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.

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

Neste trabalho foram estudadas reações de substituição nucleofílica alifática de seis substratos halogenados, na presença de sais quaternários de amônio quirais (catalisadores por transferência de fase), derivados de alcalóides naturais. O sistema usado durante os trabalhos foi o sólido-líquido, sendo utilizado o tolueno como solvente do substrato halogenado. Os eletrófilos escolhidos para este trabalho foram, em sua grande maioria, compostos halogenados na posição alfa à carbonila e o nucleófilo foi o fenilmercapteto de sódio. A estrutura do substratos, as condições de reação e o tipo de catalisador foram variados visando-se avaliar qual a melhor condição de interação entre o catalisador e o substrato, usando-se como parâmetro comparativo o excesso enantiomérico obtido em cada caso. Os substratos foram também colocados para reagir na ausência de catalisador (\"branco de reação\") para avaliar a possibilidade de haver reações não catalisadas competindo com a reação enantiosseletiva. Tais reações diminuiriam a enantiosseletividade do processo, o que tomou imprescindível determinar sua extensão. Métodos de análise do excesso enantiomérico dos produtos de reação obtidos, por CLAE utilizando fase estacionária quiral e/ou RMN de 1H na presença de reagentes de deslocamento quirais, foram desenvolvidos para cada caso. Os resultados experimentais permitiram propor e discutir um modelo de associação catalisador/tiolato/eletrófilo, baseado em interações do tipo π-π e ligação de hidrogênio. / The main focus of the present work was the investigation of some aliphatic nucleofilic substitution reactions of halogenated compounds in the presence of chiral phase transfer catalyst, in a solid-liquid two phase system, using toluene as solvent. Most electrophiles were carbonylic or carboxylic derivatives bearing a halogen atom in the a-position to the carbonyl group. As for the nucleophile, sodium thiophenolate was employed in all reactions. Factors such as molecular structure of the electrophile, reaction conditions and catalyst were varied in order to optimize product enantiomeric excesses, and to gain an insight into the mode of action of the chiral catalyst in the kinetic resolution. In all cases blank experiments in the absence of the catalyst were performed, considering the possibility of a competitive uncatalyzed reaction as being responsible for lower enantiomeric excesses. Methods for determining the enantiomeric excess, based on HPLC and/or 1H-NMR, were developed for each specific product. The mechanistic and geometrical factors responsible for the kinetic resolution are analyzed in each case. The structure of the catalyst/thiolate/electrofile is discussed in terms of hydrogen bonding and π-π interactions.

Esta dissertação apresenta um estudo de diferentes metodologias de imobilização (fisissorção, quimissorção com carboxibenzaldeído e quimissorção com glutaraldeído) da lipase de Burkholderia cepacia em nanopartículas magnéticas e sua aplicação na resolução cinética de alcoóis secundários racêmicos. O método de imobilização por fisissorção resultou na imobilização de 0,21 mg de proteína em 20 mg de nanopartículas magnéticas. Para a mesma quantidade de nanopartículas magnéticas, o método de quimissorção com carboxibenzaldeído imobilizou 0,26 mg de proteína contra 0,28 mg de proteína pelo método de quimissorção com glutaraldeído, a melhor relação encontrada neste trabalho. A atividade enzimática foi avaliada na resolução cinética de alcoóis secundários racêmicos [(RS)-2-bromo-1-(fenil)etanol, (RS)-2-bromo-1-(4-nitrofenil)etanol, (RS)-1-(4-nitrofenil)etanol e (RS)-1-(fenil)-1,2-etanodiol] via reação de transesterificação enantiosseletiva. O efeito de diferentes parâmetros reacionais para a resolução cinética foi estudado, como agente acilante, quantidade de substrato, solvente, quantidade de nanopartículas magnéticas (suporte), velocidade de agitação, tempo e temperatura reacionais. Os melhores parâmetros encontrados foram acetato de vinila como agente acilante, tolueno como solvente e sob agitação de 800 rpm. Observou-se que após 30 dias de estocagem da lipase imobilizada por fisissorção sua atividade foi mantida. Além disso, estudou-se a reciclagem da enzima imobilizada, durante a resolução cinética. A melhor temperatura e tempo reacional foram determinados para cada método de imobilização. A quimissorção com glutaraldeído foi o melhor método de imobilização para a reciclagem da enzima, pois durante 8 ciclos de resolução cinética a conversão (50 %) e a enantiosseletividade (>99 %) foram mantidas. Com base nesses resultados, pode-se concluir que o processo de imobilização permite um aumento da estabilidade da enzima quando comparada com a enzima livre, permitindo sua reutilização por vários ciclos reacionais. / This dissertation describes studies about different immobilization methodologies (physisorption, chemisorption with carboxibenzaldehyde and chemisorption with glutaraldehyde) of the Burkholderia cepacia lipase on magnetic nanoparticles and its application in the enzymatic kinetic resolution of chiral secondary alcohols. The physisorption method immobilized 0.21 mg of protein per 20 mg of magnetic nanoparticles. Using the same amount of magnetic nanoparticles, the chemisorption method with carboxibenzaldehyde immobilized 0.26 mg of protein against 0.28 mg for the chemisorption with glutaraldehyde, the best result found in this work. The enzymatic activity was determined in the enzymatic kinetic resolution of chiral secondary alcohols [(RS)-2-bromo-1-(phenyl)ethanol, (RS)-2-bromo-1- (4-nitrophenyl)ethanol, (RS)-1-(4-nitrophenyl)ethanol and (RS</I<)-1-(phenyl)- 1,2-ethanodiol] via enantioselective transesterification reaction. The effect of several reaction parameters for the kinetic resolution was studied, such as acetyl donor, substrate concentration, solvent, amount of magnetic nanoparticles (support), agitation speed, reaction time and temperature. The best results were obtained using vinyl acetate as acetyl donor, toluene as solvent, and 800 rpm as agitation speed. Regarding the physisorption method, after 30 days as storing time the enzymatic activity remained the same. Besides, the reusability of immobilized lipase was evaluated. The best temperature and reaction time in the kinetic resolution were determined for each immobilization method. The chemisorption with glutaraldehyde was the best immobilization method for the enzyme reusability, because even after 8 cycles of the kinetic reaction, the conversion (50 %) and enantioselectivity (>99 %) remained the same. Based on these results, it is possible to conclude that the immobilization process increased the enzyme stability when compared to the free enzyme, allowing its reusability for many reaction cycles.

A obtenção de moléculas enantiomericamente puras ou enriquecidas tem se demonstrado um desafio em química orgânica sintética. Nesse âmbito, a biocatálise aparece como uma importante ferramenta sintética. Neste trabalho, desenvolveu-se uma metodologia para a obtenção de 6-hidróxioct-7-inoato de metila, 5-hidróxihept-6-inoato de metila, e 4-hidróxihex-5-inoato de metila enantiomericamente enriquecidos via resolução cinética enzimática. Primeiramente foram investigadas variáveis como temperatura, tempo, quantidade de doador de acila, solvente e enzima adequada para a reação. Em uma segunda etapa do trabalho, foram desenvolvidas seqüências reacionais onde os hidroxiésteres originariam moléculas bioativas Utilizando o 5-hidróxihept-6-inoato de metila, após três etapas reacionais, foi possível sintetizar intermediários sintéticos avançados das moléculas bioativas goniotalamina e argentilactona. De maneira análoga, após algumas etapas reacionais, o 4-hidróxihex-5-inoato de metila originou os feromônios buibuilactona, japonilura e 4-hexanolida / The synthesis of enantiomerically pure or enriched molecules has been an important challenge in synthetic organic chemistry. Among a variety of disciplines dedicated to achive this goal, biocatalysis appears as an important synthetic tool. Herein, we developed a methodology to obtain methyl 6-hydroxyoct-7-ynoate, methyl 5-hydroxyhept-6-ynoate and methyl 4-hydroxyhex-5-ynoate enantiomerically enriched by an enzymatic kinetic resolution. Reaction conditions such as temperature, reaction time, amount of acyl donor, solvent and enzyme were screened, in order to obtain high yields and enantioselectivities. In the second part of our work, synthetic pathways were developed where the hydroxyesters lead to bioactive molecules. Using methyl 5-hydroxyhept-6-ynoate, after three steps, advanced synthetic intermediates for the synthesis of the bioactive molecules, such as goniothalamine and argentilactone, were prepared. In the same way, methyl 4-hydroxyhex-5-ynoate was submitted to a reaction sequence leading the pheromones buibuilactone, japonilure and 4-hexanolide.

Neste trabalho foram estudadas reações de substituição nucleofílica alifática de seis substratos halogenados, na presença de sais quaternários de amônio quirais (catalisadores por transferência de fase), derivados de alcalóides naturais. O sistema usado durante os trabalhos foi o sólido-líquido, sendo utilizado o tolueno como solvente do substrato halogenado. Os eletrófilos escolhidos para este trabalho foram, em sua grande maioria, compostos halogenados na posição alfa à carbonila e o nucleófilo foi o fenilmercapteto de sódio. A estrutura do substratos, as condições de reação e o tipo de catalisador foram variados visando-se avaliar qual a melhor condição de interação entre o catalisador e o substrato, usando-se como parâmetro comparativo o excesso enantiomérico obtido em cada caso. Os substratos foram também colocados para reagir na ausência de catalisador (\"branco de reação\") para avaliar a possibilidade de haver reações não catalisadas competindo com a reação enantiosseletiva. Tais reações diminuiriam a enantiosseletividade do processo, o que tomou imprescindível determinar sua extensão. Métodos de análise do excesso enantiomérico dos produtos de reação obtidos, por CLAE utilizando fase estacionária quiral e/ou RMN de 1H na presença de reagentes de deslocamento quirais, foram desenvolvidos para cada caso. Os resultados experimentais permitiram propor e discutir um modelo de associação catalisador/tiolato/eletrófilo, baseado em interações do tipo &#960;-&#960; e ligação de hidrogênio. / The main focus of the present work was the investigation of some aliphatic nucleofilic substitution reactions of halogenated compounds in the presence of chiral phase transfer catalyst, in a solid-liquid two phase system, using toluene as solvent. Most electrophiles were carbonylic or carboxylic derivatives bearing a halogen atom in the a-position to the carbonyl group. As for the nucleophile, sodium thiophenolate was employed in all reactions. Factors such as molecular structure of the electrophile, reaction conditions and catalyst were varied in order to optimize product enantiomeric excesses, and to gain an insight into the mode of action of the chiral catalyst in the kinetic resolution. In all cases blank experiments in the absence of the catalyst were performed, considering the possibility of a competitive uncatalyzed reaction as being responsible for lower enantiomeric excesses. Methods for determining the enantiomeric excess, based on HPLC and/or 1H-NMR, were developed for each specific product. The mechanistic and geometrical factors responsible for the kinetic resolution are analyzed in each case. The structure of the catalyst/thiolate/electrofile is discussed in terms of hydrogen bonding and &#960;-&#960; interactions.

Nesta dissertação estão descritos os resultados obtidos sobre a preparação de nanocascas funcionalizadas (nanopartículas ocas) de ouro/prata de diâmetro de 50 nm e imobilização de diferentes lipases (Burkholderia cepacia (BCL) e pâncreas de porco (PPL)). [Obs.: A imagem do esquema pode ser visto no arquivo PDF] Inicialmente as nanocascas de ouro/prata (NSs AgAu) foram sintetizadas e caracterizadas, através de imagens de MEV e MET. Através destas imagens algumas características das NSs AgAu foram elucidadas, como seu tamanho e sua característica oca. Em seguida, a funcionalização das NSs AgAu com diferentes moléculas mercapto-alcanóicas e uma molécula mercapto-amina foi realizada. Depois de funcionalizadas as NSs-funcionalizadas foram ativadas, com glutaraldeído ou EDC, para que assim elas ficassem aptas à imobilização das lipases, via ligação covalente. Para a BCL foi possível imobilizar 0,155-0,282 mg de proteína/3 mg do suporte. No caso da PPL uma menor quantidade de enzima foi imobilizada (0,035-0,048 mg/3 mg do suporte). A atividade da enzima imobilizada foi testada frente à reação de acetilação enantiosseletiva do (R,S)-1-feniletanol com acetato de vinila (RCE, resolução cinética enzimática). Excelentes resultados de conversão (50%) e seletividade (E > 200) foram conseguidos com a BCL imobilizada em todos os suportes. A PPL livre não catalisava a acetilação deste substrato e quando esta enzima foi imobilizada nas diferentes NSs-funcionalizadas, os resultados apresentados para acetilação enantiosseletiva do (R,S)-1-feniletanol com acetato de vinila foram interessantes. Nesse caso conseguimos alcançar conversões de até 4% do substrato R à sua forma acetilada com excelente enantiosseletividade ( > 99% e.e. do produto). Como uma alternativa de demonstrar a atividade enzimática da BCL imobilizada em reação tradicional de hidrólise, o teste da hidrólise do palmitato de p-Nitrofenila pela BCL livre e imobilizada foi realizado. Este teste revelou que a BCL imobilizada nas NSs-funcionalizadas catalisavam a hidrólise do palmitato de p-Nitrofenila mais rápido que a enzima livre, comprovando os bons resultados obtidos na RCE, mostrando que os sistemas onde tínhamos a BCL imobilizada foram mais eficientes que a enzima livre. As NSs AgAu, NSs-funcionalizadas e até as nanocascas contendo as lipases imobilizadas foram caracterizadas por de imagens de MEV e MET, análises de FT-IR e método de Bradford. Outros estudos com os sistemas contendo a BCL imobilizada foram elucidados. Diferentes funcionalizadores de diferentes tamanhos foram utilizados e a influência de cada um deles sobre a atividade enzimática foi estudado. Por exemplo, quando as NSs AuAg foram funcionalizadas com moléculas mercapto-alcanóicas menores, como por exemplo, o ácido mercapto acético, melhores resultados para a RC do (R,S)-1-feniletanol foram conseguidos. As diferentes formas de ativação da NSs-funcionalizadas utilizando glutaraldeído ou EDC, para consequente imobilização da BCL não resultaram em alterações da atividade enzimática na RC, apresentando valores idênticos para RCE. Experimentos para testar a estabilidade dos sistemas contendo a BCL imobilizada também foram feitos. Descobrimos que é possível armazenar a BCL imobilizada nos diferentes sistemas à - 4 °C por até 28 dias. O estudo da reciclagem destes sistemas revelou que por até 3 ciclos os sistemas conseguiram manter 90% da atividade enzimática. / This dissertation presents the results achieved on the preparation of functionalized gold/silver nanoshells (hollow nanoparticles, 50 nm) and immobilization of different lipases (Burkholderia cepacia (BCL) and porcine pancreatic (PPL)). Initially Gold/Silver nanoshells (NSs Ag Au) were synthesized and characterized through SEM and TEM pictures. By these images some characteristics of NSs AgAu were elucidated, as its size and hollow feature. The functionalization NSs AgAu with different mercapto-alkanoic molecules and mercapto-amine molecule was next step performed. After the functionalized NSs-functionalized were activated with glutaraldehyde or EDC, after that they remained suitable for the immobilization of lipases via covalent bond. BCL was possible immobilized 0.155-0.282 mg protein/3 mg of support. And the PPL a smaller amount of enzyme was immobilized (from 0.035-0.048 mg / 3 mg of support). The activity of the immobilized enzyme was assayed by the reaction enantioselective acetylation of (R,S)-1-phenylethanol with vinyl acetate (KR, kinetic resolution). Excellent conversion results (50%) and selectivity (E > 200) were achieved with the immobilized BCL. The free PLP did not catalyzed acetylation of the substrate and when this enzyme was immobilized on NSs-functionalized the results for enantioselective acetylation of (R,S)-1-phenylethanol with vinyl acetate were interesting. In this case we achieve conversions of 4% of the substrate (R) to acetylated form with excellent enantioselectivity (> 99% e.e. of the product). As alternative to demonstrate the enzymatic activity of BCL immobilized on traditional hydrolysis reaction, the hydrolysis of p-nitrophenyl palmitate by free and immobilized BCL was performed. This test revealed BCL immobilized on NSs-functionalized catalyzed hydrolysis of p-nitrophenyl palmitate faster than free enzyme, confirming the good results obtained in KR, showing that systems which had immobilized BCL were more efficient than the enzyme free. The NSs AgAu, NSs-functionalized and Nanoshells containing the immobilized lipases were characterized by SEM and TEM images , FT-IR analysis , the Bradford method. Other studies with systems containing immobilized BCL were elucidated. Different spacers with different sizes were used for functionalized the nanoshells, and the influence of each of the enzymatic activity was studied. For example, when the NSs were functionalized with smaller molecules mercapto-alkanoic and cysteamine best results for the KR (R,S)-1-(phenyl)ethanol were obtained. The different forms of activation of NSs-functionalized using glutaraldehyde or EDC, for subsequent immobilization of BCL did not result in changes in enzyme activity in the KR . Experiments to test the stability of systems containing immobilized BCL were also made . We found it possible to store the BCL immobilized on different systems at - 4 ° C for 30 days. The study of the recycling of these systems was made and by 3 cycles systems maintain 90% of the enzyme activity.

Apresenta-se, nesta tese, a síntese total do alcaloide marinho (+)-trans-triquentrina A. Três abordagens foram investigadas como estratégias sintéticas: uma adição conjugada assimétrica, um acoplamento arílico com um complexo de ferro e uma resolução cinética enzimática. Esta última permitiu finalizar a síntese do produto natural em 20 etapas e com 0,6% de rendimento global. A síntese tem como etapas-chave a resolução cinética de um éster racêmico, mediada pela lipase da Pseudomonas cepacia - que forneceu o (S)-ácido correspondente em excelente excesso enantiomérico - e a contração de anel de um ciclo-hexeno substituído promovida por um sal de tálio(III), fornecendo seletivamente o composto trans-1,3-dimetilciclopentano correspondente. Efetuaram-se testes visando à síntese total da (+)-cis-triquentrina A a partir de um intermediário obtido da etapa de resolução cinética enzimática, que seria comum à síntese das duas moléculas-alvo. Investigou-se a atividade antiproliferativa da (+)-trans-triquentrina A, bem como a de intermediários da síntese e de produtos relacionados. Estes estudos permitiram descobrir compostos com atividade potente frente a linhagens de células tumorais humanas de ovário (GI50=0,31-0,42 &#181;g.mL-1) e de cólon (GI50=0,25 &#181;g.mL-1). / The total synthesis of marine alkaloid (+)-trans-trikentrin A is presented in this thesis. Three approaches were investigated as synthetic strategies: an asymmetric conjugate addition, an aryl coupling with an iron complex and an enzymatic kinetic resolution. The latter allowed the synthesis of the natural product to be achieved in 20 steps and 0.6% overall yield. The synthesis features as key steps a kinetic resolution of a racemic ester, which was mediated by the lipase from Pseudomonas cepacia, leading to the corresponding (S)-acid in excellent enantiomeric excess, as well as a thallium(III)-mediated ring contraction of a cyclohexene derivative that selectively afforded the corresponding trans-1,3- dimethylcyclopentanic compound. Studies toward the total synthesis of (+)-cis-trikentrin A were performed aiming to achieve both natural products from a common intermediate, obtained from the enzymatic kinetic resolution. The antiproliferative activity of (+)-trans-trikentrin A as well as that of intermediates and related products was investigated. Compounds with potent activity against ovarian (GI50=0.31- 0.42 &#181;g.mL-1) and colon (GI50=0.25 &#181;g.mL-1) tumor cell lines were discovered during these studies.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArquivoTotal.pdf: 3274931 bytes, checksum: fad3ac5b146d775c69dcf930c8894e4e (MD5) Previous issue date: 2013-08-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work aimed to perform the kinetic bioresolution of Morita Baylis Hillman adducts (MBHA) using CALB lipase derived from Candida Antarctica fungus. Initially three MBHA we synthesized using acrylonitrile and m e p nitro benzaldehyde. Subsequently the respective acetates from MBHA were prepared in high yields using acetyl chloride and TEA. Methodologies for bioresolution of AMBH (obtained from nitro aldehydes m e p) were successfully developed producing the R enantiomers with 99.9% of enantiomeric excess determined by gas chromatography (using the beta cyclodextrin chiral column). However, using the same methodology it was not possible performed the bioresolution of AMBH derived from the o-benzaldehyde. To obtain the S enantiomers, the hydrolysis reactions of esters obtained from biocatalysis were made and separated by liquid chromatography. These hydrolysis reactions were carried out using K2CO3 and methanol, yielding the S enantiomers with 100% and 10% of chemical yields and 86.8% and 97.48% of enantiomeric excesses respectively. Using the method of Mosher through double derivatization chemical shift values obtained from 1H NMR spectra generated a NORS> and NORS 0 <0, which indicates that the absolute configuration of the asymmetric carbon of AMBH hydrolyzed by enzyme is R. The values of [S] D derived from m and p nitro aldehydes (S configuration) are +37 and +30 degrees. The values of [S] D of S corresponding acetates are -7 and -9 degrees respectively. The AMBH obtained from the m nitro aldehyde were bioavaliados in vitro in a R/S, R and S forms. The racemate was the most effective on L. braziliensis promastigotes and the S enantiomer was the lowest active. In the cell cytotoxicity analysis which were evaluated in the safe murine macrophages, the racemate was the most cytotoxic and the S enantiomer the less cytotoxic (some cytotoxicity were only observed at concentrations over 40 mg/mL) concluding that all evaluated compounds were more cytotoxic for L. braziliensis parasite that the safe macrophage. / Nesse trabalho visou-se a bio-resolução cinética dos Adutos de Morita Baylis Hillman (AMBH) utilizando a Lipase CALB derivada do fungo Candida Antarctica. Inicialmente foram sintetizados três AMBH usando acrilonitrila e os respectivos o, m e p nitrobenzaldeídos. Subsequentemente os seus respectivos acetatos foram preparados em altos rendimentos, usando cloreto de acetila e TEA. Foram desenvolvidas com êxito, metodologias para a bio-resolução dos AMBH oriundos dos nitroaldeídos m e p, obtendo os enantiômeros R com excessos enantioméricos de 99,9%, determinados pela técnica de cromatografia gasosa, usando à coluna quiral beta ciclodextrina e fase móvel (N2). Porém usando as metodologias acima não foi possível a bio-resolução do AMBH derivado do o-benzaldeído. Para obter os enantiômeros S, foram feitas as reações de hidrólise dos respectivos ésteres devidamente separados por cromatografia líquida das reações de biocatálise. As reações de hidrólise foram feitas usando K2CO3 e metanol, obtendo-se os enantiômeros S com rendimentos químicos de 100% e 10% e excessos enantioméricos de 86,8% e 97,48% respectivamente. Usando o método de Mosher através da dupla derivatização os valores de deslocamentos químicos obtidos dos espectros de RMN1H geraram um NORS>0 e NORS<0, o que demonstra que a configuração absoluta do carbono assimétrico dos AMBH os quais a enzima hidrolisou é R. Os valores de [S]D oriundos dos AMBH nitroaldeídos m e p (configuração R) são +37 e +30. Os valores de [S]D dos correspondentes acetatos S são -7 e -9 respectivamente. O AMBH oriundo do m-nitroaldeído nas formas R/S, R e S foram bioavaliados in vitro. A mistura racêmica foi a que se apresentou mais efetiva sobre promastigotas de L. braziliensis, e a substância S foi a que apresentou a menor atividade. Na análise de citotoxicidade celular no macrófago sadio de murinos observou-se que a mistura racêmica foi a mais citotóxica e o S o menos citotóxico (citotoxidade apenas a partir da concentração de 40 Xg/mL) constatando que todas as substâncias avaliadas foram mais citotóxicas para o parasita do que para macrófagos.

Esta dissertação apresenta um estudo de diferentes metodologias de imobilização (fisissorção, quimissorção com carboxibenzaldeído e quimissorção com glutaraldeído) da lipase de Burkholderia cepacia em nanopartículas magnéticas e sua aplicação na resolução cinética de alcoóis secundários racêmicos. O método de imobilização por fisissorção resultou na imobilização de 0,21 mg de proteína em 20 mg de nanopartículas magnéticas. Para a mesma quantidade de nanopartículas magnéticas, o método de quimissorção com carboxibenzaldeído imobilizou 0,26 mg de proteína contra 0,28 mg de proteína pelo método de quimissorção com glutaraldeído, a melhor relação encontrada neste trabalho. A atividade enzimática foi avaliada na resolução cinética de alcoóis secundários racêmicos [(RS)-2-bromo-1-(fenil)etanol, (RS)-2-bromo-1-(4-nitrofenil)etanol, (RS)-1-(4-nitrofenil)etanol e (RS)-1-(fenil)-1,2-etanodiol] via reação de transesterificação enantiosseletiva. O efeito de diferentes parâmetros reacionais para a resolução cinética foi estudado, como agente acilante, quantidade de substrato, solvente, quantidade de nanopartículas magnéticas (suporte), velocidade de agitação, tempo e temperatura reacionais. Os melhores parâmetros encontrados foram acetato de vinila como agente acilante, tolueno como solvente e sob agitação de 800 rpm. Observou-se que após 30 dias de estocagem da lipase imobilizada por fisissorção sua atividade foi mantida. Além disso, estudou-se a reciclagem da enzima imobilizada, durante a resolução cinética. A melhor temperatura e tempo reacional foram determinados para cada método de imobilização. A quimissorção com glutaraldeído foi o melhor método de imobilização para a reciclagem da enzima, pois durante 8 ciclos de resolução cinética a conversão (50 %) e a enantiosseletividade (>99 %) foram mantidas. Com base nesses resultados, pode-se concluir que o processo de imobilização permite um aumento da estabilidade da enzima quando comparada com a enzima livre, permitindo sua reutilização por vários ciclos reacionais. / This dissertation describes studies about different immobilization methodologies (physisorption, chemisorption with carboxibenzaldehyde and chemisorption with glutaraldehyde) of the Burkholderia cepacia lipase on magnetic nanoparticles and its application in the enzymatic kinetic resolution of chiral secondary alcohols. The physisorption method immobilized 0.21 mg of protein per 20 mg of magnetic nanoparticles. Using the same amount of magnetic nanoparticles, the chemisorption method with carboxibenzaldehyde immobilized 0.26 mg of protein against 0.28 mg for the chemisorption with glutaraldehyde, the best result found in this work. The enzymatic activity was determined in the enzymatic kinetic resolution of chiral secondary alcohols [(RS)-2-bromo-1-(phenyl)ethanol, (RS)-2-bromo-1- (4-nitrophenyl)ethanol, (RS)-1-(4-nitrophenyl)ethanol and (RS</I<)-1-(phenyl)- 1,2-ethanodiol] via enantioselective transesterification reaction. The effect of several reaction parameters for the kinetic resolution was studied, such as acetyl donor, substrate concentration, solvent, amount of magnetic nanoparticles (support), agitation speed, reaction time and temperature. The best results were obtained using vinyl acetate as acetyl donor, toluene as solvent, and 800 rpm as agitation speed. Regarding the physisorption method, after 30 days as storing time the enzymatic activity remained the same. Besides, the reusability of immobilized lipase was evaluated. The best temperature and reaction time in the kinetic resolution were determined for each immobilization method. The chemisorption with glutaraldehyde was the best immobilization method for the enzyme reusability, because even after 8 cycles of the kinetic reaction, the conversion (50 %) and enantioselectivity (>99 %) remained the same. Based on these results, it is possible to conclude that the immobilization process increased the enzyme stability when compared to the free enzyme, allowing its reusability for many reaction cycles.