Empleo de nuevas baeyer-villiger monooxigenasas como biocatalizadores en la síntesis de compuestos oxigenados ópticamente activos

Las Baeyer-Villiger monooxigenasas (BVMOs) son oxidorreductasas que catalizan la reaccion de Baeyer-Villiger, un proceso de elevada importancia en Sintesis Organica, asi como otros procesos oxidativos. El empleo de estos biocatalizadores permite conseguir en muchos casos elevadas selectividades empleando condiciones de reaccion suaves y respetuosas con el Medio Ambiente. En esta Tesis Doctoral, dividida en cuatro capitulos, se estudian las propiedades biocataliticas de dos Baeyer-Villiger monooxigenasas, la 4-hidroxiacetofenona monooxigenasa (HAPMO) de Pseudomonas fluorescens ACB y la fenilacetona monooxigenasa (PAMO) de Thermobifida fusca, con el objetivo de demostrar su potencial sintetico en la preparacion de cetonas, esteres y sulfoxidos quirales. En el Capitulo 1 las Baeyer-Villiger monooxigenasas fueron empleadas en procesos de oxidacion de una serie de cetonas ciclicas y aromaticas, para conocer la especificidad de sustrato de los enzimas, asi como su enantioselectividad en la resolucion de cetonas racemicas. Se analiza el efecto de diferentes parametros que influyen en la catalisis enzimatica, como la estructura del sustrato, el pH, la temperatura, la concentracion de sustrato o la naturaleza del medio de reaccion y su concentracion. El efecto del pH fue estudiado mas a fondo, analizando los aminoacidos que influyen en la modificacion de la selectividad del biocatalizador en funcion de este parametro cuando la PAMO se emplea en reacciones de Baeyer-Villiger y sulfoxidaciones. El Capitulo 2 se dedica a analizar el comportamiento de la PAMO cuando se utiliza en medios de reaccion no convencionales. En primer lugar, se estudia la resolucion cinetica de una serie de bencilcetonas racemicas en presencia de distintos disolventes organicos, analizando el efecto de la naturaleza del disolvente y su concentracion en el medio. En la segunda parte del capitulo se emplean una serie de liquidos ionicos con diferentes propiedades como cosolventes en procesos oxidativos catalizados por la PAMO, estudiando el efecto de estos compuestos en la actividad, estabilidad y selectividad del biocatalizador.. En el Capitulo 3 se describe la resolucion cinetica dinamica de varias bencilcetonas racemicas empleando resinas de intercambio anionico como agentes de racemizacion en los procesos de oxidacion selectiva catalizada por HAPMO. De este modo, tras optimizar diversos parametros de reaccion, es posible obtener los correspondientes esteres con elevadas conversiones y excesos enantiomericos que van de moderados a buenos. Uno de los factores limitantes en las reacciones catalizadas por BVMOs es la necesidad de un cofactor (NADPH) que debe ser regenerado. En el Capitulo 4 se analiza la influencia del sistema de regeneracion de este cofactor y se optimiza la cantidad de NADPH necesario para las oxidaciones catalizadas por PAMO. Ademas, se han preparado mediante mutagenesis dirigida una serie de mutantes de PAMO con el objetivo de conseguir enzimas con mayor especificidad por NADH, mas economico y estable que el NADPH. Estos mutantes han sido analizados como biocatalizadores en distintos procesos oxidativos, bien en presencia de NADPH o de NADH.