Epoxidação quimio-enzimática do terpineol, himecromona e derivados

Abstract

Este trabalho relatou estudos da preparação quimio-enzimática dos epóxidos do terpineol e de três compostos cumarínicos, sendo estes, a himecromona e seus derivados de acetilação e eterificação. Ao longo do trabalho, foram utilizadas lipases (principalmente a Lipozyme 435) como biocatalisadores, sendo empregados como agentes acilantes os ácidos butanoico, hexanoico, octanoico, decanoico ou dodecanoico. Como agente oxidante foi usado o peróxido de hidrogênio na forma de aduto com ureia (ureia-peróxido de hidrogênio, UPH) e em solução aquosa (30 %). Fez-se a otimização de alguns parâmetros reacionais para preparação do óxido de terpineol, sendo estes a procedência da lipase, testando 14 lipases diferentes, o agente acilante empregado (ácidos butanoico, hexanoico, octanoico, decanoico ou dodecanoico), a sua proporção em relação ao alceno (1:1, 1:2 ou 1:4), o tempo de reação (1 24 h) e o solvente orgânico empregado. O correspondente epóxido foi obtido com conversão >99 %, dependendo das condições reacionais. Este resultado foi obtido ao utilizar a Lipozyme 435 e ácido hexanoico em quantidade equimolar, em CH2Cl2 por 6 h. Ao substituir este solvente por acetato de etila e manter as outras condições reacionais, obteve-se o epóxido com conversão de 95,2 %. Neste último caso, não é necessário usar o agente acilante. Não foi possível a preparação dos epóxidos da himecromona e seus derivados, ao se usar condições similares às empregadas para epoxidação do terpineol. Então, outros métodos de epoxidação foram testados, diferente da reação de Prilezhaev, tal como a reação de Weitz-Schaeffer. Porém, os correspondentes epóxidos não foram obtidos. Portanto, foi observado que um dos fatores mais importantes que influenciam na formação ou não, de epóxidos via quimio-enzimática de alcenos, está relacionado com a estrutura dos substratos.

Abstract : This work reports the chemo-enzymatic synthesis of epoxides from terpineol and three coumarinic compounds, the last being hymecromone and its acetylation and etherification derivatives. Throughout this work, lipases (especially Lipozyme 435) were used as biocatalysts, while carboxylic acids (butanoic, hexanoic, octanoic, decanoic or dodecanoic acid) were used as acyl sources. The oxidant agent employed constituted of hydrogen peroxide, both as its urea adduct (urea-hydrogen peroxide, UHP) and as aqueous solution (30 % v/v). For the preparation of terpineol oxide, some reaction parameters were optimized, being the lipase source (being tested 14 different lipases), the acyl source (all carboxylic acids cited above), their ratio in relation to the alkene (1:1, 1:2 or 1:4), reaction time (1 24 h) and organic solvent. The corresponding epoxide was obtained on conversion degrees were not detected or were >99 %. The best conversion to product (>99 %) was obtained by employing Lipozyme 435, equimolar amounts of terpineol and hexanoic acid, with CH2Cl2 as solvent in 6 h of reaction. By changing the halogenated solvent to ethyl acetate and maintaining all other conditions, an excellent conversion of 95,2 % was obtained. Considering the greenness between both solvents, the use of ethyl acetate is better, and in this case, no extra acylating agent is required. It was not possible to prepare epoxides based on hymecromone and its derivatives by employing similar conditions as used for the terpineol epoxidation. Alternative methods, besides the Prilezhaev epoxidation, were then tested such as the Weitz-Schaeffer reaction. However, no product was detected. Thus, it was observed that the subtract structure is one of the most important parameters that influence in the alkene chemo-enzymatic epoxidation, catalyzed by lipases.