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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Química de produtos naturais


A química de produtos naturais é um campo importante dentro da química orgânica. Ela se concentra no estudo de produtos químicos produzidos por organismos vivos. Esses compostos são componentes importantes de sistemas biológicos, e muitos deles possuem propriedades medicinais benéficas. O estudo de produtos naturais envolve a isolação, caracterização e análise desses compostos orgânicos.

Introdução aos produtos naturais

Produtos naturais são compostos orgânicos sintetizados por organismos vivos. Exemplos fundamentais incluem alcaloides, terpenoides, flavonoides e poliquetídeos. Eles servem a uma ampla gama de funções ecológicas, como mecanismos de defesa ou moléculas sinalizadoras. Sua complexidade e diversidade os tornam excelentes candidatos para produtos farmacêuticos e outras aplicações.

Contexto histórico

O estudo de produtos naturais tem séculos. Sistemas médicos tradicionais como a Ayurveda e a Medicina Tradicional Chinesa usavam extratos de plantas e produtos animais para tratamento. Com os avanços científicos, essas práticas tradicionais transformaram-se em esforços de pesquisa mais sistemáticos para isolar e identificar ingredientes ativos.

Classificação de produtos naturais

Alcaloides

Alcaloides são compostos contendo nitrogênio, geralmente com efeitos farmacológicos importantes. Exemplos incluem morfina, quinina e atropina. São majoritariamente derivados de fontes vegetais. Alcaloides tipicamente têm estruturas complexas, muitas vezes contendo múltiplos sistemas de anéis.

N

Terpenoides

Terpenoides, ou isoprenoides, são derivados de unidades de isopreno. Eles são uma das classes mais diversas de produtos naturais, incluindo exemplos como mentol, cânfora e os carotenoides. Suas estruturas variam de monoterpenos simples a politerpenos complexos e seus derivados oxidados.

C 5 H 8

Flavonoides

Flavonoides são compostos polifenólicos conhecidos por sua atividade antioxidante. Eles estão presentes em muitas frutas e vegetais. Exemplos incluem quercetina e kaempferol. A estrutura básica dos flavonoides é baseada em 15 átomos de carbono, dispostos em um esqueleto C6-C3-C6.

C

Poliquetídeos

Poliquetídeos são uma grande classe de metabólitos secundários derivados de unidades de acetato. Eles incluem agentes farmacêuticos importantes como eritromicina e tetraciclina. Poliquetídeos exibem uma ampla variedade de estruturas devido a variações em suas vias biossintéticas.

CH 3 CO

Métodos de isolamento

É importante isolar e extrair produtos naturais de suas fontes biológicas. Diferentes técnicas são usadas dependendo da natureza do composto e do material de origem. Métodos comuns incluem extração com solvente, destilação a vapor e cromatografia.

Extração com solvente

Envolve o uso de solventes orgânicos para dissolver e separar produtos naturais de tecidos vegetais ou animais. A escolha do solvente depende da polaridade do composto-alvo. Por exemplo, os alcaloides são frequentemente extraídos usando uma solução aquosa ligeiramente ácida, seguida por um solvente orgânico.

Passo 1: Triturar o material da planta 
Passo 2: Adicionar ácido aquoso 
Passo 3: Filtrar e separar as fases

Destilação a vapor

Esta técnica é usada principalmente para óleos voláteis e compostos essenciais que são sensíveis a altas temperaturas. O material da planta é exposto ao vapor, que carrega os compostos voláteis para condensação e coleta.

Cromatografia

A cromatografia é importante para a purificação e análise de produtos naturais. Os tipos incluem cromatografia em papel, em camada delgada, gasosa e cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC).

Cromatografia: 
- Papel/TLC para análise preliminar 
- HPLC para separação e isolamento detalhados

Explicação da estrutura

Várias técnicas espectroscópicas são usadas para determinar a estrutura de produtos naturais, como ressonância magnética nuclear (RMN), espectrometria de massa (MS) e espectroscopia de infravermelho (IR).

Ressonância magnética nuclear (RMN)

O RMN ajuda a identificar a estrutura carbono-hidrogênio de compostos orgânicos. Proton RMN e carbono-13 RMN são amplamente usados para determinar a estrutura.

Espectrometria de massa (MS)

MS fornece pesos moleculares e padrões de fragmentação, oferecendo pistas sobre a estrutura molecular de produtos naturais.

Espectroscopia de infravermelho (IR)

A espectroscopia IR é benéfica na identificação de grupos funcionais. Os picos no espectro IR revelam a presença de ligações como OH, C=O e NH, etc.

Abordagens sintéticas

Uma vez isolado um produto natural e elucidadas sua estrutura, a síntese total pode ser tentada. Isso permite produção em larga escala, análogos estruturais e modificações para propriedades aprimoradas.

Síntese total

A síntese total reconstrói toda a estrutura a partir dos materiais de partida originais. Isso costuma ser complexo e requer estratégias de síntese inéditas.

Exemplo: Síntese de Quinina 
O caminho envolve múltiplas etapas, incluindo a criação do grupo quinuclidínico

Semi-síntese

A semi-síntese envolve a modificação de um precursor natural para formar um derivado. Isso é útil quando a síntese completa é imprática, mas uma mudança na estrutura natural é desejada.

Aplicações e significado

Produtos naturais desempenham um papel importante no desenvolvimento de medicamentos, suplementos alimentares e produtos agrícolas. Muitos antibióticos, agentes anticâncer e outros medicamentos foram derivados de fontes naturais.

Medicamentos

Produtos naturais como penicilina, paclitaxel e artemisinina revolucionaram a medicina. Eles servem de modelos para desenvolvimento de drogas e são compostos líderes na descoberta de medicamentos.

Agricultura

Na agricultura, os produtos naturais são usados como inseticidas, herbicidas e promotores de crescimento. As piretrinas obtidas de flores de crisântemo são comumente usadas como inseticidas.

Nutracêuticos e suplementos

Nutracêuticos são produtos derivados de alimentos que têm benefícios medicinais. Compostos como ácidos graxos ômega-3, tocoferóis e flavonoides se enquadram nesta categoria.

Desafios e direções futuras

O campo da química de produtos naturais enfrenta desafios como sustentabilidade, fornecimento e maximização do rendimento a partir de fontes limitadas. Avanços na biotecnologia, como vias biossintéticas via fermentação microbiana, oferecem alternativas promissoras para produzir produtos naturais em larga escala.

Conclusão

A química de produtos naturais é uma importante ramificação da química orgânica, inspirando inovações em muitas indústrias. Sua rica história e pesquisas em andamento levam a novos compostos que transformam a medicina, a agricultura e outros campos.


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