Pós-graduação
  1. Química Física  1.1. Termodinâmica  1.1.1. Leis da Termodinâmica  1.1.2. Entalpia e capacidade térmica  1.1.3. Entropia e energia livre  1.1.4. Equilíbrio de Fases  1.1.5. Termodinâmica estatística  1.1.6. Ciclo termodinâmico  1.1.7. Fugacidade e atividade  1.2. Química Quântica  1.2.1. Princípios da mecânica quântica  1.2.2. Equação de Schrödinger  1.2.3. Partícula em uma caixa  1.2.4. Operadores e autovalores  1.2.5. Orbitais atômicos  1.2.6. Teoria do orbital molecular  1.2.7. Teoria de Perturbação  1.2.8. Teoria de ligação de valência  1.2.9. Hibridização e ligação química  1.3. Cinética química  1.3.1. Leis de velocidade e mecanismos de reação  1.3.2. Teoria das colisões  1.3.3. Teoria do estado de transição  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reações em Cadeia e Polimerização  1.3.6. Reações fotoquímicas  1.4. Mecânica estatística  1.4.1. Funções de Partição  1.4.2. Funções de distribuição molecular  1.4.3. Distribuição de Boltzmann  1.4.4. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopia  1.5.1. Rotational Spectroscopy  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopia Eletrônica  1.5.4. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  1.5.5. Espectrometria de Massa  1.5.6. Espectroscopia Raman  1.5.7. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  1.6. Química de superfícies e coloidal  1.6.1. Isoterma de absorção  1.6.2. Tensão Superficial e Molhabilidade  1.6.3. Estabilidade Coloidal  1.6.4. Catalysis  1.6.5. Emulsões e micelas  1.7. Eletroquímica  1.7.1. Equação de Nernst  1.7.2. Células eletroquímicas  1.7.3. Condutividade e mobilidade  1.7.4. Guerra  1.7.5. Células de combustível  1.7.6. Eletrólise
  2. Química orgânica  2.1. Mecanismo de Reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de rearranjo  2.1.5. Reações radicais  2.1.6. Reações pericíclicas  2.2. Espectroscopia e determinação estrutural  2.2.1. Espectroscopia UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopia de RMN  2.2.4. Espectrometria de Massas  2.2.5. Cristalografia de Raios X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidade e atividade óptica  2.3.2. Análise estrutural  2.3.3. Isomerismo geométrico  2.3.4. Dynamic Stereochemistry  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reagentes organolítio e organomagnésio  2.4.2. Reações de acoplamento cruzado catalisadas por paládio  2.4.3. Complexos de Metais de Transição  2.4.4. Ligação metal-carbono  2.5. Química dos polímeros  2.5.1. Mecanismo de Polimerização  2.5.2. Características dos Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradável  2.5.4. Polímero condutor  2.5.5. Polímeros Supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Design e desenvolvimento de medicamentos  2.6.2. Farmacocinética e farmacodinâmica  2.6.3. Relações estrutura-atividade  2.6.4. Acoplamento Molecular e Triagem de Medicamentos
  3. Química inorgânica  3.1. Química de coordenação  3.1.1. Teoria do Campo Cristalino  3.1.2. Teoria do campo dos ligantes  3.1.3. Série Espectroquímica  3.1.4. Quelação e estabilidade  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalise por complexos organometálicos  3.2.3. Metalocènicos  3.3. Química bioinorgânica  3.3.1. Metaloproteínas e enzimas  3.3.2. O papel dos metais em sistemas biológicos  3.3.3. Transporte e armazenamento de íons metálicos  3.4. Química do estado sólido  3.4.1. Estruturas Cristalinas  3.4.2. Teoria de bandas dos sólidos  3.4.3. Supercondutores  3.4.4. Defeitos no cristal  3.5. Lantanídeos e Actinídeos  3.5.1. Configuração eletrônica em lantanídeos e actinídeos  3.5.2. Química de coordenação dos lantanídeos  3.5.3. Propriedades Magnéticas dos Lantanídeos
  4. Química Analítica  4.1. Cromatografia  4.1.1. Cromatografia Gasosa  4.1.2. Cromatografia Líquida de Alta Performance  4.1.3. Cromatografia em Camada Delgada  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.2.2. Difração de raios X  4.2.3. Espectroscopia de plasma acoplado indutivamente  4.3. Métodos Eletroanalíticos  4.3.1. Potenciometria  4.3.2. Voltametria  4.3.3. Colometria  4.4. Espectrometria de Massa  4.4.1. Técnica de Ionização  4.4.2. Padrão de Fragmentação  4.5. Quimiometria  4.5.1. Análise multidisciplinar  4.5.2. Aprendizado de Máquina em Química
  5. Química Teórica e Computacional  5.1. Simulação de dinâmica molecular  5.1.1. Campos de força e minimização de energia  5.1.2. Simulação de Monte Carlo em simulações de dinâmica molecular  5.2. Métodos de química quântica  5.2.1. Teoria de Hartree–Fock  5.2.2. Teoria do funcional da densidade  5.2.3. Métodos semi-empíricos  5.3. Design computacional de medicamentos  5.3.1. Acoplamento Molecular  5.3.2. Modelagem QSAR  5.3.3. Triagem Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Cinética Enzimática  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inibição  6.2. Metabolismo e Bioenergética  6.2.1. Glicólise  6.2.2. Ciclo do ácido cítrico  6.2.3. Cadeia de transporte de elétrons  6.3. Biologia Molecular  6.3.1. Replicação e reparo do DNA  6.3.2. Síntese de proteínas  6.3.3. Regulação Genética  6.4. Bioquímica Estrutural  6.4.1. Dobramento de Proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efeito estufa  7.1.2. Destruição da Camada de Ozônio  7.1.3. Poluentes do ar e fumaça  7.2. Química da Água  7.2.1. pH e dureza da água  7.2.2. Tratamento de águas residuais  7.2.3. Química Aquática  7.3. Química do Solo  7.3.1. Contaminação por metais pesados  7.3.2. pH do Solo e Capacidade Tamponante  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicologia e Segurança Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Avaliação de Risco em Toxicologia e Segurança Química em Química Ambiental  7.4.3. Efeitos dos poluentes no ambiente

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Dynamic Stereochemistry


Estereoquímica é o estudo de como diferentes arranjos espaciais de átomos em moléculas afetam suas propriedades químicas e reações. Enquanto a estereoquímica estática lida com arranjos espaciais fixos, a estereoquímica dinâmica vai um passo além ao considerar como esses arranjos podem mudar ao longo do tempo, muitas vezes em resposta a fatores ambientais como temperatura e pressão.

Introdução à estereoquímica dinâmica

A estereoquímica dinâmica foca no estudo dos arranjos estereoquímicos em moléculas que podem mudar ao longo do tempo. Este aspecto da estereoquímica é importante para entender o comportamento das moléculas em sistemas biológicos e na síntese orgânica.

Existem vários conceitos-chave na estereoquímica dinâmica:

  • Estrutura molecular e mudanças conformacionais
  • Atropisomeria
  • Inversão e racemização
  • Reatividade e resultados estereoquímicos

Estrutura e mudança estrutural

Uma das formas mais simples de estereoquímica dinâmica é a mudança conformacional. As moléculas podem adotar diferentes formas através da rotação em torno da ligação sigma (σ). Considere o etano (C_2H_6), uma molécula simples que demonstra claramente esse conceito.

Simulação de etano

           
 hhhh
  ,
   CC ou CC
  ,
 hhhh

No etano, rotações em torno das ligações carbono-carbono levam a diferentes conformações, como eclipsada e escalonada. A barreira de energia para a rotação é relativamente baixa, significando que essas rotações podem ocorrer rápida e frequentemente.

Formas Seriais

A conformação eclipsada tem maior energia, pois possui impedimento estérico e tensão torsional, enquanto a conformação escalonada é mais estável. Este aspecto dinâmico de rotação através das estruturas é fundamental na determinação da forma e reatividade das moléculas.

Conformações de ciclohexano

Forma de Cadeira

O ciclohexano é outro exemplo vívido. Ele adota principalmente a conformação de cadeira, pois é a configuração mais estável, evitando a tensão estérica. No entanto, também pode se transformar em outras formas, como a conformação de barco, mas essa transformação requer mais energia.

Atropisomeria

Atropisomeria é uma categoria de estereoisomerismo que geralmente é causada por rotação restrita em torno de uma ligação devido a impedimento estérico. Frequentemente envolve compostos biarílicos nos quais substituintes volumosos impedem a rotação livre em torno da ligação aril-aril.

Compostos Biarílicos

Nesses compostos, devido à rotação bloqueada, a estereoquímica permanece estável e distintos atropisômeros podem ser isolados, cada um com propriedades únicas.

Inversão e racemização

Outro processo dinâmico é a inversão e racemização de moléculas quirais, que descreve como um enantiômero de um composto pode se transformar em sua imagem especular, resultando em uma mistura racêmica. Este processo é comum em compostos de nitrogênio e fósforo.

Inversão de Nitrogênio

Considere o exemplo de amônia (NH_3). Embora a amônia não seja quiral, seus derivados, aminas com três substituintes diferentes e um par de elétrons solitários, podem ser quirais. Em tais compostos, o nitrogênio pode se reverter para uma configuração inversa:

Par Solitário R S Pirâmide Invertida

Este processo dinâmico contribui para uma rápida interconversão e frequentemente leva a enantiômeros equivalentes, que efetivamente se tornam aquirais.

Resultados estereoquímicos em reações

A natureza dinâmica da estereoquímica afeta significativamente os resultados das reações químicas. Os reagentes podem alterar sua estereoquímica antes, durante ou após uma reação química.

Reações SN1 e SN2

No mecanismo SN1, um grupo de saída sai antes do nucleófilo atacar, geralmente formando um carbocátion planar. Isso permite que o nucleófilo ataque de qualquer lado, formando uma mistura racêmica se o material de partida era quiral:

  R3
    ,
     C+
    ,
  R1 R2

Em contraste, no mecanismo SN2, o ataque nucleofílico ocorre na direção oposta ao grupo de saída, levando a uma inversão de estereoquímica, chamada inversão de Walden:

NEW: → R1-C-LG → NEW-R1-C
              ,
            R2 R3

Reações E1 e E2

O mecanismo E2 envolve um processo coordenado em que a base remove um próton enquanto o grupo de saída se move para fora. Isso geralmente ocorre no arranjo antiparalelo, que é fortemente influenciado pela estereoquímica.

E2 H LG

Em contraste, o mecanismo E1 é mais semelhante ao SN1, onde a formação do intermediário carbocátion permite uma variedade de estruturas.

Controle cinético versus termodinâmico

Os resultados estereoquímicos em reações também são controlados por cinética e termodinâmica. O controle cinético geralmente produz o produto que se forma mais rapidamente, que é frequentemente o de menor barreira sob condições padrão de temperatura e pressão. O controle termodinâmico, por outro lado, permite que o sistema alcance o equilíbrio e favorece o produto estereoquímico mais estável.

Produtos Cinéticos

Conclusão

Estereoquímica dinâmica fornece informações importantes sobre como as estruturas moleculares afetam os sistemas químicos e biológicos. Esse entendimento é crucial em campos que vão desde o design de medicamentos até a ciência de materiais, onde a forma e a orientação das moléculas são fundamentais para sua função.

À medida que a ciência avança, as nuances da estereoquímica dinâmica estão sendo desvendadas, e surge uma compreensão mais profunda do comportamento molecular em diferentes ambientes.


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