Avaliação do potencial biorredutor dos microrganismos isolados do processo de compostagem do Zoológico de São Paulo e resolução cinética enzimática do 1-tetralol em DMC e líquidos iônicos

Abstract

The biocatalysis application in synthesis of natural products with biological activity has been an important tool in the organic chemistry. In this context, this academic master thesis involved two fronts: i)Bio-reduction screening of isolated microorganisms of the composting process of São Paulo zoo using the acetophenone as model compound and II) Enzymatic Kinetic Resolution of 1-tetralol (±)-3 in DMC and Ionic Liquids with isolated lipases. The first study front was related to the identification and evaluation of bio-reducer potential of the bacteria genus Bacillus sp (FPZSP678, FPZSP718, FPZSP737, TTIG726, TTIG727 and TTIG728) and Fungi from the soil of the Atlantic Forest (SP201, SP305, SP347, SP374 and SP345), which underwent bio-reduction reaction using acetophenone 1. In this study, the SP347 fungus strain, from the genus Mucor sp showed the best result in the conversion of 1 in TRIS buffer at pH 4,0, leading to 57% of phenyl-ethanol. The reactions were monitored in intervals of 24h for up to 168h, some reactions medium were evaluated as mineral culture medium, TRIS buffer at pH of 4,0 to 7,0; and sodium phosphate buffer with pH of 4,0 and 7,0. The second study path was related to Enzimatic Kinetic Resolution (RCE) of 1-tetralol (±)-3 with isolated lipases in dimethyl carbonate (DMC) and dicationic Ionic Liquids. Reactions using DMC as solvent were performed with the isolated lipases: Lipase from Candida rugosa (CrL), Amano Lipase of Pseudomonas fluorenscens (PfAL), Amano Lipase PS - immobilized on diatomite (PsAL) and Lipase of porcine pancreas (PpL). The reactions were carried for 12h at temperatures of 32 °C, 60 °C and 90 °C. The PsAL enzyme showed the best results of this series. (99% ee in 32 °C) Reactions using Ionic Liquids as solvent were performed with the lipase enzymes of Candida antarctica fraction B (CaLB), Amano Lipase of Pseudomonas fluorenscens (PfAL), and Amano Lipase of Pseudomonas cepacia. The reactions were performed at the temperatures of 32 °C, 60 °C and 90 °C in 3h using the dicationic Ionic Liquids [(C6(MlM)2][NTf2)2] (6) and [(C8(MlM)2][NTf2)2] (7) as solvents. CaLB lipase has showed the best results in the reactions with the Ionic Liquid 6, at 32 °C. The best result using the Ionic Liquid 7 as solvent was reached with the PfAL lipase, also at 32 °C. The enantiomer (R)-3 was preferentially consumed in all conditions tested.

A aplicação da biocatálise em síntese de intermediários para a obtenção de produtos naturais com atividade biológica tem se mostrado uma importante ferramenta dentro da Química Orgânica, neste contexto, este mestrado acadêmico envolveu duas frentes de trabalho: I) Avaliação do potencial biorredutor dos microrganismos isolados da compostagem do Zoológico de São Paulo frente à acetofenona e II) Resolução Cinética Enzimática do 1-tetralol (±)-3 em DMC e Líquidos Iônicos com lipases comerciais. A primeira frente de trabalho esteve relacionada ao estudo e avaliação do potencial biorredutor das linhagens de bactérias do gênero Bacillus sp (FPZSP678, FPZSP718, FPZSP737, TTIG726, TTIG727 e TTIG728) e dos fungos provenientes do solo da Mata Atlântica (SP201, SP305, SP347, SP374 e SP345) que foram submetidos à reação de biorredução utilizando a acetofenona 1. Neste estudo, foi constatado que a linhagem de fungo SP347, do gênero Mucor sp apresentou o melhor resultado na conversão de 1, em tampão TRIS pH 4,0 levando a 57% de fenil-etanol. Os testes foram acompanhados em intervalos de 24h por até 168h, nos meios reacionais a saber: meio mineral, tampão TRIS pH igual a 4,0 e 7,0; e tampão fosfato de sódio com pH igual a 4,0 e 7,0. A segunda frente de trabalho esteve relacionada à Resolução Cinética Enzimática (RCE) do 1-tetralol (±)-3 com lipases comerciais isoladas em Dimetilcarbonato (DMC) e em Líquidos Iônicos dicatiônicos. Os testes em DMC foram feitos com as lipases isoladas: Lipase da Candida rugosa (CrL), Amano Lipase da Pseudomonas fluorenscens (PfAL), Amano Lipase PS - imobilizada em diatomita (PsAL) e Lipase do pâncreas suíno (PpL), no tempo reacional de 12h, nas temperaturas de 32 °C, 60 °C e 90 °C. A enzima PsAL apresentou os melhores resultados desta série, uma vez que altos excessos enantioméricos foram alcançados para o acetato. (99% ee em 32 °C) Os testes em Líquidos Iônicos foram feitos com as enzimas lipase da Candida Antarctica fração B (CaLB), Amano Lipase da Pseudomonas fluorenscens (PfAL), e Amano Lipase da Pseudomonas cepacia. As reações foram realizadas em três temperaturas a saber: 32 °C, 60 °C e 90 °C no tempo reacional de 3h com os Líquidos Iônicos dicatiônicos (C6(Mlm)2][NTf2)2] (6) e [(C8(Mlm)2][NTf2)2] (7). A CaLB apresentou os melhores resultados nos testes com o Líquido Iônico 6, a 32 °C, já com o Líquido Iônico 7, a lipase PfAL, foi quem forneceu os melhores resultados, também a 32 °C. O enantiômero (R)-3 foi o preferencialmente esterificado em todas as condições testadas.