Made available in DSpace on 2016-06-02T19:32:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5397.pdf: 2672237 bytes, checksum: 66d95a1c81d09e4aa7e3b8016ac5b2dc (MD5) Previous issue date: 2013-07-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / Pesticides are potentially toxic compounds to humans and other living beings, which are indispensable for pests removal in agriculture worldwide. The result of their overuse is the inevitable contamination of aquatic and terrestrial ecosystems. The need for degradation of these compounds has been subject of several studies. The enzymatic biodegradation of synthetic pesticides by microorganisms is an important strategy for removing these pollutants from the environment. Marine fungi are an excellent source of highly oxygenated bioactive compounds with huge potential to biotransform xenobiotics such as pesticides. Thus, the objective of this project was to study the biotransformation of the organophosphate pesticide methyl parathion using fungi of marine origin isolated from the ascidian Didemnum ligulum. Initially, 17 fungi strains have undergone screening on agar culture medium containing different pesticide concentrations (120 mg/L, 240 mg/L and 360 mg/L), and the three strains that showed the greatest growth diameter of the colony, were subjected to culture in a liquid medium to quantify the possible degradation of the methyl parathion. For these strains, the eficiency of degradation was monitored by high performance liquid chromatography (HPLC). Methyl parathion was almost completely degraded in 20 days, but there was no significant difference between the reactions with the fungi strains and the abiotic control. The microorganisms, however, showed ability to metabolize p-nitrophenol, the main degradation product of methyl parathion. In conclusion, these three marine fungi, identified as two strains of Penicillium citrinum and one strain of Fusarium proliferatum, have proven to be important sources to study xenobiotic biotransformation. / Os pesticidas são compostos, potencialmente tóxicos ao homem e demais seres vivos, que hoje são indispensáveis na remoção de pragas na agricultura mundial. O resultado do seu uso excessivo é a inevitável contaminação dos ecossistemas aquáticos e terrestres. A necessidade da degradação destes compostos tem sido fonte de diversos estudos. A biodegradação enzimática de pesticidas sintéticos por micro-organismos representa uma importante estratégia para a remoção desses poluentes do meio ambiente. Uma excelente fonte de compostos bioativos altamente oxigenados, com enorme potencial bioenzimático a ser explorado na biotransformação de xenobióticos, como os pesticidas, são os fungos marinhos. Sendo assim, o objetivo deste projeto foi estudar a biotransformação do pesticida organofosforado metil paration utilizando-se de fungos de origem marinha isolados da ascídia Didemnum ligulum. Inicialmente, 17 linhagens de fungos passaram por uma triagem em meio de cultura sólido contendo diferentes concentrações (120 mg/L, 240 mg/L e 360 mg/L) de pesticida, e as que apresentaram o melhor desenvolvimento nesse meio, de acordo com observação por diâmetro de crescimento da colônia, foram submetidas a um cultivo em meio líquido para quantificar a possível degradação do metil paration. Três linhagens foram selecionadas para essa segunda etapa, na qual a eficiência de degradação foi monitorada por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). O metil paration foi completamente degradado em 20 dias, porém não houve significativa diferença entre as reações com as linhagens de fungos e o controle abiótico. Os micro-organismos, no entanto, se mostraram capazes de metabolizar o p-nitrofenol, principal produto de degradação do pesticida metil paration. Assim, esses três fungos marinhos, identificados como duas linhagens de Penicillium citrinum e uma de Fusarium proliferatum, demonstraram ser importantes fontes para estudos de biotransformação de xenobióticos.

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.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-26Bitstream added on 2014-06-13T19:49:48Z : No. of bitstreams: 1 leite_ca_me_araiq.pdf: 5762801 bytes, checksum: bc09a9c50cb41d4cbe82e881237028f7 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Vários estudos indicam que os antioxidantes podem prevenir e/ou atenuar o dano oxidativo causado pelos radicais livres, os quais em excesso estão associados com várias doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson. Nos últimos anos houve um aumento na descoberta de antioxidantes naturais devido à possibilidade de produção em larga escala a um custo menor que a síntese química. Devido ao seu enorme potencial de exploração, os fungos derivados do ambiente marinho são considerados um dos mais importantes recursos para a obtenção de novos agentes terapêuticos, pois um grande número de metabólitos estruturalmente novos e biologicamente ativos tem sido relatado destes organismos. Estudos também mostraram que a quantidade e a diversidade dos metabólitos secundários produzidos pelos fungos podem variar de acordo com o método de extração aplicado e as condições de cultivo. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi identificar taxonomicamente algumas espécies de fungos isolados das praias do Cabelo Gordo de Fora (São Sebastião/SP) e Balneário (Peruíbe/SP) e avaliar a influência do solvente, tempo de extração, temperatura de evaporação dos solventes, o meio de cultura (Meio Completo Marinho e Meio Sabouraud) e a fase de crescimento do fungo (exponencial e estacionária) para obtenção de compostos com atividade antioxidante e também analisar cromatograficamente os extratos obtidos. Os fungos estudados foram identificados como: Aspergillus niger, A. versicolor, Aureobasidium pullulans, Cladosporium, Exophiala sp; Madurella grisea, Penicillium sp, Rhizopus oryzae, Trichophyton tonsurans e Trichophyton terrestre. Utilizando análise estatística, os resultados obtidos mostraram que a atividade antioxidante foi significantemente influenciada pelos parâmetros estudados. Em todos os extratos, independente da espécie do fungo, a atividade antioxidante... / Various studies indicate that the antioxidants can prevent and/or attenuate the oxidative damage caused by free radicals, which in excess are associated with various neurodegenerative disorders like Alzheimer's and Parkinson's disease. In recent years, there had a growing interest in the discovery of natural antioxidants due to the possibility of largescale production at a lower cost than chemical synthesis. Marine-derived fungi, due to its enormous potential for exploration, have been considered one of the most important resources to obtain of new therapeutic agents because a large number of structurally novel and biologically active metabolites have been reported from these organisms. Studies also have shown that the quantity and diversity of secondary metabolites produced by fungi can vary depending on the applied extraction method and the cultivation conditions. In the context, the objectives of this study were to identify taxonomically some fungi isolated from two locations: Cabelo Gordo de Fora beach (São Sebastião -SP) and Balneário beach, (Peruíbe – SP) and to evaluate the influence of solvent, extraction time, evaporation temperature of the solvents, the culture media (Marine Complete Medium and Sabouraud Medium) and stage of fungal growth (exponential and stationary phases) for obtaining compounds with antioxidant activity and also to analyze chromatographically the extracts obtained. The fungi studied were identified as: Aspergillus niger, A. versicolor, Aureobasidium pullulans, Cladosporium, Exophiala sp; Madurella grisea, Penicillium sp, Rhizopus oryzae, Trichophyton tonsurans and Trichophyton terrestre. Using statistical analysis, the results obtained showed that the antioxidant activity was significantly influenced by parameters studied. In all extracts, independent of the fungal species, the antioxidant activity increased with the longer time of extraction... (Complete abstract click electronic access below)

Resumo: Vários estudos indicam que os antioxidantes podem prevenir e/ou atenuar o dano oxidativo causado pelos radicais livres, os quais em excesso estão associados com várias doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson. Nos últimos anos houve um aumento na descoberta de antioxidantes naturais devido à possibilidade de produção em larga escala a um custo menor que a síntese química. Devido ao seu enorme potencial de exploração, os fungos derivados do ambiente marinho são considerados um dos mais importantes recursos para a obtenção de novos agentes terapêuticos, pois um grande número de metabólitos estruturalmente novos e biologicamente ativos tem sido relatado destes organismos. Estudos também mostraram que a quantidade e a diversidade dos metabólitos secundários produzidos pelos fungos podem variar de acordo com o método de extração aplicado e as condições de cultivo. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi identificar taxonomicamente algumas espécies de fungos isolados das praias do Cabelo Gordo de Fora (São Sebastião/SP) e Balneário (Peruíbe/SP) e avaliar a influência do solvente, tempo de extração, temperatura de evaporação dos solventes, o meio de cultura (Meio Completo Marinho e Meio Sabouraud) e a fase de crescimento do fungo (exponencial e estacionária) para obtenção de compostos com atividade antioxidante e também analisar cromatograficamente os extratos obtidos. Os fungos estudados foram identificados como: Aspergillus niger, A. versicolor, Aureobasidium pullulans, Cladosporium, Exophiala sp; Madurella grisea, Penicillium sp, Rhizopus oryzae, Trichophyton tonsurans e Trichophyton terrestre. Utilizando análise estatística, os resultados obtidos mostraram que a atividade antioxidante foi significantemente influenciada pelos parâmetros estudados. Em todos os extratos, independente da espécie do fungo, a atividade antioxidante... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Various studies indicate that the antioxidants can prevent and/or attenuate the oxidative damage caused by free radicals, which in excess are associated with various neurodegenerative disorders like Alzheimer's and Parkinson's disease. In recent years, there had a growing interest in the discovery of natural antioxidants due to the possibility of largescale production at a lower cost than chemical synthesis. Marine-derived fungi, due to its enormous potential for exploration, have been considered one of the most important resources to obtain of new therapeutic agents because a large number of structurally novel and biologically active metabolites have been reported from these organisms. Studies also have shown that the quantity and diversity of secondary metabolites produced by fungi can vary depending on the applied extraction method and the cultivation conditions. In the context, the objectives of this study were to identify taxonomically some fungi isolated from two locations: Cabelo Gordo de Fora beach (São Sebastião -SP) and Balneário beach, (Peruíbe - SP) and to evaluate the influence of solvent, extraction time, evaporation temperature of the solvents, the culture media (Marine Complete Medium and Sabouraud Medium) and stage of fungal growth (exponential and stationary phases) for obtaining compounds with antioxidant activity and also to analyze chromatographically the extracts obtained. The fungi studied were identified as: Aspergillus niger, A. versicolor, Aureobasidium pullulans, Cladosporium, Exophiala sp; Madurella grisea, Penicillium sp, Rhizopus oryzae, Trichophyton tonsurans and Trichophyton terrestre. Using statistical analysis, the results obtained showed that the antioxidant activity was significantly influenced by parameters studied. In all extracts, independent of the fungal species, the antioxidant activity increased with the longer time of extraction... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Sandra Regina Pombeiro Sponchiado / Coorientador: Eduardo Maffud Cilli / Banca: Angêla Regina Araújo / Banca: Jairo Kenupp Bastos / Mestre

Os flavonoides são um grupo diversificado de compostos polifenólicos que podem ser encontrados na natureza e também sintetizados. A gama de atividades biológicas e o potencial para reduzir o risco de doenças crônicas tem motivado a comunidade científica a desenvolver métodos de síntese de compostos desta classe. Neste sentido, as reações de biotransformação são estratégias interessantes com grande potencial para modificar as estruturas de flavonoides naturais e sintéticos. Este estudo teve como objetivo a biotransformação de derivados de flavonoides por fungos de ambiente marinho. Assim, os derivados de flavonoides 2\'-hidroxichalconas (1a-h), 2\'-hidroxi-diidrochalcona (2a), flavanona (3a) e flavan-4-ol (4a) foram usados como substratos em reações biocatalisadas por células totais de fungos de ambiente marinho. As condições reacionais foram otimizadas variando-se o pH e a composição nutricional do meio reacional. Dessa forma, foi realizada uma triagem com oito fungos derivados de ambiente marinho (Penicillium raistrickii CBMAI 931, Cladosporium sp. CBMAI 1237, Aspergillus sydowii CBMAI 935, Penicillium oxalicum CBMAI 1996, Penicillium citrinum CBMAI 1186, Mucor racemosus CBMAI 847, Westerdykella sp. CBMAI 1679 e Aspergillus sclerotiorum CBMAI 849) utilizando a 2\'-hidroxichalcona 1a como substrato. A partir da triagem foram selecionados os fungos P. raistrickii CBMAI 931 e A. sydowii CBMAI 935 para serem aplicados com outros derivados de flavonoides. As reações empregando o fungo P. raistrickii CBMAI 931 resultou preferencialmente na hidrogenação da ligação Cα=Cβ das 2\'-hidroxichalconas substituídas (1a-h) com a formação das 2\'-hidroxi-diidrochalconas (2a-h) com conversões que variaram de 25 a 83% em 14 dias de reação. Também foi realizada uma triagem com dez fungos derivados de ambiente marinho (Fusarium sp. CBMAI 1830, Acremonium sp. CBMAI 1676, Aspergillus sp. CBMAI 1829, A. sydowii CBMAI 935, P.oxalicum CBMAI 1996, P. citrinum CBMAI 1186, P. raistrickii CBMAI 931, Cladosporium sp. CBMAI 1237, M. racemosus CBMAI 847 e Westerdykella sp. CBMAI 1679) para a biotransformação da flavanona 3a. A biotransformação da flavanona 3a resultou na formação de produtos de biorredução, hidroxilação e clivagem de anel. As reações empregando os fungos Cladosporium sp. CBMAI 1237, Westerdykella sp. CBMAI 1679 e Acremonium sp. CBMAI 1676 levou preferencialmente a biorredução do grupo cetônico da flavanona 3a para formação do flavan-4-ol 4a correspondente. Os fungos Acremonium sp. CBMAI 1676 e Cladosporium sp. CBMAI 1237 foram então utilizados para reduzir uma série de flavanonas 3b-g meta e para substituídas, onde os flavan-4-ois foram isolados com bons rendimentos (67-87%), porém com baixa seletividade. O fungo P. raistrickii CBMAI 931 também apresentou potencial para obtenção de diidrochalconas a partir de flavanonas, assim como os fungos A. sydowii CBMAI 935 e Fusarium sp. CBMAI que além de produzirem diidrochalconas ainda promoveram a hidroxilação da mesma. Assim, os fungos de ambiente marinho P. raistrickii CBMAI 931 e A. sydowii CBMAI 935 foram eficientes na biotransformação de derivados de flavonoides com controle quimio- e regiosseletivo. Os fungos de ambiente marinhoutilizados mostraram-se como uma fonte de enzimas ene redutases, álcool desidrogenases e monoxigenases ao mediar eficientemente a biotransformação de derivados de flavanoides. / Flavonoids are a diverse group of polyphenolic compounds that can be found in nature and synthesized. The range of biological activities and the potential to reduce the risk of chronic diseases has motivated the scientific community to develop methods of synthesis of compounds of this class. In this sense, biotransformation reactions are interesting strategies with great potential to modify the structures of natural and synthetic flavonoids. This study aimed at the biotransformation of flavonoid derivatives by marine environment fungi. Thus, the flavonoid derivatives 2\'-hydroxychalconas (1a-h), 2\'-hydroxy dihydrochalcone (2a), flavanone (3a) and flavan-4-ol (4a) were used as substrates in biocatalysed reactions by total cells of fungi of marine environment. The reaction conditions were optimized by varying the pH and nutritional composition of the reaction medium. In this way, eight marine-derived fungi (Penicillium raistrickii CBMAI 931, Cladosporium sp. CBMAI 1237, Aspergillus sydowii CBMAI 935, Penicillium oxalicum CBMAI 1996, Penicillium citrinum CBMAI 1186, Mucor racemosus CBMAI 847, Westerdykella sp. 1679 and Aspergillus sclerotiorum CBMAI 849) were screened to perform the biotransformation of 2\'-hydroxychalcone 1a. From the screening, the fungi P. raistrickii CBMAI 931 and A. sydowii CBMAI 935 were selected for applied with other flavonoid derivatives. The reactions using the fungus P. raistrickii CBMAI 931 resulted preferentially in the hydrogenation of the Cα-Cβ double bond of the substituted 2\'-hydroxychalconas (1a-h) to led formation of 2\'-hydroxy-dihydrochalcones (2a-h) with good conversions (25 to 83%) in 14 days of reaction. It was also carried out a screening with ten fungi derived from marine environment (Fusarium sp. CBMAI 1830, Acremonium sp. CBMAI 1676, Aspergillus sp. CBMAI 1829, A. sydowii CBMAI 935, P. oxalicum CBMAI 1996, P. citrinum CBMAI 1186, P. raistrickii CBMAI 931, Cladosporium sp, CBMAI 1237, M. racemosus CBMAI 847 and Westerdykella sp, CBMAI 1679) for the biotransformation of flavanone 3a. The biotransformation reaction resulted in the biorreduction of flavanona 3a, hydroxylation and ring cleavage of the products. Reactions by Cladosporium sp. CBMAI 1237, Westerdykella sp. CBMAI 1679 and Acremonium sp. CBMAI 1676 preferably led to the reduction of the pro-chiral ketone of flavanone to form the corresponding flavan-4-ol. The fungi Acremonium sp. CBMAI 1676 and Cladosporium sp. CBMAI 1237 were used to reduce a series of substituted flavanones, where flavan-4-ols were isolated in good yields (67-87%), but with low selectivity. The fungus P. raistrickii CBMAI 931 presented potential for produce dihydrochalcones from flavanones, as well as the fungi A. sydowii CBMAI 935 and Fusarium sp. CBMAI that in addition to producing dihydrochalcones still promoted the hydroxylation thereof. Thus, the marine environment fungi P. raistrickii CBMAI 931 and A. sydowii CBMAI 935 were efficient in biotransformation of flavonoid derivatives with chemo- and regioselective control. Marine-derived fungi have been shown to be a source of ene reductase enzymes, alcohol dehydrogenases and monoxigenases by efficiently mediating the biotransformation of flavonoid derivatives.

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.

Neste trabalho foram realizadas reações de redução de cetonas empregando diferentes organismos marinhos como biocatalisadores (algas, fungos e bactérias). Nas triagens foram utilizados derivados de acetofenonas (o-iodoacetofenona, m-iodoacetofenona, p-iodoacetofenona, o-fluoracetofenona, o-cloroacetofenona, o-bromoacetofenona, o-nitroacetofenona) e duas cetonas 1,3-dicarboniladas: a 4,4,4-triflúor-1-(furan-2-il)butano-1,3-diona e a 4,4,4-triflúor-1-(naftalen-2-il)butano-1,3-diona. As reações com as algas marinhas Bostrychia tenella e a Bostrychia radicans levaram aos álcoois com excelentes seletividades (ee >98%), contudo, obtiveram-se baixas conversões. Foram isoladas as bactérias Bt-01 (B. tenella) e Bt-02 (B. radicans), as quais catalisaram as reduções das acetofenonas com resultados similares aos obtidos com as algas. Os fungos (Br-09, Br-23, Br-27, Br-61) isolados da alga B. radicans reduziram as acetofenonas com boas seletividades e conversões. Ainda, reações de redução das acetofenonas com quatro linhagens de fungos isolados da alga Sargassum sp (SMA2-C, SMA2-8, SMA2-58, SGPY-41) levaram a obtenção dos respectivos álcoois com diferentes conversões e seletividades. As reduções das cetonas 1,3-dicarboniladas foram realizadas com as algas B. tenella e B. radicans, e com sete linhagens de fungos marinhos (Aspergillus sydowii Ce15, Aspergillus sydowii Ce19, Aspergillus sydowii Gc12, Bionectria sp Ce5, Penicillium raistrickii Ce16, Penicillium miczynskii Gc5 e Trichoderma sp Gc1). As algas e os fungos marinhos catalisaram a redução regiosseletiva e estereosseletiva das cetonas 1,3-dicarboniladas, onde ocorreu a redução do grupo α-trifluorcarbonílico. Concluiu-se que as algas e seus microrganismos associados, e os fungos marinhos têm potencial para serem utilizados como biocatalisadores em reações de redução. Este trabalho foi o primeiro estudo realizado no país envolvendo algas marinhas e seus microrganismos associados em reações de redução de cetonas, cujos resultados são bastante promissores. / In this work, were investigated the ketone reduction reactions using several marine organisms as biocatalysts (algae, fungi and bacteria). In the screening were utilized acetophenone derivatives (o-iodoacetophenone, m-iodoacetophenone, p-iodoacetophenone, o-fluoroacetophenone, o-chloroacetophenone, o-bromoacetophenone, o-nitroacetophenone) and two 1,3-dicarbonylated compounds: 4,4,4-trifluoro-1-(furan-2-yl)butane-1,3-dione and 4,4,4-trifluoro-1-(naftalen-2-yl)butane-1,3-dione. The reactions with algae Bostrychia tenella and Bostrychia radicans afforded the alcohols with high selectivities (ee > 98%), however, with low conversions. The bacteria Bt-01 and Bt-02 were isolated from algae B. tenella and B. radicans, respectively, which catalyzed the reductions of acetophenones as the same as obtained with the algae. The acetophenones were reduced by several fungi (Br-09, Br-23, Br-27, Br-61) in good selectivities and conversions. These fungi were isolated from Bostrychia radicans. In addition, the acetophenone reduction reactions were screened with four strains of fungi, which were isolated from algae Sargassum sp (SMA2-C, SMA2-8, SMA2-58, SGPY-41). The alcohols were obtained with different conversions and selectivities. The reductions of 1,3-dicarbonylated compounds were carried out with the algae B. tenella and B. radicans, and marine fungi (Aspergillus sydowii Ce15, Aspergillus sydowii Ce19, Aspergillus sydowii Gc12, Bionectria sp Ce5, Penicillium raistrickii Ce16, Penicillium miczynskii Gc5 and Trichoderma sp Gc1). The algae and marine fungi catalyzed regio- and estereoselectively reductions of the 1,3-dicarbonylated compounds. The α-trifluoromethylcarbonyl group was reduced preferentially. In conclusion, the algae and associated micro-organisms and marine fungi have potential for catalyzing ketone reduction reactions. This investigation was the first study carried out in the Brazil by using algae and associated micro-organisms in the ketone reduction reactions. The obtained results here are promising and interesting.

Thesis (Ph.D.)--Flinders University, Dept. of Chemistry. / Typescript bound. Includes bibliographical references: (p. 360-369) Also available online.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:32:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5793.pdf: 2202297 bytes, checksum: 747359b5bd140047bbb32daf90dd91aa (MD5) Previous issue date: 2014-02-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / Environmental contamination by pesticides in agriculture has caused many irreparable damage environmental to the ecosystem. Pentachlorophenol (PCP), the class of organochlorines, is a phenolic compound and a dangerous pollutant, that although banned in Brazil since 1985, there are many contaminated areas. This pesticide is the subject of much concern because it has high toxicity and power of persistence in the environment due to their resistance to biotic and abiotic degradation. The use of microorganisms as degrading agents of several chemical is considered an effective method to reduce the adverse effects of contaminants on the environment. The fungi derived from marine environment are adapted to extreme conditions, developing attributes that give them the ability to produce various of biologically active compounds differentes of their respective representatives who inhabit the land environment. In addition, marine fungi present an excellent bioenzimatic potential to be explored in the biotransformation of xenobiotics such as, for example, pesticides. In this work, fifteen strains of fungi isolated from a marine invertebrate, the ascidian Didemnun ligulum were evaluated according to their resistance, ability to grow in the presence of the pentachlorophenol (PCP) pesticide and its enzymatic potential against biodegradation of the pesticide and its metabolites. Concentrations were evaluated 10, 25, 30, 40 and 50 mgL-1 in solid media 3% malt. Nine among the tested strains showed growth in at least one concentration, but the DL2B strain (identified as Trichoderma harzianum) obtained optimal growth in most (50 mgL-1), proving be resistant to its toxicity and suggesting its potential for biodegradation. Therefore, it was selected for reactions in liquid medium in the presence of the pesticide with an initial concentration of 20 mgL-1 of PCP, to measure biodegradation. he biodegradation were evaluated after 7, 14 and 21 days of incubation. In 7 days of incubation it was no longer detected the presence of PCP in the samples, indicating the biodegradation of the pesticide by the fungus. The pentachloroanisole (PCA) metabolites and 2,3,4,6- tetrachloroanisole (2,3,4,6-TeCA) were identified by gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS), indicating degradation of the pesticide by the fungus. In a second step, the strain of Trichoderma harzianum was subjected to biodegradation reactions in liquid medium containing metabolites PCA and 2,3,4,6-TeCA. It was observed that these compounds possibly cause some toxic effect on this micro-organism, but not enough to cripple the biodegradation by fungi. The fungus didn't degrade these compounds completely as occured with the PCP, but got reduce the concentrations of metabolites in the samples. These results confirm the efficiency of fungi derived from marine environment to biodegrade persistent compounds and enables the improvement methodologies using these microorganisms in techniques for decontamination of polluted environments with xenobiotics. / A contaminação ambiental pelo uso de pesticidas na agricultura tem causado muitos danos ambientais irreparáveis ao ecossistema. O pentaclorofenol (PCP), da classe dos organoclorados, é um composto fenólico e um perigoso poluente. Este pesticida é objeto de muita preocupação por possuir elevada toxicidade e poder de persistência no meio ambiente, devido à sua resistência à degradação biótica e abiótica. Apesar de proibido no Brasil desde 1985, existem ainda muitas áreas contaminadas por ele. A utilização de micro-organismos como agentes degradadores de diversas substâncias químicas é considerada uma forma eficiente para reduzir os efeitos adversos dos contaminantes sobre o ambiente. Os fungos derivados do ambiente marinho são adaptados à condições extremas e possuem atributos que lhes conferem a capacidade de produzir compostos biologicamente ativos diferentes dos seus respectivos representantes que habitam o meio terrestre. Além disso, os fungos marinhos apresentam um excelente potencial bioenzimático a ser explorado na biotransformação de xenobióticos como, por exemplo, os pesticidas. Neste trabalho, quinze linhagens de fungos isoladas de um invertebrado marinho, a ascídia Didemnun ligulum, foram avaliadas segundo sua resistência à toxicidade, habilidade de crescer e biodegradar o pesticida pentaclorofenol (PCP) e seus metabólitos. Foram avaliadas as concentrações 10, 25, 30, 40 e 50 mgL-1 de PCP, em meio de cultura sólido Malte 3%. Nove, dentre as linhagens avaliadas, apresentaram crescimento em pelo menos uma das concentrações, mas a linhagem DL2B (identificada como Trichoderma harzianum) apresentou ótimo crescimento na concentração mais drástica (50 mgL-1), mostrando ser resistente à sua toxicidade e sugerindo seu potencial para biodegradação do composto. Sendo assim, foi selecionada para reações em meio líquido na presença do pesticida com concentração inicial de 20 mgL-1 de PCP, para quantificar sua biodegradação. As avaliações da biodegradação foram realizadas após 7, 14 e 21 dias de incubação. Com 7 dias de incubação já não foi detectada a presença do PCP nas amostras. Os metabólitos pentacloroanisol (PCA) e 2,3,4,6-tetracloroanisol (2,3,4,6-TeCA) oriundos das biotransformação do PCP foram identificados por cromatografia a gás acoplada ao espectrômetro de massas (CG-EM), indicando a biotransformação do pesticida pelo fungo. Em uma segunda etapa, a linhagem de Trichoderma harzianum foi submetida à reações de biodegradação em meio líquido contendo os metabólitos PCA e 2,3,4,6-TeCA. Observou-se que esses compostos possivelmente causam algum efeito tóxico sobre este micro-organismo, mas não o suficiente para inviabilizar a biodegradação pelo fungo. O fungo não degradou esses compostos completamente no período de 21 dias, como ocorreu com o PCP, mas conseguiu reduzir as concentrações dos metabólitos nas amostras. Estes resultados confirmam a eficiência de fungos derivados do ambiente marinho em biodegradar compostos persistentes e possibilitam o aprimoramento de metodologias utilizando esses micro-organismos em técnicas para descontaminação de ambientes poluídos com xenobióticos.

Submitted by Iatã do Carmo Mendonça null (iata.mendonca@hotmail.com) on 2018-11-13T19:26:17Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Iatã Final.pdf: 6444130 bytes, checksum: 11f109faa73fa111dd02175f3cf51eaf (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Carolina Gonçalves Bet null (abet@iq.unesp.br) on 2018-11-21T12:18:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mendonca_ic_me_araiq_int.pdf: 6335142 bytes, checksum: 3275b085559a59aa0ff58a993812c371 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-21T12:18:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mendonca_ic_me_araiq_int.pdf: 6335142 bytes, checksum: 3275b085559a59aa0ff58a993812c371 (MD5) Previous issue date: 2018-10-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Considerando a variedade de compostos encontrados em produtos de origem natural, o estudo da biodiversidade de um país é de interesse tanto científico quanto econômico. Sendo possível destacar os ecossistemas marinhos que apresentam biodiversidade comparável às florestas tropicais. Devido ao ambiente diferenciado, muitas vezes inóspito, os habitantes do ambiente marinho exibem características bioquímicas diferenciadas, mostrando grande potencial para bioprospecção. A importância do estudo de organismos marinhos na busca por metabólitos secundários bioativos levou à proposta de aprofundar a prospecção química do fungo endofítico Humicola fuscoatra, isolado da alga vermelha Asparagopsis taxiformis. A partir de seu extrato foi possível purificar por técnicas cromatográficas, e identificar 7 substâncias com base nos dados de ressonância magnética nuclear uni e bidimensional (RMN de 1H, RMN de 13C, TOCSY-1D, COSY, HSQC, HMBC) e espectrometria de massas (EM). Dentre estes foram identificados um composto da classe das dicetopiperazinas (P01), duas isocumarinas (P02 e P05), além de 4 substâncias não relatadas na literatura, incluindo três valerolactamas (P03, P06 e P07) e uma cicloexadienona (P04). Além dos compostos purificados por CLAE, foi possível identificar duas substâncias por cromatografia a gás acoplada a espectrometria de massas (CG-EM) sendo elas uma dicetopiperazina e um ftalato. A variedade estrutural dos compostos isolados e a grande quimiodiversidade do extrato de Humicola fuscoatra reforçam a necessidade de se realizar estudos químicos de fungos endofíticos de origem marinha, visto que estes são uma fonte de metabólitos com grande potencial para contribuir na busca por protótipos para novos agentes terapêuticos, além de enfatizar a importância da preservação dos biomas aquáticos, sob constante ameaça por impactos ambientais e mudanças climáticas. / Seeing the variety of compounds obtained from natural products, study a country biodiversity have a scientific interest as well as economic. It is possible to highlight marine ecosystems that present biodiversity comparable to rainforests. Due to the unique environment, often inhospitable, the organisms of the marine environments display uncommon biochemical characteristics, showing great potential for bioprospecting. The importance of the study of marine organisms in the search for bioactive compounds led to the proposal to deepen the prospection of the endophytic fungus Humicola fuscoatra, isolated from the red alga Asparagopsis taxiformis. Its extract led to the purification by chromatographic methods, and identification of 7 compounds based on their NMR spectral data obtained by uni and bidimensional experiments (1H NMR, 13C NMR, TOCSY-1D, COSY, HSQC, HMBC) and mass spectrometry (MS). One diketopiperazine (P01), two isocoumarins (P02 and P05) in addition to four novel compounds, including three valerolactams (P03, P06 and P07) and one cyclehexadienone (P04) were isolated. Moreover another diketopiperazine and one phthalate derivative were identified by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). The structural variety of the identified compounds associated to the rich chemodiversity observed for the Humicola fuscoatra extract reinforces the need to develop additional chemical studies of endophytic fungal strains of marine origin, since they have been providing metabolites with great potential to the development of novel therapeutic agents, in addition to emphasize the importance of aquatic biomes preservation, as they have been continuously threatened by environmental and climate change impacts.