Neste trabalho foram realizadas as resoluções cinéticas das haloidrinas racêmicas (RS)-1-benziloxi-3-cloropropan-2-ol (4a), (RS)-1-benziloxi-3-bromopropan-2-ol (4b), (RS)-1-cloro-3-(4-metoxifenoxi)propan-2-ol (5a), (RS)-1-bromo-3-(4-metoxifenoxi)propan-2-ol (5b), (RS)-1-aliloxi-3-cloro-propan-2-ol (6a) e (RS)-1-aliloxi-3-bromo-propan-2-ol (6b) empregando-se a lipase comercial de Candida antarctica CALB como catalisador e acetato de vinila como agente acilante. As razões enantioméricas das resoluções cinéticas foram determinadas com o intuito de avaliar a influência dos grupos substituintes halogênios presentes nas haloidrinas na eficiência das resoluções cinéticas desses substratos. Os valores de razão enantiomérica obtidos foram: E = 5,6, 4a; E = 4,3, 4b; E = 98, 5a; E = 6,6, 5b; E = 20, 6a; E = 5,8, 6b. Assim, somente as resoluções cinéticas das cloroidrinas 5a e 6a apresentaram valores de E característicos de resoluções eficientes, fornecendo os produtos (R)-1-cloro-3-(4-metoxifenoxi)propan-2-ol 5a com rendimento de 46% e ee = 40%; (S)-acetato de 1-cloro-3-(4-metoxifenoxi)propan-2-ila 8a com rendimento de 40% e ee = 97%; (R)-1-aliloxi-3-cloro-propan-2-ol (R)-6a com rendimento de 45% e ee = 72% e (S)-acetato de 1-aliloxi-3-cloro-propan-2-ila (S)-9a com rendimento de 41% e ee = 81%. Realizou-se também uma triagem com os fungos de origem marinha Bostryospharia sp. Br09, Eutypella sp. Br23, Hidropisphaera sp. Br27, Xylaria sp. Br61, Aspergillus sydowii Ce19, Aspergillus sydowii Ce15, Penicillium raistriicki Ce16, Penicillium oxalicum F30 e Penicillium citrinum F53 frente aos produtos naturais sclareol, ambrox e sclareolide, a fim de selecionar os micro-organismos capazes de promover reações de bio-oxidação nesses substratos. Os metabólitos hidroxilados obtidos nas reações de biotransformação foram: 3β-hidroxi-ambrox 10a (rendimentos de 17% e 11%, com os fungos Br09 e Br23, respectivamente); 1β-hidroxi-ambrox 10b (rendimento de 14% com o fungo Ce19); 3β-hidroxi-sclareol 11a (rendimentos de 31%, 69% e 55%, com os fungos Br61, Br09 e Br23, respectivamente); 18-hidroxi-sclareol 11b (rendimento de 10% com o fungo Br61); 3β-hidroxi-sclareolide 12a (rendimentos de 34% e 7%, com os fungos Br09 e Br23, respectivamente). Realizou-se também um estudo utilizando-se três meios de cultura líquidos (meio sintético, meio YM e meio PDB) para a reação de biotransformação do sclareol 11 no composto ambradiol 13 com a levedura Hyphozyma roseonigra. Observou-se que a reação com o meio de cultura líquido PDB apresentou os melhores resultados, com uma grande eficiência na conversão do substrato no produto de interesse, o qual foi obtido com um rendimento de 82%. Esta reação foi realizada também através de um processo fermentativo conduzido em biorreator, apresentando bons resultados quanto à conversão da reação, porém com a desvantagem do alto custo do meio de cultura PDB, o que dificulta a realização deste processo fermentativo em larga escala. / In this work we performed kinetic resolutions of the racemic halohydrins (RS)-1-benzyloxy-3-chloropropan-2-ol (4a), (RS)-1-benzyloxy-3-bromopropan-2-ol (4b), (RS)-1-chloro-3-(4-methoxyphenoxy)propan-2-ol (5a), (RS)-1-bromo-3-(4-methoxyphenoxy)propan-2-ol (5b), (RS)-1-allyloxy-3-chloro-propan-2-ol (6a) and (RS)-1-allyloxy-3-bromo-propan-2-ol (6b) using the lipase from Candida antarctica CALB as catalyst and vinyl acetate as acylating agent. The enantiomeric ratios of the kinetic resolutions were determined in order to evaluate the influence of the halogen substituents present in halohydrins in the efficiency of the kinetic resolutions of these substrates. The enantiomeric ratio values obtained were: E = 5.6, 4a; E = 4.3, 4b; E = 98, 5a; E = 6.6, 5b; E = 20, 6a; E = 5.8, 6b. Thus, only the kinetic resolutions of the chlorohydrins 5a and 6a showed characteristic values of E of efficient resolutions, providing the products (R)-1-chloro-3-(4-methoxyphenoxy)propan-2-ol 5a with 46% yield and ee = 40%; (S)-1-chloro-3-(4-methoxyphenoxy)propan-2-yl acetate 8a with 40% yield and ee = 97%; (R)-1-allyloxy-3-chloro-propan-2-ol (R)-6a with 45% yield and ee = 72% and (S)-1-allyloxy-3-chloro-propan-2-yl acetate (S)-9a with 41% yield and ee = 81%. We also performed a screening with the marine fungi Bostryospharia sp. Br09, Eutypella sp. Br23, Hidropisphaera sp. Br27, Xylaria sp. Br61, Aspergillus sydowii Ce19, Aspergillus sydowii Ce15, Penicillium raistriicki Ce16, Penicillium oxalicum F30 and Penicillium citrinum F53 using the natural products ambrox, sclareol and sclareolide in order to select the microorganisms capable of promoting bio-oxidation reactions of these substrates. The hydroxylated metabolites obtained from the biotransformation reactions were: 3β-hydroxy-ambrox 10a (17% and 11% yield with Br09 and Br23, respectively); 1β-hydroxy-ambrox 10b (14% yield with Ce19); 3β-hydroxy-sclareol 11a (31%, 69% and 55% yield with Br61, Br23 and Br09, respectively); 18-hydroxy-sclareol 11b (10% yield with Br61); 3β-hydroxy-sclareolide 12a (34% and 7% yields with Br09 Br23, respectively). We also performed a study employing three liquid culture media (synthetic, YM and PDB media) for the biotransformation reaction of sclareol 11 into ambradiol 13 using Hyphozyma roseonigra as catalyst. The reaction with the liquid culture media PDB showed the best results, with a high efficiency in the conversion of the substrate into the desired product, which was obtained in 82% yield. This reaction was also performed using a fermentation process conducted in a bioreactor, with good results, however with the disadvantage of the high cost of culture media PDB, which hinders the performance of this large-scale fermentation.

nÃo hà / O presente trabalho relata a utilizaÃÃo de sementes de gergelim secas e germinadas como fonte de enzimas em reaÃÃes de reduÃÃo, hidrÃlise e esterificaÃÃo. Uma sÃrie de reaÃÃes de reduÃÃo utilizando como biocatalisador sementes de gergelim quimiotipo negra (SGN) foram realizadas, tendo como substratos: acetofenona e derivados halogenados de acetofenona: 2-bromo-acetofenona, 3-bromo-acetofenona, 4-bromo-acetofenona, 2-cloro-acetofenona, 3-cloro-acetofenona, 4-cloro-acetofenona, 2-fluor-acetofenona, 3-fluor-acetofenona, 4-fluor-acetofenona, 2,4-dicloro-acetofenona, 2,4-dibromo-acetofenona e 2,2,2-trifluor-acetofenona. TambÃm foram submetidos à anÃlise derivados de acetofenona substituÃdas com grupos retiradores como, 2-metoxi-acetofenona, 3-metoxi-acetofenona e 4-metoxi-acetofenona e por nitro compostos. TambÃm foram empregadas acetofenonas substituÃdas por grupo amina nas posiÃÃes 2, 3 e 4 do anel aromÃtico. Para vÃrios dos compostos citados, os alcoÃis foram obtidos com bons e excelentes conversÃes (43â99%), a SGN foi enantio e quimiosseletiva, apresentando exelentes excessos enantiomÃricos (80-99%). A segunda parte do trabalho consistiu na utilizaÃÃo do sistema enzimÃtico do gergelim com sementes germinadas (SGG) em reaÃÃes de esterificaÃÃo e na hidrÃlise de Ãsteres. A 1,2-difenil-α-hidroxi-etanona, foi selecionada como substrato padrÃo, em mistura com o agente acilante acetato de vinila, observando como produto o composto identificado como α-acetato de 1,2-difenil-etanona, com um excelente ee ˃99% e conversÃo de 50%. Todos os produtos foram analisados atravÃs de CCD, CLAE, CG-EM e RMN1H e nas determinaÃÃes dos excessos enantiomÃricos utilizou-se CLAE em colunas quirais. / ABSTRACT The present work reports the use of enzyme present in the sesame seeds in the in reduction, hydrolysis and esterification reactions. A series of reactions using as seeds black chemotype extract (SBS) were performed, using selected substrates such as acetophenone and halogenated acetophenones: 2-bromo-acetophenone, 3-bromo-acetophenone, 4-bromo-acetophenone, 2-chloro-acetophenone, 3-chloro-acetophenone, 4-chloro-acetophenone, 2-fluoro-acetophenone, 3-fluoro-acetophenone, 4-fluoro-acetophenone, 2,4-dichloro-acetophenone, 2,4-dibromo-acetophenone and 2,2,2-trifluoro-acetophenone. Experiments were also performed with substituted acetophenone such as 2-methoxy-acetophenone, 3-methoxy-acetophenone and 4-methoxy-acetophenone as well as acetophenones having amine group at C-2, C-3 and C-4 of the aromatic ring. Chiral alcohols were obtained vary from good to excellent yields, in some cases reactions proceeded with chemoselectivity, in others, with enantioselectivity. The second part of research involved the use of the enzyme system of sesame seeds in the esterification and esters hydrolysis. In these reactions were used germinated seeds (GSS) using methodology adapted from the literature. The compound 1,2-diphenyl-α-hydroxy-ethanone were selected as a standard substrate in acetylation reactions. The reactions using vinyl acetate as acylation agent and germinated seeds (GSS) yielded the product identified as α-ethyl- 1,2-diphenyl-ethanone. Optimized parameters were obtained including: amount of seed and substrate, reaction time, solvent, speed and temperature. All products were analyzed by TLC, HPLC, GC-MS and 1H NMR and enantiomeric excess were determined using chiral columns using HPLC.

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%).

The present work refers to the development of a biocatalytic process of the synthesis of the (S)-Pindolol, a drug used as a beta-blocker in the treatment of hypertension and cardiac arrhythmia. Moreover, this drug is an antagonist of the auto receptor 5-HT1AÂÂ, that favours the combination between medications of the selective serotonin reuptake inhibitors group (SSRIÂs), which can accelerate or increase the therapeutic efficacy of the antidepressants. The initial strategy in the process development includes, as the first step, the enzymatic kinetic resolution of a mixture of the rac - acetato de 1 - (clorometil)-2-(1H-indol-4-iloxi)etila, in the presence of the Pseudomonas fluorescens lÃpase, for obtainment of c = 50%; ee = 94% and E = 115, after 24h. The second step involved the purification and enzymatic hydrolysis of the enatiomerically pure compound acetato de (R)-acetato de 1-(clorometil)-2-(1H-indol-4-iloxi)etila, which served as substrate for the Candida rugosa lipase for production of the enantiomerically pure alcohol (R)-1-cloro-3-(1H-indol-4-iloxi)-2-propanol. From the perspective of the Green Chemistry precepts and sustainability, it was investigated the enzymatic immobilization by covalent bond formation of the enzymatic biocatalysts of the C. rugosa and P. fluorescens lipases. The utilization of the solid supports to enzyme immobilization has many advantages, such as the recovery of the biocatalyst from the reaction medium to be reutilized, limitation of the conformational variations, stability to variation of the reaction medium as the pH variation and temperature variation. The support studied in this work was the functionalized nanosilica by ATPES and glutaraldehyde. The results of the kinetic resolution of the rac - acetato de 1 - (clorometil)-2-(1H-indol-4-iloxi)etila by immobilized enzymes of the P. fluorescens were c = 47%; ee = 97% and E = 150; 12h in 10 cicles of reuse with 97% of ee. While the asymmetric hydrolysis of the (R)-acetato de 1-(clorometil)-2-(1H-indol-4-iloxi) de etila resulted in total substrate consumption for the interval of 12h of reaction and 10 cicles of the reuse. The enantiomerically pure compound (R)-1-cloro-3-(1H-indol-4-iloxi)-2-propanol was purified and submited to the reaction in the presence of the ethanol and excesso f isopropilamine. A white solid, caracterized as (S)-Pindolol, was obtained with 66% of yield. / O presente trabalho refere-se ao desenvolvimento de um processo biocatalÃtico para a sÃntese do (S)-Pindolol, um fÃrmaco utilizado como betabloqueador no tratamento da hipertensÃo e arritmia cardÃaca. AlÃm disso, o referido fÃrmaco à um antagonista do autorreceptor 5-HT1A, o que favorece a combinaÃÃo com fÃrmacos do grupo de inibidores seletivos da recaptaÃÃo da serotonina (ISRS), podendo acelerar ou aumentar a eficÃcia terapÃutica dos antidepressivos. A estratÃgia no desenvolvimento do processo incluiu como etapa chave a resoluÃÃo cinÃtica enzimÃtica do rac-acetato de 1-(clorometil)-2-(1H-indol-4-iloxi)etila, na presenÃa de lipases de Pseudomonas fluorescens, com a obtenÃÃo do acetato de (1R)-(clorometil)-2-(1H-indol-4-iloxi) de etila com conversÃo (c) de 50%; excesso enantiomÃrico (ee) de 94% e enantiosseletividade (E) de 150, apÃs 24h. A segunda etapa chave envolveu a hidrÃlise enzimÃtica do acetato de (1R)-(clorometil)-2-(1H-indol-4-iloxi)etila, na presenÃa da lipase de Candida rugosa para produÃÃo do (R)-1-cloro-3-(1H-indol-4-iloxi)-2-propanol. Sob a perspectiva dos preceitos da QuÃmica Verde e da Sustentabilidade, foi investigada a imobilizaÃÃo enzimÃtica, por formaÃÃo de ligaÃÃo covalente, das lipases de C. rugosa e P. fluorescens em nanossÃlica. A utilizaÃÃo de suportes sÃlidos para imobilizaÃÃo de enzimas possui vantagens, tais como recuperaÃÃo do biocatalisador a partir do meio reacional para serem reutilizadas, limitaÃÃo das variaÃÃes de conformaÃÃo da enzima, estabilidade para variaÃÃes do meio reacional como pH e temperatura. O suporte estudado neste trabalho foi a nanossÃlica funcionalizada com aminopropiltrietoxissilano (ATPES) e glutaraldeÃdo. A resoluÃÃo cinÃtica do rac-acetato de 1-(clorometil)-2-(1H-indol-4-iloxi)etila com lipase de P. fluorensces imobilizada em nanossÃlica modificada levou ao acetato de (1R)-(clorometil)-2-(1H-indol-4-iloxi)etila com c = 47%; ee = 97% e E = 150, em 12h de reaÃÃo. O estudo do reuso da lipase de P. fluorensces imobilizada em nanossÃlica modificada permitiu verificar que o referido biocatalisador manteve a atividade e enantiosseletividade inalteradas em atà 10 ciclos reacionais. Cabe ressaltar que a hidrÃlise do (R)-acetato de 1-(clorometil)-2-(1H-indol-4-iloxi)etila na presenÃa de C. rugosa imobilizada em nanossÃlica modificada resultou no correspondente (2R)-1-cloro-3-(1H-indol-4-iloxi)-2-propanol em rendimento quantitativo em 12h de reaÃÃo, mantendo inalterada a atividade enzimÃtica em atà 10 ciclos de reuso. A reaÃÃo entre o (R)-1-cloro-3-(1H-indol-4-iloxi)-2-propanol e isopropilamina, em excesso, na presenÃa de etanol levou a obtenÃÃo de um sÃlido branco, caracterizado como (S)-Pindolol, com rendimento de 66%.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A espÃcie Ipomoea batatas, pertencente à famÃlia Convolvulaceae e popularmente conhecida como batata-doce, batata, camote, boniato, apichu e kumara à uma planta tuberosa de folhas longas e caule que atinge atà 3 metros de comprimento sendo cultivada em todo Brasil devido a sua ampla capacidade de adaptaÃÃo. Diversos trabalhos encontrados na literatura envolvendo o isolamento de substÃncias da batata-doce (BD) descreveram a presenÃa de compostos com atividades biolÃgicas e farmacolÃgicas em sua composiÃÃo, destacando-se as cumarinas esculetina, umbeliferona e escopoletina, com propriedades anticoagulantes e inibitÃrias da replicaÃÃo do HIV. AlÃm desses, sÃo reportadas tambÃm a presenÃa de antocianinas, Ãcidos clorogÃnicos, entre outros. O uso do complexo enzimÃtico de BD como catalisador biolÃgico tambÃm à descrito na literatura sendo observada uma relaÃÃo direta do produto obtido com o meio em que a reaÃÃo ocorre na biorreduÃÃo de cetonas prÃ-quirais. Essa relaÃÃo que despertou o interesse no estudo da espÃcie como biocatalisador em reaÃÃes orgÃnicas, principal objetivo do presente trabalho. Inicialmente, foram avaliadas a capacidade biocatalÃtica de BD e a influÃncia de fatores como: quantidade de biocatalisador, quantidade de substrato, presenÃa de co-solvente, meio tamponante e presenÃa de polivinilpirrolidona (PVP) em reaÃÃes de reduÃÃo da acetofenona 1 obtendo-se um excesso dos Ãlcoois (R)-1-feniletanol nas reaÃÃes em meio aquoso ou tamponante com bioconversÃo variando entre 3,5 â 98,3 % e excesso enantiomÃrico (ee) entre 21,2 â 80,0 % e inversÃo na configuraÃÃo obtendo-se (S)-1-feniletanol como produto majoritÃrio nas reaÃÃes com co-solvente ou PVP com valores de conversÃo variando de 1,0 â 82,8 % e ee entre 11,6 â 96,7 %. As avaliaÃÃes estenderam-se ao uso de substratos derivados de 1 onde observou-se uma tendÃncia dessa inversÃo na configuraÃÃo do produto majoritÃrio nas reaÃÃes onde utilizou-se apenas Ãgua no meio e nas reaÃÃes onde adicionou-se PVP, mais acentuada nos compostos p-substituÃdos, seguida dos m-substituÃdos e o-substituÃdos. Posteriormente, foram utilizados substratos como cetonas alifÃticas, aldeÃdos e nitrocompostos avaliando a influÃncia da presenÃa de PVP no meio reacional com conversÃes variando de 3,0 â 100,0 %. ReaÃÃes de hidrÃlise de Ãsteres biocatalisadas por BD com e sem PVP tambÃm foram realizadas. Os valores de conversÃo e excesso enantiomÃrico dos produtos prÃ-quirais foram analisados por cromatografia lÃquida de alta eficiÃncia (CLAE) e cromatografia gasosa com espectrÃmetro de massas (CG-EM). / Ipomoea batatas specie, belongs to the family Convolvulaceae and popularly known as sweet potato, potato, camote, boniato, apichu and kumara is a tuberous plant of long leaves and stems that reach up to 3 meters long been cultivated throughout Brazil due to its wide adaptability. Several studies in the literature involving the isolation of substances from sweet potato (BD) described the presence of compounds with biological and pharmacological activities in its composition, highlighting the coumarins esculetin, umbelliferone and scopoletin with anticoagulant properties and inhibitory replication HIV. In addition to these, are also reported the presence of anthocyanins, chlorogenic acids, among others. The use of BD as enzyme complex biological catalyst is also described in the literature was observed a direct correlation product obtained with the medium wherein the reaction occurs in the bioreduction of prochiral ketones. This relationship that sparked interest in the study of the species as biocatalyst in organic reactions, main objective of the present work. Initially, we evaluated the ability of biocatalytic BD and the influence of factors such as the amount of biocatalyst, amount of substrate, co-solvent, buffer means and the presence of polyvinylpyrrolidone (PVP) in reactions of reduction of acetophenone first obtaining an excess the alcohols (R)-1-phenylethanol in reactions in aqueous buffer with or bioconversion range from 3.5 to 98.3% enantiomeric excess (ee) between 21.2 to 80.0% and inversion of configuration to yield (S)-1-phenylethanol as the major product in reactions with co-solvent or PVP conversion values ranging from 1.0 to 82.8% ee and from 11.6 to 96.7%. The evaluations were extended to the use of derivatives substrate 1 where there was a trend reversal in this configuration major product in reactions where only water was used and reactions among which PVP was added, the sharper the compounds p- substituted, then the msubstituted and o-substituted. Subsequently, they were used as substrates aliphatic ketones, aldehydes and nitro evaluating the influence of the presence of PVP in the reaction with conversions ranging from 3.0 to 100.0%. The hydrolysis of esters by BD biocatalisadas with and without PVP were also performed. The values of conversion and enantiomeric excess of the pro-chiral products were analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC) and gas chromatography mass spectrometer (GC-MS)

Os ésteres são importantes compostos orgânicos, obtidos por síntese química ou extraídos de alguns produtos naturais utilizando-se solvente em meio adequado. Estudos mostram que enzimas, em particular lipases, podem ser aplicadas na síntese de diversos ésteres. O principal objetivo deste trabalho foi a obtenção de acetato de butila, um éster de aroma característico de abacaxi, utilizando lipase de Geotrichum candidum produzida em fermentação submersa e imobilizada em matriz polimérica de alginato de bário e gelatina reticulada com glutaraldeído. A caracterização bioquímica foi realizada tanto para a lipase na forma livre como para a lipase na forma imobilizada. O rendimento em conversão molar de substrato foi determinado por cromatografia gasosa. A enzima apresentou atividade enzimática máxima após 48 horas de fermentação de 37,7 U/mL. Os valores ótimos para pH e temperatura da enzima na forma livre e imobilizada foram pH 6,5 e 40 °C e pH 7,5 e 45 °C, respectivamente. A enzima na forma livre foi estável do pH 6,0 ao 8,0 e à temperatura de 35 a 45 °C, já na forma imobilizada, foi estável do pH 5,5 ao 8,5 e na faixa de temperatura de 30 a 55 °C. A lipase imobilizada teve seus parâmetros cinéticos determinados, e os valores obtidos para o Km e Vmax, foram 0,115 mmol e 0,718 µmol.mL-1.min-1, respectivamente. As melhores condições de síntese do bioaroma para a enzima na forma livre foram: temperatura de 30 °C, 12,5% de enzima em relação à quantidade de butanol utilizada, proporção molar do substrato 60% de acetato de vinila em um período de 24 horas. O rendimento alcançado neste caso foi de 97,2 % de conversão molar em acetato de butila. Para a enzima imobilizada as melhores condições foram: temperatura de 45 °C, 12,5% de enzima em relação à quantidade de butanol utilizada, proporção molar do substrato 60% de acetato de vinila em um período de 24 horas. O rendimento alcançado neste caso foi de 99,1%, que demonstra que lipase produzida por Geotrichum candidum na forma imobilizada apresenta excelente capacidade de sintetizar acetato de butila (bioaroma de abacaxi). / Esters are important organic compounds obtained by chemical synthesis or derived from some natural products using a solvent in appropriate medium. Studies have shown that enzymes, particularly lipases, ca be applied in the synthesis of various esters. The main objective of this study was to obtain butyl acetate, a characteristic ester aroma of pineapple, using lipase from Geotrichum candidum produced in submerged fermentation and immobilized in a barium alginate and gelatin polymer matrix crosslinked with glutaraldehyde. The biochemical characterization was performed for both free and immobilized lipases. The yield in molar conversion of substrate was determined by gas chromatography. The enzyme showed maximum enzymatic activity after 48 hours of fermentation of 37.7 U/mL. The optimum values for pH and temperature of the enzyme in free and immobilize form were pH 6.5 and 40 °C and pH 7.5 and 45 °C, respectively. The enzyme was stable in free form from pH 6.0 to 8.0 and at temperatures from 35 to 45 °C, and in the immobilized form from pH 5.5 to 8.5 and at temperatures from 30 to 55 °C. Kinetic parameters of the immobilized lipase were determined, and the values obtained for Km and Vmax were 0.115 mmol and 0.718 µmol.mL-1.min-1, respectively. The best conditions for the synthesis of flavor by enzyme in free form were: 30 °C of temperature, 12.5% of enzyme for the amount of butanol used, and molar ratio of substrate 60% of vinyl acetate in a 24 hours period. The yield achieved in this case was 97.2% of molar conversion in butyl acetate. For the immobilized enzyme the best conditions were: 45 °C of temperature, 12.5% of enzyme for the amount of butanol used, and molar ratio of substrate 60% of vinyl acetate in a 24 hours period. The yield achieved in this case was 99.1%, demonstrating that lipase produced by Geotrichum candidum in immobilized form has an excellent ability to synthesize butyl acetate (pineapple flavor).

Orientador: Telma Teixeira Franco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T16:05:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fonseca_EricaVagetti_M.pdf: 992372 bytes, checksum: 21c68e3e6cf626421f55f2bf6ffd2a90 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O presente trabalho visou o desenvolvimento de um processo de aplicação para o ácido acrílico através de um bioprocesso, o qual envolveu a esterificação enzimática do mesmo em meio orgânico, catalisada por lipases e proteases para obtenção de acrilatos de açúcar. O interesse na produção de ésteres contendo moléculas de açúcar se dá devido à sua promissora aplicação como materiais absorventes de água, aditivos para o tratamento de água e para fins biomédicos. Além disso, os carboidratos são a fonte renovável mais abundante na terra e, conseqüentemente, uma das mais promissoras substâncias da química sustentável para o desenvolvimento de compostos de alta biodegradabilidade. Como reagentes, os ésteres acrílicos de frutose foram obtidos por esterificação direta da frutose com ácido acrílico em terc-butanol na presença de lipases e proteases comerciais. Foram investigados alguns parâmetros que interferem nesse bioprocesso, tais como: razão molar dos reagentes e tipo de catalisador. Verificou-se que meios reacionais contendo excesso de ácido acrílico, favorecem as maiores conversões molares de frutose. Dentre as enzimas testadas, a única a catalisar a reação de esterificação do ácido acrílico com a frutose em terc-butanol foi a lipase Novozym 435. Sendo assim, um planejamento fatorial completo com dois níveis e com repetição foi proposto para verificar a influência simultânea das variáveis x1 (razão molar de frutose/ácido acrílico nos valores de 1:5 e 1:20) e x2 (umidade inicial do sistema nos valores de 0,16% e 0,40%) na conversão molar de frutose, na conversão molar de ácido acrílico e na produção de seus ésteres empregando a lipase Novozym 435. A análise estatística dos dados indicou que ambos os fatores tiveram efeitos significativos na síntese dos ésteres de frutose. Assim, uma aplicação de acido acrílico para a produção de ésteres degradáveis e com redução do impacto ambiental nos parece ser um caminho convergente dentro do âmbito da química sustentável (química verde) / Abstract: In the present work the reaction conditions for the direct enzymatic esterification of sugars with acrylic acid catalyzed by lipases and proteases in organic media was studied. There has been an increasing interest in the production of sugar esters because of their possible use as water absorbent materials, as additives in water treatment and as a biocompatible material. In addition, carbohydrates are the most abundant natural resources on earth and an ideal feedstock for the development of biodegradable materials. The esterification reaction of fructose with acrylic acid in tert-butyl alcohol was catalyzed by the commercial lipases Novozym 435, Lipozyme RM IM and Lipozyme TL IM and the proteases Novozym 539 HPF and Esperase HP F. The effects fructose/acrylic acid molar ratio and type of catalyst on the reaction were investigated. The esterification reaction was dependent on fructose/acrylic acid molar ratio, as follows: the higher the amount of acrylic acid to fructose ratio the higher the fructose conversion. Only lipase Novozym 435 catalyzed the esterification of acrylic acid with fructose. A full 22 factorial design was used to study the simultaneous influence of the effects of molar ratio (1:5 and 1:20) and initial moisture of the system (0,16 and 0,40%) on fructose conversion, acrylic acid conversion and amount of esters produced with the lipase Novozym 435 as catalyst. Statistical analysis of the data indicated that both factors had significant effects on the synthesis of sugar esters. Therefore, an application to acrylic acid in the production of biodegradable esters seems to be an interesting trend according with the white chemistry. The feasibility of the direct synthesis of sugar acrylates was shown in this work as well as the best reaction conditions for the production of sugar acrylates / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Neste trabalho foi realizada a síntese de amidas, bem como de ácidos e ésteres borônicos, derivados dos aminoácidos L-cistina e L-cisteína, através de rota sintética simples, curta e de baixo custo, com o intuito de busca e a identificação de novo(s) inibidor(es) do proteassomo 20S. Esta classe de compostos possui estrutura que permite a inserção de diversos grupos funcionais, o que confere versatilidade e a construção de biblioteca de compostos que contém partes hidrofílicas e hidrofóbicas importantes para posterior avaliação inibitória. Para tanto, empregou-se rota sintética química convencional e rota biocatalisada para a formação da ligação amida. Os compostos derivados de L-cisteína foram obtidos via síntese clássica de peptídeos a qual forneceu os compostos desejados em rendimentos de até 85%. Por outro lado, tentativas de obtenção das amidas via biocatálise não se mostraram efetivas. Já amidas derivadas de L-cistina foram obtidas em rendimentos de até 79%, via síntese tradicional e até 100% de conversão através de rota biocatalítica. A inserção do átomo de boro nas estruturas se deu utilizando-se metodologias sintéticas já bem estabelecidas na literatura. Os ésteres borônicos derivados de L-cisteína foram obtidos em bons rendimentos (até 78%), enquanto que não foi possível obter-se compostos de boro derivados de L-cistina. Por sua vez, os compostos contendo ácido borônico na estrutura foram sintetizados via reação de hidrólise dos respectivos ésteres borônicos, em rendimentos moderados (até 34%). Após a obtenção dos compostos contendo grupamentos organoboro realizou-se avaliação inibitória dos mesmos frente ao proteassomo 20S. Valores de IC50 iguais a 52 µM foram obtidos para composto derivado de L-cisteína contendo grupamento éster borônico, que se mostraram inibidores moderados e reversíveis. Ácidos borônicos se mostraram sem capacidade de inibir o proteassomo 20S. Adicionalmente, realizaram-se estudos de modelagem molecular com a finalidade de elucidar os resultados obtidos experimentalmente. Inicialmente realizaram-se cálculos de modelagem molecular através da realização de docking de alguns compostos e após geração de modelo farmacofórico. De maneira geral observou-se que os inibidores derivados da L-cisteína não ocupam a mesma cavidade que o fármaco bortezomibe, o que pode explicar a diferença na atividade dos compostos frente à inibição do proteassomo 20S. Também se observou que, tendo-se a interação dos inibidores com a enzima, a vizinhança do átomo de boro tem grande influência na capacidade inibitória, uma vez que estes grupamentos determinam qual a região da cavidade do proteassomo 20S será ocupada pelo inibidor. / In our study, amides, boronic acids and esters derivatives from L-cysteine and L-cysteine were synthesized by simple, short and inexpensive synthetic route, in order to search for new inhibitor(s) of the 20S proteasome. This class of compounds has a structure that allows inclusion of various functional groups, giving it versatility and allowing the construction of library compounds containing hydrophilic and hydrophobic moieties, important for further evaluation. To this end, we used conventional chemical synthetic route and biocatalysis for peptide bond formation. The compounds derived from L-cysteine were obtained by classical synthesis of peptides which provided the desired compounds up to 85% yields. On the other hand, attempts to obtain the amides via biocatalysis were not effective. However, amides derived from L-cystine were obtained with up to 79% yields via chemical synthesis and conversion up to 100% using biocatalytic route. The insertion of the boron atom in the structures was possible using synthetic methodologies well established in literature. Boronic esters derived from L-cysteine were obtained in good yields (up to 78%), whereas it was not possible to obtain boron compounds derived from L-cystine. In turn, compounds containing boronic acids in the structure were synthesized by hydrolysis reaction of the respective boronic esters in moderate yields (up to 34%). With organoboron compounds in hand, we turned our attention to inhibitory assessment against the 20S proteasome. IC50 up to 52 µM were obtained when L-cysteine boronic ester derivatives were evaluated. These compounds are moderate and reversible inhibitors. L-cysteine boronic acids derivatives have shown not ability to inhibit the 20S proteasome. Additionally, molecular modeling studies were carried out in order to elucidate the results obtained experimentally. Initially molecular modeling calculations were carried out by performing docking experiments of some compounds. Generation of pharmacophoric model calculations was also executed. In general, it was observed that inhibitors derived from L-cysteine do not occupy the same cavity that drug bortezomib, which may explain the difference in the activity of compounds against the inhibition of 20S proteasome. We also observed that, with the interaction of inhibitors and enzyme, the side chains around boron atom has a great influence on inhibitory capacity, since these groups determine which region of the 20S proteasome cavity is occupied by the inhibitor.

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.

O capítulo 1 descreve o estudo da biorredução do grupo carbonílico de cetoazidas e β-ceto-1,2,3-triazois para a produção de β-hidroxi-1,2,3-triazois enantiomericamente puros ou enriquecidos. Cinco linhagens de fungos de origem marinha foram avaliadas para a redução da 2-azido-1-feniletanona 1 e duas linhagens, A. sydowii CBMAI 935 e M. racemosus CBMAI 847, foram selecionadas também para a biorredução das 2-azido-1-feniletanonas 2-4 para a produção dos (R)- e (S)-2-azido-1-feniletanois 2a-4a. Os azidoálcoois enantiomericamente enriquecidos obtidos 1a-4a das reações biocatalíticas foram empregados como material de partida para a síntese dos β-hidroxi-1,2,3-triazois 7a-10a enantiomericamente enriquecidos através da click reaction entre a azida terminal e o alcino, fenilacetileno. Uma segunda abordagem para a obtenção de β-hidroxi-1,2,3-triazois enantiomericamente enriquecidos foi o estudo da biorredução de β-ceto-1,2,3-triazois, que são cetonas contendo dois substituintes volumosos. Uma triagem inicial para a biorredução do β-ceto-1,2,3-triazol 7 foi realizada com seis linhagens de fungos de origem marinha, na qual a linhagem do fungo P. citrinum CBMAI 1186 foi selecionada para estudos de otimização da reação biocatalítica. Estudos com variação do meio reacional, utilização de co-solvente e efeito do pH mostraram que as condições ótimas de reação foram utilizando-se tampão fosfato (Na2HPO4/KH2PO4, 0,07 M) em pH 5 e metanol 5% (v/v) como co-solvente. O fungo P. citrinum CBMAI 1186 foi empregado na biorredução dos β-ceto-1,2,3-triazois 8-12 com excelentes resultados de rendimento e seletividade para a produção dos (S)-β-hidroxi-1,2,3-triazois 8a-12a. O Capítulo 2 apresenta a síntese multienzimática da diidropinidina, um alcaloide de origem natural. A nonano-2,6-diona utilizada como material de partida foi obtida através da descarboxilação do dicetoéster, 2-butiril-5-oxo-hexanoato de etila. Estudos para a otimização tanto da síntese do dicetoéster quanto da etapa de descarboxilação foram realizados. Condições ótimas de produção do 2-butiril-5-oxo-hexanoato de etila foram obtidas através da reação da but-3-em-2-ona com o 3-oxo-hexanoato de metila catalisada por CeCl3/NaI. A descarboxilação do dicetoéster foi avaliada através do método de Krapcho empregando-se sais de cloro e água em altas temperaturas, entretanto, a elevada formação de subprodutos estimulou a busca por uma diferente metodologia para a obtenção da nonano-2,6-diona. Foram avaliadas diferentes lipases e esterases para a hidrólise enzimática do dicetoéster seguida por descarboxilação por HCl, na qual a esterase de fígado de porco foi selecionada e promoveu a hidrólise de até 1,6 M de dicetoéster para a produção da nonano-2,6-diona. Diferentes transaminases (TAs) foram estudadas para a aminação redutiva assimétrica da nonano-2,6-diona e duas linhagens foram selecionadas para a produção da (R)- e (S)-2-metil-6-propil-2,3,4,5-tetra-hidropiridina, as TAs de Arthrobacter sp. e Arthrobacter citreus, respectivamente empregando-se isopropilamina como amino doador. As (R)- e (S)-2-metil-6-propil-2,3,4,5-tetra-hidropiridina foram avaliadas pela redução assimétrica para a síntese da diidropinidina por imina redutases (IREDs) e duas linhagens foram selecionadas, a IRED de Mesorhizobium sp. e Norcardiopsis alba, respectivamente. TAs e IREDs foram acopladas em um sistema one-pot multienzimático utilizando como material de partida a nonano2,6-diona (100 mM) para a obtenção dos isômeros cis da diidropinidina com excelentes excessos diastereoisoméricos. / The Chapter 1 describes the bioreduction of the carbonyl group of ketoazides and β-keto-1,2,3-triazoles to produce enantiomerically pure or enriched β-hydroxy-1,2,3-triazoles. Five marine-derived fungi strains were screened to perform the reduction of 2-azido-1-phenylethanone 1. The strains from A.sydowii CBMAI 935 and M. racemosus CBMAI 847 were selected for the bioreduction of the 2-azido-1-phenylethanones 2-4 to yield the (R)- and (S)-2-azido-1-phenylethanols 2a-4a. The enantiomerically enriched azidoalcohols 1a-4a obtained from biocatalytical reactions were used as starting materials for the synthesis of enantiomerically enriched β-hydroxy-1,2,3-triazoles 7a-10a through the click reaction between the terminal azide and phenylacetylene. A second approach for obtaining enantiomerically enriched β-hydroxy-1,2,3-triazoles was the bioreduction of β-keto-1,2,3-triazoles, which are ketones with two bulky substituents. The screening for the bioreduction of the β-keto-1,2,3-triazol 7 was performed with six marine-derived fungi strains and P. citrinum CBMAI 1186 was selected for the optimization studies for the biocatalytic reduction of β-keto-1,2,3-triazoles 8-12.Studies about the composition of reaction medium, use of cosolvent and pH effect showed that the optimal conditions was in phosphate buffer (Na2HPO4/KH2PO4, 0.07 M) at pH 5 and methanol 5% (v/v) as cosolvent. P. citrinum CBMAI 1186 was applied to the bioreduction of β-keto-1,2,3-triazoles 8-12 and good yields and selectivities were obtained for the (S)-β-hydroxy-1,2,3-triazoles 8a-12a. The Chapter 2 describes the multienzymatic synthesis of dihydropinidine, a natural alkaloid. The nonane-2,6-dione used as starting material was obtained through the reduction of the diketoester, methyl butyryl-5-oxohexanoate, and the optimization studies for both diketoester synthesis and decarboxylation reaction were performed. Optimal conditions for the synthesis of methyl butyryl-5-oxohexanoate were obtained by the reaction between but-3-en-2-one and 3-oxohexanoate catalyzed by CeCl3/NaI. The diketoester decarboxylation step was evaluated by the Krapcho method using chlorine and water at high temperatures. However, because of the production of side products by this method, a different procedure for the synthesis of nonane-2,6-dione was studied. Different enzymes (lipases and esterases) were evaluated for the diketoester hydrolysis followed by decarboxylation by HCl. The porcine liver esterase was selected to promote the diketoester hydrolysis up to 1.6 M, yielding nonane-2,6-dione. Different transaminases (TAs) were applied to the asymmetric reductive amination of the nonane-2,6-dione and TAs from Arthrobacter sp. e Arthrobacter citreus were selected for the production of (R)- and (S)-2-methyl-6-propyl-2,3,4,5-tetrahydropyridine, respectively, using isopropylamine as the amine donor. The asymmetric reduction of (R)- and (S)-2-methyl-6-propyl-2,3,4,5-tetrahydropyridine by imine reductases (IREDs) was evaluated and the IREDs from Mesorhizobium sp. and Norcardiopsis alba were selected. TAs and IREDs were coupled in multienzymatic one-pot system using nonane-2,6-dione (100 mM) as starting material for the syntheses of cis isomers of dihydropinidine in excellent diastereoisomeric excess.