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Tipo: Tese
Título: Síntese quimioenzimática da (S)-5-hidroxi-2-(1- hidroxietil)-nafto[2,3-b]furano-4,9-diona e emprego das leveduras Candida tropicalis e Pichia membranifaciens na redução da acetofenona e derivados
Autor(es): Araújo, Daniel Marcos de Freitas
Orientador: Mattos, Marcos Carlos de
Coorientador: Fernandez, Vicente Gotor
Palavras-chave: Biocatálise;Resolução cinética;Biorredução
Data do documento: 2010
Citação: ARAÚJO, Daniel Marcos de Freitas. Síntese quimioenzimática da (S)-5-hidroxi-2-(1- hidroxietil)-nafto[2,3-b]furano-4,9-diona e emprego das leveduras Candida tropicalis e Pichia membranifaciens na redução da acetofenona e derivados. 2010. 214 f. Tese (Doutorado em Química) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010.
Resumo: Neste trabalho relatamos o emprego de lipases e álcool desidrogenases para produção de moléculas quirais através da resolução cinética de álcoois ou redução de cetonas, respectivamente. Na primeira parte do trabalho preparou-se uma naftoquinona com atividade citotóxica empregando uma rota quimioenzimática baseada em sete passos reacionais. A partir do 1,5-diidroxinaftaleno preparou-se a 5-hidroxi-2-(1-hidroxietipnafto[2,3-b]furano-4,9-diona, um álcool secundário que, foi submetido à resolução cinética empregando duas lipases comerciais, a lipase de Candida antarctica B (CAL-B) e a lipase de Psedomonas cepacia (PS-C). Após 50% de conversão, o álcool foi recuperado com 42% de rendimento e excesso >99% (S) empregando a CAL-B com duas horas de reação. De maneira semelhante, com o emprego da PSC foi obtido o álcool com 45% de rendimento e excesso >99% (S). Em ambos os casos, o acetato correspondente foi recuperado com 43-44% de rendimento e pureza enantiomérica >99% (R). Alternativamente, o álcool foi obtido por meio da redução enantiosseletiva promovida por álcool desidrogenases. Empregou-se nesta ocasião, seis enzimas comerciais — A (Rhodococus ruber), CP (Candida parapsilosis), LB (Lactobacillus brevis), PR2, RS1 (Rhodococus sp.) e T (Thermoanaerobacter sp.). Um estudo detalhado e a otimização dos parâmetros nos conduziu ao emprego da enzima A com 48 horas de reação para obtenção do álcool (S) com 92% de conversão e excesso >99%. Na segunda parte do trabalho realizou-se um "screening" para obtenção de fontes enzimáticas microbianas para redução de compostos carbonflicos. Inicialmente, partiu-se de oito leveduras (duas linhagens de Candida krusei, Candida guilliermondi, Candida rugosa, Candida tropicalis, Kluyveromyces lactis-similar, Pichia anomala e Pichia membranifaciens) as quais foram submetidas a um teste colorimétrico para identificação de álcool desidrogenases (ADHs). Este ensaio revelou que todas as cepas testadas eram fontes de ADHs. Em seguida, foram empregadas como agentes para biorredução de um substrato carbonflico comum, a acetofenona. Os melhores resultados foram obtidos com as leveduras Candida tropicalis e Pichia membranifaciens com conversões de 62 e 75% e excessos de 98 e 99% (5), respectivamente. Empregando C. tropicalis e P. membranifaciens e as condições otimizadas, foram selecionados derivados da acetofenona para biorredução. Os melhores resultados foram encontrados para as nitroacetofenonas com conversões completas e excessos entre 90-99%.
Abstract: Herein we report the employment of lipases and alcohol dehydrogenases for production of chiral molecules through kinetic resolution of secondary alcohols and reduction of ketones, respectively. In the first part of this work it was prepared a naphtoquinone with citotoxic activity employing a chemoenzymatic route based on seven reactional steps. From 1,5-dihydroxynaphtalene we prepared 5-hydroxy-2-(1-hydroxyethyl)naphtho[2,3- bifuran-4,9-dione, a secondary alcohol that, was submitted to kinetic resolution employing two commercial lipases, lipase from Candida antarctica B (CAL-B) and lipase from Pseudonionas cepacia (PSC). After 50% of conversion, the alcohol was recovered with 42% yield and ee >99% (S) by the use of CAL-B in two hours of reaction. Similarly, using PSC the alcohol was recovered with 45% yield and >99% (S) of enantiomeric excess. Both cases, leaded to the corresponding acetate with 43-44% yield and enantiomeric purity >99% (R). Alternatively, the alcohol was obtained by the use of an enantioselective bioreduction method promoted by alcohol dehydrogenases. Six commercial enzymes were selected for this step - A (Rhodococus ruber), CP (Candida parapsilosis), LB (Lactobacillus brevis), PR2, RS1 (Rhodococus sp.) and T o (Thermoanaerobacter sp.). A detailed investigation and optimization of the parameters leaded us to use ADH A to obtain alcohol (S) with 92% yield and ee >99%. In the second part of this work a screening was realized to select enzymatic microbial sources for reduction of carbonyl compounds. Initially, eight yeasts were chosen (two strains of Candida krusei, Candida guilliermondi, Candida rugosa, Candida tropicalis, Kluyverornyces lactis-similar, Pichia anomala and Pichia mernbramfaciens) which were submitted to a colorimetric assay for identification of alcohol dehydrogenases (ADHs). This revealed us that all strains are ADH producing sources. After that, these ones were employed as bioreducing agents of a standard substrate, acetophenone. The best results were obtained by using Candida tropicalis and Pichia membranifaciens as biocatalysts with conversions of 62 and 75% and enantiomeric excesses of 98% and 99% (S), respectively. Further, C. tropicalis and P. membranifaciens performed the reduction of some acetophenone derivatives. The best results were found to be for the nitrocompounds with complete conversions and ee between 96-99%.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/61373
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