Resolução cinética dinâmica quimioenzimática de álcoois: estratégias de otimização e escalonamento

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Almeida, Laíza Araujo de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Resolução cinética; Álcoois quirais; Lipase; Catálise heterogênea; Racemização ácida; Kinetic resolution; Chiral alcohols; Heterogeneous catalysis; Acid racemization
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/252885; http://lattes.cnpq.br/2572396731594403; https://orcid.org/0000-0002-9907-6309

Álcoois secundários e terciários opticamente ativos estão presentes como subunidades estruturais de diversos produtos farmacêuticos, agroquímicos e alimentícios. Na busca por metodologias mais sustentáveis e de maior custo-benefício para a obtenção de álcoois enantiopuros, a resolução cinética dinâmica (RCD) quimioenzimática se destaca como uma alternativa atrativa ao combinar a resolução enzimática de álcoois racêmicos com uma racemização química in situ, podendo chegar em compostos enantiomericamente puros em rendimentos quantitativos. Nesse trabalho, estudou-se a otimização da RCD de álcoois benzílicos secundários catalisada por lipase B de Candida antarctica (CAL-B) e por sulfato de vanadila hidratado (VOSO4) através da compartimentalização desses catalisadores sólidos, avaliando-se pela primeira vez sua reciclabilidade. O desempenho do sistema catalítico heterogêneo CAL-B/VOSO4 foi melhorado com o emprego de um tubo de Teflon® adaptado para compartimentar VOSO4, resultando em conversões entre 94–87% ao produto (R)-decanoato de 1-feniletila (ee >99%) por 8 ciclos consecutivos de RCD de rac-1-feniletanol. Avaliou-se também a aplicação de reatores de leito rotativo (RBR), comercializados pela empresa SpinChem AB, para a compartimentalização de ambos os catalisadores. Após otimizações com protótipos fornecidos pela SpinChem, o protocolo de RCD foi escalonado utilizando um RBR comercial de aço inoxidável, com CAL-B e VOSO4 distribuídos separadamente em cada compartimento do reator para minimizar sua incompatibilidade mútua, alcançando altos valores de conversão (85–90%), excesso enantiomérico (91–99%) e seletividade (89–98%) para a RCD de álcoois benzílicos secundários análogos à rac-1-feniletanol. Os experimentos em larga escala reproduziram os ótimos resultados de reciclo de CAL-B/VOSO4, produzindo 5.70 g de (R)-decanoato de 1-feniletila (ee = 98%) após 5 ciclos de RCD de rac-1-feniletanol (2 horas para cada ciclo). Além disso, a aplicação de RBR SpinChem® tornou mais prática a remoção e reutilização dos catalisadores heterogêneos, evitando etapas de filtração. Esse trabalho também estudou a otimização da resolução cinética (RC) enzimática de álcool terciário, classe de compostos desafiadora devido à sua reatividade e impedimento estérico. Os estudos foram conduzidos utilizando a lipase A de Candida antarctica (CAL-A) como biocatalisador da RC e, após otimização das condições reacionais, foi possível alcançar altas conversões (44–45%) e excelente ee (96–99%) em apenas 4 ou 5 horas reacionais, sendo esses os melhores resultados reportados até o momento para RC dos álcoois terciários 1-metil-2,3-di-hidro-1H-inden-1-ol e 1-metil-1,2,3,4-tetrahidronaftalen-1-ol, em termos de tempo de reação, conversão e enantiosseletividade. Visando o desenvolvimento de metodologia inédita de RCD de álcoois terciários catalisada por CAL-A/VOSO4, a racemização de (S)-1-metil-1,2,3,4-tetrahidronaftalen-1-ol catalisada pelo complexo de oxovanádio foi avaliada pela primeira vez. Devido à reatividade dos álcoois terciários na racemização ácida promovida por VOSO4 e à estabilidade e reatividade dos produtos da etapa de resolução, não foi possível alcançar um protocolo eficiente de RCD para os álcoois terciários estudados.