Oxidação de carbonos não ativados com peroxigenases não específicas: uma abordagem eficiente e sustentável - Terrabuio, Larissa Wielli [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025)
A obtenção de catalisadores para a oxidação de carbonos não ativados é uma das áreas mais estudadas na química orgânica sintética. Contudo, atualmente a maior parte dos catalisadores disponíveis são a base de metais de transição, os quais divergem bastante dos 12 Princípios da Química Verde por serem altamente tóxicos e vindos de fontes não renováveis. Por esse motivo, o estudo de sistemas usando biocatalisadores vêm se destacando, dentre eles a enzima peroxigenase não específica vinda do fungo Agrocybe aegerita (AaeUPO) vem sendo uma das mais estudas por ser uma enzima relativamente estável, bem ativa e não necessitar de nenhum cofator: somente adição de peróxido de hidrogênio é necessária para que ocorram as reações. Tendo isso em mente, este trabalho procura desenvolver metodologias para a oxidação eficiente e sustentável de carbonos não ativados por meio da oxidação do substrato modelo etilbenzeno. Para tanto foram feitos estudos da atividade enzimática e parâmetros reacionais, como a concentração de biocatalisador e a forma e quantidade de adição de peróxido de hidrogênio. Além disso foi conduzido um protocolo de imobilização enzimática visando aumentar a estabilidade da AaeUPO e maior eficiência no processo de downstream. Por meio destes testes foi possível constatar a atividade da AaeUPO para a oxidação de carbonos não ativados, sendo atingidos valores de conversão de até 52,88% em 24h de reação. Foi constado também a incompatibilidade da matriz de alginato de sódio como meio de imobilização para os sistemas estudados. Além disso, foi também possível obter mais informações sobre a seletividade da AaeUPO na oxidação do etilbenzeno em 1-feniletanol e acetofenona, sendo constatada um favorecimento à formação de acetofenona conforme o avanço da reação. Todos esses dados são de extrema importância para possíveis futuros estudos conduzidos com um maior escopo de substrato, diferentes condições reacionais e meios de imobilização.

The production of catalysts for the oxidation of non-activated carbons is one of the most studied areas in synthetic chemistry. However, currently most of the available catalysts are transition metals based, which diverges greatly from the 12 Principles of Green Chemistry due to their highly toxic nature and non-renewable sources. For this reason, the study of biocatalysts-based systems has been gaining great prominence, amongst them the non-specific peroxygenase enzyme originated from the fungus Agrocybe aegerita (AaeUPO) has been one of the most studied due to its relatively stable nature, high activity and its self-sustainability, not requiring any cofactor, only the addition of hydrogen peroxide is necessary for the reactions to occur. With this in mind, this work seeks out the development of methodologies for the efficient and sustainable oxidation of non-activated carbons through the oxidation of the model substrate ethylbenzene. For this purpose, enzymatic activity and reaction parameters studies were conducted, altering conditions such as biocatalyst concentration and hydrogen peroxide method of addition. Furthermore, an enzymatic immobilization protocol was conducted aiming to increase the stability of AaeUPO and optimize the downstream process. Through these tests, it was possible to verify the activity of AaeUPO for the oxidation of non-activated carbons, reaching conversion values of up to 52.88% in 24h of reaction. The incompatibility of the sodium alginate matrix as an immobilization medium for the studied systems was also detected. In addition, further insights into the selectivity of AaeUPO for the oxidation of ethylbenzene into 1-phenylethanol and acetophenone was also uncovered, showing a preference for the formation of acetophenone as the reaction progresses. All the data collected is extremely important for future studies that may be conducted with a larger scope of substrate, different reaction conditions and immobilization media.
Oxidation of non-activated carbons using unspecific peroxygenases: an efficient and sustainable approach
Keywords: biocatálise; química verde; Peroxigenases não específicas; Imobilização enzimática