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

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Síntese total de produtos naturais


A síntese total de produtos naturais é um campo dentro da química orgânica que lida com a preparação laboratorial de compostos químicos complexos que são originalmente isolados de fontes naturais. Estes compostos frequentemente possuem atividade biológica significativa e são importantes no desenvolvimento de produtos farmacêuticos, químicos agrícolas e outros produtos valiosos.

O processo de síntese total não se resume apenas à fabricação dessas moléculas; ele também envolve o entendimento e a emulação das vias complexas que a natureza usa para criar essas substâncias. Pesquisadores nesta área têm como objetivo produzir esses compostos de forma eficiente e sustentável, o que frequentemente requer o desenvolvimento de estratégias engenhosas e novas reações químicas.

Compreendendo os produtos naturais

Produtos naturais são compostos químicos ou substâncias produzidos por organismos vivos. Eles são geralmente metabólitos secundários, o que significa que não estão diretamente envolvidos no crescimento, desenvolvimento ou reprodução normal do organismo. Em vez disso, podem conferir propriedades tais como mecanismos de defesa contra predadores, competição ou doenças. Exemplos incluem alcaloides, terpenos e policetídeos.

Objetivos da síntese total

O objetivo principal da síntese total é criar uma molécula de produto natural que seja estrutural e estereoquimicamente idêntica a um composto encontrado na natureza. Esse processo tem vários propósitos:

  • Validação: Confirmar a estrutura de um composto natural determinada por estudos de separação.
  • Novos métodos: Desenvolver novas técnicas sintéticas, reagentes ou estratégias.
  • Estudos biológicos: Fornecer material suficiente de um composto para estudos biológicos detalhados.
  • Geração de análogos: Produzir derivados para estudos de relação estrutura-atividade (SAR).

Estratégias-chave na síntese total

Químicos sintéticos utilizam uma variedade de abordagens estratégicas para conseguir a síntese total:

  • Síntese linear: Esta abordagem envolve uma série de reações sequenciais, onde cada etapa adiciona um fragmento à molécula. É direta, mas pode ser ineficiente com rotas de síntese longas.
  • Síntese convergente: Caminhos divergentes criam intermediários que são combinados nas etapas posteriores da síntese. Isso pode melhorar a eficiência e o rendimento ao construir estruturas complexas a partir de subunidades mais simples.
  • Síntese biomimética: Esta estratégia tenta imitar as vias biossintéticas naturais. Isso pode fornecer insights sobre os próprios métodos da natureza e levar a novas rotas de síntese.
  • Análise retrosintética: Esta é uma técnica de resolução de problemas onde os químicos trabalham de trás para frente a partir da molécula alvo até estruturas precursoras mais simples. Cada etapa é escolhida para simplificar a estrutura até que materiais de partida prontamente disponíveis sejam alcançados.

Visualização da análise retrosintética

Molécula Alvo Intermediário 1 Intermediário 2 precursor

Técnicas e termos importantes

  • Grupos protetores: Estes grupos são adicionados temporariamente para ocultar locais reativos em uma molécula. Eles impedem reações indesejadas e são removidos em etapas posteriores.
  • Estereoquímica: O estudo da disposição tridimensional dos átomos dentro das moléculas. Isso distingue estereoisômeros, que possuem a mesma fórmula molecular, mas diferentes arranjos espaciais.
  • Reações de acoplamento: Estas reações unem componentes para formar ligações. Exemplos incluem as reações de Suzuki e Heck, usadas para formar ligações carbono-carbono.

Exemplo de síntese total simples

Considere a rota sintética para fabricar um composto chamado aspirina, que é mais simples do que muitos produtos naturais, mas segue os mesmos princípios:

// Etapas de síntese para aspirina: 1. Ácido salicílico + Anidrido acético → Aspirina + Ácido acético

Nessa reação, o grupo acetil do anidrido acético é transferido para o grupo hidroxila do ácido salicílico, formando a ligação éster na aspirina.

Exemplo visual de síntese de aspirina

ácido salicílico , Anidrido Acético Aspirina , ácido acético

Desafios na síntese total

A síntese total pode apresentar muitos desafios. Uma das principais dificuldades é a complexidade dos produtos naturais, que podem conter múltiplos centros quirais, diversos grupos funcionais e estruturas densamente compactadas e complexas. Além disso, atingir alto rendimento e seletividade para cada etapa pode ser desafiador.

Além disso, alguns produtos naturais são sintetizados em pequenas quantidades dentro dos organismos, tornando a isolação inicial desafiadora. O desenvolvimento de rotas sintéticas eficientes permite que os pesquisadores não só produzam esses compostos em grandes quantidades, mas também modifiquem sua estrutura para melhorar suas propriedades ou reduzir a toxicidade.

Conclusão

A síntese total de produtos naturais é um exercício importante de engenhosidade, paciência e técnica no campo da química orgânica. A síntese bem-sucedida confirma a estrutura de produtos naturais, permite a preparação de grandes quantidades de moléculas biologicamente ativas e ajuda os químicos a aprender sobre novas maneiras de construir moléculas complexas. Esta disciplina requer um profundo entendimento da química e uma resolução criativa de problemas, e continua a evoluir à medida que novas descobertas e tecnologias surgem.


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