O emprego de lipases como agentes de resolução cinética de enantiômeros em síntese orgânica: aspectos gerais sobre a influência do solvente

Abstract

S INFLUENCE. In organic synthesis, lipases are the most frequently used biocatalysts. They are efficient stereoselective catalysts in the kinetic resolution of a wide variety of chiral compounds. The discovery that enzymes possess catalytic activity in organic solvents has made it possible to address the question of reaction medium influence on enzymatic specificity. Perhaps the most exciting and significant development in this emerging area is the discovery that enzyme specificity, in particular enantioselectivity, can be affected by changing from one organic solvent to another. This article discusses the scope and possible mechanistic models of this phenomenon in hydrolases, specially lipases, as well as directions of future research in the area.Keywords: lipase enantioselectivity; solvent; mechanistic models. DIVULGAÇÃO INTRODUÇÃOA utilização de enzimas isoladas na transformação de compostos orgânicos é conhecida a mais de 100 anos 1 . Entretanto, foi somente a partir da segunda metade da última década que o verdadeiro potencial que estes biocatalisadores representam em síntese orgânica começou a ser explorado. Durante este período, um grande número de reações catalisadas por enzimas foram desenvolvidas e tornaram-se familiares aos químicos orgânicos. Uma das principais contribuições deste tipo de metodologia biossintética tem sido na obtenção de compostos enantiomericamente puros ou enriquecidos, geralmente intermediários ou produtos finais de rotas sintéticas estereocontroladas 2 . Apesar da generalização que este tema vem sofrendo, proporcionalmente pouco se sabe e se tem estudado sobre os fatores que determinam a especificidade da enzima durante uma determinada reação. A necessidade deste tipo de investigação está relacionada a dois fatores. O primeiro diz respeito ao fato de que se amplia rapidamente o espectro de estruturas de substratos com os quais se espera que as enzimas sinteticamente úteis sejam capazes de trabalhar. O segundo, está relacionado com a necessidade de se otimizar aquelas reações onde não são obtidos resultados satisfatórios.Para o entendimento e otimização dos processos enzimáticos aqui salientados, há dois tipos de abordagens, que podem ser realizadas de forma independente ou integrada. Uma delas é de natureza teórica. Por exemplo, caso seja nossa intenção investigar se um determinado enantiômero de uma mistura racêmica vai ser reconhecido preferencialmente por uma enzima, há dois métodos, que envolvem estudo da dinâmica molecular (DM) 3 e estudo de perturbação da energia livre de Gibbs (PEL) 4 do sistema. Em um tipo de metodologia, mais simples, é possível colocar um dos enantiômeros no sítio ativo da enzima e fazer uma simulação da dinâmica molecular do sistema. Em outra simulação, o segundo enantiômero é colocado no sítio. Posteriormente, é feita a análise das interações (por exemplo, número de pontes de hidrogênio) dos enantiômeros nas diferentes simulações. Outro tipo de estudo teórico, consiste em colocar um dos enantiômeros no sítio ativo e, após, lentamente transformá-lo no ...

Potencial de biocatálise enantiosseletiva de lipases microbianas

“…Em contrapartida, a reação com o enantiômero "discriminado" ocorre lentamente ou pode vir a não ocorrer. Este efeito é dependente em grande parte da procedência da enzima, ou seja, do tipo de microrganismo produtor, e está essencialmente relacionado ao arranjo estrutural do sítio ativo, de forma que este reconheça preferencialmente um dos enantiômeros 65 .…”

Avaliação Da Biomassa De Fungos Amazônicos Como Fonte De Lipases Para Biocatálise

“…Por outro lado, valores de E entre 10 e 30 indicam um processo promissor e, acima de 30, um processo excelente. 29,40 Na literatura, a hidrólise enantiosseletiva de (R,S)-ésteres de ibuprofeno por lipases tem sido empregada em vários trabalhos como rota enzimática para a obtenção do S enantiômero. Alguns destes trabalhos relatam elevados valores de E. [41][42][43][44] Entretanto, para obtenção da forma (S) do fármaco por esta rota, são necessárias duas etapas prévias: (1) a esterificação do ibuprofeno racêmico por meio de síntese química convencional e (2) a extração dos ésteres de ibuprofeno formados na primeira etapa.…”

Optimization of enantioselective resolution of racemic ibuprofen by native lipase from Aspergillus niger

“…Decreasing the hydrophobicity of solvent resulted in low product conversions which was related by a decrease in the enzyme activity. More hydrophylic organic solvents can result in the enzyme conformation changes affecting the affinity of the substrate-binding site for this ligand and the enantioselectivity [5,10,30]. In all cases, this lipase showed enantiopreference for the (R)-enantiomer.…”