e benzofenona; Método fotocatalítico em batelada, usando como fotocatalisador decatungstato de tetrakis(tetrabutilamônio) e método redox catalisado por Fe(II) em presença de ácido viii sulfúrico e peróxido de hidrogênio. A melhor condição reacional avaliada forneceu o composto com 47% de rendimento. Visando obter os monômeros de amida, uma vez obtido o primeiro intermediário de síntese, iniciou-se o estudo da reação de aminólise catalisada enzimaticamente deste substrato com mono e diaminas, em batelada e em fluxo contínuo, para compreensão da reatividade deste tipo de composto. Não foi possível obter o monômero desejado, ao invés disso, foi isolado o produto resultante da reação de aminólise de 1 equivalente do 3-carbamoiloctanoato de metila (I) com a 1,6-hexanodiamina. Este produto foi obtido com 11 % de rendimento. Paralelamente, com o desejo de obter poliamidas a partir de monômeros de base biológica, foi realizado um estudo da reação de aminólise do anidrido itacônico e itaconato de dimetila, com aminas alifáticas catalisada enzimaticamente sob condições de fluxo contínuo. Não foram obtidos os produtos desejados, ao invés disso, foi obtida a lactama correspondente com 70% de rendimento. / Polymers have become relevant in our lives due to their wide variety of applications. As we look around we realize that we are immersed in a world full of polymeric materials. The high demand for these materials requires an increase in the overall production of polymers. As a consequence, a higher consumption of fossil resources and an increasing generation of environmental pollutants would be expected. In this sense, enzymatic polymerization has been considered an important alternative to the conventional chemical polymerization techniques. A wide variety of polymers have been described in the literature, which have been prepared by enzymatic polymerization and in some cases using commercially available monomers from biological sources. In most cases, these compounds (monomers) have their reactivities well established in the literature. This project had as motivation a study and development of methodology to obtain new polyamides by enzymatic polymerization under continuous flow conditions, using monomers synthesized from the integration of photocatalytic reactions and enzymatic reactions. Initially, it was decided to prepare the synthetic intermediate (amide-ester I), from the amidation reaction of methyl trans-2-octenoate with formamide. This compound will be the building block for the new monomers. The desired amide-ester I was obtained from three methodologies: Photocatalytic method under continuous flow conditions, using acetone and benzophenone as photoinitiators; photocatalytic method using tetrabutylammonium decatungstenate photocatalyst and Fe (II) catalyzed redox method in the presence of sulfuric acid and hydrogen peroxide. The best reaction condition provided the compound in 47% yield. x In order to obtain the amide monomers, we began a study to understand the reactivity of this type of compound in aminolysis reaction with mono and diamines catalyzed by lipase, under batch and continuous flow conditions. The desired monomer could not be obtained, instead the product resulting from the aminolysis reaction of 1 equivalent of the methyl 3-carbamoyloctanoate (I) with the 1,6-hexanediamine was isolated. This product was obtained in 11% yield. In parallel, also aiming to obtain polyamides from biologically based monomers, a study of aminolysis reaction of itaconic anhydride and dimethyl itaconate with aliphatic amines catalyzed by lipase was carried out under continuous flow conditions. The desired products were not obtained, instead, the corresponding lactam in 70% yield was obtained.

Orientador: Valéria de Carvalho Santos Ebinuma / Coorientador: Ariela Veloso de Paula / Coorientador no exterior: Jose M. Palomo / Banca: Tales Alexandre da Costa e Silva / Banca: Marcdelo Chuei Matsudo / Banca: Fernando Masarin / Banca: Ana Lúcia Martiniano Nasser / Resumo: As lipases são enzimas amplamente aplicadas em processos industriais. Sua obtenção por fungos filamentosos apresenta algumas vantagens em relação às outras fontes e por isso estudos de incremento de sua produção vêm sendo realizados. Aliado ao processo de obtenção, técnicas de imobilização de enzimas podem melhorar sua estabilidade em relação à temperatura e pH, e diminuir custos associados à sua aplicação devido à possibilidade de reaproveitamento da enzima imobilizada nos processos biocatalíticos. Objetivo: este trabalho teve como objetivo estudar a produção de lipases pela cepa Aspergillus sp. DPUA 1727, a imobilização da referida enzima em suporte octil-sepharose, sua caracterização na forma livre e imobilizada e a aplicação da enzima imobilizada na obtenção de ésteres. Métodos: a produção da enzima foi realizada por 96 horas em cultivo submerso, avaliando-se diferentes fontes de carbono (óleos de soja, oliva, semente de uva e de algodão) como substratos indutores da produção enzimática. Posteriormente, estudou-se a imobilização da enzima em suporte octil-sepharose® por adsorção através de interação hidrofóbica, após o meio fermentado ter sido submetido à 4 ciclos de extração do óleo residual da fermentação com n-hexano. O processo de imobilização da enzima foi realizado em cascata em 4 ciclos com a finalidade de sobrecarga da enzima no suporte. Os testes de estabilidade foram feitos por 24 horas, nas temperaturas de 30 à 70ºC e pH de 3 a 9 com a enzima livre e imobilizad... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Lipases are enzymes widely applied in industrial processes. They can be obtained by filamentous fungi which presents some advantages in relation to other sources and for this reason, studies aiming to increase its production have been performed. Moreover, the process of enzyme immobilization can improve the enzyme stability in relation to temperature and pH, and reduce the costs associated with its application due to the possibility of immobilized enzyme reuse in biocatalytic processes. The objective of this work was to study the production of lipases by Aspergillus sp. DPUA 1727, the immobilization of lipases produced in octyl-sepharose support and make the enzyme characterization in its free and immobilized form. Furthermore, the immobilized enzyme was applied to obtain the ester isoamyl propionate. Methods: the enzyme production was carried out for 96 hours in submerged culture, with different carbon sources (soybean, olive, grape seed, and cotton oils) as substrates. Subsequently, the enzyme immobilization in octyl-sepharose® support by adsorption through hydrophobic interaction was studied ( to this experiment the fermented medium was submitted to 4 cycles to extract the residual oil with n-hexane). The enzyme immobilization process was carried out in cascade employing 4 cycles with the purpose of overloading the enzyme in the support. Stability studies were done for 24 hours, at temperatures from 30 to 70ºC and pH from 3 to 9 with the enzyme-free and immobilized. As the last step of this work, the immobilized enzyme was applied in the preparation of the ester isoamyl propionate. Results: In the production stage, the best condition to obtain the enzyme... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Álvaro Takeo Omori / Disseração (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Quimica, 2012.

Orientador: Álvaro Takeo Omori. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2012.

Diversos biomateriais podem ser aplicados como suportes na imobilização de células totais de fungos filamentosos ou enzimas isoladas, visando a manutenção e o prolongamento da atividade enzimática em processos biocatalíticos. Exemplos promissores de biomateriais são a fibroína da seda e o alginato de sódio. A fibroína é um material protéico com alta estabilidade térmica, elasticidade, resistência à tensão, não sofre ataque microbiano, baixo custo de purificação e alta tenacidade, o alginato é um biopolímero versátil, devido a suas propriedades gelificantes em soluções aquosas. Assim, neste trabalho empregou-se micélios do fungo derivado de ambiente marinho, Penicillium citrinum CBMAI 1186, livres e imobilizados em biopolímeros (fibra de algodão, fibra de fibroína da seda e fibra de paina) na biorredução quimiosseletiva, regiosseletiva e enantiosseletiva da ligação α,β-C=C de enonas α,β-, α,β,γ,δ- e di-α,β-insaturadas previamente sintetizados pela a reação de condensação aldólica. Foi possível a utilização do fungo P. citrinum CBMAI 1186 na redução quimiosseletiva, regiosseletiva e enantiosseletiva da ligação dupla carbono-carbono de sistemas α,β-insaturados. A imobilização do fungo P. citrinum CBMAI 1186 em biopolímeros (algodão, fibroína da seda, paina e quitosana) permitiu a prolongamento da atividade celular do fungo. O protocolo desenvolvido foi capaz de obter compostos até então descritos apenas por síntese clássica. Também foi realizado reações de resolução enzimática de derivados de haloidrinas por diferentes lipases microbianas de: Pseudomonas fluorescens, Candida cylindracea, Rhizopus niveus e Aspergillus niger. A lipase de P. fluorescens foi imobilizada em esferas de fibroína do bicho da seda (método 1, via adsorção) e em blenda com alginato de cálcio (método 2, via encapsulação) em diferentes condições, tais como, variação de solvente, variação da quantidade de enzima imobilizada e tempo de reação. As condições otimizadas foram empregadas em diferentes haloidrinas, rendendo elevados excessos enantioméricos (ee > 99%) e alta razão enanantiomérica (E > 200) para os produtos acetilados. Foi possível desenvolver um protocolo simples, barato e prático para a síntese enantiosseletiva de haloidrina reforçando a versatilidade da fibroína e do alginato como suportes de imobilização para catalisadores heterogêneos. Também foi possível utilizar a lipase imobilizada (método 2) na reação de transesterificação para obtenção do biodiesel etílico. As melhores condições para o bom funcionamento do biocatalisador foram: 30% do biocatalisador, 20% de n-hexano, relação óleo e etanol de 1:4 a 32 ºC por 48 h em agitação magnética (400 rpm). Essas condições permitiram a formação de 42% de rendimento do biodiesel etílico. O biocatalisador apresentou algumas limitações reacionais, tais como, fragilidade frente a elevadas temperaturas (> 32 ºC) e prolongado tempo de agitação magnética. Porém, permaneceu apto no meio por 4 ciclos consecutivas. Conclui-se que os biomateriais (fibroína, alginato e quitosana) podem ser utilizados como alternativas versáteis na imobilização de micélios de fungos filamentoso e de enzimas isoladas para aplicações em biocatalíticas. / Various biomaterials have been used as matrices for immobilization of whole filamentous fungi or isolated enzymes in order to maintain and extend enzyme activity in biocatalytic processes. Promising examples of biomaterials include silk fibroin and sodium alginate. Fibroin is a protein with high thermal stability, elasticity, and tensile strength; the ability to resist microbial attacks; and low purification costs. Owing to its gelling properties in aqueous solutions, alginate is a versatile biopolymer. In this work, we used the mycelia of a marine fungus, Penicillium citrinum CBMAI 1186, in the free form as well as immobilized in biopolymers (cotton fiber, silk fibroin, and kapok fiber) for the chemoselective, regioselective, and enantioselective bioreduction of the α,β-C=C bond of unsaturated α,β-, α,β,γ,δ-, and di-α,β-enones previously synthesized by aldol condensation. P. citrinum CBMAI 1186 successfully performed chemoselective, regioselective, and enantioselective reduction of the double carbon-carbon bond in unsaturated α,β-systems. Immobilization of P. citrinum CBMAI 1186 in biopolymers (cotton, silk fibroin, kapok fiber, and chitosan) prolonged the biocatalytic activity of the fungus. This protocol could be used to obtain compounds that have until now only been produced using classic synthesis methods. Enzymatic resolution of derivatives of halohydrins by lipases from Pseudomonas fluorescens, Candida cylindracea, Rhizopus niveus, and Aspergillus niger was also carried out. P. fluorescens lipase was immobilized in silk fibroin spheres (method 1, via adsorption) and in a calcium alginate blend (method 2, via encapsulation) under different conditions, i.e., different solvents, quantity of immobilized enzyme, and reaction time. The optimized conditions were used to resolve different halohydrins, and the acetylated products were obtained at high enantiomeric excess (ee > 99%) and high enantiomeric ratio (E > 200). A simple, inexpensive, and convenient protocol was developed for the enantioselective synthesis of halohydrins. The results highlight the versatility of fibroin and alginate as immobilization matrices for heterogeneous catalysts. The lipase immobilized by method 2 was also used in a transesterification reaction to obtain ethyl biodiesel. The optimum conditions for biocatalysis were: 30% biocatalyst, 20% n-hexane, and oil-to-ethanol ratio of 1:4 at 32°C for 48 h on a magnetic stirrer (400 rpm). Under these conditions, the yield of ethyl biodiesel reached 42%. Biocatalysts have some limitations, such as low stability at temperatures > 32°C and prolonged time of magnetic stirring. However, the catalysts remained active for 4 consecutive cycles. In conclusion, biomaterials (fibroin, alginate, and chitosan) can be used as versatile alternatives for immobilization of fungal mycelium and isolated enzymes for use in biocatalysis.

A primeira parte desta tese consiste na preparação de compostos aromáticos contendo átomos de selênio e de telúrio. Quatro metodologias foram utilizadas para essa finalidade, a saber: orto-metalação de compostos contendo oxigênio, troca metal-halogênio em haletos aromáticos substituídos, reação de substituição eletrofílica aromática entre tetracloreto de telúrio e compostos aromáticos ativados e reação de sais de diazônio com disselenetos e diteluretos orgânicos. Alguns dos teluretos preparados foram usados em reações de acoplamento com alcinos terminais catalisada por Paládio, em reações de troca telúrio-lítio e em reações de oxidação de Te (II) a Te(IV). A segunda parte da tese consiste no uso de calcogenetos de arila em reações biocatalisadas. Inicialmente foram estudadas biotransformações em substratos não contendo átomo de selênio e de telúrio. Reações de redução de carbonila e de desracemização de álcoois foram observadas por ação de fungos e de raízes de plantas. Meta e para organosseleno acetofenonas foram reduzidas aos organosseleno feniletanóis correspondentes por ação de fermento de pão, células íntegras de fungos e por Daucus carota com conversões e excessos enantioméricos que chegaram a >99%. Orto organosseleno e metiltio feniletanóis foram resolvidos em seus isômeros R e S por ação de lipase imobilizada (Novozyme 435) em presença de acetato de vinila com excessos enantioméricos acima de 99% . / The first part of this thesis shows the preparation of organic compounds containing selenium or tellurium. For this purpose, four methodologies were applied: ortho-metallation of 1-phenylethanol, metal-halogen exchange involving aromatic halides, electrophilic aromatic substitution using tellurium tetrachloride and reactions with aryldiazonium salts and diselenides or ditellurides. Next, the aryl tellurides were applied in Palladium catalyzed coupling reactions with terminal alkynes, tellurium-lithium exchange reactions and oxidation of Te(II) to Te(IV). The second part of this thesis consists in the inverstigation of biocatalyzed reactions. Biotransformations of substrates without Se or Te atoms were initially investigated. Carbonyl reduction reactions and deracemization of secondary alcohols were observed by means of whole fungal cells and plants. Meta and para organoseleno acetophenones were then reduced with baker´s yeast, whole fungal cells and Daucus carota, yielding the corresponding organoseleno phenylethanols optically pure with enantiomeric excess up to >99%. Ortho organoseleno e methylthio phenylethanols were resolved in both enantiomeric forms by reacting them with immobilized lipase (Novozyme 435) and vinyl acetate in hexane. High values of enantiomeric excess (>99%) were obtained.