Estudos visando a otimização de reações de oxidação e aminação redutiva em cascata enzimática - Dantas, Letícia Damiano [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
A obtenção de anfetaminas enantiomericamente puras é importante por serem compostos precursores de fármacos usados no tratamento de diversas doenças, como transtorno de déficit de atenção e hiperatividade, asma, transtornos alimentares e Parkinson, dentre outros. Buscando contribuir para a busca de novas rotas mais sustentáveis para a síntese desses compostos, propomos neste trabalho o estudo de sistemas em cascata enzimática para a produção de aminas enantiomericamente puras a partir de álcoois racêmicos. A utilização de catalisadores atende ao 9º princípio da Química Verde, que se refere à realização de reações em condições catalíticas em detrimento de reações utilizando reagentes em quantidades estequiométricas. Essa abordagem se torna ainda mais vantajosa quando são empregados biocatalisadores, os quais são provenientes de fontes renováveis, são biodegradáveis, requerem condições brandas de reações (temperatura e pressão), utilizam meio aquoso como solvente em grande parte das vezes, e ainda são potencialmente quimio-, regio-, e estereosseletivos. Além das vantagens de usar biocatalisadores, o sistema de reações em cascata também é vantajoso, diminuindo a produção de resíduos por evitar etapas de isolamento e purificação de intermediários. Com base nessas considerações, este trabalho se trata de explorar estratégias de cascatas enzimáticas envolvendo uma etapa de oxidação de um álcool racêmico seguida de uma etapa de transaminação da cetona formada na etapa anterior, visando a obtenção de aminas enantiomericamente puras. Para isso, foram selecionadas as enzimas álcool desidrogenases e lacases para a etapa de oxidação, e ω-transaminases para a etapa de transaminação. Estas enzimas foram aplicadas em cascatas simultâneas e sequenciais, sendo que o melhor sistema encontrado foi realizando a cascata de forma simultânea, e utilizando a enzima álcool desidrogenase de Sphingobium yanokuyae para a etapa de oxidação do álcool, e a enzima ω-transaminase de Ruegeria pomeroyi para a etapa de transaminação.

Obtaining enantiomerically pure amphetamines is important because they are precursor compounds for drugs used in the treatment of various diseases, such as attention deficit hyperactivity disorder, asthma, eating disorders and Parkinson's, among others. Seeking to contribute to the search for new more sustainable routes for the synthesis of these compounds, we propose in this work the study of enzymatic cascade systems for the production of enantiomerically pure amines from racemic alcohols. The use of catalysts meets the 9th principle of Green Chemistry, which refers to carrying out reactions under catalytic conditions to the detriment of reactions under stoichiometric conditions. This approach becomes even more advantageous when biocatalysts are used, which come from renewable sources, are biodegradable, require mild reaction conditions (temperature and pressure), use aqueous media as solvent in most cases, and are also potentially chemo-, regio-, and stereoselective. In addition to the advantages of using biocatalysts, the cascade reaction system is also advantageous, reducing waste production by avoiding isolation and purification steps of intermediates. Based on these considerations, this work aims to explore enzymatic cascade strategies involving an oxidation step of a racemic alcohol followed by a transamination step of the ketone formed in the previous step, aiming to obtain enantiomerically pure amines. For this, the enzymes alcohol dehydrogenases and laccases were selected for the oxidation step, and ω-transaminases for the transamination step. These enzymes were applied in simultaneous and sequential cascades, and the best system found was carrying out the cascade simultaneously, and using the alcohol dehydrogenase enzyme from Sphingobium yanokuyae for the alcohol oxidation step, and the ω transaminase enzyme from Ruegeria pomeroyi for the transamination step.
Studies aiming to optimize oxidation and reductive amination reactions in enzymatic cascade
Keywords: Desidrogenases; Lacases; Transaminases; Biocatálise; Química verde