Redução enantiosseletiva da 4-aminoacetofenona utilizando fungos do gênero Aspergillus

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Orgânica

Autores

Albuquerque, P.M. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS) ; Santiago, P.A.L. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS) ; Cardoso, D.S.B. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS) ; Duvoisin Junior, S. (UNIVERSIDADE DO ESTADO DO AMAZONAS)

Resumo

A redução assimétrica de acetofenonas mediada por fungos configura-se como uma ferramenta interessante na preparação de álcoois quirais. A região Amazônica possui uma vasta diversidade de fungos que ainda não foram avaliados como biocatalisadores. Neste trabalho foram investigados fungos do gênero Aspergillus como biocatalisadores em reações de redução da p- nitroacetofenona em três sistemas: orgânico, bifásico e aquoso. Os fungos foram cultivados em meio líquido por 5 dias a 30oC. Os micélios foram filtrados, secos e adicionados ao meio reacional contendo o substrato carbonílico. Após 24 h a reação foi analisada por cromatografia em fase gasosa. Dos seis fungos avaliados, o A. tamarii promoveu as maiores conversões a produto (39,3%) com elevada enantiosseletividade (ee > 99%) em hexano.

Palavras chaves

Biocatálise; Acetofenonas substituídas; fungos amazônicos

Introdução

O preparo de fármacos e moléculas precursoras com alta pureza enantiomérica tem contribuído para o crescente desenvolvimento de novos processos, especialmente aqueles que se utilizam da biocatálise e de metodologias ambientalmente corretas. Os álcoois enantiomericamente puros, em especial, vem sendo amplamente utilizados como blocos construtores de diversas substâncias biologicamente ativas e são largamente explorados pela indústria farmacêutica, agroquímica e de biotecnologia (FABER, 2011). Um método conhecido para obtenção de álcoois quirais é a reação de redução de cetonas pró-quirais mediada por micro-organismos (XU et al, 2005; MAHMOUDIAN, 2009). Fungos do gênero Aspergillus se mostram atraentes para serem utilizados como biocatalisadores por produzirem enzimas da classe das oxidorredutases, capazes de biotransformar substratos carbonílicos de forma eficiente (USAMI et al., 2014). O meio aquoso tem sido o mais frequentemente utilizado nas reações de redução mediadas por micro-organismos. Entretanto, a solubilização do substrato carbonílico no meio reacional e a posterior extração do produto formado tornam-se fatores limitantes ao processo, e podem ser superados com o uso de um meio orgânico ou bifásico (KAWAMOTO et al., 2001; MOLINARI et al., 1998). Portanto, o objetivo desse trabalho foi avaliar a conversão e a enantiosseletividade de reações de redução da p-aminoacetofenona em meio orgânico, sistema bifásico e meio aquoso, utilizando como biocatalisadores fungos do gênero Aspergillus.

Material e métodos

Os fungos do gênero Aspergillus foram isolados como endófitos de Myrcia guianensis (BANHOS et al., 2011). A cepa A. brasiliensis ATTC 9642 também foi utilizada. Os microrganismos foram reativados em meio BDA. Para o inóculo preparou-se uma suspensão de esporos, padronizada na escala 1 de McFarland. Os fungos foram cultivados a 30ºC e 150 rpm durante 5 dias em meio líquido composto por peptona (10 g/L) e glicose (20 g/L) (KEPPLER, 2005). Os micélios foram coletados do meio de cultura por filtração a vácuo, lavados com água destilada e acetona e secos por 5 dias em dessecador (ZANOTTO et al., 2009). Em frascos Erlenmeyer de 125 mL contendo 40 mL de hexano (meio orgânico), ou 20 mL de hexano e 20 mL de tampão fosfato pH 7 (meio bifásico) ou 40 mL de tampão fosfato pH 7 (meio aquoso) foram adicionados 1 mmol de p- aminoacetofenona (Sigma) previamente solubilizada em DMSO e 50 mg do micélio seco. A mistura foi mantida a 30ºC, 160 rpm, durante 24 h. Os ensaios foram realizados em triplicata. As alíquotas dos experimentos realizados em meio aquoso foram extraídas com acetato de etila (OMORI et al., 2012). A redução do substrato carbonílico também foi realizada por via química com NaBH4 (VOGEL, 1974). A análise da formação do produto foi realizada em cromatógrafo gasoso (Shimadzu CG - 2010 PLUS ATF) equipado com coluna de fase quiral (SUPELCO – Beta DEX). Os tempos de retenção dos álcoois quirais formados foram confirmados com a injeção dos padrões racêmicos. Para a determinação da porcentagem de conversão (%c) as áreas dos picos dos substratos e dos produtos foram comparadas e sua soma considerada 100% (AITKEN et al., 1992). O excesso enantiomérico (ee%) foi determinado relacionando-se as áreas dos picos dos enantiômeros, onde ee = [(R-S)/(R +S)]*100.

Resultado e discussão

Dos seis fungos avaliados nas reações de redução da p-aminoacetofenona, cinco foram capazes de reduzir o substrato nos diferentes sistemas testados em 24h de reação. O fungo A. niger 02 mediou a formação de apenas um enantiômero (ee>99%) em sistema aquoso, com 10% de conversão. O A. tubingensis 06 também foi enantiosseletivo (ee>99%), produzindo o mesmo produto em meio bifásico (c=14,5%) e meio orgânico (c=10,7%). A reação mediada pelo fungo A. niger 13 foi enantiosseletiva apenas em meio bifásico (c=12,1%). Em meio aquoso observou-se a formação do produto 1 (c=11,7%) e do produto 2 (c=3,4%), com ee=54,1%. O A. tamarii 15 mostrou-se como o fungo mais versátil dentre os demais avaliados, capaz de converter a acetofenona a produto nos três sistemas biocatalíticos empregados. Em meio orgânico e em meio aquoso obteve-se ee>99%, com c=39,3% e 11,3%, respectivamente. Em meio bifásico verificou-se a formação dos dois produtos (ee=47%), com 20,3% de conversão ao produto 1 e 7,3% ao produto 2. O A. brasiliensis ATCC 9642 apresentou ee>99% em meio orgânico com c=11%. Em meio bifásico obteve-se ee=54,4%, com 11% de conversão ao produto 1 e 3,4% ao produto 2. Em estudo realizado por Vieira (2006) sobre a biorredução da p- aminoacetofenona usando células de Saccharomyces cerevisiae verificam-se conversões a produto entre 20 e 35%, em água, após 72h de reação. Já Lehmkuhl (2006), para esta mesma reação, obteve um rendimento de 15 a 45% em sistema bifásico de heptano: água, após 72h. Estes resultados mostram que em menos tempo o processo biocatalítico utilizado no presente estudo com os fungos Aspergillus sp. se mostrou mais eficiente para a obtenção do produto que pertence à classe dos amino-álcoois, substâncias muito utilizadas como precursores de fármacos quirais (CHARTRAIN, 2001).

Conclusões

Neste trabalho foram obtidos resultados que demonstram o potencial dos fungos do gênero Aspergillus isolados na região amazônica e da cepa A. brasiliensis ATCC 9642 como biocatalisadores de reações de redução da p-aminoacetofenona. A maioria dos fungos foi capaz de converter com sucesso o substrato carbonílico a alcoóis quirais enantiomericamente puros, em meio orgânico, em sistema bifásico e em meio aquoso. Espera-se com estes resultados que mais pesquisas sejam realizadas a fim de se explorar o potencial biotecnológico de fungos do gênero Aspergillus com ênfase na biocatálise.

Agradecimentos

À CAPES pelo apoio financeiro (Programa Pró-Amazônia, Projeto N. 052) e ao Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Recursos Naturais da UEA pela infraestrutura d

Referências

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