Cascatas multienzimáticas aplicadas na síntese estereosseletiva de beta-hidroxiamidas - Tordato, Éverton Alves (2018)
A tão almejada meta global de desenvolvimento sustentável pode ser facilitada, no âmbito dos processos químicos, pelo uso de biocatalisadores nas reações de sínteses orgânicas. O uso de sistemas em cascatas multienzimáticas propicia menor geração de resíduos, uma vez que dispensa o isolamento e purificação dos intermediários sintéticos, reduzindo, desta forma, o consumo de produtos químicos (especialmente solventes), energia, espaço e tempo. As β-hidroxiamidas são intermediários sintéticos que podem ser empregados como blocos construtores quirais na síntese de ingredientes farmacêuticos ativos, polímeros, heterociclos, etc. Neste trabalho, foram realizadas triagens com 3 diferentes classes de enzimas para serem utilizadas nas reações em cascata, sendo: 13 nitrila hidratases disponíveis comercialmente, 7 cetorredutases sendo 4 de células íntegras de microrganismos (Bacillus cereus, Lysinibacillus boronitolerans, Saccharomyces cerevisiae e MLH 15) e 3 enzimas isoladas disponíveis comercialmente (Horse Liver, Recombinante e Saccharomyces cerevisiae) e 9 ω-transaminases sendo 5 expressas heterologamente (Aspergillus terreus, Chromobacterium violaceum, Mycobacterium vanbaalenii, Ruegeria pomeroyi e Vibrio fluvialis) e 4 enzimas isoladas comerciais (Aspergillus terreus, Aspergillus fumigatus, Neosartorya fischeri e Penicillium chrysogenum) com a finalidade de investigar a atividade e estereosseletividade dessas enzimas frente aos compostos de interesse deste projeto. Nas triagens com nitrila hidratases, 4 enzimas apresentaram grande potencial para catalisar a conversão dos substratos benzoilacetonitrila, rac-3-hidroxi-3-fenilpropanonitrila e rac-3-amino-3-fenilpropanonitrila nas amidas correspondentes com conversões que variaram de 86 - >99%. Não foi observada estereosseletividade para as enzimas nitrila hidratases. As conversões e ee dos microrganismos contendo cetorredutases com o substrato benzoilacetonitrila foram de 5 - 26% e 87 - 92%, respectivamente, com formação predominante do enantiômero (S). Porém, a enzima cetorredutase isolada e recombinante apresentou conversão e ee >99 do enantiômero (S). Também foi realizado um ensaio com o microrganismo Bacillus cereus e a cetorredutase recombinante frente ao substrato 3-oxo-3-fenilpropanamida e nenhuma conversão foi observada. Em relação as ω-transaminases expressas heterologamente e as enzimas isoladas nenhuma conversão foi observada frente ao substrato benzoilacetonitrila e 3-oxo-3-fenilpropanamida. Entretanto, como algumas enzimas nitrila hidratases haviam demonstrado grande potencial para a catálise dos três substratos citados acima e uma cetorredutase recombinante também havia apresentado excelente conversão e ee, o composto (S)-3-hidroxi-3-fenilpropanamida pôde ser obtido de duas formas diferentes de reações em cascata a partir da reação de redução/hidratação do substrato benzoilacetonitrila. Na abordagem de reações em cascatas multienzimáticas simultânea a conversão foi de 83% e ee >99% e na abordagem de reações em cascatas multienzimáticas sequencial a conversão foi de >99% e ee >99% em condições ambientalmente amigáveis de reação e eliminando etapas de extração e purificação do intermediário. Portanto, essas metodologias mostraram-se promissoras para o desenvolvimento de um processo sustentável visando a obtenção de compostos versáteis com elevada pureza enantiomérica.