Biotransformações empregando Dioscorea Trifida l. (Inhambu) e Opuntia ficus-indica L. (Palma) em reduções enantiosseletivas de β-cetoésteres

Abstract

O presente trabalho descreve a obtenção de derivados de -hidróxi ésteres quirais, obtidos pela combinação de síntese química e biotransformação. O estudo foi motivado pela perspectiva de identificar vegetais da flora baiana, como biorredutores, e de derivados de -cetoésteres, como substratos, que juntos levem aos -hidróxi ésteres quirais com alta enantiosseletividade e induza desenvolvimento econômico, social e científico. Foram preparados por síntese química três -cetoésteres: 5-(terc-butildimetilsililóxi)-3-oxopentanoato de metila, acetoacetato de ciclo-hexila e acetatoacetato de octila. O primeiro foi preparado, em quatro etapas, a partir do 3-oxoglutarato de dimetila, com rendimento total de 57%. Os dois últimos foram obtidos por transesterificação, a partir de acetoacetato de etila, obtendo-se o acetoacetato de ciclo-hexila em 77% de rendimento e acetoacetato de octila em 87% de rendimento. Na sequência, foram submetidos à biorredução os quatros -cetoésteres citados, empregando-se Dioscorea trifida L. e Opuntia ficus-indica L. como biocatalisadores, obtendo-se melhor resultado quando se empregou O. ficusindica. O acetoacetato de etila, quando se empregou O. ficus-indica, foi convertido completamente em 72 horas de reação, obtendo-se excesso enantiomérico de 81% do (S)-3-hidroxibutanoato de etila. Quando se utilizou D. trifida, o acetoacetato de etila apresentou conversão de 88% e excesso enantiomérico de 60% do enantiômero (S)-3-hidroxibutanoato de etila, em 48 horas de reação. Após 72 horas, obteve-se a conversão completa e excesso enantiomérico de 53% de (S)-3-hidroxibutanoato de etila. O acetoacetato de ciclo-hexila, quando biorreduzido por Dioscorea trifida, foi convertido completamente em 120 horas, resultando no álcool (S)-3-hidroxibutanoato de ciclo-hexila em 53% de excesso enantiomérico. Quando empregado Opuntia ficus-indica, resultou em conversão completa em 96 horas e excesso enantiomérico de 60% para o (S)-3-hidroxibutanoato de ciclo-hexila. O acetoacetato de octila não apresentou resultado satisfatório para biorredução empregando os vegetais estudados, resultando baixas velocidade de conversão e enantiosseletividade.A biorredução do 5-(terc-butildimetilsililóxi)-3-oxopentanoato de metila apresentou melhor resultado após 72 horas de reação, alcançando conversão de 87% e excesso enantiomérico de 41%, quando empregado Opuntia ficus-indica. E conversão de 83% e 32% de excesso enantiomérico quando se utilizou Dioscorea trifida L.. Em ambas situações, obteve-se excesso do enantiômero (R)-5-(tercbutildimetilsililóxi)-3-hidroxipentanoato de metila.

ABSTRACT- This work describes obtaining derivatives of chiral -hydroxy esters obtained by the combination of chemical synthesis and biotransformation. The same was motivated by the prospect of identifying plant baiana flora, as bioreductive, and derivatives of -keto esters, as substrates, leading to -chiral hydroxy esters with high enantioselectivity. The goal is to encourage economic, social and regional scientific development through synergy of -keto ester and vegetable. Three -keto esters were prepared by chemical synthesis: methyl 5-(tert-butyldimethylsilyloxy)-3-oxopentanoate, cyclohexyl acetoacetate and octyl acetatoacetate. The first was prepared in four steps, from dimethyl 3-oxoglutarato, with a total yield of 38%. And the last two were prepared by transesterification from ethyl acetoacetate, to give t he cyclohexyl acetoacetate in 77% yield and octyl acetoacetate in 87% yield. Following, underwent bioreduction the above four -keto esters, using Dioscorea trifida L. and Opuntia ficus-indica L. as biocatalysts, obtaining better results when Opuntia ficus indica L. was employed. The ethyl acetoacetate, when O. ficus-indica was employed, was completely converted in 72 hours of reaction, yielding an enantiomeric excess of 81% of the ethyl (S)-3-hydroxybutanoate. When using D. trifida, the ethyl acetoacetate showed 88% conversion and 60% enantiomeric excess of the enantiomer ethyl (S)-3-hydroxybutanoate, in a 48 hours reaction, and after 72 hours, it was obtained a complete conversion and a enantiomeric excess of 53 % ethyl (S)-3-hydroxybutanoate. The acetoacetate cyclohexyl, when reduced by D. trifida, was completely converted by 120 hours resulting in the alcohol (S)-3-cyclohexyl hydroxybutanoate in 53% enantiomeric excess, and when employed Opuntia ficusindica the conversion resulted complete in 96 hours and 60% enantiomeric excess for the (S)-3-hydroxybutanoate cyclohexyl. The acetoacetate octyl did not present a satisfactory result for bioreduction employing the vegetables studied, with low conversion rate and enantioselectivity. The bioreduction of 5-(tertbutyldimethylsilyloxy)-3-oxopentanoate Methyl showed better results after 72 hours of reaction, reaching 87% conversion and 41% enantiomeric excess, when employed O. ficus-indica, and 83% conversion and 32% enantiomeric excess when used D. trifida. In both situations, the enantiomeric excess was obtained for the enantiomer (R)-5-(tert-butyldimethylsilyloxy)-3-hydroxypentanoate methyl.