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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Multibiorreações e suas aplicações para as sinteses de compostos enantiomericamente puros
Title Alternative: Multibioreactions applied to the syntheses of enantiomerically pure compounds
Author: Pinheiro, Lucimar
Advisor: Marsaioli, Anita Jocelyne, 1946-
Abstract: Resumo: A utilização de enzimas para a transformação de compostos orgânicos é cada vez mais utilizada como alternativa à síntese clássica. As enzimas são utilizadas como biocatalisadores para as sínteses in vitro de compostos assimétricos uma vez que elas são intrinsicamente quirais e apresentam alta eficiência catalítica. Diante da biodiversidade de microrganismos existentes na natureza e da necessidade de descobrir novos biocatalisadores para as sínteses de blocos de construções quirais e de produtos químicos de alto valor agregado, esta tese teve como objetivos a avaliação enzimática de células microbianas íntegras, o isolamento e a identificação de compostos enantiomericamente puros obtidos através da ação enzimática de oxidorredutases. Inicialmente, a avaliação da presença de Baeyer-Villiger monooxigenases em 12 espécies de fungos através de biocatálise convencional levou a produção de (R)-(+)-5-metil-e-caprolactona (1b), produzida pelos fungos Aspergillus oryzae CCT 0975 e Geotricum candidum CCT 1205 em excelentes conversões (ambas 98%) e excessos enantioméricos (96% e 91%), respectivamente. Na etapa seguinte foi desenvolvida uma metodologia alternativa a biocatálise convencional, denominada "multibiorreações", objetivando uma triagem mais rápida e eficiente. A metodologia foi aplicada na detecção de atividade de monooxigenase permitindo um aumento no conhecimento do perfil de seletividade dos substratos analisados. A ação enzimática das células íntegras de Trichosporum cutaneum CCT 1903 resultou na redução de metilcicloexanonas orto- e para-substituídas (1 e 6) e na oxidação da cis-jasmona (8). Posteriormente realizou-se o isolamento, identificação, determinação dos excessos enantioméricos, determinação das configurações relativas e absolutas dos produtos obtidos a partir da oxidação da cis-jasmona (8): (7S,8R)-epoxijasmona, 12 (92% e.e.), 7,8-diidróxijasmona, 13 (53% e.e.) e (4S)-hidroxijasmona (86% e.e.). Nesta etapa, a determinação do perfil de seletividade de T. cutaneum CCT 1903 foi avaliado frente a 14 substratos contendo ligações duplas olefínicas (24-37). A atividade de monooxigenase foi verificada sobre os seguintes monoterpenos monocíclicos: (R)-(-)-carvona (25), a- e b- iononas (26 e 27) e (R)-(+)-limoneno (32). As biotransformações destes compostos de fragrâncias levaram às sínteses de: (1S,2R,4R)-neoisodiidrocarveol (41), (6R)-isoprenil- (3R)-metil-2-oxo-oxepanona (42), ácido-(3R)-isopropenil-6-oxo-heptanóico (43), 2,3-epóxi-(5R)-isopropenil-2-metilcicloexanol (44), 4-oxo-7,8-diidro-b-ionona (50), a-homociclogeraniol (51), limoneno-1,2-diol (54) e (+)-(4R)-p-1-menteno-8,9-diol (55), os quais foram identificados espectroscopicamente (RMN de H e C, H e H gCOSY, H e C HSQC, H e C gHMBC). Finalmente, foi realizado um estudo das atividades enzimáticas para os fungos CCT 5632, Rhyzopus oryzae CCT 1022 e a levedura AMA 7, utilizando a metodologia de multibiorreações e reações de biotransformações convencionais (substratos 8, 25-27 e 32). Uma atividade oxidorredutase foi detectada em AMA7 e R. oryzae CCT 1022. A levedura AMA7 produziu a: 7,8-epoxijasmona (12), 7,8-diidroxijasmona (13), 4- hidroxijasmona (14) e a diidrocarvona (45), enquanto que R. oryzae CCT 1022 produziu o composto 14 e o neoisodiidrocarveol (41). O fungo 5632 também apresentou atividade monooxigenase verificada a partir da formação da 4-oxo-7,8-diidro-b-ionona (50)

Abstract: The utilization of enzymes for organic compound transformations is an alternative to classical syntheses. Enzymes are used as biocatalysts for the syntheses in vitro of asymmetric compounds because they are intrinsically chiral and result in high catalytic efficiency. In front of the biodiversity of existing microorganisms in Nature and of the necessity to discover new biocatalysts for the syntheses of blocks of chiral constructions and of chemical products with high added value, this thesis aimed at enzymatic evaluation of oxidoreductase from microbial whole cells and their application of the production of enantiomerically pure compounds. First of all, Baeyer-Villiger monooxygenase (BVMO) activity was monitored using traditional biocatalytic methods. Bioprospection in 14 fungi resulted in the detection of cyclohexanone BVMO in Aspergillus oryzae CCT 0975 and Geotrichium candidum CCT 1205. The lactone (R)-(+)-1b was obtained in high enantiomeric excesses (96% and 91%, respectively) and conversion (98%). Searching for rapid screening method, multibioreaction methodology was implemented and applied to the detection of monooxigenase activity, which increased n times the amount of evaluated microorganisms per unit of time, where n is the number of added substrates. Trichosporum cutaneum CCT 1903 produced outstanding results, reducing the ortho- and para-substituted (1 and 6) methyl-cyclohexanones and oxidizing cis-jasmone (8). After isolation, identification and determination of the enantiomeric excess, the relative and absolute configuration of the cis-jasmone bioproducts were: (7S,8R)-epoxyjasmone, 12 (e.e. 92%), 7,8-dihydroxyjasmone, 13 (e.e. 53%) and (4S)-hydroxyjasmone, 14 (e.e. 86%). The enantioselectivity and substrate specificity of alkene monooxygenase in T. cutaneum CCT 1903 was further investigated using 14 substrates (24-37), applying the multibioreaction approach. Monooxygenase activity was detected in (R)-(-)-carvone, a- and b-ionones and (R)-(+)-limonene. Batch reactions of these fragrance compounds produced: (1S,2R,4R)- neoisodihydrocarveol (41), (6R)-isoprenyl-(3R)-methyl-2-oxo-oxepanone (42), (3R)- isopropenyl-6-oxoheptanoic acid (43), 2,3-epoxy-(5R)-isopropenyl-2-methylcyclohexenol (44), 4-oxo-7,8-dihydro-b-ionone (50), a-homo-cyclogeraniol (51), (R)-(+)-limonene-1,2-diol (54) and uroterpenol (55) as pure samples for spectroscopic identification (H and C NMR, H and H gCOSY, H and C HSQC, H and C gHMBC). Oxidoreductase activity was monitored using multibioreaction methodology and traditional biocatalytic methods with the fungi CCT 5632, Rhyzopus oryzae CCT 1022 and the yeast AMA 7 (substrates 8, 25-27 and 32). Thus AMA7 produced epoxyjasmone (12), 7,8- dihydroxyjasmone (13), hydroxyjasmone (14) and dihydrocarvone (45), while that R. oryzae CCT 1022 produced 14 and neoisodihydrocarveol (41). The fungus 5632 also presented monooxygenase activity confirmed through formation from 4-oxo-7,8-dihydro-b- ionone (50)
Subject: Biocatálise
Monooxigenases
Microorganismos
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2006
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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