EFEITO DO SOLVENTE NA ENANTIOSSELETIVIDADE DE LIPASES IMOBILIZADAS EM GEL DE AGAR

Ana Lucia dos Santos (IC), Silvio Apolinário (IC), Paulo Cesar de Jesus (PQ),

Maria da Graça Nascimento (PQ)² e Jair Juarez João (PQ)³

Departamento de Química-Universidade Regional de Blumenau,

Blumenau-SC 89010-971

².Departamento de Química - Universidade Federal de Santa Catarina

Trindade - Florianópolis-SC 88040-900

³.Departamento de Química - Universidade do Sul de Santa Catarina

Tubarão-SC 88040-900

palavras-chave: gel de ágar, lipase, imobilização

Apesar da habilidade das enzimas em agir como catalisadores seletivos para uma série de reações orgânicas, foi somente na última década que o uso destes biocatalisadores começou a serem aplicados na preparação de compostos quirais.^1,2 Em muitos casos a enantiosseletividade das enzimas tem sido insatisfatória e um número de técnicas tem sido desenvolvidas para superar estas limitações. Melhorar a enantiosseletividade em meio orgânico verificando como a temperatura, pH e solvente influenciam na catálise enzimática vem sendo tema de estudo destes biocatalisadores nos últimos anos.³

Neste trabalho, a lipase de Pseudomonas cepacia (Amano PS), com atividade especifica de 30,000 u/g de sólido, foi imobilizada em gel de ágar e empregada na esterificação enantiosseletiva dos álcoois (±)2-hexanol, (±)2-octanol e (±)sec-feniletanol com o ácido láurico em diferentes solventes orgânicos, utilizando uma correlação direta com a constante dielétrica (e), parâmetro de solubilidade de Hildebrand (d) e o coeficiente de partição log P. O gel de ágar foi preparado adicionando-se 0,4g de ágar em um tubo de ensaio e 5,0 mL de solução tampão fosfato, pH 7,2. Este foi colocado em um banho termostatizado a 100°C. Após dissolver, esperou-se a temperatura diminuir até ~40°C e em seguida adicionou-se 4 mL de solução contendo enzima (c= 25 mg/mL) no gel. Fez-se a homogenização do gel e adicionou-se o conteúdo em uma placa de petri. Após a estabilização do gel cortou-o em pequenos cubos (@1 mm³). Os cubos contendo a lipase imobilizada foram colocados em um erlenmeyer contendo 25 mL de solvente orgânico e, em seguida, adicionou-se quantidade equimolares de ácido e álcool racêmico (0,01 mol). As reações foram realizadas em uma incubadora termostatizada com agitação orbital a 25°C. O procedimento descrito acima foi padrão para todos os solventes utilizados no experimento (dicloremetano, acetona, tetracloreto de carbono, hexano e ciclohexano). O tempo de reações foi de 12 dias e os rendimentos dos produtos foram acompanhados por ccd e RMN de ¹H. As reações foram também realizadas sem a presença da lipase imobilizada em gel de ágar e não foi observado formação de produtos. Os produtos foram isolados e caracterizados por RMN de ¹H e IV.

Na Tabela 1 pode-se observar claramente uma dependência do rendimento com a polaridade do solvente na formação dos ésteres. Os melhores rendimentos foram com os solventes mais apolares (hexano e ciclohexano).

Tabela 1 – Porcentagem de conversão e excessos enantioméricos para os ésteres derivados do ácido láurico com álcoois racêmicos, em diferentes solventes orgânicos.^(a)

(a) Condições de reação: 12 dias, agitação a 25°C, porcentagem de conversão determinado por RMN de ¹H, lipase de Pseudomonas cepacia imobilizada em gel de ágar. (b)Calculados por comparação com dados da literatura [Ref.5]; (c) Valores tabelados [ref. 4].

A hidrofobicidade do solvente, expressada por log P, que é o logaritmo do coeficiente de partição de um composto no sistema bifásico octanol-água, foi que demonstrou uma correlação mais substancial entre a atividade enzimática e a polaridade do solvente. Os parâmetros de solubilidade de Hildebrand e a constante dielétrica de diferentes solventes orgânicos não forneceram uma boa correlação. Segundo Laane e col. ⁴ a atividade enzimática é baixa em solventes relativamente hidrofílicos que apresentam log P < 2, é moderada em solventes com log P entre 2 e 4 ,e alta em solventes apolares onde log P > 4.

Os excessos enantioméricos medidos foram melhores também nos solventes hexano e ciclohexano, sendo observado para o laurato de (-)sec-hexila valores de 44,8 e 46,6%, laurato de (-)sec-octila 27,8 e 30,3% e laurato de (+)sec-feniletila 80,4 e 79,1% respectivamente. Com os solventes mais polares como acetona por exemplo, os valores de excessos enantioméricos foram baixos.

Portanto, como demonstrado por outros autores, observa-se que a polaridade dos solventes pode afetar as propriedades catalíticas e enantiosseletividade das enzimas mesmo estas estando imobilizadas, ou melhores dizendo, confinadas em hidrogéis.

1.Faber, K.; Biotransformations in Organic Chemistry, 3^rd Edition, Spring-Verlag, New York, 1997.

2.Jesus, P. C.; SILVA, P.L.F.; JOÃO, J.J.; Nascimento, M. G., Synthetic Communications, 28(15), 2893, 1998.

3.COSTA, V.E.U.; AMORIM, H.L.N.; Química nova, 22(6), 863, 1999.

4.LAANE, C.; BOEREN, S.; VOS, K.; VEEGER, C.; Biotechnol. and Bioeng., 30, 81, 1987.

5.JESUS,P.C.; Dissertação de Mestrado, UFSC,1994.

[FURB, AMANO,UFSC]