Evaluation of the biocatalytic potential of the microalgae Dunaliella salina in the asymmetric reduction of acetophenone

Submitted by Luciana Silva (lucianassaraujo@ufba.br) on 2022-02-15T12:09:38Z No. of bitstreams: 1 Fernando Moutinho_Dissertação de Mestrado.pdf: 4832936 bytes, checksum: 51d4eaa27706dbe6009f2eea29c889a7 (MD5) Approved for entry into archive by Solange Rocha (soluny@gmail.com) on 2022-02-16T22:27:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Fernando Moutinho_Dissertação de Mestrado.pdf: 4832936 bytes, checksum: 51d4eaa27706dbe6009f2eea29c889a7 (MD5) Made available in DSpace on 2022-02-16T22:27:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernando Moutinho_Dissertação de Mestrado.pdf: 4832936 bytes, checksum: 51d4eaa27706dbe6009f2eea29c889a7 (MD5) Previous issue date: 2017-05-12 No presente trabalho, microalgas marinhas da espécie Dunaliella salina foram utilizadas para estudo de bioprospecção, sobre seu potencial emprego como biocatalisadores em reações de redução assimétrica, utilizando como substrato padrão, a cetona pró-quiral acetofenona na produção do álcool quiral (R)-1-fenil-etanol. A etapa inicial do trabalho consistiu em desenvolver uma metodologia que proporcionasse um controle dos parâmetros de síntese, a partir de aparatos tecnológicos simples e passíveis de serem reproduzidos em laboratório, apresentando resultados relevantes de enantiosseletividade. Neste sentido, foram realizados estudos sobre as condições de adaptabilidade das microalgas frente a presença do substrato acetofenona em meio de cultura algal, como parâmetros de ordem de adição, relação entre a quantidade de massa do substrato versus volume de solução de microalgas, agitação e aeração do meio, resultando em uma metodologia reprodutível e sistematizada das reações de biocatálise do substrato acetofenona, obtendo assim, um processo biotecnológico controlado. No desenvolvimento da metodologia com as microalgas D. salina, as reações de biocatálise foram realizadas utilizando somente H2O como solvente, portanto não fazendo uso de solvente orgânico no processo de biorredução, evitando assim a formação de subprodutos e consequente geração de resíduos para tratamento. As microalgas D. salina apresentaram excelentes resultados de excesso enantiomérico, 96,7 ee% (Entrada 9) e 99,4 ee% (Entrada 10), com respectivos tempos reacionais de 72 horas e 120 horas. Além disso, as mesmas apresentaram rápida adaptabilidade a presença do substrato acetofenona e ação biocatalítica com valores de conversão de 100% (Entrada 10), utilizando massas consideráveis de substrato (200mg). Os produtos de biocatálise foram analisados e caracterizados por cromatografia gasosa em coluna quiral e espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourrier, comparando os resultados obtidos com informações em literatura (YADAV et al., 2002) e (BISPO, 2016). Logo a aplicação de microalgas marinhas da espécie Dunaliella salina, através de suas células íntegras, demonstrou ser promissora como biocatalisadores assimétricos, possibilitando o avanço em pesquisas, além de cetonas pró-quirais, com outros grupos funcionais de interesse, como aldeídos e α,β-cetoésteres na produção de álcoois quirais enantiomericamente puros. In this work, marine microalgae from the species Dunaliella salina was using for the bio prospecting study, about their potential employment as biocatalysts reducing reactions using standard substrate, the pro-chiral ketone acetophenone in the production of chiral alcohol (R) -1-phenyl-ethanol. The initial stage of the work consisted in developing a methodology that would provide a control of the synthesis parameters, from simple technological devices that can be reproduced in laboratories, presenting relevant results of enantioselectivity. In this meaning, research was carried out on the conditions of adaptability of microalgae against the presence of the substrate acetophene in algal growth, as a parameter of the addition order, relation between the amount of substrate mass versus volume of microalgae solution and shaking and aeration of the medium, resulting in a reproducible and systematized methodology of the biocatalysts reactions of the acethphenone substrate thus obtaining a controlled biotechnological process. In the development of the methodology with the microalgae D. salina, the biocatalysts reactions were performed using only H2O as the solvent, therefore not making use of organic solvent in the bio reduction process, thus avoiding the formation of by-products and consequent generation of waste for treatment. The D. salina microalgae presented excellent results of enantiomeric excess, 96,7 ee% (Input 9) e 99,4 ee% (Input 10), with respective reaction times of 72 hours and 120 hours. In addition they showed a fast adaptability to the presence of acetophenone substrate and biocatalytic action with 100% conversion values (Input 10), using considerable substrate masses (200mg). The biocatalysis products were analyzed and characterized by chiral column gas chromatography and spectroscopy in the infrared region with Fourrier transform, comparing the results obtained with information in literature (YADAV et al., 2002) and (BISPO, 2016). Therefore, the application of marine microalgae of the species Dunaliella salina, through its intact cells, has been shown to be promising as asymmetric biocatalysts, enabling the advance in research, in addition to prochiral ketones, with others functional groups of interest, such as aldehydes and α,β-ketoesters in the production of enantiomerically pure chiral alcohols.