EXERCÍCIOS DE LIPASES

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BIOTRANSFORMAÇÃO 
	DE COMPOSTOS ORGÂNICOS
EXERCÍCIOS
O aspecto mecanístico de hidrólise enzimática envolve a atividade da tríade catalítica formada pelos aminoácidos aspartato, histidina e serina (anexo I). A seguinte hidrólise é um exemplo de uma resolução cinética utilizando lipase. Proponha um mecanismo de reação destes aminoácidos com o substrato (±)-2-fluorhexanoato de etila) em meio aquoso e explique a presença do éster enantiomérico R não hidrolisado por lipase.
A obtenção de 100 g do ácido (S)-2-fluorhexanóico com e.e. de 75% foi alcançada utilizando um volume de reação de 2,5 litros em reator tipo STR em meio aquoso utilizando lipase livre com atividade de 250 U/mL durante 3 horas. Pois bem, pergunta-se:
Qual a quantidade de substrato necessário para alcançar este rendimento do ácido?
 Qual a concentração molar inicial da mistura racêmica?
 Qual a concentração molar do enantiômero R não hidrolisado?
Do ponto de vista de aplicação industrial, a obtenção de intermediários e produtos enantiomericamente puros de forma eficiente e economicamente viável é que determina a aplicação de um determinado biocatalisador. Dentre as classes de enzimas mais comumente aplicadas em síntese orgânica, as enzimas hidrolíticas compreendem o grupo com maior aplicação por catalisarem reações de biotransformação com alta quimio-, régio- e enantiosseletividade, além de possuírem a vantagem de não dependerem da regeneração de co-fatores. Pois bem, explique os três exemplos de resoluções cinéticas abaixo.
A empresa holandessa DSM vem utilizando uma lipase para resolução cinética de um intermediário do Diltiazem, que é um derivado benzodiazepínico, anti-hipertensivo, com ação vaso dilatadora devido a seu antagonismo ao canal de cálcio. Esta reação, que vem sendo processada em uma escala de centenas de toneladas por ano é conduzida por lipases de diferentes linhagens de Serratia marcescens.
Encontre os carbonos quirais na molécula substrato da enzima lipase apresentada na figura acima e explique didaticamente qual o enantiômero do ácido formado que apresenta o grupo funcional carboxílico voltado para trás. 
A esterificação do retinol (vitamina A) com succinato de metila utilizando lipases de Candida antarctica imobilizada em resina acrílica, Rhizomucor miehei imobilizada em resina aniônica Duolite 568N, e pancreática de porco (LPP), Candida rugosa e Rhizopus arrizus na forma livre é dependente do solvente, sendo o primeiro processo descrito para a síntese de um derivado do retinol.
	O uso de solventes não aquosos é de primordial importância para processos biocatalíticos, pois os reagentes pouco solúveis em água precisam ser solubilizados no meio reacional para que ocorra o processo de transesterificação por lipase como mostrado na figura acima. Na quantidade equimolar dos reagentes (100 mM), qual a quantidade de succinato de metil retinil em massa é obtida se o rendimento do processo foi de 85%, considerando um volume de reação de 500 mL?
A versatilidade das lipases como catalisador é evidente pelo número de processos em fase de desenvolvimento ou em fase de implantação industrial, entre os quais podem ser destacados processos de modificação da estrutura de óleos e gorduras visando à obtenção de produtos enriquecidos com ácidos graxos essenciais, ésteres, emulsificantes, biodiesel e lipídeos estruturados. Proponha um mecanismo de reação enzimática de hidrólise para triacilglicerol na presença de metanol para produção de biodiesel. Basta apresentar a formação de uma única molécula de biodiesel (éster metílico).
A resolução do ácido (R,S)-2 butiroil-2-fenilacético catalisada por lipase de Mucor miehei imobilizada em resina epóxi é apresentada abaixo. Proponha o mecanismo de hidrólise para obtenção do ácido, sabendo que o caminho de hidrólise ocorre enantioseletivamente com o ácido (S) 2-butiroil-2 fenilacético.
Ácido S-2-butiroil-2-fenilacético
Ácido R-2-butiroil-2-fenilacético
	A mistura racêmica do ácido foi submetida à hidrólise por lipase na concentração de 100 mM em reator de leito fluidizado com capacidade para 3 litros por 3 horas, sabendo que em experimentos prévios é a máxima capacidade de hidrólise neste sistema, alcançado um e.e. de 95% do ácido S-2-hidroxi-2-fenil-acético. Qual a quantidade em massa desse ácido foi obtida?
A esterificação de ácidos graxos com álcoois é alcançada por lipases de diferentes fontes de microrganismos, mas nem sempre alcança alto rendimento, pois nem todos os microrganismos apresentam quimioseletividade específica para determinados ácidos graxos. O Miristato de Isopropila é um excelente emoliente e diluente para óleos vegetais, óleos de silicones e óleos minerais, aumentando o poder solvente de pigmentos e corantes para uso em formulações de batons e maquiagens. O Miristato de Isopropila provém um excelente efeito de espalhamento e lubricidade, quando aplicado sobre a pele, sendo muito utilizado em óleos infantis para dar emoliência e suavidade. É insolúvel em água, glicerol e propilenoglicol. É solúvel em álcool, solventes orgânicos e óleos. Sua densidade é de 0,853 kg/L. 
A esterificação deste ácido graxo com álcool isopropílico alcançou 300 g. Qual o volume de éster foi obtido sabendo que partiu de uma solução do ácido merístico contendo 600 g? Qual o rendimento do processo de esterificação?
 Meristato de isopropila
Em um reator tipo cesto foram misturados ácido palmítico com glicose na proporção molar 1:3 na presença de lipase de Candida rugosa imobilizada em polímero POS-PVA ativado com epicloridrina. Depois de 3 horas de reação enzimática, o reator foi desligado e todo o conteúdo foi separado da enzima imobilizada. De acordo com os experimentos analíticos do processo, o rendimento na produção do éster de açúcar correspondente foi de 85%. Sabendo-se que a concentração inicial de ácido palmítico na biossíntese do éster foi de 0,1 M e que o reator foi utilizado na capacidade de 1,5 litros, pergunta-se:
Qual a massa inicial de ácido palmítico?
Qual a massa inicial de glicose?
Qual a quantidade em massa de éster formado?
Como podemos analisar o consumo de ácido palmítico e o de glicose?