ÁREA: Proquim - Feira de Projetos de Química de Nível Médio
TÍTULO: Redução Assimétrica de beta-ceto-gama-amino-ésteres
AUTORES: SILVA, A.C. (CEFET QUÍMIC) ; NASCIMENTO, J.S. (CEFET QUÍMIC) ; COUTO,M.T. (CEFET QUÍMIC)
RESUMO: Os Beta Hidroxi Gama Aminoácidos aparecem como porções estruturais que produzem efeito inibitório sobre enzimas que exercem papel na atividade de proliferação de enfermidades.O objetivo dete trabalho é a síntese destas substâncias através de uma metodologia de biocatálise, utilizando cepa de Saccharomyces sereviceas. Utilizou-se protocolos de ativação e seleção das cepas do microorganismo. Após a ativação da cepa, a reação, com o acetoacetato de etila como sustrato, foi conduzida à temperatura de 50ºC por 3h e isolada por extração por solvente. A reação foi analizada por Cromatografia de gasosa de alta resolução(CGAR) e mostrou a obtenção do álcool correspondente, comparativamente, com o padrão produzido quimicamente. Este método é eficaz na obtenção desses aminohidroxiácidos.
PALAVRAS CHAVES: biocatálise, redução microbiológica, beta hidroxi gama aminoácidos
INTRODUÇÃO: Os beta-hidroxi-gama aminoácidos são substratos naturais bioativos, que inibem proteases de sistemas biológicos que estão ligados a várias doenças:elas aparecem como porções estruturais que produzem efeito inibitório sobre enzimas que exercem papel na atividade de proliferação de enfermidades como AIDS, hipertensão, malária, entre outras. Podem ser produzidos sinteticamente em laboratórios, através de reações com controle da sua estereoquímica. Atualmente as rotas dessas reações são viáveis economicamente mas, apresentam em seu processo, uso de reagentes com alto índice de toxicidade. Assim o estudo de novas rotas vem sendo desenvolvido para minimizar, ou até mesmo, cortar tais fatores desse processo. Desta forma o problema fica evidenciado e elaboram-se propostas que levem a uma resolução.
Neste projeto, para incorporar tal essência, fez-se uma retro-análise do processo permitindo assim o conhecimento e suposições de como pode-se chegar a tais estruturas,e propor uma rota dentro da visão de química verde.
Este projeto visa sintetizar beta-hidroxi-gama aminoácidos, como precursores de inibidores de proteases, numa rota biocatalítica.
MATERIAL E MÉTODOS: Preparação dos meios de cultura
Em erlenmeyer preparam-se os meios I e II retirados de um artigo científico. O meio I consiste em: glicose (5%), sulfato de amônio (0,1%), bifosfato de potássio (0,1%), sulfato de cálcio (0,1%) e ácido cítrico (0,1%). Este meio consiste no meio de ativação. O meio II consiste em glicose (0,2%) dissolvido em tampão Tris-HCl pH 8,00. Ambos os meios são colocados para autoclavação antes de serem utlizados.
Meio de Ativação
7,5 g de fermento biológico são pesados no erlenmeyer contendo meio I seguindo as condições assépticas. Uma barra magnética, previamente pasteurizada, é transferida para o mesmo erlenmeyer e este é incubado à temperatura ambiente sob agitação por uma hora.
Reação Microbiológica
Transfere-se 1,0 mL do meio I para o erlenmeyer contendo meio II, juntamente com 2,5 mL de acetoacetato de etila e a barra magnética. Este erlenmeyer é incubado à 50ºC sob agitação por tempo de três horas.
Análise em Cromatografia Gasosa (CG)
Parâmetros:
Equipamento: HP 4870 FID
Razão de Split = 1:20
Temperatura do injetor: 250ºC
Início: 60ºC por 3 minutos
Rampa: 15ºC/min até 300ºC
Final: 10ºC até 310ºC por 10 minutos
Coleta-se 1µL de amostra com ajuda da seringa, e completa-se com ar até o valor de 5µL. Injeta-se a amostra no cromatógrafo e compara-se o cromatograma obtido com os padrões dos reagentes e da reação química para que se possa avaliar a formação de produto.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As metodologias de ativação das cepas, por desnaturação enzimática por temperatura, mostraram um avanço no trabalho. Os resultados de obtenção do álcool foram elucidativos a partir da reação de redução química, utilizando como reagente redutor o hidreto de boro e sódio.
A avaliação cromatográfica de alta resolução indicou, com o batismo do reagente, o tempo de retenção do acetoacetato de etila e o álcool correspondente, após a reação de redução.(Figuras de 3 e 4) Os resultados mostram que na redução química, álcool possui um tempo de retenção menor que o do reagente, e corresponde aos tempos do cromatograma da reação microbiológica. Portanto, a obtenção do álcool foi conseguida e a síntese necessita de avaliação mais específica de espectrometria de massas para sua confirmação.
Os procedimentos utilizados nas reações de síntese têm bases em procedimentos e resultados de artigos científicos com escopo similar ao procedimento da reação a ser realizada. A metodologia empregada na realização destas, constitui a mesma metodologia dos artigos com apenas a mudança de parâmetros básicos de reação (Como tempo reacional).
As conclusões até agora demonstram que houve reação e acredita-se que o pico com o tempo de retenção em torno de cinco minutos seja do produto. Para confirmar a formação do produto, a amostra será submetida, em breve, à análise em cromatógrafia gasosa ligada a espectrômetro de massas.
CONCLUSÕES: Este trabalho apresentou no seu desenvolvimento resultados que nos encoraja a torná-lo um produto tecnológico. A obtenção de álcoois quirais com metodologia microbiológica é um avanço da química e a sua integração reacional com o mundo dos microorganismos representa o rompimento da linha que divide as ciências biológicas e químicas. Portanto, este projeto é um desenvolvimento interdisciplinar.
AGRADECIMENTOS: Agradecemos ao CEFET Química-RJ pela bolsa de IC-Junior e pelas dependências.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1 Yan, R. et al; Nature; 1999, 402, 533 ; Yan, R. et al; Nature; 1999, 402, 537.
Umezawa, H.; Aoyagi, T.; Morishima, H.; Matsazuki, M.; Hamada, M.; Takeguchi, T. J. Antibiot. 1972, 25, 251; ibid, 1970, 23,259
(a) Marshall, G. R. Fed. Proc., Fed. Am. Soc. Exp. Biol. 1976, 35, 2494. (b) Marciniszyn, J., Jr.; Hartsuck, J. A.; Tang, J. J. Biol. Chem. 1976, 251, 7088.
Rich, D.H.; Veber, D.F.; Bursavich, M.G.; Travins, J.M.; Org. Lett.; 2001, 3, 2725.
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Kaluzna, I. A.; Feske, B. D.; Wittayanan, W.; Ghiviriga, I.; Stewart ,J. D.; J. Org. Chem.; 2004; 70, 342 e as referências citadas
