Doutorado
  1. Química inorgânica  1.1. Química de coordenação  1.1.1. Teoria do campo dos ligantes  1.1.2. Teoria do campo cristalino  1.1.3. Teoria de Orbital Molecular para Compostos de Coordenação  1.1.4. Estabilidade de Compostos de Coordenação  1.1.5. Espectros eletrônicos de compostos de coordenação  1.1.6. Isomerismo em Compostos de Coordenação  1.1.7. Cinética e mecanismo das reações de coordenação  1.2. Química Organometálica  1.2.1. Carbonilos metálicos  1.2.2. Alquil e aril metálico  1.2.3. Carbonos de Fischer e Schrock  1.2.4. Adição Oxidativa e Eliminação Redutiva  1.2.5. Hidretos Metálicos  1.2.6. Catalysis by organometallic compounds  1.2.7. Metallocenos e Complexos Sanduíche  1.2.8. Ativação de CH  1.3. Química do estado sólido  1.3.1. Estruturas e Redes Cristalinas  1.3.2. Teoria de bandas e propriedades elétricas  1.3.3. Defeitos no cristal  1.3.4. Síntese de materiais de estado sólido  1.3.5. Propriedades magnéticas e ópticas dos sólidos  1.3.6. Supercondutividade  1.3.7. Íons em estado sólido  1.4. Química Bio-inorgânica  1.4.1. Metaloproteínas e enzimas  1.4.2. Transporte e armazenamento de íons metálicos  1.4.3. O papel dos metais na medicina  1.4.4. Catálise bioinspirada  1.4.5. Interações Metal-DNA  1.4.6. Complexos Metálicos na Ciência Médica  1.5. Lantanídeos e Actinídeos  1.5.1. Configuração eletrônica e estados de oxidação em lantanídeos e actinídeos  1.5.2. Propriedades Espectrais e Magnéticas em Lantanídeos e Actinídeos  1.5.3. Separação e Extração de Lantanídios e Actinídios  1.5.4. Química de coordenação dos elementos do bloco f  1.6. Main Group Chemistry  1.6.1. Química de compostos de boro  1.6.2. Química dos Compostos de Silício e Germânio  1.6.3. Química dos Compostos de Fósforo e Enxofre  1.6.4. Química de organossilício  1.6.5. Química dos Gases Nobres
  2. Química Orgânica  2.1. Mecanismo de reação  2.1.1. Reações de substituição nucleofílica  2.1.2. Reações de adição e substituição eletrofílica  2.1.3. Reações de eliminação  2.1.4. Reações de Rearranjo  2.1.5. Reações Radicais  2.1.6. Reações Pericíclicas  2.1.7. Reações fotoquímicas  2.2. Estereoscópico  2.2.1. Quiralidade e atividade óptica  2.2.2. Análise estrutural  2.2.3. Efeitos estereoeletrônicos  2.2.4. Síntese assimétrica  2.2.5. Estereoquímica Dinâmica  2.3. Química Organometálica na Síntese Orgânica  2.3.1. Reagentes de organolítio e organomagnésio  2.3.2. Reações de acoplamento catalisadas por metais de transição  2.3.3. Reações catalisadas por paládio  2.3.4. Metátese de Olefinas  2.3.5. Catálise de ouro e prata  2.4. Química de produtos naturais  2.4.1. Alcaloides e terpenoides  2.4.2. Esteróides e Flavonoides  2.4.3. Síntese total de produtos naturais  2.4.4. Biossíntese de produtos naturais  2.5. Química Supramolecular  2.5.1. Química Hospedeiro-Convidado  2.5.2. Auto-organização e reconhecimento molecular  2.5.3. Catalise Supramolecular  2.5.4. Máquinas Moleculares
  3. Química Física  3.1. Termodinâmica  3.1.1. Leis da Termodinâmica  3.1.2. Potencial Químico e Equilíbrio  3.1.3. Termodinâmica Estatística  3.1.4. Termodinâmica de não equilíbrio  3.2. Química Quântica  3.2.1. Equação de Schrödinger e suas aplicações  3.2.2. Teoria do orbital molecular  3.2.3. Teoria do funcional da densidade  3.2.4. Post-Hartree–Fock methods  3.3. Cinética química  3.3.1. Teoria da taxa de reação  3.3.2. Mecanismo e leis de velocidade  3.3.3. Catalise e cinética enzimática  3.3.4. Dinâmica de reações  3.4. Espectroscopia e estrutura molecular  3.4.1. Espectroscopia de Infravermelho  3.4.2. Espectroscopia UV-visível  3.4.3. Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear  3.4.4. Espectrometria de Massa  3.4.5. Espectroscopia Raman  3.5. Química de Superfícies e Coloides  3.5.1. Absorção e Catálise  3.5.2. Tensioativos e micelas  3.5.3. Estabilidade Coloidal  3.5.4. Nanomateriais e Interfaces
  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  4.1.4. Cromatografia Iônica  4.2. Técnicas Eletroanalíticas  4.2.1. Voltametria e Polarografia  4.2.2. Condutometria e potenciometria  4.2.3. Colometria  4.3. Métodos Espectroscópicos  4.3.1. Espectroscopia de absorção atômica  4.3.2. Espectroscopia de Fluorescência  4.3.3. Difração de raios-X  4.3.4. Espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica  4.4. Quimiometria  4.4.1. Processamento de dados e métodos estatísticos  4.4.2. Análise multidisciplinar  4.4.3. Aprendizado de Máquina em Química Analítica
  5. Química Teórica e Computacional  5.1. Simulação de dinâmica molecular  5.2. Métodos de química quântica  5.3. Design de fármacos computacional  5.4. Aprendizado de Máquina em Química  5.5. Dinâmica molecular ab initio
  6. Biofísica e Química Medicinal  6.1. Descoberta e Design de Medicamentos  6.2. Cinética enzimática e inibição  6.3. Abordagem de biologia química  6.4. Interações proteína-ligante  6.5. Química bio-ortogonal
  7. Química de materiais  7.1. Química de polímeros  7.1.1. Mecanismo de polimerização  7.1.2. Polímeros Funcionais  7.1.3. Polímero Biodegradável  7.1.4. Polímeros condutores e semicondutores  7.2. Nanoquímica  7.2.1. Nanopartículas e nanoestruturas  7.2.2. Nanomateriais à base de carbono  7.2.3. Pontos quânticos  7.3. Química Energética e Ambiental  7.3.1. Química de Baterias e Células a Combustível  7.3.2. Química verde e materiais sustentáveis  7.3.3. Fotocatálise

Doutorado → Química Orgânica → Estereoscópico ↓


Síntese assimétrica


Síntese assimétrica, também conhecida como síntese quiral, é um processo fundamental na química orgânica que se concentra em gerar compostos com uma disposição específica de átomos, alcançando assim uma configuração espacial particular. Este tipo de síntese é importante na produção de compostos enantiomericamente puros, o que muitas vezes é importante em produtos farmacêuticos devido às suas interações com sistemas biológicos. Compreender a síntese assimétrica envolve amplamente explorar inovações em estereoquímica, mecanismos de reação, uso de catalisadores e tecnologia quiral.

Compreendendo a estereoquímica

A estereoquímica é uma subdisciplina da química que lida com a disposição tridimensional dos átomos nas moléculas, particularmente importante para moléculas quirais com imagens especulares não sobreponíveis, conhecidas como enantiômeros. Esses enantiômeros podem ter efeitos bastante diferentes em sistemas biológicos - a talidomida é um exemplo histórico em que um enantiômero era terapêutico e o outro teratogênico.

Visualize a estereoquímica com este exemplo básico de molécula de carbono. Na configuração tetraédrica:

O diagrama acima mostra um carbono tetraédrico encontrado na natureza, com quatro substituintes dispostos no espaço. Dependendo dos substituintes, ele pode formar um centro quiral.

Mecanismo de síntese assimétrica

O principal objetivo da síntese assimétrica é produzir seletivamente o enantiômero desejado. Isso envolve o uso de catalisadores quirais ou auxiliares que induzem um ambiente quiral e controlam o resultado estereoquímico das reações. Os mecanismos geralmente incluem:

  1. Formação de um intermediário quiral que guia o caminho da reação.
  2. O uso de catalisadores quirais para fornecer um caminho preferencial aumenta a taxa de reação de um enantiômero em comparação com o outro.
  3. O uso de reações enantiosseletivas, onde uma conformação particular é estabilizada, levando a um enantiômero predominante.

Um exemplo de um mecanismo básico de síntese assimétrica é o seguinte:

1. Reação de substrato proquiral CH 3 CH=CH 2 com catalisador quiral.
2. Interação assimétrica do doador de hidrogênio afeta a soma das ligações C=C.
3. Formação preferencial de CH 3 CH 2 CH 2 OH sobre seu enantiômero devido à presença do catalisador quiral.

Principais abordagens na síntese assimétrica

Geralmente existem três abordagens para a síntese assimétrica:

1. Uso de auxiliares quirais

Auxiliares quirais são apêndices temporários que são adicionados às moléculas de substrato para induzir quiralidade e são posteriormente removidos. Sua aplicação é comum em reações onde a quiralidade é imperativa para a seletividade. Os auxiliares conferem sua quiralidade ao produto controlando em qual face enantiotópica da molécula a reação ocorre. Um exemplo é:

1. Adição de um oxazolidinona quiral a um aldeído.
2. A oxazolidinona controla as reações subsequentes em favor de um estereoisômero.
3. Após a síntese, a remoção do auxiliar dá o enantiômero puro.

2. Catalisador quiral

Catalisadores quirais oferecem a vantagem de serem usados em pequenas quantidades e agem catalisando preferencialmente a formação de um enantiômero. Estes geralmente envolvem complexos de metais de transição ou organocatalisadores. Por exemplo:

1. O uso de um complexo à base de ródio (Rh) permite hidrogenação assimétrica.
2. O catalisador de ródio coordena moléculas assimétricas, promovendo assim a enantiosseletividade.

3. Indução assimétrica

A indução assimétrica refere-se à criação de um novo centro estereogênico a partir de um centro quiral existente dentro da molécula. A estereoquímica existente da molécula determina a forma do novo centro quiral. Um exemplo inclui:

1. Formação de substituinte =CH-NHR a partir de aldeído quiral.
2. O centro quiral restringe os grupos de rotacionarem em torno da ligação dupla, produzindo assimetria.

Reações importantes na síntese assimétrica

Uma variedade de reações desempenha um papel importante na síntese assimétrica, incluindo:

  • Hidrogenação assimétrica: Envolve reações onde hidrogênio molecular (H2) é adicionado a compostos orgânicos insaturados para dar produtos quirais com catalisadores quirais.
  • Epoxidação de Sharpless: Uma reação bem conhecida desenvolvida por K. Barry Sharpless que utiliza dietiltartarato e isopropóxido de titânio para catalisar a formação de epóxidos a partir de álcoois alílicos.
  • Reação de Diels-Alder: Um catalisador quiral pode direcionar a conformação do dieno e do dienófilo para formar seletivamente um enantiômero.

O papel da química computacional e avanços modernos

Com os avanços na química computacional, as previsões de configurações de energia, simulações de rotações moleculares e cálculos de estabilidade apoiam o desenvolvimento de processos de síntese assimétrica. Modelos computacionais podem fornecer uma visão detalhada dos fatores estéricos e eletrônicos que afetam a seletividade das reações.

Os avanços modernos incluem:

  • Triagem de alto rendimento: Testes rápidos de catalisadores ou condições de reação para aumentar a eficiência.
  • Espectroscopia in-situ: observação imediata do progresso da reação, oferecendo insights sobre o mecanismo.
  • Algoritmos de aprendizado de máquina: Usar uma abordagem orientada por dados para prever resultados e aumentar a seletividade.

Desafios e direções futuras

Apesar do progresso, a síntese assimétrica enfrenta desafios como a escalabilidade dos catalisadores quirais para aplicações industriais, o custo dos auxiliares quirais e preocupações ambientais. Melhorias futuras visam projetar catalisadores mais sustentáveis, expandir tecnologias de automação e refinar a precisão.

Possibilidades chave incluem:

  • Integração da química verde: Desenvolver métodos ecologicamente corretos usando recursos renováveis para catalisadores.
  • Reações bio-ortogonais: Facilitar reações em sistemas vivos, para que os compostos desejados possam ser produzidos in situ.
  • Tecnologias de microreatores: permitindo o controle preciso do ambiente de reação na síntese assimétrica.

Em resumo, a síntese assimétrica continua a ser uma ferramenta poderosa na química sintética, com uma ampla área de aplicação em produtos farmacêuticos, agroquímicos e ciência dos materiais. Ao manipular interações moleculares de forma quiral, os químicos podem criar compostos enantiomericamente puros necessários para a atividade biológica, aderindo aos princípios de eficiência e estabilidade. Inovações contínuas na tecnologia de catalisadores, modelagem computacional e engenharia de reações provavelmente definirão a próxima era da síntese assimétrica.


Doutorado → 2.2.4


U
username
0%
concluído em Doutorado

← Anterior (2.2.3)
Efeitos estereoeletrônicos
Próximo (2.2.5) →
Estereoquímica Dinâmica

Comentários 



Síntese assimétrica

https://www.chemistryelite.com/phd/2.2.4?ceal=pt