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

Orientador: Jorge Fernando Brandão Pereira / Banca: Carlota de Oliveira Rangel Yagui / Banca: Marlus Chorilli / Banca: Ariela Veloso de Paula / Banca: Luis Henrique Souza Guimarães / Resumo: A L-asparaginase destaca-se como um importante biofármaco utilizado no tratamento de leucemia, além da sua utilização na indústria alimentícia. Seu alto custo de produção se deve principalmente às etapas de purificação, que correspondem em geral a mais de 70% do valor do produto final. Assim, novos processos de extração líquido-líquido, como a aplicação de Sistemas Aquosos Bifásicos (SABs), surgem como técnicas alternativas de extração/purificação mais econômica e biocompatível. Nesse sentido, este trabalho avaliou um processo alternativo para a purificação de baixa resolução da enzima L-asparaginase (ASNase) utilizando-se SABs com polímeros e sais ou líquidos iônicos (LIs). Inicialmente, foi realizado um estudo comparativo de diferentes metodologias de quantificação da atividade da ASNase comercial, a fim de compreender as interferências dos métodos em diferentes condições, e assim estabelecer um método de quantificação adequado para determinação da atividade de ASNase nos SABs. A seguir, a estabilidade da ASNase foi avaliada frente aos diferentes componentes de fases dos SABs. Dessa forma, LIs derivados de colinas e polímeros foram testados como solventes alternativos na biocatálise, e a fim de compreender o efeito do tamanho da cadeia do ânion dos LIs sob a estabilidade da enzima, foram testadas soluções aquosas contendo as colinas com os seguintes ânions: cloreto ([Ch]Cl); acetato ([Ch][Ac]); propanoato ([Ch][Pro]); butanoato ([Ch][But]) e hexanoato ([Ch][Hex]). O aumento... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: L-asparaginase (ASNase) is an important biopharmaceutical used in the treatment of leukemia, as well in industrial food processes. Its high production costs are mainly due to purification steps, in general, up to 70% of the final product value. Therefore, new liquid-liquid extraction processes, such as Aqueous Biphasic Systems (ABS), have appeared as more economical and biocompatible extraction/purification alternatives. In this work an alternative process for the purification of the enzyme L-asparaginase (ASNase) using ABS composed of polymers and salts or ionic liquids (ILs) was evaluated. In the first stage, a comparative study of different activity quantification methods of the commercial ASNase was carried out. This study intended to determine the interferences of the quantification methods and to establish the most adequate method for the quantification of ASNase activity after the extraction with different ABS. Further, the stability of the ASNase in the presence of different type and concentration of phase-forming agents, namely cholinium based-ILs ([Ch]+ -ILs) and polymers, was evaluated. Thus, in order to understand the effect of the increase of anion alkyl chain length of the ILs in the enzyme stability, aqueous solutions of [Ch]+ -ILs, with the following anions, were tested: chloride ([Ch]Cl), acetate ([Ch][Ac]), propanoate ([Ch][Pro]), butanoate ([Ch][But]) and hexanoate ([Ch][Hex]). The increase of the anion alkyl chain length had a negative effect on the enzymatic activity due to the affinity of these compounds to the protein structure. [Ch]Cl and [Ch][Ac] were selected as the best alternative solvents, because of their ASNase stability aptitude, as well enzymatic activity enhancing effect. The stability and activity of ASNase in aqueous solutions of polyethylene glycol... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Cintia Duarte de Freitas Milagre / Banca: Ian Castro Gamboa / Banca: Leandro Helgueira de Andrade / Resumo: As transaminases são enzimas dependentes de piridoxal-5-fosfato (PLP) que catalisam a transferência de grupos amino para aldeídos e/ou cetonas. Quando as cetonas utilizadas são pró-quirais, elas produzem aminas oticamente ativas por meio de síntese assimétrica. Nesse trabalho foram estudadas as sínteses assimétricas de aminas primárias, a partir de cetonas proquirais. Cinco diferentes substratos foram avaliados perante alguns biocatalisadores contendo transaminases, entre eles enzimas comercias, micro-organismos da Coleção Microbiana do Milagre Research Group e enzimas selvagens expressas heterologamente em E. coli. As enzimas comerciais foram empregadas na otimização das condições reacionais e avaliação dos substratos, com conversões e ee maiores que 99%, para dois dos substratos estudados. Os dois micro-organismos selvagens avaliados não foram capazes de realizar a reação de síntese assimétrica de aminas. Entretanto, observou-se a ação de enzimas ene-redutases no micro-organismo MLH 51, e de cetoredutases em ambos. As conversões, apesar de modestas, possuíram bons excessos enantioméricos (78-98%). Por fim, os as enzimas expressas heterologamente em E. coli apresentaram potencial para a aminação redutiva de substratos contendo anéis heterocíclicos e estruturas planares. Embora os valores de conversão observados não sejam ainda satisfatórios, os excessos enantioméricos obtidos quando usadas essas enzimas foram de bons a excelentes (84 a >99%). Com os substratos estudados ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Transaminases are pyridoxal-5-phosphate (PLP)-dependent enzymes that catalyse the transfer of an amino group from an amino donor to an aldehyde and/or ketone. When the starting ketones are prochiral, they produce optically active amines by asymmetric synthesis. In this work the asymmetric synthesis of primary amines was studied from prochiral ketones. Five different substrates were evaluated towards some biocatalysts containing transaminases, among them commercial enzymes, microorganisms from the Microbial Collection of the Milagre Research Group and wild enzymes expressed heterologously in E. coli. Commercial enzymes were employed in the optimization of the reaction conditions and evaluation of the substrates, with conversions and ee higher than 99%, for two of the evaluated substrates. The two wild-type microorganisms evaluated were not able to perform the reductive amination reaction. However, the action of ene-reductase enzymes in the microorganism MLH 51 and ketoredutases in both were observed. Conversions, although modest, had good enantiomeric excesses (78-98%). Finally, enzymes expressed heterologously in E. coli presented potential for reductive amination of substrates containing heterocyclic rings and planar structures. Although the observed conversion values are still not satisfactory, the enantiomeric excesses obtained when using these enzymes were great to excellent (84 to >99%). With the substrates studied, it was possible to evaluate the class of compounds suit... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

ALVES, Leonardo Alcântara. Processos biocatalíticos utilizando o complexo enzimático dos rizomas de Ipomoea batatas (batata-doce). 2013. 162 f. Tese (Doutorado em química)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-06-02T18:58:57Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_laalves.pdf: 7373888 bytes, checksum: 0ea4dd82f775c63765056873c7d8624a (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-14T23:38:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_laalves.pdf: 7373888 bytes, checksum: 0ea4dd82f775c63765056873c7d8624a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-14T23:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_laalves.pdf: 7373888 bytes, checksum: 0ea4dd82f775c63765056873c7d8624a (MD5) Previous issue date: 2013 / Ipomoea batatas specie, belongs to the family Convolvulaceae and popularly known as sweet potato, potato, camote, boniato, apichu and kumara is a tuberous plant of long leaves and stems that reach up to 3 meters long been cultivated throughout Brazil due to its wide adaptability. Several studies in the literature involving the isolation of substances from sweet potato (BD) described the presence of compounds with biological and pharmacological activities in its composition, highlighting the coumarins esculetin, umbelliferone and scopoletin with anticoagulant properties and inhibitory replication HIV. In addition to these, are also reported the presence of anthocyanins, chlorogenic acids, among others. The use of BD as enzyme complex biological catalyst is also described in the literature was observed a direct correlation product obtained with the medium wherein the reaction occurs in the bioreduction of prochiral ketones. This relationship that sparked interest in the study of the species as biocatalyst in organic reactions, main objective of the present work. Initially, we evaluated the ability of biocatalytic BD and the influence of factors such as the amount of biocatalyst, amount of substrate, co-solvent, buffer means and the presence of polyvinylpyrrolidone (PVP) in reactions of reduction of acetophenone first obtaining an excess the alcohols (R)-1-phenylethanol in reactions in aqueous buffer with or bioconversion range from 3.5 to 98.3% enantiomeric excess (ee) between 21.2 to 80.0% and inversion of configuration to yield (S)-1-phenylethanol as the major product in reactions with co-solvent or PVP conversion values ranging from 1.0 to 82.8% ee and from 11.6 to 96.7%. The evaluations were extended to the use of derivatives substrate 1 where there was a trend reversal in this configuration major product in reactions where only water was used and reactions among which PVP was added, the sharper the compounds p- substituted, then the msubstituted and o-substituted. Subsequently, they were used as substrates aliphatic ketones, aldehydes and nitro evaluating the influence of the presence of PVP in the reaction with conversions ranging from 3.0 to 100.0%. The hydrolysis of esters by BD biocatalisadas with and without PVP were also performed. The values of conversion and enantiomeric excess of the pro-chiral products were analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC) and gas chromatography mass spectrometer (GC-MS). / A espécie Ipomoea batatas, pertencente à família Convolvulaceae e popularmente conhecida como batata-doce, batata, camote, boniato, apichu e kumara é uma planta tuberosa de folhas longas e caule que atinge até 3 metros de comprimento sendo cultivada em todo Brasil devido a sua ampla capacidade de adaptação. Diversos trabalhos encontrados na literatura envolvendo o isolamento de substâncias da batata-doce (BD) descreveram a presença de compostos com atividades biológicas e farmacológicas em sua composição, destacando-se as cumarinas esculetina, umbeliferona e escopoletina, com propriedades anticoagulantes e inibitórias da replicação do HIV. Além desses, são reportadas também a presença de antocianinas, ácidos clorogênicos, entre outros. O uso do complexo enzimático de BD como catalisador biológico também é descrito na literatura sendo observada uma relação direta do produto obtido com o meio em que a reação ocorre na biorredução de cetonas pró-quirais. Essa relação que despertou o interesse no estudo da espécie como biocatalisador em reações orgânicas, principal objetivo do presente trabalho. Inicialmente, foram avaliadas a capacidade biocatalítica de BD e a influência de fatores como: quantidade de biocatalisador, quantidade de substrato, presença de co-solvente, meio tamponante e presença de polivinilpirrolidona (PVP) em reações de redução da acetofenona 1 obtendo-se um excesso dos álcoois (R)-1-feniletanol nas reações em meio aquoso ou tamponante com bioconversão variando entre 3,5 – 98,3 % e excesso enantiomérico (ee) entre 21,2 – 80,0 % e inversão na configuração obtendo-se (S)-1-feniletanol como produto majoritário nas reações com co-solvente ou PVP com valores de conversão variando de 1,0 – 82,8 % e ee entre 11,6 – 96,7 %. As avaliações estenderam-se ao uso de substratos derivados de 1 onde observou-se uma tendência dessa inversão na configuração do produto majoritário nas reações onde utilizou-se apenas água no meio e nas reações onde adicionou-se PVP, mais acentuada nos compostos p-substituídos, seguida dos m-substituídos e o-substituídos. Posteriormente, foram utilizados substratos como cetonas alifáticas, aldeídos e nitrocompostos avaliando a influência da presença de PVP no meio reacional com conversões variando de 3,0 – 100,0 %. Reações de hidrólise de ésteres biocatalisadas por BD com e sem PVP também foram realizadas. Os valores de conversão e excesso enantiomérico dos produtos pró-quirais foram analisados por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e cromatografia gasosa com espectrômetro de massas (CG-EM).

Orientador: Prof. Dr. Álvaro Takeo Omori / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2015. / Este trabalho consistiu no estudo para a síntese dos compostos Shahidina 1 e Marmelina 2 ambos extraídos da planta Aegle marmelos amplamente cultivada no continente asiático. Ambos os compostos possuem centros quirais onde um dos objetivos é definir estes centros por biocatálise com o uso de cenoura (Daucus carota). Também foi explorada a formação de anéis oxazolínicos entre alcoóis e azidas pela reação de Boyer. Porém esta metodologia demonstrou alguns resultados imprevistos. Houve a formação de epóxido na redução química da cetona 17 para o álcool 19 e o método de biorredução teve que ser otimizado pois o método clássico apresentou baixas taxas de conversão. A reação de Boyer também se mostrou ineficaz quando realizada entre azidas e aldeídos conjugados. Houve a necessidade de se alterar a rota. / This work aimed the synthesis of Shahidine 1 and Marmeline 2 both extracted from Aegle marmelos plant (widely grown in Asia). Both compounds have chiral centers located next to the aromatic ring. One of the key steps was to resolve these stereogenic centers by biocatalysis with Daucus carota (carrot) root. Another key step was the formation of oxazoline ring between aldehydes and azido alcohols by the Boyer reaction. However some unexpected results were observed. For example, epoxide formation was observed in the chemical reduction of ketone 17. Also, bioreduction protocol showed low conversion rate. Besides, we observed that the the Boyer reaction between azido alcohol 19 and conjugated aldehyde were ineffective. It was necessary to change the route.

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

Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-10-06T11:25:19Z No. of bitstreams: 1 DissDEHS.pdf: 5034297 bytes, checksum: a761997254e4c996e0a446da6e96ce62 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T13:59:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissDEHS.pdf: 5034297 bytes, checksum: a761997254e4c996e0a446da6e96ce62 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T13:59:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissDEHS.pdf: 5034297 bytes, checksum: a761997254e4c996e0a446da6e96ce62 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T13:59:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissDEHS.pdf: 5034297 bytes, checksum: a761997254e4c996e0a446da6e96ce62 (MD5) Previous issue date: 2016-01-22 / Não recebi financiamento / The researches in biotransformation and biocatalysis are found widespread in several activities in Chemistry and Biotechnology. The use of microorganisms in biocatalysis and biotransformation process to recycle expired or unused medicines have been the aim of this investigation. Therefore, the fungi Penicillium sp, P. griseoroseum, Aspergilus aculeatus, A. flavus and A. niger have been used to carry out the biotransformation of the drugs Simvastatin, Sodium Mycophenolate, Carbamazepine, Propranolol Hydrochloride and Metoprolol Succinate. Chemometric methods have been applied in this investigation in order to optimize the fermentation processes, extraction procedures and the chromatography parameters. In order to evaluate the fermentation processes, a 24 factorial planning has been applied, whereas for the extraction procedures, an experimental planning for a ternary mixture has been applied. Lastly, an analytical method by HPLC-DAD was optimized in order to quantify a metabolite. A central composite design was carried out in order to do that. The results achieved from the fermentation showed that the variables used in the positive level contributed to the increased production of the substance of interest. According to the central composite design performed to the chromatography parameters, in which the resolution response and retention time were evaluated, the best conditions found were the column rate temperature at 45 °C, 0.1% formic acid, the beginning of phase B at 15% and the flow rate at 0.70 mL/min. Evaluating the economic aspects, it can be concluded that the application of Chemometrics to optimize the stages of fermentation and analytical approach produced an increase of 38.73% in the production of the metabolite of interest, from 171.12 mg/L to 237.4 mg/L, and a 7.5% reduction in the total costs involved. Thus, this work demonstrates that Chemometrics allied with drug biotransformation, such as Metoprolol Succinate via fungi of the genus Penicillium sp., can be used to recover and recycle expired or unused drugs. / As pesquisas na área de biotransformação e biocatálise encontram-se atualmente em amplo desenvolvimento em vários ramos da química e da biotecnologia. A utilização de microorganismos no desenvolvimento de processos de biocatálise e biotransformação visando à reciclagem de medicamentos e fármacos vencidos, ou fora de uso, foi uma das propostas deste projeto. Para tanto foram utilizados os fungos Penicillium sp, P. griseoroseum, Aspergillus aculeatus, A. flavus e A. niger para promover a biotransformação dos fármacos Sinvastatina, Micofenolato Sódico, Carbamazepina, Cloridrato de Propranolol e Succinato de Metoprolol. Métodos quimiométricos foram utilizados no decorrer do projeto com o intuito de otimizar os processos de fermentação, extração e cromatografia. Para avaliação do processo fermentativo foi realizado um planejamento fatorial completo 24. Já para o processo de extração, utilizou-se um planejamento experimental de mistura ternária. Por fim, o método analítico através de HPLC-DAD foi otimizado para a quantificação do metabólito de interesse, para tanto foi realizado um planejamento composto central. Os resultados obtidos para a fermentação demonstraram que as variáveis utilizadas no nível positivo contribuem para o aumento na produção da substância de interesse. De acordo com o planejamento composto central realizado para cromatografia, onde foram avaliadas as respostas resolução e tempo de retenção, a melhor condição encontrada foi quando utilizada temperatura da coluna a 45ºC, 0,1% de ácido fórmico, início da fase B em 15% e 0,70 mL/min de vazão. Avaliandose os aspectos econômicos, pode-se concluir que a aplicação da quimiometria na otimização das etapas de fermentação e metodologia analítica, promoveu um aumento de 38,73 % na produção do metabólito de interesse, de 171,12 mg/L para 237,4 mg/L, e uma redução de 7,5% nos custos totais envolvidos. Dessa forma, este trabalho demonstra que a quimiometria aliada à biotransformação de fármacos, como o Succinato de Metoprolol via fungos do gênero Penicillium sp., podem ser utilizados para a recuperação e reciclagem de fármacos vencidos ou fora de uso.

Neste trabalho, foi avaliada a reatividade de compostos orgânicos contendo boro frente a reações catalisadas por enzimas. Diferentes exemplos de álcoois secundários quirais contendo boro foram acetilados enantiosseletivamente pela lipase de Candida antarctica (CALB). Todas as reações ocorreram com excelente enantiosseletividade (E >200) e ambos os produtos acetilados, bem como os álcoois remanescentes foram obtidos com alto excesso enantiomérico (ee >99%). Além da resolução cinética enzimática, foi avaliado também o processo de resolução cinética dinâmica quimio-enzimática, empregando complexos de rutênio como agentes de racemização. Após estabelecer as condições adequadas para a reação, foi possível obter o produto acetilado de configuração-(R) com 83% de conversão, mantendo a enantiosseletividade observada na reação de resolução cinética enzimática. Como extensão ao trabalho realizado com os álcoois contendo boro, foi estudada a resolução cinética de aminas primárias quirais contendo boro. Foram avaliadas diversas condições reacionais para alcançar a máxima resolução cinética destas aminas via acilação enantiosseletiva catalisada pela lipase CALB. Excelente enantiosseletividade (E >200) e altos excessos enantioméricos (até >99%) foram obtidos utilizando acetato de etila tanto como reagente doador de acila como solvente da reação. Adicionalmente, foi investigada a reação de biorredução de cetonas pró-quirais contendo boro. Os melhores resultados foram obtidos com as enzimas álcool desidrogenases (ADHs) purificadas dos microorganismos Rhodococcus ruber e Lactobacillus brevis. A ADH de R. ruber (ADH-A) promoveu a biorredução das cetonas aos respectivos álcoois de configuração-(R) com excelente enantiosseletividade (ee >99%), enquanto a ADH de L. brevis (ADH-LB) catalisou a redução de alguns exemplos de cetonas aos respectivos álcoois de configuração-(S), também com excelente enantiosseletividade. / In this work, was evaluated the reactivity of boron-containing organic compounds in enzyme-catalyzed reactions. Different examples of boron-containing chiral secondary alcohols were resolved by enantioselective acetylation mediated by lipase from Candida. antarctica (CALB). All reactions showed excellent enantioselectivities (E >200) and both remaining substrates and acetylated product were obtained in high enantiomeric excesses (up to >99%). Besides the enzymatic kinetic resolution, the chemoenzymatic dynamic kinetic resolution was also evaluated, using ruthenium complexes as racemization agents. After establishing the best conditions, the acetylated (R)-product was obtained with 83% conversion, maintaining the high enantioselectivity observed in the enzymatic kinetic resolution. As an expansion of work with boron-containing alcohols, the kinetic resolution of boron-containing chiral amines was studied. Several reaction conditions were studied to achieve the kinetic resolution of boron-containing amines via enantioselective acylation mediated by CAL-B. Excellent enantioselectivity (E >200) and high enantiomeric excess (up to >99%) of both the remaining amines and amides were obtained using ethyl acetate as both acyl donor and the reaction solvent. Additionally, the bioreduction of pro-chiral boron-containing ketones was investigated. The best results were obtained with purified alcohol dehydrogenases (ADH) from Rhodococcus ruber and Lactobacillus brevis. The ADH from R. ruber (ADH-A) mediated the bioreduction of ketones to their respective (R)-alcohols with excellent enantioselectivity (ee >99%), while the ADH from L. brevis (ADH-LB) catalyzed the reduction of some ketones to their respective (S)-alcohols, also with excellent enantioselectivity (ee >99%).

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

Submitted by Haroudo Xavier Filho (haroudo.xavierfo@ufpe.br) on 2016-02-26T13:58:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO DE MESTRADO -DARTAGNAN PIRES - OK!! (1).pdf: 6019641 bytes, checksum: 2024556a4ff3ddf948edf6eeeb9dbd55 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-26T13:58:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO DE MESTRADO -DARTAGNAN PIRES - OK!! (1).pdf: 6019641 bytes, checksum: 2024556a4ff3ddf948edf6eeeb9dbd55 (MD5) Previous issue date: 2013-12-13 / CNPq / Derivados de furano e tiofeno 2-substituídos são compostos bastante difundidos no meio ambiente e desempenham papel importante em processos bioquímicos. Além disso, estes compostos podem ser utilizados como building blocks na preparação de diversas moléculas bioativas. No entanto, reagentes prejudiciais ao meio ambiente e muitas etapas reacionais, são geralmente atribuídos às metodologias sintéticas que empregam estes derivados. Atualmente, poucos trabalhos têm reportado a utilização de enzimas para este tipo de sistema. Dessa forma, nosso grupo demonstrou interesse em propor uma metodologia quimioenzimática para preparação de derivados de furano e tiofeno 2-substituídos em suas formas enantiomericamente pura, e aplicá-los na preparação de moléculas bioativas enantiodependentes. A metodologia proposta emprega um número reduzido de etapas sintéticas e utiliza a enzima CAL-B na etapa chave para obtenção dos respectivos enantiômeros separadamente. Inicialmente, uma série de alcoóis secundários racêmicos contendo grupos heterocíclicos foi sintetizada em rendimentos que variaram de moderados a excelentes (40-98%) e submetidos à resolução cinética enzimática catalisada por lipase (RCE). Adicionalmente, um derivado dibromo vinilfurano 2-substituído foi empregado em estudos visando à síntese total da modiolida A, uma macrolactona de origem natural contendo 10 membros em seu anel. Este fragmento foi utilizado em uma reação do tipo Corey-Fuchs para obtenção de um intermediário avançado na síntese desta molécula. / Furan and Tiophene derivatives are widespread compounds in the environment and they also play important role on biochemical process. In addition these compounds can be employed as building blocks in the synthesis of bioactive molecules. However, environmentally harmful reagents and many reaction steps are generally assigned to synthetic methodologies that employ it. Nowadays, few works have been reported enzyme applications in this type of system. Here, we propose a chemoenzymatic methodology to prepare enantioenriched secondary alcohols containing furan and tiophene heterocyclic group and apply them in the preparation of bioactive enantiodependent molecules. The proposed methodology employs a reduced number of synthetic steps and CAL-B enzyme at the key step of deracemization. Initially, the racemic secundary alcohols containing heterocyclic groups were synthesized from moderate to good yields (40-98%) and each of them was submitted to lipase-catalyzed enzymatic kinetic resolution (EKR). Furthermore, a dibromovinylfuran 2-substituted has been employed in studies forward the total synthesis of Modiolide A, a 10-membered ring of natural lactone. This fragment has been used on Corey-Fuchs reaction in order to prepare an advanced intermediate to obtain the Modiolida A.