Orientadora: Cintia Duarte de Freitas Milagre / Banca: Alberto José Cavalheiro / Banca: Ian Castro Gamboa / Banca: José Augusto Rosário Rodrigues / Banca: Alvaro Takeo Omori / Resumo: O emprego da Biocatálise utilizando enzimas isoladas ou células íntegras fornece alternativas eficientes e potencialmente quimio-, regio- e estereosseletivas para a transformação de uma ampla variedade de compostos orgânicos. Neste trabalho aplicamos a Biocatálise na síntese quimioenzimática de derivados de α-metil-β-hidroxiéster utilizando a levedura Saccharomyces cerevisiae na redução de α-metileno-β-cetoésteres e também na síntese de 4-tiazolidinonas através de uma reação multicomponente one-pot combinada com o uso de biocatalisadores. Dessa forma esta tese é composta de três capítulos, sendo o primeiro uma introdução geral seguida de dois capítulos de trabalho experimental, resultados e discussão. Os α-metil-β-hidroxiésteres são compostos importantes para a síntese orgânica assimétrica, onde são aplicados como blocos construtores para a síntese de diversos compostos. Nesse contexto, existe um grande interesse na busca por métodos convenientes e seletivos para sua síntese. Dentre as estratégias mais estudadas, a redução assimétrica de α-metileno-β-cetoésteres tem sido a via mais investigada. Neste trabalho, a rota sintética proposta para a obtenção dos substratos α-metileno-β-cetoéster consistiu na obtenção dos α-metileno-β-hidroxiésteres através da reação de Morita-Baylis-Hillman (rendimentos de 64 a 96%), seguida por uma reação de oxidação utilizando o ácido 2-iodoxibenzóico (IBX) (rendimentos de 88 a 95%). Os substratos α-metileno-β-cetoésteres foram submetidos a reação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The application of biocatalysis using isolated enzymes and entire cells is a powerful tool to transform a wide range of organic compounds in chemo-, regio- and stereoselective mode. In this work, we applied the biocatalysis in the chemical enzymatic synthesis of α-methyl-β-hydroxy ester using Saccharomyces cerevisiae by the bioreduction of α-methylene-β-keto ester and 4-thiazolidinones by a one-pot multicomponent reaction combined biocatalysts. This work is composed by a general introduction followed by two chapters of experimental work, results and discussion. The α-methyl-β-hydroxy ester is an important compound for asymmetric organic synthesis, where they are applied as building blocks to the synthesis of several compounds. This synthesis is getting attention following appropriate methodologies and high selectivity. In the most studied strategies, the asymmetric reduction of α-methylene-β-keto ester in the chemical or enzymatic path are one of the most investigated approaches. The synthesis route to the formation of α-methylene-β-keto ester was the conversion of α-methylene-β-hydroxy ester by Morita-Baylis-Hillman reaction (yields of 64 to 96%), followed by an oxidation reaction using IBX (yields of 88 to 95%). The α-methylene-β-keto ester substrates were exposed as a reactant to the bioreduction reaction applying Saccharomyces cerevisiae. The product α-methyl-β-hydroxy ester were produced with 66 to 99% of conversion, the diasteroselectivity of 91:9 and enantiomeric excess higher than 99% to all diasteroisomers. Concluding, the S. cerevisiae could bioreduce the α-methylene-β-keto ester to α-methyl-β-hydroxy ester with high diastereo- and enantioselectivity. The 4-thiazolidinones are an important heterocyclic scaffolds present in many biologically and pharmacologically active compounds. Therefore, the development of a proper methodology to synthesize this compound is an actual concer... / Doutor

Este trabalho envolveu reações de biocatálise com objetivo de obter compostos enantiomericamente puros. Assim foram realizadas reações de redução de derivados de acetofenonas, resolução enzimática de alcoóis e azido-alcoóis e imobilização de células fúngicas em suportes sólidos para aplicação em biocatálise. Foi realizada a redução enantiosseletiva da 1-(4-metoxifenil)etanona (1) através da triagem com nove fungos marinhos (Aspergillus sydowii CBMAI 935, A. sydowii CBMAI 934, A. sclerotiorum CBMAI 849, Bionectria sp. CBMAI 936, Beauveria felina CBMAI 738, Cladosporium cladosporioides CBMAI 857, Mucor racemosus CBMAI 847, Penicillium citrinum CBMAI 1186, P. miczynskii CBMAI 930). Os fungos A. sydowii CBMAI 935 e Bionectria sp. CBMAI 936 catalisaram a biorredução estereosseletiva da 1-(4-metoxifenil)etanona (1) para o correspondente (R)-1-(4-metoxifenil)etanol (1a) com excelentes excessos enantioméricos (>99%). Os fungos B. felina CBMAI 738 e P. citrinum CBMAI 1186 catalisaram a biorredução estereosseletiva da cetona 1 para o correspondente S-álcool 1a com 69% de excesso enantiomérico. Os fungos marinhos (A. sclerotiorum CBMAI 849, A. sydowii CBMAI 934, B. felina CBMAI 738, M. racemosus CBMAI 847, P. citrinum CBMAI 1186, P. miczynskii CBMAI 931, P. miczynskii CBMAI 830, P. oxalicum CBMAI 1185, Trichoderma sp. CBMAI 932) foram utilizados na bioconversão assimétrica das iodoacetofenonas 2-4 para os correspondentes iodofeniletanois 2a-4a. Todos os fungos marinhos produziram exclusivamente (S)-o-iodofeniletanol (2a) e (S)-m-iodofeniletanol (3a) com diferentes valores de excessos enantioméricos (62-99%). Os fungos B. felina CBMAI 738, P. miczynskii CBMAI 830, P. oxalicum CBMAI 1185 e Trichoderma sp. CBMAI 932 produziram o correspondente (R)-p-iodofeniletanol (4a) com excessos enantioméricos de 32-99%. A bioconversão da p-iodoacetofenona (4) com células microbianas do P. oxalicum CBMAI 1185 mostrou uma competição entre a reação de redução e oxidação. Também foram realizadas as reduções das ceto-azidas 13-16 com fungos marinhos fornecendo bons resultados de seletividade (28-99% ee). As células microbianas dos fungos A. sclerotiorum CBMAI 849 e P. citrinum CBMAI 1186 foram imobilizadas em suportes de sílica gel, xerogel de sílica e quitosana. As células do P. citrinum CBMAI 1186 imobilizadas em quitosana catalisaram a redução da 1-(4-metoxifenil)-etanona (1) para o correspondente (S)-1-(4-metoxifenil)-etanol (1a) com excelente excesso enantiomérico (>99%). O fungo P. citrinum CBMAI 1186 imobilizado em quitosana também catalisou a biorredução de 2-cloro-1-feniletanona (7) para o 2-cloro-1-feniletanol (7a), mas neste caso, sem seletividade. Neste trabalho também foram realizadas as resoluções quimio-enzimáticas dos (±)-o-iodofeniletanol (2a), (±)-m-iodofeniletanol (3a), (±)-p-iodofeniletanol (4a), (±)-2-azido-1-feniletanol (13a), (±)-2-azido-1-(4-metoxifenil)etanol (14a), (±)-2-azido-1-(4-bromofenil)etanol (15a), (±)-2-azido-1-(4-nitrofenil)etanol (16a) e (±)-2-azido-1-(4-clorofenil)etanol (17a) com a lipase CALB. Os (S)-m-iodofeniletanol (3a) e (S)-p-iodofeniletanol (4a) foram obtidos com excelentes excessos enantioméricos (>99%) e posteriormente foram utilizados na síntese de compostos bifenílcos quirais por reação de acoplamento Suzuki fornecendo bons rendimentos (63-65%). A resolução quimio-enzimática dos azido-alcoóis 13a-17a foram realizadas com lipase Candida atarctica e os (R)-2-azido-1-feniletanol (13a), (R)-2-azido-1-(4-metoxifenil)etanol (14a), (R)-2-azido-1-(4-bromofenil)etanol (15a), (R)-2-azido-1-(4-nitrofenil)etanol (16a) obtidos foram utilizados na síntese dos triazóis quirais (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-il)-1-feniletanol (13), (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-il)-1-(4-metoxifenil)etanol (14), (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-il)-1-(4-bromofenil)etanol (15) e (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-il)-1-(4-nitrofenil)etanol (16) e (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-il)-1-(4-clorofenil)etanol (17), obtidos com ótimos rendimentos (79-85%). / This work involved reactions of biocatalysis in order to obtain enantiomerically pure compounds. Thus reactions were performed reduction of acetophenones derivatives, enzymatic resolution of azido-alcohols, secondary alcohols and immobilization of fungal cells on solid supports for use in biocatalysis. We performed the enantioselective reduction of 1-(4-methoxyphenyl)ethanone (1) by screening with nine marine fungi (Aspergillus sydowii CBMAI 935, A. sydowii CBMAI 934, A. sclerotiorum CBMAI 849, Bionectria sp. CBMAI 936, Beauveria felina CBMAI 738, Cladosporium cladosporioides CBMAI 857, Mucor racemosus CBMAI 847, Penicillium citrinum CBMAI 1186, P. miczynskii CBMAI 930). The fungi A. sydowii CBMAI 935 and Bionectria sp. 936 CBMAI catalyzed stereoselective bioreduction of 1-(4-methoxyphenyl)ethanone (1) to the corresponding (R)-1-(4-methoxyphenyl)ethanol (1a) with excellent enantiomeric excess (>99%). Fungi B. felina CBMAI 738 and P. citrinum 1186 CBMAI catalyzed stereoselective bioreduction of ketone 1 to the corresponding S-alcohol 1a with 69% enantiomeric excess. The marine fungi (A. sclerotiorum CBMAI 849, A. sydowii CBMAI 934, B. felina CBMAI 738, M. racemosus CBMAI 847, P. citrinum CBMAI 1186, P. miczynskii CBMAI 931, P. miczynskii CBMAI 830, P. oxalicum CBMAI 1185, Trichoderma sp. CBMAI 932) were used in the bioconversion of asymmetric iodoacetophenones 2-4 to the corresponding iodophenylethanols 2a-4a. All marine fungi produced exclusively (S)-o-iodophenylethanol (2a) and (S)-m-iodophenyletanol (3a) with different values of enantiomeric excess (62-99%). Fungi B. felina CBMAI 738, P. miczynskii CBMAI 830, P. oxalicum CBMAI 1185 and Trichoderma sp. CBMAI 932 produced the corresponding (R)-p-iodophenylethanol (4a) with enantiomeric excess of 32-99%. The bioconversion of p-iodoacetophenone (4) with microbial cells of P. oxalicum CBMAI 1185 showed a competition between oxidation and reduction reaction. Were also performed reductions of azido-ketones 13-16 with marine fungi providing good results of selectivity (28-99% ee). Microbial cells of fungi A. sclerotiorum CBMAI 849 and P. citrinum CBMAI 1186 were immobilized on supports of silica gel, silica xerogel and chitosan. Whole cells of P. citrinum 1186 CBMAI immobilized on chitosan catalyzed the reduction of 1-(4-methoxyphenyl)ethanone (1) to the corresponding (S)-1-(4-methoxyphenyl)ethanol (1a) with excellent enantiomeric excess (>99%). The fungus P. citrinum 1186 CBMAI immobilized on chitosan also catalyzed the bioreduction of 2-chloro-1-phenylethanone (7) to 2-chloro-1-phenylethanol (7a), but in this case without selectivity. In this work were also performed chemo-enzymatic resolutions of (±)-o-iodophenylethanol (2a), (±)-m-iodophenylethanol (3a), (±)-p-iodophenylethanol (4a), (±)-2-azido-1-phenylethanol (13a), (±)-2-azido-1-(4-methoxyphenyl)ethanol (14a), (±)-2-azido-1-(4-bromophenyl)ethanol (15a), (±)-2-azido-1-(4-nitrophenyl)ethanol (16a) and (±)-2-azido-1-(4-chlorophenyl)ethanol (17a) with the lipase Candida atarctica. The (S)-m-iodophenylethanol (3a) and (S)-p-iodophenylethanol (4a) were obtained with excellent enantiomeric excess (>99%) and were subsequently used in the synthesis of chiral biphenyl compounds by the Suzuki reaction with good yields (63-65%). Chemoenzymatic resolution of azido-alcohols 13a-17a were carried out using lipase CALB and (R)-2-azido-1-phenylethanol (13a), (R)-2-azido-1-(4-methoxyphenyl)ethanol (14a), (R)-2-azido-1-(4-bromophenyl)ethanol (15a), (R)-2-azido-1-(4-nitrophenyl)ethanol (16a) obtained were used in the synthesis of chiral triazoles (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-yl)-1-phenylethanol (13), (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-yl)-1-(4-methoxyphenyl)ethanol (14) (R)-2-(1H-benzo [d][1,2,3]triazol-1-yl)-1-(4-bromophenyl)ethanol (15) and (R)-2-(1H-benzo[d][1,2,3]triazol-1-yl)-1-(4-nitrophenyl)ethanol (16) and (R)-2-(1H-benzo[d] [1,2,3]triazol-1-yl)-1-(4-chlorophenyl)ethanol (17) obtained in good yields (79-85%).

Nesse trabalho foi desenvolvido um método de síntese quimioenzimática de organo-seleno aminas (1-((2, 3 ou 4 selenocianato)fenil)etanonas) e amidas (N-(1-(2, 3 ou 4-(etilseleno)fenil)etil)acetamida) enantiomericamente enriquecidas. Inicialmente, as organo-seleno aminas, na forma racêmica, foram sintetizadas a partir das orto-, meta- e para- aminoacetofenonas. A incorporação do átomo de selênio nas cetonas aromáticas foi realizada através da reação de selenocianato de potássio com sais de diazônio, preparados a partir das aminoacetofenonas, para levar as o, m ou p-selenocianato acetofenonas (28-65 %). Reações desses compostos com NaBH4, formaram os intermediários organo-selenoboro, que foram posteriormente alquilados com haletos de alquila de modo a formar as organo-seleno acetofenonas (1-(2, 3 ou 4-(etilseleno)fenil)etanona) (63-78 %). As Organo-seleno aminas racêmicas foram preparadas por aminação redutiva das cetonas correspondentes (39-73 %). Após desenvolvido o protocolo de síntese das organo-seleno aminas, nós estudamos a resolução cinética desses compostos através de reação de acetilação mediada por lipases. Um estudo inicial foi conduzido com a amina para substituído, como substrato modelo, de modo a buscar a lipase, solvente, temperatura, razão lipase/substrato e acilante apropriados para a resolução cinética. De acordo com os resultados obtidos, as condições ideais para se conduzir a resolução cinética foi CAL-B como biocatalisador, hexano como solvente e acetato de etila ou metóxi-acetato de etila como acilante a 30°C. Utilizando esse protocolo, as organo-seleno amidas foram preparadas com excelentes excessos enantioméricos (99 %). / In this work, we have developed a chemoenzymatic method to enantiomerically synthesize enriched organoselenium amines (1-(2, 3 or 4 -(ethylselanyl)phenyl)ethanamine) and amides (N-(1-(2, 3 or 4-(ethylselanyl)phenyl)ethyl)acetamide). Initially, the organoselenium amines, in the racemic form, were synthesized from ortho-, meta- and para- aminoacetophenones. The incorporation of the selenium atom into the aromatic ketones was achieved by the use of reaction of potassium selenocyanate and diazonium salts, prepared from aminoacetophenones, to afford selenocyanate acetophenones (28-65 %). These compounds were alkylated with alkyl halide to yield the organoselenium acetophenones (1-(2, 3 or 4-(ethylselanyl)phenyl)ethanone) (63-78 %) which were converted into their corresponding racemic organoselenium amines by reductive amination (39-73 %). After developing the protocol for the synthesis of racemic organoselenium amines, we studied the kinetic resolution of these compounds by their acetylation mediated by lipases. An initial study was carried out with the organoselenium amine para substituted, as a model substrate, in order to screen for appropriate lipase, solvent, temperature, lipase/substrate ratio and acylant. This study showed that the ideal condition to conduct the kinetic resolution was CAL-B as biocatalyst, hexane as solvent and ethyl acetate or ethyl methoxyacetate as acylant at 30°C. By using this protocol, the organoselenium amides were prepared in excellent enantiomeric excess (99 %).

Orientador: Cintia Duarte de Freitas Milagre / Banca: Luciana Gonzaga de Oliveira / Banca: Leandro Helgueira Andrade / Resumo: Os biocatalisadores (enzimas e/ou micro-organismos) são amplamente utilizados na síntese de moléculas bioativas, em especial os fármacos, para gerar ou resolver centros quirais. O levetiracetam, comercialmente conhecido como Keppra®, é um composto quiral com propriedades anticonvulsivantes cuja atividade farmacológica está relacionada ao enantiômero (S). O aumento da opção pelo uso do levetiracetam em detrimento a outros fármacos anticonvulsivantes está intimamente associado à baixa ocorrência de efeitos colaterais provocados por este. Diversas rotas quimiossintéticas para sua produção são relatadas na literatura. A maioria delas envolve um elevado número de etapas, alto consumo energético, uso de catalisadores metálicos e baixos rendimentos globais. Em contrapartida, este projeto teve por objetivo empregar uma rota quimioenzimática, com menor número de etapas, condições mais brandas e ambientalmente amigáveis de reação para a síntese do levetiracetam e análogos (série alifática). A respectiva série aromática também foi sintetizada, uma vez que trata-se de blocos construtores quirais para a síntese de compostos com reconhecida atividade anti-malária. A primeira etapa consistiu na síntese das cianidrinas racêmicas seguida da substiuição da hidroxila destas por heterociclos nitrogenados. Uma coleção de enzimas do tipo nitrila hidratases (E.C. 4.2.1.84) foi empregada para catalisar a conversão das nitrilas α-substituidas por N-heterociclos nas respectivas amidas quirais. As enzimas foram utilizadas tanto na forma isolada (obtidas comercialmente) quanto em células íntegras de bactérias e leveduras da Coleção de Micro-organismos do Laboratório de Biocatálise do IQ-UNESP Araraquara. As reações enzimáticas foram conduzidas em meio aquoso tamponado e em sistemas binários líquido iônico : solução tampão (10, 20, 40 e 80%) a fim de avaliar a influência do... / Abstract: Biocatalysts (enzymes and/or microorganisms) are widely used in the synthesis of bioactive molecules, in particular pharmaceuticals, to generate or resolve chiral centers. Levetiracetam, commercially known as Keppra®, is a chiral compound with anticonvulsant properties whose pharmacological activity is related to the (S)-enantiomer. The increase in option for the use of levetiracetam over the others anticonvulsant drugs is closely associated with low incidence of side effects caused by this. Several chemosynthetic routes for its production are reported in the literature. Most of them involve numerous synthetic steps, high energy consumption, use of metal catalysts and low overall yields. On the other hand, this project aims to develop a chemoenzymatic route, with fewer steps, milder conditions and environmentally friendly reaction for the synthesis of levetiracetam and analogues (aliphatic series). The respective aromatic series was also synthesized, since it is chiral building blocks for the synthesis of compounds with known antimalarial activity. The first step was the synthesis of racemic cyanohydrin followed by substitution of the hydroxyl group by nitrogen heterocycles. Collections of nitrile hydratase enzymes type (EC 4.2.1.84) were used to catalyze the conversion of N-heterocycles α-substituted nitriles in the respective chiral amides. The enzymes were used both in isolated form (obtained commercially) as in whole cells bacteria and yeast Collection of Microorganisms of Biocatalysis Laboratory of IQ-UNESP Araraquara. The enzymatic reactions were performed in buffered aqueous medium and ionic liquid : buffer (10, 20, 40 and 80%) binary systems in order to evaluate the influence of the solvent on the enantioselectivity and yield of these reactions. The ionic liquids synthesized and used in this work were 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-butyl-3-methylimidazolium... / Mestre

SILVA, Romézio Alves Carvalho da. Plantas medicinais do Nordeste do Brasil - Ximenia americana Linn: investigação química dos grãos e seu uso como biocatalisador. 2016. 170 f. Tese (Doutorado em Química)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Aline Mendes (alinemendes.ufc@gmail.com) on 2016-12-22T18:30:59Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_racsilva.pdf: 8059679 bytes, checksum: 0779bc039b0a7babf39adc4e2c54c166 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-12-27T16:26:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_racsilva.pdf: 8059679 bytes, checksum: 0779bc039b0a7babf39adc4e2c54c166 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-27T16:26:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_racsilva.pdf: 8059679 bytes, checksum: 0779bc039b0a7babf39adc4e2c54c166 (MD5) Previous issue date: 2016 / This work consisted in the study of hexane and ethanol extracts of Ximenia americana grains, abundant plant species in the Northeast of Brazil, especially in Ceará, where it is known as the plum of the woods. Parts of the plant, especially the husks, are popularly used to treat various diseases. The chemical investigation was divided into two parts, the first being directed to the identification of the chemical components of the grain X. americana by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC/MS) and the second one related to the possibility of using these grains as biocatalyst. Identification of chemical components by GC/MS without the knowledge of the possible types of compounds, required as a preliminary step, obtaining volatile derivatives. Thus, in a first step, the hexane extract of the grains after silylation reaction allowed the identification of 18 constituents highlighting, as the major, the octadec-9-enoic acid (38.14%), (9Z, 12Z)-octadec-9,12-dienoic acid (18.83%), ethanedioic (8.21%) and (Z, Z, Z) -9,12,15-octadecatrienoic (7.22%). Meanwhile, the ethanolic extract after silylation possible to identify components having 18 to D-Sucrose (29.36%), L-Sorbose (9.19%), inositol (8.34%) and D-Glucose (7.45%) as major. The constituents were identified as trimethylsilyl (TMS) ethers by using chromatographic and spectrometric techniques mainly GC/MS. In addition to fatty acids and carbohydrates as highlights, it detected the presence of steroids (β-sitosterol) in hexane and triterpene extract (Betulinic and Ursolic acid) in ethanol extract. In a second step, the hexane extract of the beans after saponification reactions/methylation allowed the identification ten fatty acids having main, oleic acid (55%) ximeninic (17%) and cis-19-octacosenoico (10%). The acids were identified as their methyl esters using GC/MS. The fragmentation pattern of the components outlined in the mass spectra, was considered in the review process. They were also carried out some tests of biological activities from hexane and ethanol extracts of the grains. The second part of the study investigated the use of grain as X. americana biocatalyst in the form of integral material biotransformation reactions in the reduction of aldehydes and ketones, alcohols esterification and ester hydrolysis. In the reduction reactions the used substrates were: acetophenone, 3-methoxyacetophenone, 4-fluoroacetophenone, 4-chloroacetophenone, 2,4-dichloroacetophenone, cyclohexanone, octan-2-one, undecan-2-one, benzaldehyde, 3-methoxybenzaldehyde, 4-methoxybenzaldehyde, 3-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde (vanillin) and 1-naphthaldehyde. The conditions that allowed the reduced product to be obtained in the best yield were: 50.0 mg of the substrate, 5.0 g of the grains, pH 5 (ketones) and 7 (aldehydes), 175 rpm on the shaker table, 72 hours at 30 °C. The bioconversion in the reduction occurred from low to excellent yield and, as expected, aldehydes were more reactive than ketones. In the hydrolysis reactions the used substrates were: methyl benzoate, ethyl benzoate, benzyl acetate, p-chloro-phenylethyl acetate and phenylethyl acetate. The conditions that allowed the hydrolyzed product to be obtained with the best yield were: 50.0 mg of the substrate, 2.0 g of the grains, 30 mL of distilled water (pH 5), 175 rpm on the shaker table, 72 hours at 30 °C. The bioconversion in the hydrolysis occurred from medium to excellent yield. In the esterification reactions of the alcohols the used substrates were: benzyl alcohol, 3-methoxy benzyl, 4-methoxy benzyl, 1-phenylethanol, cyclohexanol and n-octanol. The conditions that allowed the esterified product to be obtained in the best yield were: 52 mg of the substrate, 2.0 g of the grains, 10 ml of hexane, 100 μL of vinyl acetate, 225 rpm on the shaker table, 24 hours at 30 °C. Bioconversion in esterification occurred from low to excellent yield. The products in the reaction mixtures were analyzed by TLC, GC/MS, GC/FID and 1H and 13C NMR. / O presente trabalho consistiu no estudo dos extratos hexânico e etanólico dos grãos de Ximenia americana, uma espécie vegetal abundante no Nordeste do Brasil, especialmente no Ceará, onde é conhecida como ameixa-do-mato. Partes desta planta, principalmente, as cascas, são utilizadas popularmente no tratamento de diversas enfermidades. A investigação química foi dividida em duas partes, sendo a primeira dirigida à identificação dos componentes químicos dos grãos de X. americana através de cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa (CG/EM) e, a segunda, relacionada a possibilidade do uso destes grãos como biocatalisador. A identificação dos componentes químicos através de CG/EM sem o conhecimento dos possíveis tipos de compostos presentes, exigiu como etapa prévia, a obtenção de derivados voláteis. Assim, numa primeira etapa, o extrato hexânico dos grãos após reação de sililação permitiu a identificação de 18 constituintes destacando-se, como majoritários, os ácidos octadec-9-enoico (38,14%), (9Z,12Z)-octadec-9,12-dienoico (18,83%), etanodioico (8,21%) e (Z,Z,Z)-9,12,15-octadecatrienoico (7,22%). Por sua vez, o extrato etanólico após sililação, possibilitou identificar 18 constituintes tendo a D-Sacarose (29,36%), L-Sorbose (9,19%), inositol (8,34%) e D-Glicose (7,45%), como majoritários. Os constituintes foram identificados como trimetilsilil (TMS) éteres através de técnicas cromatográficas e espectrométricas, principalmente, CG/EM. Além de ácidos graxos e carboidratos como destaques, foi detectada a presença de esteroides (β-Sitosterol) no extrato hexânico e triterpenos (Ac. Betulínico e Ac. Ursólico) no extrato etanólico. Numa segunda etapa, o extrato hexânico dos grãos após as reações de saponificação/metilação permitiu a identificação de dez ácidos graxos, tendo, como principais, os ácidos oleico (55%), ximeninico (17%) e cis-19-octacosenoico (10%). Os ácidos foram identificados na forma de seus metil ésteres utilizando CG/EM. O padrão de fragmentação dos componentes, delineado nos espectros de massa, foi considerado no processo de análise. Foram também realizados alguns testes de atividades biológicas a partir dos extratos hexânico e etanólico dos grãos. A segunda parte do estudo investigou o uso dos grãos de X. americana como biocatalisador na forma de material integral em reações de biotransformações na redução de aldeídos e cetonas, esterificação de alcoóis e hidrólise de ésteres. Nas reações de redução foram utilizados os substratos: acetofenona, 3-metoxi-acetofenona, 4-flúor-acetofenona, 4-cloro-acetofenona, 2,4-dicloro-acetofenona, cicloexanona, octan-2-ona, undecan-2-ona, benzaldeído, 3-metoxibenzalideído, 4-metoxibenzaldeído, 3-hidroxi-4-metoxibenzaldeído (vanilina) e 1-naftaldeído. As condições que permitiram a obtenção do produto reduzido com melhor rendimento foram: 50,0 mg do substrato, 5,0 g dos grãos, pH 5(cetonas) e 7 (aldeídos), 175 rpm na mesa agitadora, 72 horas a 30 ºC. A bioconversão na redução ocorreu de baixo a excelente rendimento e, como esperado, os aldeídos mais reativos que as cetonas. Nas reações de hidrólise foram utilizados os substratos: benzoato de metila, benzoato de etila, acetato de benzila, acetato de p-cloro-feniletila e acetato de feniletila. As condições que permitiram a obtenção do produto hidrolisado com melhor rendimento foram: 50,0 mg do substrato, 2,0 g dos grãos, 30 mL de água destilada (pH 5), 175 rpm na mesa agitadora, 72 horas a 30 ºC. A bioconversão na hidrólise ocorreu de médio a excelente rendimento. Nas reações de esterificação dos alcoóis foram utilizados os substratos: álcool benzílico, 3-metoxi-benzílico, 4-metoxi-benzílico, 1-feniletanol, cicloexanol e n-octanol. As condições que permitiram a obtenção do produto esterificado com melhor rendimento foram: 52 mg do substrato, 2,0 g dos grãos, 10 mL de hexano, 100 μL de acetato de vinila, 225 rpm na mesa agitadora, 24 horas a 30 ºC. A bioconversão na esterificação ocorreu de baixo a excelente rendimento. Os produtos, nas misturas reacionais, foram analisados através de CCD, CG/EM, CG/DIC e RMN de 1H e de 13C.

SILVA, Francisco Felipe Maia da. Processos biocatalíticos utilizando a casca da laranja da terra (Citrus aurantium L.). 2012. 141 f. Dissertação (Mestrado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-05-31T19:32:58Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_ffmsilva.pdf: 4587488 bytes, checksum: 958fd1d877db405b9fab0c8299731f6a (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-05-31T23:05:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_ffmsilva.pdf: 4587488 bytes, checksum: 958fd1d877db405b9fab0c8299731f6a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T23:05:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_ffmsilva.pdf: 4587488 bytes, checksum: 958fd1d877db405b9fab0c8299731f6a (MD5) Previous issue date: 2012 / The Brazil is the producing greater of world of orange and orange juice, being this sector of great importance for Brazilian, responsible economy for generating 400 thousand jobs and more than and putting into motion ciphers of billions per year. But, this sector also is responsible for the production of great amount of industrial rejetcs, that are equivalent 50% of the weight of the fruit, being these used residues most of the time as animal ration. Therefore the use efficient of these rejetcs if makes necessary in a world where the natural reserves come if depleting. In this direction biocatalysis is presented as a promising tool in the use of these residues, that contains enzymes in its constitution, for attainment of products of high added value, the substances enantiopure. The application of different methodologies, practical and of low cost, made possible the chiral alcohols synthesis with high enantiomeric excess (ee) and good taxes of conversion. Hydrolysis reactions and reduction had been processed in aqueous way e, the reactions of esterification had been carried through in organic solvent, using the rind of the orange as source of biocatalysis for such reactions. The use of the peel of the orange as biocatalysis source presented resulted sufficiently promising, demonstrating catalytic capacity in some reactions (reduction/oxidation, hydrolysis/esterification) through simple methodologies and of low cost. Conversions of 46,90-96,70% had been reached in the reactions of bioreduction shown of ee varying of 21,15-99,00%. In the hydrolysis reactions taxes of 19,20-80,82% conversions and ee had been verified varying of 9,60-45,52%. Already in the esterification reactions, ee above of 99% had been observed and bigger conversions that 80% had been reached. From there, this study it opens precedents for an ample band of application of this source of biocatalysis (pells of the orange), that currently it is considered as one reject industrial, contributing excessively to add value all a productive and industrial sector in which Brazil is leader, the orange juice industry. / O Brasil é o maior produtor mundial de laranja e de suco de laranja, sendo este setor de grande importância para economia brasileira, responsável por gerar mais de 400 mil empregos e movimentar cifras de bilhões de reais por ano. Mas, este setor também é responsável pela produção de grande quantidade de rejeitos industriais, que equivalem a 50% do peso da fruta, sendo estes resíduos utilizados na maioria das vezes como ração animal. Portanto o uso eficiente destes rejeitos se faz necessário em um mundo em que as reservas naturais vêm se esgotando. Neste sentido a biocatálise mostra-se como uma ferramenta promissora no uso destes resíduos, que possuem enzimas em sua constituição, para obtenção de produtos de alto valor agregado, as substâncias enantiopuras. A aplicação de diferentes metodologias, práticas e de baixo custo, possibilitou a síntese de alcoóis quirais com alto excesso enantiomérico (ee) e boas taxas de conversão. Reações de hidrólise e redução foram processadas em meio aquoso e, as reações de esterificação foram realizadas em solvente orgânico, utilizando as casca da laranja como fonte de biocatalisadores. O uso das cascas da laranja como fonte de biocatalisador apresentou resultados bastante promissores, demonstrando capacidade catalítica em várias reações (redução/oxidação, hidrólise/esterificação) através de metodologias simples e de baixo custo. Conversões de 46,90-96,70% foram alcançadas nas reações de biorredução acompanhado de ee variando de 21,15-99,00%. Nas reações de hidrólise verificaram-se taxas de conversões de 19,20-80,82% e ee variando de 9,60-45,52%. Já nas reações de esterificação, ee acima de 99% foram observados e conversões maiores que 80% foram alcançadas. Portanto, este estudo abre precedentes para uma ampla faixa de aplicação desta fonte de biocatalisador (cascas da laranja), que atualmente é considerado como um rejeito industrial, contribuindo sobremaneira para agregar valor a todo um setor produtivo e industrial no qual o Brasil é líder, a indústria de suco de laranja.

Made available in DSpace on 2015-07-13T12:10:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-02-23. Added 1 bitstream(s) on 2015-07-13T12:25:27Z : No. of bitstreams: 1 000825064_20160228.pdf: 307325 bytes, checksum: 19ac282fd1189c52ae2046a9f1acbd26 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-02-29T12:16:24Z: 000825064_20160228.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-29T12:17:23Z : No. of bitstreams: 1 000825064.pdf: 6733720 bytes, checksum: 484cdda7e2b141896c1f3c18d4742888 (MD5) / Os biocatalisadores (enzimas e/ou micro-organismos) são amplamente utilizados na síntese de moléculas bioativas, em especial os fármacos, para gerar ou resolver centros quirais. O levetiracetam, comercialmente conhecido como Keppra®, é um composto quiral com propriedades anticonvulsivantes cuja atividade farmacológica está relacionada ao enantiômero (S). O aumento da opção pelo uso do levetiracetam em detrimento a outros fármacos anticonvulsivantes está intimamente associado à baixa ocorrência de efeitos colaterais provocados por este. Diversas rotas quimiossintéticas para sua produção são relatadas na literatura. A maioria delas envolve um elevado número de etapas, alto consumo energético, uso de catalisadores metálicos e baixos rendimentos globais. Em contrapartida, este projeto teve por objetivo empregar uma rota quimioenzimática, com menor número de etapas, condições mais brandas e ambientalmente amigáveis de reação para a síntese do levetiracetam e análogos (série alifática). A respectiva série aromática também foi sintetizada, uma vez que trata-se de blocos construtores quirais para a síntese de compostos com reconhecida atividade anti-malária. A primeira etapa consistiu na síntese das cianidrinas racêmicas seguida da substiuição da hidroxila destas por heterociclos nitrogenados. Uma coleção de enzimas do tipo nitrila hidratases (E.C. 4.2.1.84) foi empregada para catalisar a conversão das nitrilas α-substituidas por N-heterociclos nas respectivas amidas quirais. As enzimas foram utilizadas tanto na forma isolada (obtidas comercialmente) quanto em células íntegras de bactérias e leveduras da Coleção de Micro-organismos do Laboratório de Biocatálise do IQ-UNESP Araraquara. As reações enzimáticas foram conduzidas em meio aquoso tamponado e em sistemas binários líquido iônico : solução tampão (10, 20, 40 e 80%) a fim de avaliar a influência do... / Biocatalysts (enzymes and/or microorganisms) are widely used in the synthesis of bioactive molecules, in particular pharmaceuticals, to generate or resolve chiral centers. Levetiracetam, commercially known as Keppra®, is a chiral compound with anticonvulsant properties whose pharmacological activity is related to the (S)-enantiomer. The increase in option for the use of levetiracetam over the others anticonvulsant drugs is closely associated with low incidence of side effects caused by this. Several chemosynthetic routes for its production are reported in the literature. Most of them involve numerous synthetic steps, high energy consumption, use of metal catalysts and low overall yields. On the other hand, this project aims to develop a chemoenzymatic route, with fewer steps, milder conditions and environmentally friendly reaction for the synthesis of levetiracetam and analogues (aliphatic series). The respective aromatic series was also synthesized, since it is chiral building blocks for the synthesis of compounds with known antimalarial activity. The first step was the synthesis of racemic cyanohydrin followed by substitution of the hydroxyl group by nitrogen heterocycles. Collections of nitrile hydratase enzymes type (EC 4.2.1.84) were used to catalyze the conversion of N-heterocycles α-substituted nitriles in the respective chiral amides. The enzymes were used both in isolated form (obtained commercially) as in whole cells bacteria and yeast Collection of Microorganisms of Biocatalysis Laboratory of IQ-UNESP Araraquara. The enzymatic reactions were performed in buffered aqueous medium and ionic liquid : buffer (10, 20, 40 and 80%) binary systems in order to evaluate the influence of the solvent on the enantioselectivity and yield of these reactions. The ionic liquids synthesized and used in this work were 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-butyl-3-methylimidazolium...

Submitted by BRUNO HENRIQUE DE OLIVEIRA null (bio_henri@yahoo.com.br) on 2017-04-27T19:07:13Z No. of bitstreams: 1 TESE - Bruno Henrique de Oliveira.pdf: 3915403 bytes, checksum: d2b083ce532a0ca65488edb533c50789 (MD5) / Rejected by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo a orientação abaixo: O arquivo submetido está sem a ficha catalográfica. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Corrija esta informação e realize uma nova submissão com o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2017-05-03T14:48:15Z (GMT) / Submitted by BRUNO HENRIQUE DE OLIVEIRA null (bio_henri@yahoo.com.br) on 2017-05-08T12:51:56Z No. of bitstreams: 1 TESE - Bruno Henrique de Oliveira (1).pdf: 3110165 bytes, checksum: c7a30b80af11cc4e7d356a3ba35baccf (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-05-08T16:17:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 oliveira_bh_dr_rcla.pdf: 3110165 bytes, checksum: c7a30b80af11cc4e7d356a3ba35baccf (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-08T16:17:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 oliveira_bh_dr_rcla.pdf: 3110165 bytes, checksum: c7a30b80af11cc4e7d356a3ba35baccf (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Com o desenvolvimento de uma metodologia de purificação não convencional de passo único (“MPU”) obteve-se um fator de purificação de 46,5 vezes e recuperação de 53%, observando-se banda única de 32 kDa na eletroforese SDS-PAGE. A enzima purificada apresentou atividade frente a ácidos graxos com cadeias entre 8 e 20 carbonos, destacando-se a seletividade para os ácidos palmítico (16:0) e oleico (18:1). A lipase apresentou ligeira regiosseletividade para as posições externas sn-1 e sn-3 (ésteres primários) do triacilglicerol. A cinética da reação demonstrou que a enzima segue uma cinética de Michaelis-Menten, com valor de Km de 22 mmol e Vmax de 12,7 mmol/min/mg. O valor de kcat foi de 225 s-1 e a eficiência catalítica de 104 mol-1.s-1. A temperatura para atividade máxima foi de 55 °C, sendo razoavelmente estável a 60 °C, mantendo 60% da atividade após 1 h. A atividade máxima foi obtida na faixa de pH entre 4 e 9, mantendo 100% da atividade inicial após incubação por 1 h na faixa de pH entre 2,2 e 10,0. A estabilidade em solventes orgânicos foi estudada por incubação da enzima em solventes miscíveis e imiscíveis em água. A enzima manteve 100% da atividade inicial em tolueno, n-hexano e n-heptano e apresentou estabilidade de 78%, 76% e 90% quando incubada com 50% (v/v) de metanol, etanol e isopropanol. Com relação às aplicações em reações de interesse industrial, a lipase de B. lata apresentou comportamento predominantemente de hidrolase (90%) em detrimento a ação de aciltransferase. Para a síntese de ésteres de aroma produz o éster caprilato de isoamila com 45% de rendimento (24 h e 50 °C em n-hexano). Para a síntese de um éster de cera (oleil oleato, C36), apresentou 87% de rendimento (30 h, 55 °C). A obtenção de ácidos graxos epoxidados alcançou rendimento de 44,4% em reação quimio-enzimática de epoxidação do oleato de metila (48 h, 40 °C e 10% (v/v) de H2O2). A atividade frente a galactolipídeos de espinafre in situ atingiu 2700 U/mg. Em ambientes gástricos simulados apresentou alta atividade e estabilidade em presença de proteases (pepsina e tripsina) em condições de baixo pH, além de demonstrar surpreendente ativação na presença de altas concentrações de sais biliares (NaTDC). / With the development of a non-conventional one-step purification methodology, was obtained a purification factor of 46.5 and recovery of 53%, noting single band of 32 kDa in SDS-PAGE. The purified enzyme showed activity against fatty acids with chains from 8 to 20 carbons, highlighting the preference for palmitic (16:0) and oleic acids (18:1). The lipase showed slight regioselectivity for external positions sn-1 and sn-3 (primary esters). The reaction kinetics showed that the enzyme follows a Michaelis-Menten model with Km value of 22 mmol and Vmax of 12.7 mmol/min/mg. The kcat value was 225 s-1 and the catalytic efficiency was 104 mol-1.s-1. The temperature for maximum activity was 55 °C, and reasonably stable at 60 °C, keeping 60% of activity after 1 h. The maximum activity was obtained at pH values between 4 and 9, maintaining 100% of the initial activity after 1 h incubation in a pH range from 2.2 to 10.0. Stability in organic solvents was studied by incubating the enzyme in miscible and immiscible solvents. The enzyme retained 100% activity in toluene, n-hexane and n-heptane and was 78%, 76% and 90% stable when incubated with 50% (v/v) methanol, ethanol and isopropanol, respectively. Regarding the applications in industrial interest reactions, B. lata lipase presented predominantly hydrolase behavior (90%) over acyltransferase action. For the flavor esters synthesis, the isoamyl caprylate ester is produced with 45% yield (24 h and 50 °C). For a wax ester synthesis (oleyl oleate, C36) showed 87% yield (30 h, 55 °C). The epoxidized fatty acids obtainment reached 44.4% yield in methyl oleate chemo-enzymatic epoxidation (48h, 40 °C and 10% (v/v) H2O2). The activity against spinach galactolipids in situ reached 2700 U/mg. In simulated gastric environment showed high activity and stability in the presence of proteases (pepsin and trypsin) in low pH conditions, besides demonstrating surprising activation in the presence of high concentrations of bile salts (NaTDC). / CNPq: 140129/2013-8

Nesse trabalho avaliamos o potencial enzimático de diferentes linhagens de fungos, visando determinar a presença de mono-oxigenases capazes de oxidar cetonas aromáticas e cíclicas. Todas as linhagens empregadas apresentaram atividade de álcool desidrogenase e Baeyer-Villiger mono-oxigenases. Adicionalmente foram sintetizadas oito moléculas bi-funcionalizadas com grupos sulfeto, seleneto e carbonila (cetona). Os produtos das reações biocatalisadas foram isolados e caracterizados. / In this work, we evaluated the enzymatic potential of different Aspergillus strains, through the biotransformations of two substrates: 2- and 4-methylcyclohexanone (1a e 1b). All the strains employed showed alcohol dehydrogenase and Baeyer-Villiger monooxygenase (CPMO and CHMO) activities. These enzymes can perform ketone biorreduction and oxidation. Using the A. terreus SSP 1498 selected from the screening study, we prepared alcohols and lactones in good enantiosselectivity. In this way, other fungal strains were studied aiming to determine the presence of monooxygenase activity by means of the biotransformation of aromatic ketones. Like the Aspergillus, we observed that all strains used in this study showed alcohol dehydrogenase and Baeyer-Villiger monooxygenase (APMO) activities. We selected 1-phenyl-etanone and its para substituted derivates as substrates. Additionally, we synthesized eight examples of bi-functionalized compounds with sulfide, selenide and ketone groups. These compounds were submitted to the action of enzymatic system of different fungi which were selected from the initial screening. The products from the biotransformation were isolated and characterized.

Orientador: Jose Augusto Rosario Rodrigues / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T08:48:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Milagre_CintiaDuartedeFreitas_D.pdf: 13975648 bytes, checksum: c19e1f34ffddd6515caebefac654ec04 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: As nikkomicinas são um grupo de antibióticos nucleosídeos dipeptídeos isoladas como metabólitos secundários de culturas de Streptomyces sp. Estes compostos são potentes inibidores da quitina sintetase, a enzima que atua na biossíntese da quitina e, exibem atividades fungicidas, inseticidas e acaricidas. Neste trabalho realizamos a síntese enantio- e diastereosseletiva do esqueleto de um análogo do resíduo N-terminal da nikkomicina B que contém três centros assimétricos contíguos através de duas rotas lineares distintas. As etapas chave em ambas as rotas consistiram na redução de compostos carbonílicos mediada por microorganismos e na otimização de reações de a-metilenação direta tipo Mannich para a obtenção de compostos carbonílicos a,b-insaturados. Enquanto a rota A gerou exclusivamente o esqueleto com configuração 3R,4R,5S (98% ee, 11,5% de rendimento global em 7 etapas), pela rota B obtivemos o esqueleto com configuração 3R,4R,5S e 3R,4S,5R (razão diastereoisomérica 1:12, 98% ee, 20% de rendimento global em 6 etapas) / Abstract: Nikkomycins are a group of nucleoside dipeptide antibiotics which have been isolated from Spretpomyces sp cultures as a secondary metabolites. These compounds are potent chitin synthetase inhibitors and they exhibit fungicidal, insecticidal and acaricidal activities. Herein we developed an enantio- and diastereoselective synthesis of a Nikkomycin B analogue skeletal, which contains three stereogenic centers, through two linear and distinct routes. The key steps in both routes consisted in carbonyl compounds reduction mediated by microorganisms and optimizations of direct Mannich-type a-methylenation reactions in order to obtain a,b-unsaturated carbonyl compounds. While the route A gave exclusively the skeletal with 3R,4R,5S configuration (99% ee and 11.5% global yield under 7 steps) the route B gave the skeletal with 3R,4R,5S and 3R,4S,5R configurations (d.r. 1:12, 98% ee and 20% global yield under 5 steps) / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências