Herein we describe the study biocatalytic potential of the whole cell of microorganisms isolated from a plant belonging to Cactacea family, Nopalea cochenillifera (L.) Salm- Dyck, popularly known as âpalma doceâ or âpalma forrageiraâ. The microorganisms were isolated by induction technique using as acetophenone susbtrate. Among the microorganisms strains (I-1, I-2, I-3, I-4) only I-2, (Pseudomonas sp), was effective as biocatalyst in reducing the acetophenone. The best conditions for carrying out the bioreduction of acetophenone were as follows: 1g of resting cells of Pseudomonas sp, resuspended in buffer solution pH 7, at 28 Â C and rotation of 175 r.p.m for 4 days, obtaining the (S)-1-phenylethanol with conversion of 77% e.e. and 89%. The bioreduction study, using the Pseudomonas sp strain, was extended to the following derivatives of acetophenone, 4-methoxy-acetophenone (2a), 4-methyl acetophenone (3a), 4-nitro-acetophenone (4a), 4 -bromo-acetophenone (5a), 4-chloro-acetophenone (6a), 4-fluoro-acetophenone (7a), 3-methoxy-acetophenone (8a), 3-methyl acetophenone (9a), 3-nitro-acetophenone (10a) 2-methoxy-acetophenone (11a), 2-methyl acetophenone (12a), 2-nitro-acetophenone (13a), 2-bromo-acetophenone (14a), 2-chloro-acetophenone (15a), 2 - fluoro-acetophenone (16a). It is not worthy that all the alcohols were obtained with Prelog selectivity (S configuration). In general, the best results were obtained for the derivatives of acetophenone with substituent methoxyl, methyl, nitro and bromine in position - ortho (e.e. of 94 to > 99% conversion and 23-80%). With respect to the chlorine and fluorine substituents, the best results of selectivity and enzymatic activity were obtained for the â para substituted derivatives (e.e. 93% and 73% conversion, 83% e.e. and conversion of 51%, respectively). / Neste trabalho descrevemos o estudo do potencial biocatalÃtico de cÃlulas Ãntegras de micro-organismos isolados de um vegetal da famÃlia das Cactaceas, Nopalea cochenillifera (L.) Salm-Dyck, popularmente conhecido como âpalma doceâ ou âpalma forrageiraâ. Os micro-organismos foram isolados pela tÃcnica de induÃÃo utilizando o substrato acetofenona. Dos quatro micro-organismo isolados (I-1, I-2, I-3, I-4) apenas o I-2, identificado como Pseudomonas sp, foi eficiente como biocatalisador na reduÃÃo do substrato padrÃo acetofenona. As melhores condiÃÃes para a realizaÃÃo da biorreduÃÃo da acetofenona foram as seguintes: 1g de cÃlulas em repouso de Pseudomonas sp, ressuspendidas em soluÃÃo tampÃo de pH 7, temperatura de 28 ÂC e rotaÃÃo de 175 r.p.m por 4 dias, com obtenÃÃo do (S)-1-feniletanol com conversÃo de 77% e e.e. de 89%. O estudo da biorreduÃÃo, utilizando a cepa isolada de Pseudomonas sp, foi estendido para os seguintes derivados da acetofenona: 4-metÃxi-acetofenona (2a), 4-metil-acetofenona (3a), 4-nitro-acetofenona (4a), 4-bromo-acetofenona (5a), 4-cloro-acetofenona (6a), 4-fluoro-acetofenona (7a), 3-metÃxi-acetofenona (8a), 3-metil-acetofenona (9a), 3-nitro-acetofenona (10a), 2-metÃxi-acetofenona (11a), 2-metil-acetofenona (12a), 2-nitro-acetofenona (13a), 2-bromo-acetofenona (14a), 2-cloro-acetofenona (15a), 2-fluoro-acetofenona (16a). Cabe ressaltar que todos os Ãlcoois foram obtidos com seletividade Prelog (configuraÃÃo S). Em geral, os melhores resultados foram obtidos para os derivados da acetofenona com substituintes metoxila, metila, nitro e bromo na posiÃÃo â orto (e.e. de 94 a > 99% e conversÃo de 23 a 80%). Com relaÃÃo aos substituintes cloro e flÃor, os melhores resultados de seletividade e atividade enzimÃtica foram obtidos para os derivados âpara substituÃdos (e.e. 93% e conversÃo 73%; e.e. 83% e conversÃo de 51%, respectivamente).

Orientador: Anita Jocelyne Marsaioli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T16:28:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_SergioAntonio_D.pdf: 1655953 bytes, checksum: 3adfb8a50baef9f965f6836a338ce8c0 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Esta tese teve como objetivo principal estudar interações intermoleculares empregando a espectroscopia de RMN de H como ferramenta principal. O primeiro capítulo visou "construir" um "hospedeiro quiral" através de interações não covalentes que foi aplicado na discriminação quiral e síntese assimétrica, ambos discutidos, no segundo e terceiro capítulo. Este hospedeiro quiral foi obtido via complexação de calixarenos com aminas quirais ((S)-feniletilamina, (S)naftiletilamina e (R)-2-aminobutanol). A topologia dos complexos foi determinada por RMN de H através de incremento de sinal devido ao acoplamento dipolar observado nas coordenadas girantes entre o hospedeiro (calixareno) e o hóspede (amina). Os experimentos de RMN de H a baixa temperatura foram usados para determinar a conformação preferencial e as mudanças na flexibilidade do calixareno livre e nos complexados. O segundo capítulo, descreve a aplicação dos complexos supramoleculares quirais no reconhecimento quiral e na determinação de excessos enantioméricos de sulfóxidos e ácidos. A importância do solvente, temperatura e topologia foram investigados. O terceiro capítulo focalizou a aplicação dos hospedeiros quirais na redução assimétrica de iminas e sais de metil isoquinolina com boroidreto de sódio. Os excessos enantioméricos são altamente dependentes dos substratos e variam de 0-90%. Finalmente o hospedeiro quiral foi obtido e a topologia totalmente descrita sendo o mesmo aplicado em reconhecimento quiral e síntese assimétrica, consolidando a importância deste tipo de hospedeiro quiral, que pode ser sintonizado para várias aplicações. A RMN de H mostrou ser uma ferramenta bastante eficaz quando aplicada aos estudos de complexos supramoleculares. / Abstract: This thesis concems intermolecular interactions using H NMR as major tooI. The first chapter will focus on the construction of a chiral host using non covalent bondings which will be used in chiral discrimination and asymmetric synthesis both discussed in the second and third chapters. This chiral host was obtained via calixarene complexation with chiral amines ((S)-phenylethylamine, (S)-naphthylethylamine and (R)-2-aminebutanol). The complexes topologies were determined via H NMR signal enhancements due to dipolar cross relaxation in the rotatory frame between the host (calixarene) and the guests (amines). H NMR experiments in variable temperatures were used to access preferential conformation and changes in calixarene flexibility under free and complexed conditions. The second chapter describes the application of chiral supramolecular complexes to chiral recognition and to the determination of enantiomeric excess of sulfoxides and acids. The importance of the solvent choice and topologies was aIso investigated. The third chapter focuses the application of the chiral host (calixarene/amine) to asymmetric reduction of imines and methyl isoquinolonium salts with sodium borohydride. The enantiomeric excesses were highly selective depending on the substrate and ranged between 0-90%. Finally a chiral host was obtained and its topology fully described and applications in chiral recognitions and asymmetric syntheses consolidated the importance of this type of chiral host that can be tuned to the desired application. H NMR techniques have once more proved to be unreplaceable in supramolecular investigations. / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Orientador: Cesar Costapinto Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T16:18:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias_RaquelMacedo_M.pdf: 1158217 bytes, checksum: 17fc0268f6869b95e17b301e65d69e9c (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O mitotano (o,p?-diclorodifenildicloroetano) é um fármaco utilizado no tratamento de carcinoma adrenocortical. Ele é comercializado na forma racêmica, ou seja, na proporção 1:1 dos seus enantiômeros R e S. A influência da quiralidade da molécula sobre seu efeito farmacológico ainda não foi estudada. Portanto, a separação dos enantiômeros é importante para testes biológicos comparativos de efeitos colaterais. Este trabalho foi desenvolvido com o intuito de estudar a separação deste fármaco pela técnica de cromatografia líquida de alta eficiência utilizando coluna recheada com a fase estacionária quiral O,O?-bis[4-tercbutilbenzoil]-N,N?-dialil-L-tartardiamida. Diferentes combinações de fase móvel foram testadas e os melhores resultados foram obtidos com hexano/acetato de etila na proporção 95/5 (v/v). Experimentos de pulsos com soluções diluídas do traçador e dos enantiômeros do mitotano foram realizados variando a vazão de fase móvel e a temperatura do sistema. Foram determinados as porosidades do sistema, os parâmetros cromatográficos, os dados de equilíbrio, coeficientes de dispersão axial e parâmetros de transferência de massa. Os resultados mostraram separação satisfatória, com número de pratos superando 9000 e fatores de separação na ordem de 1,13. Os valores dos coeficientes de Henry foram maiores que a unidade para ambos os enantiômeros, sendo que o enantiômero mais retido R-(+)-mitotano, apresentou maior afinidade pela coluna quiral. Valores de km superiores a 300 min-1 revelaram baixo efeito dos fenômenos de transferência de massa e consequentemente predomínio dos efeitos termodinâmicos (energia entálpica superior -10 kJ/mol para os enantiômeros). Experimentos a altas concentrações foram realizados com a finalidade de se determinar às isotermas pelo método da análise frontal e também os cromatogramas sob estas condições. Para a concentração da mistura até 16 g/L as isotermas mostraram um bom ajuste ao modelo de Langmuir. A partir da separação em batelada determinaram-se as regiões de separação dos enantiômeros para um sistema cromatográfico contínuo do tipo leito móvel simulado para diferentes concentrações de alimentação da mistura racêmica. Avaliaram-se as variáveis desempenho (consumo de solvente e produtividade) no sistema contínuo e compararam-se com as obtidas em separações em batelada. Melhores resultados foram obtidos para um sistema contínuo do tipo leito móvel simulado / Abstract: Mitotane (o, p'-dichlorodiphenyldichloroethane) is a drug used in the treatment of adrenocortical carcinoma. It is marketed in the racemic form, proportion 1:1 of their R and S enantiomers. The influence of the molecule quirality on its pharmacology effect was not studied yet. For this reason, this separation is important for comparative biological tests of collateral effects. This work was developed with intention to study the separation of this drug via liquid chromatography using columns packed with the chiral stationary phase, O,O?-bis[4-terc-butylbenzoyl] - N, N' - diallyl-L-tartardiamide. Different combinations of mobile phase was tested and better results were achieved with hexane/ethyl acetate in ratio 95/5 (v/v). Pulses experiments with diluted solutions of the inert and the enantiomers were accomplished at different flow rates and temperature. The system porosities, chromatographic parameters, equilibrium constants, axial dispersion and mass transference parameters were obtained. The results showed satisfactory separation, with number of plates overcoming 9000 and separation factors in the order of 1,13. The values of Henry coefficients were greater than one for both enantiomers, the most retained was R (+) -mitotane, and it presented greater affinity for the chiral column. The overall mass transfer coefficient achieved values higher than 300 min-1, demonstrating low mass transfer effect rates and consequently a prevalence of the thermodynamic effects (enthalpy energy greater than -10 kJ/mol for the enantiomers). Experiments in overload conditions were realized in order to determining the isotherms using the method of the frontal analysis as well the chromatograms under these conditions. For the concentration of the mixture smaller than 16 g/L the isotherms showed a good adjusted to the Langmuir model. The separation regions for a chromatographic continuous system like simulated moving bed were determined with different feed concentrations. This permits the comparison of the performance parameters using the continuous system and batch ones / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

Neste trabalho, avaliou-se o potencial do uso de oxidantes quirais em oxidações enantiosseletivas de compostos orgânicos de boro. É de conhecimento geral que compostos orgânicos de boro, especialmente ésteres e ácidos borônicos são facilmente oxidados por hidroperóxidos em meio básico. No entanto, são escassos na literatura exemplos destas reações de modo enantiosseletivo. A fim de realizar as reações mencionadas, sintetizou-se os hidroperóxidos quirais TADOOH ({(4R,5R)-5-[(hidroperoxidifenil)metil]-2,2-dimetil-1,3-dioxolan-4il}difenilmetanol) e o hidroperóxido quiral derivado de carboidrato, 2,3-dideoxi1-O-oxidanil-4,6-di-O-pivaloil-α-D-eritro-hex-2-enopiranose (di-O-PivOOH). Estes compostos apresentaram resultados interessantes na literatura em oxidações enantiosseletiva de sulfetos orgânicos, em epoxidações de alcenos e em oxidações de Baeyer-Villiger. Inicialmente o potencial oxidativo de ambos hidroperóxidos, bem como a seletividade destes, foi avaliado frente a diversos ésteres borônicos, sendo que somente o TADOOH apresentou resultados promissores. (Ver esquema no PDF) Observou-se uma melhor seletividade do TADOOH frente a ésteres borônicos que possuíam grupos carbonílicos em sua estrutura. Ao submeter o β-boronil-éster, 3-fenil-3-(4,4,5,5-tetrametil-1,3,2-dioxaborolan-2-il)propanoato de etila, à oxidação com o TADOOH em THF utilizando NaOH como base, a -30°C por 1 hora, obteve-se o respectivo álcool com 40% de e.e. Cálculos de DFT para o estado de transição na oxidação dos ésteres borônicos com o TADOOH foram realizados em colaboração com o grupo do Prof. Dr. Ataualpa Albert Carmo Braga. Estes cálculos demonstraram que o estado de transição é estabilizado por uma ligação de hidrogênio não clássica entre o oxigênio da carbonila e umas das ligações C-H dos grupos fenila do TADOOH. Além dos estudos relatados, a reconhecida metodologia de Sharpless na epoxidação assimétrica de alcoóis alílicos foi adaptada para a oxidação enantiosseletiva de ésteres borônicos. Ao trocar o ligante derivado de éster tártarico, normalmente utilizado nas epoxidações de Sharpless, por (-)-efedrina observou-se uma moderada seletividade deste sistema frente ao pinacol l-fenietilboronato. Investigações mais detalhadas demonstraram que a presença do Ti(IV) não era necessária, sendo que a (-)efedrina era a responsável pela ativação e indução quiral nesta reação. / In this work, it was investigated the potential use of chiral oxidants in organic boron compound oxidation. It is known in the literature, that organic boron compounds can be easily oxidized by hydroperoxides. However, an enantioselective approach in literature is scarce. In order to perform these reactions, hydroperoxide TADOOH ({(4R,5R)-5[(hydroperoxydiphenyl)methyl]-2,2-dimethyl-l,3-dioxolan-4-yl}diphenylmethanol) and carbohydrate derived hydroperoxide, 2,3-dideoxy-1-O-oxidanyl-4,6-di-O-pivaloyl-α-D-erythro-hex-2-enopyranose (di-O-PivOOH), have been synthesized. These compounds showed interesting results in several enantioselective oxidations, as like, organic sulfides oxidation, alkenes epoxidation and Baeyer-Villiger oxidations. The oxidative potential of both hydroperoxides, as well as their selectivity, were evaluated against several boronic esters. Only TADOOH has shown promissing results for further studies. (See Scheme on PDF). Boronic esters containing a carbonyl moiety showed better selectivities with TADOOH, for example, the reaction of β-boronyl-ester, ethyl 3-phenyl-3-(4,4,5,5-tetramethyl-l,3,2-dioxaborolan-2-yl)propanoate, gave the correponding alcohol with 40% e.e. DFT calculations for the transition state in the oxidation of the boronic esters with TADOOH were carried out in collaboration with the group of Prof. Dr. Ataualpa Albert Carmo Braga. These calculations have shown that the transition state is stabilized by a non-classical hydrogen bond between the carbonyl oxygen and one of the C-H bonds of the TADOOH phenyl groups. In addition to the studies, the well-known Sharpless protocol for asymmetric epoxidation of allylic alcohols was adapted in the enantioselective oxidation of boronic esters. By replacing the tartaric ester-derived, commonly used in the Sharpless experiments, for (-)-ephedrine moderate selectivity was observed with pinacol 1-phenylethyl boronate. Further investigations showed that the presence of Ti (IV) was not necessary, and (-)-ephedrine was responsible for the activation and chiral induction in this reaction.

A malária é a doença que mais mortes causa no mundo. O uso de fármacos antimaláricos representa a solução mais eficaz para o combate e controle da doença e o interesse pelo desenvolvimento de novos fármacos é grande devido a problemas de resistência. Existe uma grande variedade de fármacos antimaláricos, sendo que muitos deles são quirais, vendidos e administrados como mistura racêmica. Nas últimas décadas, houve um aumento no interesse quanto aos aspectos farmacodinâmicos e farmacocinéticos de fármacos quirais, devido ao conhecimento de que um dos isômeros pode ser mais ativo ou mais tóxico que o outro. Sendo assim, tem-se a necessidade do desenvolvimento de métodos analíticos enantiosseletivos, e a eletroforese capilar tem emergido como uma técnica de separação quiral com alto poder de resolução. Além disso, a inexistência de métodos oficiais para fármacos antimaláricos e os poucos estudos que relatam aplicações na análise de formulações farmacêuticas, demandam o desenvolvimento e validação de novos métodos para tal finalidade. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de dois métodos analíticos, não quiral e quiral, para a determinação de fármacos antimaláricos em formulações farmacêuticas por eletroforese capilar. O método não quiral utilizou eletroforese capilar de zona, sendo otimizado para a separação de 7 fármacos antimaláricos (cloroquina, hidroxicloroquina, primaquina, quinidina, quinina, quinacrina e mefloquina) com um eletrólito composto por 45 mmol L-1 de tampão citrato, pH 4,50, e apresentou um tempo de análise de 10 minutos, permitindo a separação dos diastereoisômeros quinina e quinidina sem a adição de aditivos. O método quiral utilizou eletroforese capilar de zona modificada por ciclodextrina e foi otimizado para separação enantiosseletiva de cloroquina, mefloquina, hidroxicloroquina, primaquina, quinina e quinidina com um eletrólito composto por 50 mmol L-1 de tampão citrato, e 2% de S-β-CD, pH 2,7. A separação dos fármacos antimaláricos e seus enantiômeros foi alcançada com tempo de análise de 12 minutos. Os métodos desenvolvidos foram validados de acordo com os protocolos oficiais, apresentando características adequadas e foram aplicados na determinação de cloroquina, hidroxicloroquina e mefloquina em formulações farmacêuticas. Como figuras de mérito para o método não quiral, tem-se: linearidade (R2 > 0,99), LD (7,43 - 24,4 µmol L-1), LQ (22,5 - 73,8 µmol L-1), precisão intermediária (0,76 - 1,7% RSD), recuperação (97,8 - 102,2%). Para o método quiral, tem-se: linearidade (R2 > 0,99), LD (7,43 - 9,58 µmol L-1), LQ (22,8 - 29,0 µmol L-1), precisão intermediária (0,50 - 1,8% RSD), recuperação (97,7 - 102,5%). Um ensaio de robustez para ambos os métodos foi realizado para comparar os resultados obtidos aplicando-se pequenas variações de tensão e temperatura. Observou-se que não existe uma diferença significativa entre os resultados, a um nível de confiança de P = 95 %. / Malaria is a disease that causes a large number of deaths worldwide. The use of antimalarial drugs is the most effective solution to combat and control the disease and interest in the development of new antimalarial drugs is still of great importance due to resistance issues. There is a wide variety of antimalarial drugs, many of which are chiral, sold and administered as racemic mixtures. In recent decades there has been an increased interest regarding the pharmacodynamic and pharmacokinetic aspects of chiral drugs, due to the knowledge that one of the isomers can be more active or more toxic than the other. Thus, there is a need for the development of enantioselective analytical methods, and capillary electrophoresis has emerged as a chiral technique separation with high resolving power. Moreover, the lack of official methods for antimalarial drugs and the few studies reporting applications in the analysis of pharmaceutical formulations, demands the development and validation of new methods for this purpose. This work aims at the development of two analytical methods, non-chiral and chiral, for the determination of antimalarial drugs in pharmaceutical formulations by capillary electrophoresis. The non-chiral method used capillary zone electrophoresis, being optimized for the separation of 7 antimalarial drugs (chloroquine, hydroxychloroquine, primaquine, quinidine, quinine, quinacrine and mefloquine) with an electrolyte consisting of 45 mmol L-1 of citrate buffer, pH 4.50, and had an analysis time of 10 minutes, allowing separation of isolated diasteroisomers quinine and quinidine without any additives. The chiral method used capillary zone electrophoresis modified by cyclodextrin and was optimized for enantioselective separation of chloroquine, mefloquine, hydroxychloroquine, primaquine, quinine and quinidine with an electrolyte consisting of 50 mmol L-1 citrate buffer and 2% S-β-CD, pH 2.7. The separation of the antimalarial drugs and their enantiomers was achieved in less than 12 minutes. The proposed methods were validated following official protocols, with adequate results and were used for determination of chloroquine, hydroxychloroquine, and mefloquine in pharmaceutical formulations. Figures of merit for the non-chiral method include: linearity (R2> 0.99), LD (7.43 to 24.4 µmol L-1), LQ (22.5 to 73.8 µmol L-1), intermediary precision (0.76 to 1.7% RSD), and recovery (from 97.8 to 102.2%). For the chiral method, we have: linearity (R2> 0.99), LD (7.43 to 9.58 µmol L-1), LQ (22.8 to 29.0 µmol L-1), intermediary precision (0.50 to 1.8% RSD), and recovery (from 97.7 to 102.5%). For both methods a robustness test was performed to compare the results obtained by applying slight variations in voltage and temperature. It was observed that there is no significant difference between the results, a confidence level P = 95%.

Diante da biodiversidade de micro-organismos existentes na natureza e da necessidade de descobrir novos biocatalisadores para a síntese de bloco de construções quirais e de produtos químicos de alto valor agregado, o presente trabalho teve como objetivo realizar a bioprospeção de micro-organismos para aplicação em reações de oxidação enantiosseletiva de álcoois. Os micro-organismos foram obtidos pelo processo de isolamento induzido de amostras de solo/sedimento coletadas no Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (PETAR) e na Antártica. A partir das amostras coletadas (43 de solo e 13 de sedimento) foram isolados 130 microorganimos mesofílicos (isolados de amostras de solo do PETAR) e 232 microorganimos psicrofílicos/psicrotróficos (isolados de amostras de solo/sedimento da Antártica). Realizamos também a avaliação do espectro de atividade enzimática dos micro-organismos em reações de oxidação enantiosseletiva, e para isso empregamos derivados para substituídos do (R,S)-1-(fenil)etanol. Dentre os micro-organismos estudados, 15 psicrofílicos/psicrotróficos e 11 micro-organismos mesofílicos apresentaram álcool desidrogenases que catalisaram a oxidação do enantiômero (S) do álcool racêmico à sua correspondente cetona. Nesses casos, as linhagens possuem atividade de álcool desidrogenase em que o rendimento de obtenção da cetona foi > 10 % e excesso enantiomérico > 60 %. Por outro lado 6 micro-organismos mesofílicos apresentaram álcool desidrogenases que catalisam a oxidação do enantiômero (R) do álcool racêmico à sua correspondente cetona. Foi realizada a caracterização taxonômica para alguns micro-organismos através do sequenciamento do 16S rDNA. Dentre os micro-organismos caracterizados, destacaram-se as bactérias Flavobacterium sp., Arthrobacter sp., Acinetobacter sp., e o Bacillus sp. por apresentar excelente atividade enzimática. Flavobacterium sp. e a Arthrobacter sp. foram selecionadas para o estudo de otimização da reação de oxidação do (R,S)-1-(4- metilfenil)etanol. Nesse processo foram utilizadas as células ressuspensas em tampão fosfato em diferentes temperaturas (5-30 ºC) e tempos reacionais (24-72 horas). A partir desse estudo, observou-se que a Flavobacterium sp. possui uma excelente atividade enzimática a 10 ºC e a Arthrobacter sp. a 25 ºC. Foram determinadas curvas de crescimentos destas bactérias em 15, 20 e 25 ºC, em que ambas apresentaram crescimento ótimo a 25 ºC, indicando que estas bactérias são psicrotróficas / In the view of the microorganisms biodiversity in nature and the necessity to discover new biocatalysts for chiral synthesis of building blocks and high value-added chemical products, the present work was aimed at making the bioprospection of microorganisms for application in enantioselective oxidation reactions of alcohols. Microorganisms were isolated by enrichment technique from soil/sediment samples collected from the State Park of Alto Ribeira (PETAR) and Antarctic. 130 Mesophilic microorganisms were isolated from soil samples of PETAR, and 232 psychrophilic/psychrotrophic microorganisms from soil/sediment samples of Antarctic. We also evaluated the enzymatic activity of the microorganisms in enantioselective oxidation reactions, by using derivatives of substituted para (RS)-1- phenylethanol as substrates. Among the studied microorganisms, 15 psychrophile/psychrotrophic and 11 mesophilic strains contain alcohol dehydrogenases that catalyze the (S)-enantiomer oxidation of racemic alcohols to its corresponding ketone. In these cases, the strains showed alcohol dehydrogenase activity in which the ketone yields were higher than 10 % and the enantiomeric excess >60 %. Moreover, 6 mesophilic microorganisms showed alcohol dehydrogenases that catalyze the R)-enantiomer oxidation of racemic alcohols to its corresponding ketone. It was performed taxonomic characterization for some microorganisms by sequencing the 16S rDNA. Among the characterized microorganisms, Flavobacterium sp., Arthrobacter sp., Acinetobacter sp. and Bacillus sp. showed excellent enzymatic activity. The Flavobacterium sp. and Arthrobacter sp. were selected for optimization study of oxidation of the (R,S)-1-(4-methyl-phenyl)ethanol. In this process, bacterial cells were resuspended in phosphate buffer at different temperatures (5-30 °C) and reaction times (24-72 h). From these studies, it was observed that the Flavobacterium sp. has an excellent enzymatic activity at 10 ºC and Arthrobacter sp. at 25 ºC. We determined the growth curves of these bacteria in 15, 20 and 25 ° C. Both strains showed optimum growth at 25 ° C, indicating that these bacteria are psychrotrophics.

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.

Este trabalho é resultado de uma série de estudos feitos com o objetivo de investigar a influ- ência de uma álgebra fermiônica deformada nos mecanismos de quebra e restauração da si- metria quiral no modelo de Nambu-Jona-Lasinio. Esse modelo foi escolhido pois é um modelo efetivo para a QCD que mostra com razoável facilidade uma de suas principais características, a quebra dinâmica da simetria quiral e a geração de uma massa dinâmica para os quarks. O trabalho pode ser dividido essencialmente em três partes. A primeira consiste em um estudo inicial onde a deformação foi implementada diretamente na equação de gap do modelo NJL através de um cálculo deformado do condensado. Na segunda parte, o mesmo procedimento de deformação foi aplicado na Hamiltoniana do modelo permitindo que seus efeitos se propagem nos cálculos até uma nova equação de gap. Uma extensão natural do trabalho e um estudo do modelo deformado a temperatura finita, onde a coexistência da temperatura e da deformação algébrica pode ser investigada. Esse estudo e a terceira parte do trabalho / This work is a result of a serie of studies where the aim is to investigate the influence of a de- formed fermionic algebra in the mechanisms of breaking and restoration of chiral symmetry in the Nambu-Jona-Lasinio model. This model was chosen because it is an effective model for QCD which shows with reasonable facility one of its main features, the dynamical breaking of chiral symmetry and the generation of a dynamical mass for the quarks. The work can be divided essentialy in three parts. The first consists in a initial study where the deformation was implemented directly in the gap equation of the NJL model through a defor- med calculation of the condensates. In second part, the same deformation procedure was applied in the Hamiltonian of the model allowing their effects to be propagated in the calcula- tions till a new gap equation. A natural extension of the work is a study of the deformed model at finite temperature, where the coexistence of temperature and algebric deformation can be investigated. This study is the third part of the work.

A interação forte a baixas energias pode ser abordada por meio de lagrangianas efetivas. Nesse contexto, o modelo de Skyrme representa uma forma de descrever bárions, que emergem como sólitons topológicos de uma lagrangiana mesônica quiral. A interação nucleon-nucleon (NN) é comumente tratada neste modelo de maneira aproximada, através do chamado Ansatz Produto (AP), cujo problema mais sério é não reproduzir a atração de alcance intermediário no canal escalar-isoescalar do potencial NN. O objetivo deste trabalho é construir um novo ansatz para o cálculo da interação NN no modelo de Skyrme. Para isso, analisamos o AP, investigando as causas deste problema fenomenológico, e concluímos que deve-se à componente azimutal de seu campo piônico. A partir disto, construímos o Ansatz Novo (AN), com o qual calculamos o novo potencial. Comparando os resultados com outros potenciais existentes, mostramos que o AN constitui uma solução plausível para o problema. / Strong interactions at low energies can be treated by means of effective lagrangians. In this context, the Skyrme model is regarded as a way to describe baryons as topological solitons from a chiral mesonic lagrangian. In the framework of this model, nucleon-nucleon (NN) interaction is usually derived in the sudden approximation, by means of the so called Product Ansatz (PA). Its most serious problem is the absence of the intermediate range attraction in the scalar-isoscalar channel of the NN potential. We construct a new ansatz to derive the NN interaction in the Skyrme model. At first, we analise the PA and investigate the causes of its phenomenological problem. We conclude it is due to the azimuthal component of its pionic field. With this result we build the New Ansatz (NA) and calculate the new potential. Comparisons of the results with other existent potentials show that NA constitutes a plausible solution to the problem.

Orientador: Cesar Costapinto Santana / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T05:42:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Goncalves_CarolineVieira_D.pdf: 3183194 bytes, checksum: f2a1cb206fded5b0573c8a68c4578d34 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Fases Estacionárias Quirais (FEQs) têm-se mostrado eficientes na resolução de racematos. O Rolipram, (mais ou menos)-4-(3-(ciclopentiloxi)-4-metoxifenil)-2-pirrolidinona, é um antidepressivo que tem apresentado importantes propriedades farmacológicas. A purificação do Rolipram na FEQ tris(3,5-dimetilfenilcarbamato) de celulose adsorvida em sílica através da cromatografia contínua de Leito Móvel Simulado (LSM) foi o objetivo principal deste trabalho. A FEQ foi sintetizada e suas propriedades foram determinadas por análises físicas e químicas. Através de experimentos de adsorção em coluna forma determinados a influência da temperatura sobre o fator de separação ('alfa¿), as isotermas competitivas da adsorção da mistura racêmica e os parâmetros cinéticos e de equilíbrio da separação do N-Boc-Rolipram na FEQ sintetizada. Os experimentos realizados na unidade LSM foram feitos, sob condições diluídas, á temperatura ambiente. O N-Boc-Rolipram foi separado na FEQ sintetizada através do processo cromatográfico contínuo de LMS. As constantes de adsorção de Henry são discutidas e revelam um fator de separação da ordem de 1,20. AS medidas de pureza e excesso enantiomérico das correntes se extrato e refinado forma determinadas. As analises físicas e químicas da FEQ sintetizada revelam boa concordância com os valores teóricos. Efeitos da temperatura sobre o fator de separação mostram que o processo de adsorção é entalpicamente controlado. Ambos os enantiômeros precisam ser realizados par uma melhor compreensão do processo de adsorção. Os parâmetros de equilíbrio e cinética revelam o bom desempenho da FEQ sintetizada na separação dos enantiômeros principalmente o R-Boc-Rolipram / Abstract: Chiral stationary phases (CSPs) have shown efficiency in racemate purification. Rolipram, (mais ou menos)-4-(3-(cyclopentyloxy)-4-methoxyphenyl)- pyrrolidin-2-one, is an antidepressant with significant pharmacological properties. The main objective of this work was Rolipram purification in the Chiral Stationary Phase tris(3,5-dimethylphenylcarbamoyl) cellulose supported on silica by Simulated Moving Bed continuous chromatography. CSP was synthesized and its properties were determined by physical and chemical analysis. Kinetics and equilibrium parameters of the N-Boc-Rolipram, effect of the temperature on the separation factor (a) and competitive isotherms of the racemic mixture were evaluated by adsorption experiments with columns packed with the synthesized CSP. The experiments in the 5MB unit were carried out under diluted conditions at room temperature. The N-Boc-Rolipram racemate was separated on the synthesized CSP by the 5MB continuous chromatographic processoHenry constants are discussed and reveal Selectivity elose to 1,20. Purity and enantiomeric excess of extract and raffinate streams were determined. Chemicals and physicals analyses of the CSP obtained find good agreement with theoretical results. The effects of the temperature on the separation factor show that adsorption process is controlled by the enthalpy. Both enantiomers adsorb similarly on the synthesized CSP, but detailed studies need to be making for a good understanding of the adsorption processoKinetics and equilibrium parameters show good performance of the synthesized CSP to separate the enantiomers, mainly R-Boc-Rolipram racemate / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química