REDUÇÃO MICROBIOLÓGICA ESTEREOSSELETIVA DE 1,3-CICLOEXANODIONAS SUBSTITUÍDAS COM CÉLULAS DE FUNGOS E BACTÉRIA

André L. M. Porto¹ (PG), Regina A. C. Gonçalves^1,2, Gelson J. A. da Conceição (PG)¹, Anita J. Marsaioli (PQ)¹*

1-Instituto de Química – CEP 13083-970, CP 6154 –Unicamp – Campinas-SP,

2-Departamento de Farmácia e Farmacologia - Universidade Estadual de Maringá -UEM-Paraná,

palavras-chaves: biocatálise, redução microbiológica, enantiosseletividade

Introdução: A redução microbiológica de cetonas cíclicas representa um método útil para a síntese de álcoois enantiomericamente enriquecidos. Os álcoois quirais são substituintes pivotais versáteis para a síntese assimétrica de compostos biologicamente importantes¹. Neste sentido, baseados em trabalhos desenvolvidos em nosso laboratório², buscando melhores resultados testamos microrganismos que promovessem a biorredução estereosseletiva de 1,3-cicloexanodionas substituídas pró-quirais para a obtenção de álcoois com dois centros estereogênicos formados simultaneamente.

Objetivo: Redução estereosseletiva de 1,3-cicloexanodionas substituídas de álcoois com altos excessos enantioméricos utilizando células de fungos e bactéria.

Resultados e discussão:

Figura 1: Substratos (1, 6 e 7) e produtos (2, 3, 4 e 5) das biorreduções.

O fungo Aspergillus terreus CCT 3320 converteu 95% da cicloexanodiona 1 no álcool 2 ou 3 com altos excessos enantiomérico (ee>99%) e diastereoisomérico (ed 83%) após 96 h de reação. Os fungos Emericella nidulans CCT 3119 e Phanerochaete chrysosporium CCT 1999 levaram também a formação preferencial do isômero trans com altos excessos enantioméricos (ee 88%), entretanto houve um decréscimo no ed e na conversão, tabela 1. O isômero 4 ou 5 foi formado em menor proporção, no entanto apresentou alto excesso enantiomérico (ee>95%) com os fungos A. terreus CCT 3320, P. chrysosporium CCT 1999, E. nidulans CCT 3119. Enquanto os fungos Rhizopus oryzae CCT 4964 e Curvularia lunata CCT 5634 apresentaram baixos excessos diastereoisoméricos e o isômero cis foi obtido com baixo enriquecimento enantiomérico, tabela 1.

A bactéria Serratia rubidaea CCT 5732 apresentou uma excelente enantiosseletividade para o isômero 2 ou 3 (ee>99%), entretanto modesta razão diastereoisomérica (ed 20%) e conversão de 65% (96 h de reação). Neste caso houve a formação significativa do isômero 4 ou 5 com alto excesso enantiomérico (ee>95%). Até o momento as reações de biocatálise foram realizadas em microescala, e serão reproduzidas em escala maior para a determinação da configuração absoluta. As dicetonas monossubstituídas 6 e 7 não foram reduzidas com os microrganismos A. terreus CCT 3320, R. oryzae CCT 4894, Serratia rubidaea CCT 5732, Cumninghamella echinulata² CCT 4259 e Rhodotorula glutinis² CCT 2182. Paralelamente, a redução química com NaBH₄/MeOH para a obtenção dos álcoois racêmicos não ocorreu após várias tentativas, provavelmente decorrente da enolização espontanea dos substratos 6 e 7.

rd = razão diastereoisomérica, ee = excesso enantiomérico, rac. = racêmico

Parte Experimental: Os fungos foram inoculados em caldo nutritivo de extrato de malte 2% em erlenmeyer de 500 mL. Após o crescimento dos microrganismos (48h/ 120rpm/28^oC) as células foram filtradas e resuspendidas em 25 mL de solução tampão fosfato (NA₂HPO₄.7H₂O e KH₂PO₄, pH 7,0). Nesta solução foi adicionado 20 mL dos substratos 1 e 7 e 20 mg de 6. A bactéria Serratia rubidaea CCT 5732 e a levedura Rhodotorula glutinis CCT 2182 foram inoculadas em caldo nutritivo de NB (Nutrient Broth) e YMA (Extrato de Levedo) em erlenmeyer de 500 mL e colocadas no agitador rotativo por 48h/120rpm/28⁰C. Posteriormente as células foram centrifugadas a 4000 rpm/25⁰C/30min e resuspendidas em 25 mL de tampão fosfato (erlenmeyer de 125 mL). Em seguida adicionou-se 20 mL das cicloexanodionas 1 e 7, 20 mg de 6. As reações de biorreduções das cicloexanodionas foram monitoradas tirando-se alíquotas (@500 mL) em tempos periódicos, extraídas com acetato de etila, secas com Na₂SO₄ e analisadas no cromatógrafo gasoso (CG/FID- 1 mL) com coluna capilar quiral heptakis-(2,6-metil-6-pentil)-b-ciclodextrina (0,25m x 0,25 mm x 0,25 mm). A mistura racêmica dos álcoois monorreduzidos não apresentaram boa resolução na coluna quiral, portanto realizou-se a derivação com anidrido trifluoracético seguida da metilação com diazometano e analisadas no cromatógrafo gasoso.

Conclusão: Os objetivos deste trabalho foram alcançados com a utilização do fungo Aspergillus terreus CCT 3320, o qual formou somente o isômero trans com altos excessos diastereoisomérico (ed 83%) e enantiomérico (ee>99%) e conversão (c>95%), compatíveis com os resultados de Mori³.

Bibliografia: 1-) Sih, C. J., Chen, C. H., Angew. Chem. Int. Ed. Eng., 1984, 23, 570.

2-) Conceição, G. J. A., Cagnon, J. R., Marsaioli, A. J., 21^a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química- SBQ, 25-28 de maio de 1998, Livro de resumos. 3-) XXXX