Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-26. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:34Z : No. of bitstreams: 1 000826291_20160226.pdf: 249345 bytes, checksum: 83f89ae928cff063c6487a962a573dfb (MD5) Bitstreams deleted on 2016-02-26T14:03:55Z: 000826291_20160226.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-26T14:04:50Z : No. of bitstreams: 1 000826291.pdf: 818795 bytes, checksum: 47d05f49fd9ee2c1e61968aa35f0ab40 (MD5) / A biocatálise consiste no uso de enzimas (microbianas, vegetais ou animais) para catalisar transformações químicas, principalmente em compostos orgânicos. Em geral, as reações enzimáticas apresentam muitos atrativos quando comparadas às respectivas versões químicas clássicas, por utilizarem catalisadores potencialmente quimio-, regio- e estereosseletivos, biodegradáveis, oriundos de fontes renováveis que requerem condições brandas de reação (pH, temperatura e pressão) e solventes ambientalmente amigáveis (água, fluidos supercríticos, líquidos iônicos). Por isso, e associado às pressões de cunho sócio-econômico-ambiental sofridas pelas indústrias para a utilização de processos sustentáveis e mais eficientes, a busca por novos biocatalisadores tem aumentado consideravelmente. As enzimas envolvidas na conversão de nitrilas estão entre as mais utilizadas industrialmente. Além de seu valor sintético, estas enzimas exercem um papel fundamental em termos de proteção ambiental, pois têm sido empregadas com sucesso na biodegradação e biorremediação de áreas contaminadas com organonitrilas de origem antropogênica. Assim, neste trabalho realizou-se a prospecção de micro-organismos da biodiversidade brasileira quanto à presença de enzimas envolvidas no metabolismo de nitrilas, mais especificamente nitrilases (Nase), nitrila-hidratases (NHase), amidases e as hidroxinitrila liases (HNLase) através de ensaios colorimétricos. Nesse estudo foram encontrados 1 hit positivo para nitrila-hidratase/amidase, 8 para nitrilases e 3 micro-organismos com sistema enzimático indefinido dentre 29 micro-organismos analisados. Para a enzima hidroxinitrila liase, foram avaliados 76 micro-organismos e foram encontrados 27 hits positivos. Estes resultados foram confirmados por técnicas cromatográficas e espectrométricas. Os micro-organismos positivos das triagens colorimétricas foram... / Biocatalysis is the use of enzymes (microbial, plant or animal) to catalyze chemical transformations, primarily of organic compounds. Generally, enzymatic reactions are much more attractive than the classical chemical alternatives, as they use catalysts that are potentially chemo-, region- and stereoselective, biodegradable, which come from renewable sources and that require mild reaction conditions in terms of pH, temperature and pressure and the use of environmentally friendly solvents (water, supercritical fluids, ionic liquids). Therefore and associated to the socioeconomic and environmental pressures exerted on industries to use sustainable and more efficient processes, the search for new biocatalysts has increased considerably. Nitriles converting enzymes are among the most widely ones used industrially. In addition to their synthetic value, these enzymes play a key role in protecting the environmental as they have been successfully used in the biodegradation and bioremediation of areas contaminated by man-made organic nitriles. Thus, herein we intend to investigate microorganisms from Brazilian biodiversity in terms of enzymes involved in the metabolism of nitriles, more specifically nitrilases (Nase), nitrile hydratase (NHase), amidases and hydroxynitrile lyase (HNLase) through colorimetric assays. It was found 1 positive hit for nitrile hydratase/amidase, 8 for nitrilases and 3 microorganisms with undefined enzymatic system within the 29 evaluated microorganisms. Regarding the enzyme hydroxinitrile lyase, 76 microorganisms were evaluated and 27 positive hits were found. Those colorimetric assays were confirmed through chromatographic and spectrometrically techniques. The positive hits found in the colorimetric assay were applied in the study of biodegradation of Totril® herbicide. These reactions were monitored by HPLC-MS/MS and there were found 5 biodegradation products...

Orientador: Cíntia Duarte de Freitas Milagre / Banca: Dulce Helena Siqueira Silva / Banca: André Luis Meleiro Porto / Resumo: A biocatálise consiste no uso de enzimas (microbianas, vegetais ou animais) para catalisar transformações químicas, principalmente em compostos orgânicos. Em geral, as reações enzimáticas apresentam muitos atrativos quando comparadas às respectivas versões químicas clássicas, por utilizarem catalisadores potencialmente quimio-, regio- e estereosseletivos, biodegradáveis, oriundos de fontes renováveis que requerem condições brandas de reação (pH, temperatura e pressão) e solventes ambientalmente amigáveis (água, fluidos supercríticos, líquidos iônicos). Por isso, e associado às pressões de cunho sócio-econômico-ambiental sofridas pelas indústrias para a utilização de processos sustentáveis e mais eficientes, a busca por novos biocatalisadores tem aumentado consideravelmente. As enzimas envolvidas na conversão de nitrilas estão entre as mais utilizadas industrialmente. Além de seu valor sintético, estas enzimas exercem um papel fundamental em termos de proteção ambiental, pois têm sido empregadas com sucesso na biodegradação e biorremediação de áreas contaminadas com organonitrilas de origem antropogênica. Assim, neste trabalho realizou-se a prospecção de micro-organismos da biodiversidade brasileira quanto à presença de enzimas envolvidas no metabolismo de nitrilas, mais especificamente nitrilases (Nase), nitrila-hidratases (NHase), amidases e as hidroxinitrila liases (HNLase) através de ensaios colorimétricos. Nesse estudo foram encontrados 1 hit positivo para nitrila-hidratase/amidase, 8 para nitrilases e 3 micro-organismos com sistema enzimático indefinido dentre 29 micro-organismos analisados. Para a enzima hidroxinitrila liase, foram avaliados 76 micro-organismos e foram encontrados 27 hits positivos. Estes resultados foram confirmados por técnicas cromatográficas e espectrométricas. Os micro-organismos positivos das triagens colorimétricas foram... / Abstract: Biocatalysis is the use of enzymes (microbial, plant or animal) to catalyze chemical transformations, primarily of organic compounds. Generally, enzymatic reactions are much more attractive than the classical chemical alternatives, as they use catalysts that are potentially chemo-, region- and stereoselective, biodegradable, which come from renewable sources and that require mild reaction conditions in terms of pH, temperature and pressure and the use of environmentally friendly solvents (water, supercritical fluids, ionic liquids). Therefore and associated to the socioeconomic and environmental pressures exerted on industries to use sustainable and more efficient processes, the search for new biocatalysts has increased considerably. Nitriles converting enzymes are among the most widely ones used industrially. In addition to their synthetic value, these enzymes play a key role in protecting the environmental as they have been successfully used in the biodegradation and bioremediation of areas contaminated by man-made organic nitriles. Thus, herein we intend to investigate microorganisms from Brazilian biodiversity in terms of enzymes involved in the metabolism of nitriles, more specifically nitrilases (Nase), nitrile hydratase (NHase), amidases and hydroxynitrile lyase (HNLase) through colorimetric assays. It was found 1 positive hit for nitrile hydratase/amidase, 8 for nitrilases and 3 microorganisms with undefined enzymatic system within the 29 evaluated microorganisms. Regarding the enzyme hydroxinitrile lyase, 76 microorganisms were evaluated and 27 positive hits were found. Those colorimetric assays were confirmed through chromatographic and spectrometrically techniques. The positive hits found in the colorimetric assay were applied in the study of biodegradation of Totril® herbicide. These reactions were monitored by HPLC-MS/MS and there were found 5 biodegradation products... / Mestre

Orientador: Cíntia Duarte de Freitas Milagre / Banca: Isabele Rodrigues Nascimento / Banca: Lourdes Campaner dos Santos / Banca: Anita Jocelyne Marsaioli / Banca: Alvaro Takeo Omori / Resumo: Reações catalisadas enzimaticamente constituem uma alternativa ambientalmente atrativa em relação a catálise metálica e organometálica, pois utiliza catalisadores biodegradáveis e oriundos de fontes renováveis, oferecendo ferramentas apropriadas para a transformação de substâncias naturais ou sintéticas levando-se em conta os preceitos da Química Verde. Neste trabalho, foi realizada a clonagem do gene nitrila hidratase (subunidades α e β e gene ativador) de Rhodococcus erythropolis ATCC 4277 e Klebisella oxytoca via metodologia de clonagem livre de restrição e posterior expressão em E. coli para realização de reações de biotransformação. A análise da especificidade do substrato da NHase tipo Fe de R. erythropolis ATCC 4277 indica que este aceita uma diversidade de nitrilas. As nitrilas alifáticas foram hidratadas com conversões acima de 99%, com exceção da acrilonitrila. As nitrilas aromáticas foram hidratadas com conversões que variaram de 1% a 88%. As células inteiras de E. coli recombinante hidrataram o 1,4-fenilenodiacetonitrila com elevada regiosseletividade, enquanto o excesso enantiomérico das nitrilas aromáticas 2-amino-2-(4-fluorofenil) acetonitrila e 2-fenilbutironitrila foram de 7% e 60%, respectivamente. A clonagem do gene NHase de Klebisella oxytoca não foi observada. A segunda etapa deste trabalho consistiu na síntese de 4-(cianometil)benzenoacetanamida, um intermediário importante na síntese de compostos de interesse industrial e utilizado como material de part... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Enzymatically catalyzed reactions are an environmentally attractive alternative for metal and organometallic catalysis, because it uses biodegradable catalysts and from renewable sources, offering appropriate tools for the transformation of natural substances or synthetic taking into account the precepts of Green Chemistry. This work was performed nitrile hydratase gene cloning (α- and β- subunits and activator gene) from Rhodococcus erythropolis ATCC 4277 and Klebisella oxytoca via restriction-free cloning methodology and subsequent expression in E. coli to perform biotransformation reactions. The analysis of the substrate specificity of the Fe-type NHase of R. erythropolis ATCC 4277 indicates that it accepts a diversity of nitriles. The aliphatic nitriles were hydrated with conversions above 99%, with the exception of acrylonitrile. The aromatic nitriles were hydrated with conversions ranging from 1% to 88%. Whole cells of recombinant E. coli hydrated 1,4-phenylenediacetonitrile with high regioselectivity, while the enantiomeric excess of the aromatic nitriles 2-amino-2- (4-fluorophenyl)acetonitrile and 2-phenylbutyronitrile were 7% and 60%, respectively. The cloning of the gene NHase of Klebisella oxytoca was not observed. The second step of this work consisted in the synthesis of 4-(cyanomethyl)benzeneacetanamide an important intermediate in the synthesis of compounds of industrial interest and used as starting material in Grignard reactions and transamidation. A collecti... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Dentre os diversos tipos de patologias, as doenças negligenciadas apresentam grande prevalência na população em países tropicais. A leishmaniose é uma doença negligenciada endêmica no Brasil, com incidência em áreas urbanas e rurais. A ineficácia e elevados efeitos colaterais de fármacos como a Anfotericina B, que é atualmente empregada, tem levado a pesquisa e desenvolvimento de substâncias bioativas antileishmaniose. Um alvo macromolecular de interesse terapêutico é a cisteíno protease B (CPB) devido a sua atuação e importância em diversas etapas do ciclo de vida da Leishmania. Assim, o Grupo de Química Medicinal (NEQUIMED) estuda inibidores covalentes reversíveis da cisteíno protease CPB com potencial atividade antileishmaniose. Neste projeto, a síntese de derivados de dipeptidil-nitrilas é realizada para que com potencial atividade inibidora da CPB e antileishmaniose seja acessado por meio dos ensaios biológicos correspondentes. Neste projeto, derivados e estereoisômeros do composto N-(1-cianociclopropil)-3-fenil-2-((-2,2,2-trifluoro-1-fenil-etil)amino) propanamida foram produzidos e caracterizados. 15 substâncias foram produzidas e purificadas por HPLC e sua pureza determinada por medição de ponto de fusão e HPLC-MS, com caracterização por RMN (1H e 13C) e FT-IR. A partir desta série, a estereosseletividade enzimática para a CPB será acessada por meio de ensaios bioquímicos e biofísicos e também por ensaios celulares a serem realizados por outros membros do grupo. / Among several types of pathologies, neglected tropical diseases present high prevalence in the population in tropical countries. Leishmaniasis is a neglected disease which endemic in Brazil, with incidence in urban and rural areas. The ineffectiveness and numerous side effects of drugs such as amphotericin B, which is currently used for treatment has led to the research and development of bioactive antileishmanial substances. A macromolecular target of therapeutic interest is the enzyme cysteine protease B (CPB) because of its performance and importance at various stages of the Leishmania life cycle. Thus, the Medicinal Chemistry Group (NEQUIMED) studies covalent inhibitors of cysteine protease CPB with potential antileishmanial activity. In this study, the synthesis of dipeptidyl nitrile derivatives is performed so that with potential inhibitory activity for CPB and antileishmaniasis is accessed through the corresponding biological assays. In this project, it was produced and characterized derivatives and stereoisomers of the compound N-(1-cyanocyclopropyl)-3-phenyl-2-((2,2,2-trifluoro-1-phenyl-ethyl)amino)propanamide. 15 substances were produced and purified by HPLC and determined purity by melting point measurement and HPLC-MS, characterizing by NMR (1H and 13C) and FT-IR. From this series, the enzymatic stereoselectivity for CPB will be accessed through biochemical and biophysical assays and by cellular assays to be performed by other members of the group.

No presente estudo, uma triagem foi realizada com 12 fungos marinhos Penicillium miczynskii CBMAI 930, Penicillium raistriicki CBMAI 931, Aspergillus sydowii CBMAI 933, Aspergillus sydowii CBMAI 934, Aspergillus sydowii CBMAI 935, Bionectria sp. CBMAI 936, Penicillium oxalicum CBMAI 1185, Penicillium citrinum CBMAI 1186, Penicillium decaturense CBMAI 1234, Penicillium raistriicki CBMAI 1235, Cladosporium sp. CBMAI 1237 e Aspergillus sydowii CBMAI 1241 para avaliar o potencial enzimático destes micro-organismos frente à fenilacetonitrila 1. Estes micro-organismos foram isolados de esponjas e alga coletadas do litoral norte do estado de São Paulo. A triagem foi realizada em meio sólido mineral suplementado com glicose e fenilacetonitrila 1 como única fonte de nitrogênio. Dentre os fungos, 8 adaptaram-se muito bem ao substrato 1 nas respectivas quantidades 5 µL (0,04 mmol), 10 µL (0,08 mmol) e 15 µL (0,12 mmol). Em seguida, a triagem foi realizada em meio líquido (20 µL (0,17 mmol), 40 µL (0,35 mmol) e 60 µL (0,50 mmol) de fenilacetonitrila 1 e obteve um bom crescimento de massa micelial dos fungos. Experimentos realizados na ausência de fenilacetonitrila 1, tanto em meio sólido, quanto em meio líquido, não promoveram o crescimento microbiano, evidenciando que as enzimas capazes de hidrolisarem nitrilas presente no sistema catalítico são construtivas. A fenilacetonitrila 1 foi biotransformada ao ácido 2-(2-hidroxifenil)acético 1b (51% pelo fungo A. sydowii CBMAI 934) por todos os fungos adaptados. Devido ao bom crescimento do fungo A. sydowii CBMAI 934 em meio mineral sólido e líquido na presença de fenilacetonitrila 1, este fungo foi selecionado para promover reações de hidrólise frente a diferentes organonitrilas, arilcetonitrilas: 4-fluorofenilacetonitrila 2, 4-clorofenilacetonitrila 3, 4-metoxifenilacetonitrila 4, 2-metilfenilacetonitrila 5, 3-metilfenilacetonitrila 6, 4-metilfenilacetonitrila 7 aos seus correspondentes ácidos carboxílicos 4-fluorofenilacético 2a (51%), 4-clorofenilacético 3a (55%), 4-metoxifenilacético 4a (43%), 2-metilfenilacético 5a (76%), 3-metilfenilacético 6a (52%) e 4-metilfenilacético 7a (46%), em nitrila alifática, 2-(1-ciclo-hexen-1-il)acetonitrila 8 ao ácido 2-(1-ciclo-hexen-1-il)acético 8a (28%) e nitrila hetero-aromática, 2-cianopiridina 19 a 2-piridinamida 19a. As reações foram acompanhadas por GC-FID e os produtos de biotransformações foram isolados e caracterizados por GC-MS, HRMS, RMN de 1H e de 13C. Este trabalho envolveu o primeiro estudo frente à biotransformação de nitrilas por micro-organismos de origem marinha. / In the present study, a screening of 12 marine fungi Penicillium miczynskii CBMAI 930, Penicillium raistriicki CBMAI 931, Aspergillus sydowii CBMAI 933, Aspergillus sydowii CBMAI 934, Aspergillus sydowii CBMAI 935, Bionectria sp. CBMAI 936, Penicillium oxalicum CBMAI 1185, Penicillium citrinum CBMAI 1186, Penicillium decaturense CBMAI 1234, Penicillium raistriicki CBMAI 1235, Cladosporium sp. CBMAI 1237 and Aspergillus sydowii CBMAI 1241 was done in order to evaluate the enzymatic potential of these microorganisms in phenylacetonitrile 1. These microorganisms were isolated from sponges and algae collected at the north shore of Sao Paulo State. The screening was carried out in solid mineral medium supplemented with glucose and phenylacetonitrile 1 as the only source of nitrogen. Among the fungi, 8 adapted to the subtract really well 5 µL (0,04 mmol), 10 µL (0,09 mmol) and 15 µL (0,13 mmol). Afterwards, a screening was carried out in liquid medium 20 µL (0,17 mmol), 40 µL (0,35 mmol) and 60 µL (0,50 mmol) of phenylacetonitrile 1) and a great mass of the fungi was obtained. The phenylacetonitrile 1 was biotransformed in the acid 2-(2-hydroxyphenyl)acetic 1b (51% by the fungus A. sydowii CBMAI 934) by all the adapted fungi. Experiments carried out without phenylacetonitrile 1, both in solid and liquid media did not show microbial growth. Enzymes which hydrolyzed nitriles present in the catalytic system were constructive. Due to the good growth rate of the fungus A. sydowii CBMAI 934 in solid and liquid mineral media in presence of phenylacetonitrile 1, this fungus was selected to promote hydrolysis reactions in different organonitriles, arylacetonitriles: 4-fluorophenylacetonitrile 2, 4-chlorophenylacetonitrile 3, 4-methoxyphenylacetonitrile 4, 2-methylphenylacetonitrile 5, 3-methylphenylacetonitrile 6, 4-methylphenylacetonitrile 7 in their corresponding carboxylic acids 4-fluorophenylacetic 2a (51%), 4-chlorophenylacetic 3a (55%), 4-methoxyphenylacetic 4a (43%), 2-methylphenylacetic 5a (76%), 3-methylphenylacetic 6a (52%) and 4-methylphenylacetic 7a (46%), aliphatic nitrile 2-(1-cyclohexen-1-yl)acetonitrile 8 to 2-(1-cyclohexen-1-yl)acetic acid 8a (28%) and heteroaromatic nitrile 2-cyanopiridine 19 to 2-pyridinecarboxamides 19a. The reactions were monitored by GC-FID and the biotransformation products were isolated and characterized by GC-MS, HRMS and 1H and 13C NMR. This work involved the first study on the biotransformation of nitriles by marine microorganisms.

No presente estudo, uma triagem foi realizada com 12 fungos marinhos Penicillium miczynskii CBMAI 930, Penicillium raistriicki CBMAI 931, Aspergillus sydowii CBMAI 933, Aspergillus sydowii CBMAI 934, Aspergillus sydowii CBMAI 935, Bionectria sp. CBMAI 936, Penicillium oxalicum CBMAI 1185, Penicillium citrinum CBMAI 1186, Penicillium decaturense CBMAI 1234, Penicillium raistriicki CBMAI 1235, Cladosporium sp. CBMAI 1237 e Aspergillus sydowii CBMAI 1241 para avaliar o potencial enzimático destes micro-organismos frente à fenilacetonitrila 1. Estes micro-organismos foram isolados de esponjas e alga coletadas do litoral norte do estado de São Paulo. A triagem foi realizada em meio sólido mineral suplementado com glicose e fenilacetonitrila 1 como única fonte de nitrogênio. Dentre os fungos, 8 adaptaram-se muito bem ao substrato 1 nas respectivas quantidades 5 µL (0,04 mmol), 10 µL (0,08 mmol) e 15 µL (0,12 mmol). Em seguida, a triagem foi realizada em meio líquido (20 µL (0,17 mmol), 40 µL (0,35 mmol) e 60 µL (0,50 mmol) de fenilacetonitrila 1 e obteve um bom crescimento de massa micelial dos fungos. Experimentos realizados na ausência de fenilacetonitrila 1, tanto em meio sólido, quanto em meio líquido, não promoveram o crescimento microbiano, evidenciando que as enzimas capazes de hidrolisarem nitrilas presente no sistema catalítico são construtivas. A fenilacetonitrila 1 foi biotransformada ao ácido 2-(2-hidroxifenil)acético 1b (51% pelo fungo A. sydowii CBMAI 934) por todos os fungos adaptados. Devido ao bom crescimento do fungo A. sydowii CBMAI 934 em meio mineral sólido e líquido na presença de fenilacetonitrila 1, este fungo foi selecionado para promover reações de hidrólise frente a diferentes organonitrilas, arilcetonitrilas: 4-fluorofenilacetonitrila 2, 4-clorofenilacetonitrila 3, 4-metoxifenilacetonitrila 4, 2-metilfenilacetonitrila 5, 3-metilfenilacetonitrila 6, 4-metilfenilacetonitrila 7 aos seus correspondentes ácidos carboxílicos 4-fluorofenilacético 2a (51%), 4-clorofenilacético 3a (55%), 4-metoxifenilacético 4a (43%), 2-metilfenilacético 5a (76%), 3-metilfenilacético 6a (52%) e 4-metilfenilacético 7a (46%), em nitrila alifática, 2-(1-ciclo-hexen-1-il)acetonitrila 8 ao ácido 2-(1-ciclo-hexen-1-il)acético 8a (28%) e nitrila hetero-aromática, 2-cianopiridina 19 a 2-piridinamida 19a. As reações foram acompanhadas por GC-FID e os produtos de biotransformações foram isolados e caracterizados por GC-MS, HRMS, RMN de 1H e de 13C. Este trabalho envolveu o primeiro estudo frente à biotransformação de nitrilas por micro-organismos de origem marinha. / In the present study, a screening of 12 marine fungi Penicillium miczynskii CBMAI 930, Penicillium raistriicki CBMAI 931, Aspergillus sydowii CBMAI 933, Aspergillus sydowii CBMAI 934, Aspergillus sydowii CBMAI 935, Bionectria sp. CBMAI 936, Penicillium oxalicum CBMAI 1185, Penicillium citrinum CBMAI 1186, Penicillium decaturense CBMAI 1234, Penicillium raistriicki CBMAI 1235, Cladosporium sp. CBMAI 1237 and Aspergillus sydowii CBMAI 1241 was done in order to evaluate the enzymatic potential of these microorganisms in phenylacetonitrile 1. These microorganisms were isolated from sponges and algae collected at the north shore of Sao Paulo State. The screening was carried out in solid mineral medium supplemented with glucose and phenylacetonitrile 1 as the only source of nitrogen. Among the fungi, 8 adapted to the subtract really well 5 µL (0,04 mmol), 10 µL (0,09 mmol) and 15 µL (0,13 mmol). Afterwards, a screening was carried out in liquid medium 20 µL (0,17 mmol), 40 µL (0,35 mmol) and 60 µL (0,50 mmol) of phenylacetonitrile 1) and a great mass of the fungi was obtained. The phenylacetonitrile 1 was biotransformed in the acid 2-(2-hydroxyphenyl)acetic 1b (51% by the fungus A. sydowii CBMAI 934) by all the adapted fungi. Experiments carried out without phenylacetonitrile 1, both in solid and liquid media did not show microbial growth. Enzymes which hydrolyzed nitriles present in the catalytic system were constructive. Due to the good growth rate of the fungus A. sydowii CBMAI 934 in solid and liquid mineral media in presence of phenylacetonitrile 1, this fungus was selected to promote hydrolysis reactions in different organonitriles, arylacetonitriles: 4-fluorophenylacetonitrile 2, 4-chlorophenylacetonitrile 3, 4-methoxyphenylacetonitrile 4, 2-methylphenylacetonitrile 5, 3-methylphenylacetonitrile 6, 4-methylphenylacetonitrile 7 in their corresponding carboxylic acids 4-fluorophenylacetic 2a (51%), 4-chlorophenylacetic 3a (55%), 4-methoxyphenylacetic 4a (43%), 2-methylphenylacetic 5a (76%), 3-methylphenylacetic 6a (52%) and 4-methylphenylacetic 7a (46%), aliphatic nitrile 2-(1-cyclohexen-1-yl)acetonitrile 8 to 2-(1-cyclohexen-1-yl)acetic acid 8a (28%) and heteroaromatic nitrile 2-cyanopiridine 19 to 2-pyridinecarboxamides 19a. The reactions were monitored by GC-FID and the biotransformation products were isolated and characterized by GC-MS, HRMS and 1H and 13C NMR. This work involved the first study on the biotransformation of nitriles by marine microorganisms.

A funcionalização régiosseletiva e quimiosseletiva de arenos utilizando reagentes organometálicos têm sido uma ferramenta importante na síntese de novas moléculas de interesse científico e tecnológico, principalmente para a Química Medicinal. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi investigar a reatividade de amidetos metálicos na funcionalização de benzonitrilas, uma vez que o grupo ciano é um importante intermediário sintético e pode ser transformado em diversos grupos funcionais. Para tanto, inicialmente, cianofenóis foram convertidos aos respectivos pivalatos, carboxilatos e fosforodiamidetos, sendo estes grupos estudados como grupos orto-dirigentes de metalação. Com o objetivo de desenvolver metodologias para funcionalização dos substratos, diferentes amidetos de lítio e mistos de magnésio e lítio foram estudados sob diferentes condições reacionais, sendo iodo o eletrófilo padrão para monitoramento das reações. De maneira geral, observou-se pouca reatividade das bases mistas TMPMgCl?LiCl e TMP2MgCl?2LiCl frente aos substratos estudados. Por outro lado, a base TMPLi se mostrou efetiva na funcionalização dos substratos, sendo que os produtos de rearranjo de Fries foram sempre majoritários em detrimento aos produtos de iodólise. Com isso, diferentes benzonitrilas funcionalizadas de estrutura inédita na literatura puderam ser sintetizadas de maneira regiosseletiva, sendo os produtos caracterizados por meio de análises de RMN bidimensionais. Similarmente, na etapa final do projeto, a reatividade das mesmas bases foi investigada em reações com metóxi-benzonitrilas, sendo que neste caso os iodetos esperados foram obtidos em bons rendimentos pelo uso das bases mistas de magnésio e litio. Adicionalmente, os intermediários organometálicos demostraram boa reatividade frente a diversos eletrófilos, proporcionando o isolamento de benzonitrilas substituídas com diferentes grupos funcionais, sendo estas de grande interesse sintético e medicinal. / The regioselective and chemoselective functionalization of arenes using organometallic reagents has been an important tool for the synthesis of new molecules of scientific and technologic interest, especially for the Medicinal Chemistry. In this context, the objective of this work was to investigate the reactivity of metallic amides in the functionalization of benzonitriles once the cyano group is an important synthetic intermediate and can be transformed in several different functional groups. Thus, initially, cyanophenols were converted to the respective pivalates, carboxylates and phosphodiamides which were studied as ortho directing metalation groups. With the goal of developing methodologies for the functionalization of the cited substrates, different lithium amides and mixed lithium-magnesium amides were studied under different reaction conditions being iodide the standard electrophile for reaction monitoring. In general, it was observed little reactivity of the mixed bases TMPMgCl?LiCl and TMP2MgCl?2LiCl against the studied substrates. On the other hand, the TMPLi base has proved to be effective in the functionalization of the substrates though the Fries\' rearrangement products were always observed in majority compared to the iodolysis products. By using this strategy, several novel functionalized benzonitriles could be synthetized in a regioselective way with the products being characterized by bidimensional NMR techniques. Similarly, in the final stage of the project the reactivity of the same bases was investigated in reactions employing methoxi-benzonitriles where the mixed lithium-magnesium afforded the expected iodides in good yields. Additionally, the organometallic intermediates demonstrated good reactivity against several electrophiles providing the isolation of substituted benzonitriles of great synthetic and medicinal interest.

A funcionalização regiosseletiva e quimiosseletiva de arenos e heterociclos utilizando reagentes organometálicos têm sido uma ferramenta importante na síntese de novas moléculas bioativas, assim como na química de materiais. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi investigar a reatividade de novos reagentes mistos de magnésio e de lítio na funcionalização de nitrilas aromáticas (dicianobenzeno) e heteroaromáticas (furano, tiofeno, piridina e pirazina), uma vez que o grupo ciano é um importante intermediário sintético e pode ser transformado em diversos grupos funcionais. Para todos os substratos, foram realizados testes metodológicos, a fim de obter a melhor condição reacional de metalação utilizando a base organometálica TMPMgCloLiCl na presença ou ausência de aditivos, como ZnCl2. Após a formação do intermediário magnesiado, diferentes eletrófilos foram testados, levando aos produtos desejados em bons rendimentos. Por outro lado, após reações de transmetalação com cloreto de zinco, os intermediários puderam ser arilados através de reações de acoplamento cruzado de Negishi. Além disso, o estudo de metalação dirigida de nitrilas contendo furano e tiofeno em sua estrutura resultou na síntese de nitrilas heterocíclicas funcionalizadas em bons rendimentos. De forma similar, na sequência do trabalho, as funcionalizações de uma série de piridinas e pirazinas foram avaliadas utilizando a base TMPMgCloLiCl , tanto em condições convencionais, quanto pelo uso de irradiação de micro-ondas na etapa de metalação. Após as reações dos reagentes organomagnésio correspondentes com diversos eletrófilos, foram obtidos pirazinas e piridinas funcionalizadas com interessantes quimio- e regiosseletividades, e em rendimentos moderados. Finalmente, a reatividade de cianobenzenos e dicianobenzenos frente à base TMPMgCloLiCl foi também avaliada, e neste caso os reagentes de lítio se mostraram mais eficientes para funcionalização destes compostos. / The regio- and chemoselective functionalization of arenes and heterocycles using organometallic reagents has been an important synthetic tool in the synthesis of new bioactive molecules, as well as in materials chemistry. In this context, the objective of this study was to investigate the reactivity of new mixed magnesium-lithium reagents in the functionalization of aromatic nitriles (dicyanobenzene) and heteroaromatic (furan, thiophene, pyridine and pyrazine), whereas the cyano group is an important synthetic intermediate and can be transformed into various functional groups. For all substrates, methodological trials were performed in order to stablish the best reaction conditions of metalation using organometallic base TMPMgCloLiCl in the presence or absence of additives such as ZnCl2. After formation of the magnesiated intermediated, reactions were quenched with several electrophiles, leading to the desired products in good yields. Following a transmetalation step with ZnCl2, intermediates could be arylated using Negishi cross-coupling reactions. Moreover, the metalation study using nitrile-substituted furan and thiophene substrates resulted in functionalized heterocyclic nitriles in good yields. Similarly, the functionalization of pyridines and pyrazines with TMPMgCloLiCl were also evaluated using both conventional conditions and under microwave irradiation in the metalation step. After that, the treatment of the corresponding organomagnesium intermediates with various electrophiles provided functionalized pyrazines and pyridines with interesting chemo- and regioselectivity and in moderated yields. Finally, the reactivity of cyano- and dicyanobenzenes against the base TMPMgCloLiCl was also evaluated, however in this case the organolithium reagents appeared to be more efficient for the functionalization of this class of compounds

Neste trabalho, é investigado o efeito exercido por grupos alquiltio, sobre a basicidade de nitrilas alifáticas. Com esta finalidade, foi estudada uma extensa série de nitrilas alquiltio-substituídas em posição α, β, γ e δ, juntamente com nitrilas não substituídas, escolhidas para efeito de comparação. O conjunto de compostos investigados foi o seguinte: acetonitrila, propionitrila, butironitrila, valeronitrila, hexanonitrila, heptanonitrila, octanonitrila, isobutironitrila, 2-metilvaleronitrila, pivalonitrila, 2,2\'-dimetilvaleronitrila, metiltioacetonitrila, α-metiltiopropionitrila, etiltioacetonitrila, α-etiltiopropionitrila, α-etiltioisobutironitrila, terc-butiltioacetonitrila, β-etiltiopropionitrila, β-etiltiobutironitrila, γ-etiltiobutironitrila, δ-etiltiovaleronitrila e etilselenoacetonitrila. É apresentada inicialmente, uma revisão bibliográfica sobre vários aspectos eletrônicos e estruturais do ciano grupo, incluindo potenciais de ionização e participação de orbitais moleculares na formação de pontes de hidrogênio. são também apresentados métodos utilizados para a determinação de constantes de associação aceptor-doador pela ressonância magnética nuclear. São fornecidos os resultados de basicidade relativa das nitrilas não substituídas e α-alquiltio-nitrilas. Tais dados foram obtidos através de medidas dos deslocamentos químicos, na r.m.n., dos protons de doadores, fenol e p-clorofenol, em sistemas ternários nitrila-doador fenólico-tetracloreto de carbono. São apresentados também, valores de constantes de associação para os mesmos sistemas, determinados pelo emprego do método de Benesi e Hildebrand. São apresentados os dados de deslocamentos químicos e de constante de associação para as β-, γ- e δ-etiltionitrilas e nitrilas não substituídas correspondentes pelo estudo de sistemas ternários nitrila-doador fenólico-tetracloreto de carbono. São fornecidos os deslocamentos químicos do próton etinílico do fenilacetileno associado às nitrilas β-, γ- e δ-etiltio-substituídas e nitrilas não substituídas correspondentes, em sistema binário. São descritas as preparações de nove nitrilas a saber: butironitrila, octanonitrila, isobutironitrila, metiltioacetonitrila, α-etiltiopropionitrila, β-etiltiopropionitrila, β-etiltiobutironitrila, δ-etiltiovaleronitrila e etilselenoacetonitrila, das quais, três são compostos novos. Os resultados obtidos permitem concluir que: a) a associação com doador de protons, em α-alquiltionitrilas, ocorre no ciano grupo e não no enxofre; b) as nitrilas α-alquiltio-substituídas apresentam uma diminuição de basicidade com relação aos análogos não substituídos; c) as nitrilas β-etiltio-substituídas, estudadas nos sistemas ternários, apresentam basicidade ligeiramente menor do que as correspondentes não substituídas; d) a substituição de um grupo metilena em posições afastadas (γ e δ), em relação ao ciano grupo, por enxofre, não conduz a alteração de basicidade quando as medidas são efetuadas em sistemas ternários e provoca um aumento da basicidade quando se trabalha em sistemas binários. São discutidas as causas da diminuição de basicidade em α-alquiltio-nitrilas. A influência dos efeitos estérico e indutivo, como únicos determinantes desta diminuição, é excluída devido à diminuição de frequência de estiramento do ciano grupo nestes compostos e ao resultado de basicidade e frequência da etilselenoacetonitrila. Discute-se a divergência de resultados na série de nitrilas β-, γ- e δ-etiltio-substituídas, nos sistemas ternários e binários. É sugerida a hipótese da transferência de carga intra ou intermolecular, envolvendo o enxofre e o ciano grupo, em tais compostos. Finalmente, é proposta a interação entre enxofre e ciano grupo, como causa preponderante para a diminuição de basicidade em α-alquiltio-nitrilas. É também sugerido, que a pequena diminuição de basicidade, observada para as β-etiltio-nitrilas, em sistema ternário, seja devida ao efeito indutivo do enxofre. / The effects of alkylthio groups on the basicities of aliphatic nitriles have been investigated. A large number of unsubstituted and alkylthio-nitriles have been studied, including the following compounds: acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, hexanenitrile, heptanenitrile, octanenitrile, isobutyronitrile, 2-methylvaleronitrile, trimethylacetonitrile, 2,2\'-dimethylvaleronitrile, methylthioacetonitrile, α-methylthiopropionitrile, ethylthioacetonitrile, α-ethylthiopropionitrile, α-ethylthioisobutyronitrile, tert-butylthioacetonitrile, β-ethylthiopropionitrile, β-ethyl thiobutyronitrile, δ-ethylthiovaleronitrile and ethylselenoacetonitrile. A literature review on several electronic and structural aspects of the cyano-group, in aliphatic nitriles, like its ionization potentials and its hydrogen bonding ability as measured by n.m.r. spectroscopy, is presented, as well as the methods of determination of association constants by n.m.r. spectroscopy. The relative basicities data measured from hydrogen chernical shifts of phenol and p-chlorofenol associated to the above nitriles, in ternary systems, using carbon tetrachloride as solvent, are reported. The association constants for the same systems, determined by Benesi-Hildebrand method are given. The relative basicities data of β-, γ- and δ-alkylthio-nitriles measured from chemical shifts of phenylacetylene, in binary systems, are presented. The syntheses of the following nitriles: butyro nitrile, octanenitrile, isobutyronitrile, methylthioacetonitrile, α-ethylthiopropionitrile, β-ethylthiopropionitrile, β-ethylthiobutyronitrile, δ-ethylthiovaleronitrile and ethylselenoacetonitrile, are described. The following conclusions and suggestions are presented: 1) in α-alkylthio-nitriles, the association with proton donors, takes place on the cyano group instead of on the sulphur; 2) the α-alkylthio-nitriles are weaker bases than the corresponding unsubstituted nitriles; 3) in ternary systems, β-alkylthio-nitriles are slightly less basic than the corresponding unsubstituted compounds; 4) in binary systems β-alkylthio-nitriles are stronger bases than the corresponding unsubstituted compound; 4) in ternary systems, γ- and δ-alkylthio-nitriles do not show any change in basicity in confront with unsubstituted compounds, but an increase in basicity is observed in binary systems. The hypothesis of the steric hindrance to proton donor association and the one of the inductive effect of the sulfur atom, as the only factors responsibles for the decrease of cyano-group basicity in α-alkylthio-nitriles, have been excluded. The divergency of the relative basicities of β-, γ- and δ-alkylthio-nitriles, obtained by measurements in ternary and binary systems is attributed to an intra- or intermolecular charge transfer involving the sulphur atom and the cyano-group. Lastly, an interaction between the cyano-group and the sulphur atom is suggested as responsible for the decrease of the basicity observed for the α-alkylthio-nitriles. The slight decrease of basicity observed for the β-derivatives in ternary systems, is attributed to the inductive effect of the sulphur atom.

Neste trabalho investigamos a influência de alquiltio grupos sobre a basicidade e frequência de estiramento do ciano grupo de nitrilas alifáticas. Com esta finalidade foi estudada uma grande série de nitrilas alquiltio-substituidas em posição α, β γ, e δ, além de nitrilas não substituídas, incluídas para efeito de comparação. A série completa compõe-se dos seguintes compostos: acetonitrila, propionitrila, butironitrila, valeronitrila, hexanonitrila, heptanonitrila, octanonitrila, isobutironitrila, 2-metilvaleronitrila, pivalonitrila, 2,2\'-dimetilvaleronitrila, metiltioacetonitrila, α-metiltiopropionitrila, etiltioacetonitrila, α-etiltiopropionitrila, α-etiltioisobutironitrila, α-terc-butiltioacetonitrila, β-etiltiopropionitrila, β-etiltiobutironitrila, γ-etiltiobutironitrila e δ-etiltiovaleronitrila. É apresentada uma revisão bibliográfica na qual são abordados aspectos de estrutura, características espectrais e habilidade de formação de ponte de hidrogênio do ciano grupo de nitrilas, além de serem relatados trabalhos concernentes à auto-associação e momento dipolar de tais compostos. São fornecidos os dados de medidas de deslocamentos da frequência do grupo hidroxila do fenol e p-clorofenol (Δvo(OH)) em complexo 1:1 com as nitrilas estudadas, em tetracloreto de carbono, pelo emprego da espectroscopia no infravermelho. São apresentadas as frequências de estiramento do ciano grupo (vo (CN)) das mesmas nitrilas, em tetracloreto de carbono. São descritas as sínteses de algumas das nitrilas da série estudada, a saber: hexanonitrila, heptanonitrila, 2-metilvaleronitrila, 2,2\'-dimetilvaleronitrila, etiltioacetonitrila, α-etiltioisobutironitrila e γ-etiltiobutironitrila. Feita uma análise dos resultados das medidas realizadas, conclue-se que: 1) as nitrilas α-alquiltio-substituídas apresentam uma diminuição da basicidade e uma diminuição da frequência de estiramento do ciano grupo, com relação aos compostos análogos não substituídos; 2) as nitrilas &#946-etiltio-substituídas apresentam uma ligeira diminuição de basicidade em comparação com os compostos não substituídos correspondentes; 3) a introdução de um etiltio grupo nas posições γ e δ não produz qualquer alteração na basicidade do ciano grupo. Urna discussão é apresentada, focalizando-se a validade dos resultados de basicidade obtidos, assim como a sua atribuição. É eliminada a possibilidade da competição do átomo de enxofre na medida de basicidade do ciano grupo. São excluídas, também, as hipóteses de o impedimento estérico e o efeito indutivo do enxofre serem os únicos efeitos responsáveis pela diminuição de basicidade do ciano grupo, observada em β-alquiltio-nitrilas. Os resultados relatados para as α-, β-, γ-e δ-alquiltio-nitrilas, investigadas pelo emprego de sistema ternário, são comparados com os anteriormente obtidos por B.Wladislaw e col, em sistema ternário. Observa-se concordância no caso de nitrilas α-alquiltio-substituídas, mas não no de nitrilas com enxofre em posições mais afastadas, para as quais, em sistema binário, foi relatado um aumento de basicidade. Discutem-se as divergências observadas, sugerindo-se a possibilidade da ocorrência, no caso de sistema binário, de uma associação intra ou intermolecular envolvendo o enxofre e o ciano-grupo. Finalmente, é sugerida a interação entre enxofre e ciano grupo como provável causa da diminuição de basicidade em α-alquiltio-nitrilas. É aventada a hipótese de que a ligeira diminuição de basicidade em β-etiltio-nitrilas, observada em sistema ternário, seja proveniente do efeito indutivo do enxofre. / This thesis investigates the influence of alkylthio-groups on the basicities and stretching frequencies of the cyano-group of aliphatic nitriles. A large series of alkylthio- and unsubstituted nitriles was studied, including the following compounds: acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, capronitrile, heptanenitrile, octanenitrile, isobutyronitrile, 2-methylvaleronitrile, trimethylacetonitrile, 2,2\'-dimethylvaleronitrile, methylthioacetonitrile, α-methylthiopropionitrile, ethylthioacetonitrile, α-ethyl-thiopropionitrile, α-ethylthioisobutyronitrile, α-tert-butylthioacetonitrile, β.ethylthiopropionitrile, β-ethylthiobutyronitrile, γ-ethylthiobutyronitrile and &#948-ethylthiovaleronitrile. The thesis contains: A literature review on the structure, polarity and hydrogen bonding ability of the cyano-group of aliphatic nitriles, as well as self-association and dipolar moments of the same compounds. The data of relative basicities (Δvo(OH)) of the cyano-group as measured by i.r. shifts of OH stretching vibration of phenol and p-chlorophenol associated to the above mentioned nitriles (1:1), in carbon tetrachloride. The stretching frequencies (vo (CN)) of the cyano-group for the same nitriles, in carbon tetrachloride. The syntheses of the following compounds: capronitrile, heptanenitrile, 2-methylvaleronitrile, 2,2\'-dimethylvaleronitrile, ethylthioacetonitrile, α-ethlthioisobutyronitrile and γ-ethylthiobutyronitrile. The Δvo(OH) measurements show that: 1) the α-alkylthio-nitriles are less basic than the corresponding unsubstituted nitriles; 2) there is a slight decrease of the cyano-group basicity when the β-methylene-group is replaced by a sulphur atom; 3) the nitriles, in which sulphur atom and cyano-group are apart by three or four methylene-groups, do not undergo any change in the basicity. Several aspects are discussed in the light of the obtained data. Thus, evidences are provided that the decrease of basicity observed is a measure of the cyano-group basicity, without any competition of the sulphur atom. The hypotheses of steric hindrance and inductive effect as responsible for the decrease of the cyano-group basicity in the α-alkylthio-nitriles are excluded. The basicity data obtained for α-, β-, γ- and δ-alkylthio-nitriles, in ternary system, are compared with those reported, previously, by B.Wladislaw et al., for binary system. While our results for the &#945-derivatives are in accord with the previous ones, those for the nitriles with sulphur further removed from the cyano-group are contrasting. The increase of basicity for the latter compounds, observed previously, is tentatively explained by intra- or intermolecular association involving the cyano-group and sulphur atom. Finally, an interaction between cyano-group and sulphur is suggested as responsible for the decrease of basicity in the α-alkylthio-nitriles. The slight decrease of basicity, observed for the β-derivatives, is suggested to be best explained as due to the inductive effect of sulphur atom.