Disciplinas ofertadas pelo PPG

Disciplinas

BIOSSÍNTESE

 

Código: PNN 701

Carga horária: 90h

Créditos: 06

Ementa:

A disciplina Biossíntese abrange o estudo e discussão das principais vias do metabolismo secundário de produtos naturais, especialmente os de relevância farmacêutica, incluindo apresentação das unidades de formação de metabólitos secundários e discussão dos principais mecanismos de reação envolvidos nas etapas de biossíntese. Aborda ainda os avanços recentes na elucidação de vias metabólicas em vegetais.  

Objetivos:

Fornecer os conceitos para a compreensão da diversidade de vias metabólicas em diversos organismos. Ao fim da disciplina, o aluno reconhecerá as estruturas químicas das principais classes de produtos naturais, bem como a origem biossintética das mesmas, privilegiando o conhecimento de precursores, enzimas e cofatores envolvidos nessas reações químicas dessas vias.  

Avaliação:

Prova escrita e seminários.

Conteúdo Programático:

1. Metabolismo primário e fotossíntese. Biossíntese de policetídeos: encadeamento de unidades de acetato/biossíntese de ácidos graxos. Aromatização de policetídeos. 2. Biossíntese de Terpenos: Biossíntese do ácido mevalônico e as unidades isoprênicas ativas. Via do 5-fosfato de 1-desoxilulose (DXP)/fosfato de metileritritol (MEP): a via do não-mevalonato. Biossíntese de monoterpenos, sesquiterpenos, diterpenos, sesterterpenos, esqualeno e triterpenos. Modificações secundárias de triterpenos. Biossíntese de esteróides e carotenoides. 3. Biossíntese do ácido xiquímico e de seus derivados. Comparação de compostos aromáticos de plantas e microorganismos (via policetídeos e via ácido xiquímico). Ácido xiquímico: histórico e biossíntese (DAHP sintetase, 3-desidroquinato sintetase, 3-desidroquinase, utilização da via quinato, xiquimato sintetase, EPSP sintetase, corismato sintetase, corismato mutase). Fenilalanina, tirosina e ácidos cinâmicos. Ácido clorogênico e outros derivados do ácido quínico. Compostos da classe C6-C1. Benzaldeído e derivados do álcool benzílico. Fenóis simples e ácidos fenólicos. Compostos da classe C6-C2. Compostos da classe C6-C3: Fenilpropanóides (fenilalanina amonia liase). Lignanas. Extensão da unidade fenilpropanóide C6-C3 (C2)n: pironas, estilbenos e cumarinas; Flavonóides (chalconas, flavanonas, flavonóis, antocianidinas e flavonóides relacionados; glicosilações, flavonóides sulfatados); isoflavonoides, pterocarpanos, rotenóides, cumestanos. taninos catéquicos e gálicos. Outros metabólitos com origem biossintética no ácido xiquímico: diaril-heptanóides, fenilfenalenonas, derivados bromados da tirosina e betalaínas. 4. Biossíntese de alcalóides: Introdução: definição de alcalóides, vias metabólicas que levam aos alcaloides, Aminas Simples. Alcalóides aromáticos: derivados de tirosina, fenilalanina, DOPA, triptofano, ácido antranílicos e ácido Nicotínico. Alcalóides alifáticos: derivados de lisina, ornitina, histidina. metil-xantinas. Derivados nitrogenados não alcaloídicos: Glicosídeos cianogênicos, glucosinolatos. Alcalóides terpênicos: diterpênicos, triterpênicos e esteroidais.

Bibliografia:

Livros

  1. Dewick, P.M. Medicinal Natural Products – a Biosynthetic Approach. 3 ed. Chichester: John Wiley & Sons, 2009, 550p.
  2. Heldt, H-W & Piechulla, B. Plant Biochemistry. 5 ed., London: Academic Press, 2021, 628 p.
  3. Knölker H J. (1952-2018). The alkaloids. Academic Press, Cambridge.
  4. Goutam Brahmachari. Bioactive Natural Products: Chemistry and Biology. 1st Ed., Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, 2015, 544 p.
  5. Lobo, A.M.; Lourenço, A.M. Biossíntese de produtos naturais. 1 ed. Lisboa: IST Press, 2007, 272 p.
  6. Luckner, M., Secondary Metabolism in Microorganisms, Plants and Animals, 3a. ed., Nova York: Springer, 1990, 563 p.
  7. Torsell, KBG, Natural Product Chemistry – A mechanistic and biosynthetic approach to secondary metabolism; Abingdon-on-Thames: Taylor & Francis, 1997, 480 p.

Artigos de Revisão  

  1. Guirimand, G., Courdavault, V., St-Pierre, B., & Burlat, V. (2010). Biosynthesis and regulation of alkaloids. In Plant developmental biology-biotechnological perspectives (pp. 139-160). Springer, Berlin, Heidelberg.
  2. Herrmann, K. M., & Weaver, L. M. (1999). The shikimate pathway. Annual review of plant biology, 50(1), 473-503.
  3. Jakubczyk, D., Cheng, J. Z., & O’Connor, S. E. (2014). Biosynthesis of the ergot alkaloids. Natural product reports, 31(10), 1328-1338.
  4. Maeda, H., & Dudareva, N. (2012). The shikimate pathway and aromatic amino acid biosynthesis in plants. Annual review of plant biology, 63, 73-105.
  5. Oldfield, E., & Lin, F. Y. (2012). Terpene biosynthesis: modularity rules. Angewandte Chemie International Edition, 51(5), 1124-1137.
  6. Pan, Q., Mustafa, N. R., Tang, K., Choi, Y. H., & Verpoorte, R. (2016). Monoterpenoid indole alkaloids biosynthesis and its regulation in Catharanthus roseus: a literature review from genes to metabolites. Phytochemistry reviews, 15(2), 221-250.
  7. Rehman, R., Hanif, M. A., Mushtaq, Z., & Al-Sadi, A. M. (2016). Biosynthesis of essential oils in aromatic plants: A review. Food Reviews International, 32(2), 117-160.
  8. Staunton, J., & Weissman, K. J. (2001). Polyketide biosynthesis: a millennium review. Natural product reports, 18(4), 380-416.
  9. Thimmappa, R., Geisler, K., Louveau, T., O’Maille, P., & Osbourn, A. (2014). Triterpene biosynthesis in plants. Annual review of plant biology, 65.
  10. Vogt, T. (2010). Phenylpropanoid biosynthesis. Molecular Plant, 3(1), 2-20.
CROMATOGRAFIA CONTRACORRENTE

Código: PNN-818

Carga Horária: 45h

Créditos: 3

Ementa:

O curso aborda aspectos da história e evolução dos equipamentos usados na cromatografia contracorrente até os tempos atuais. São ainda abordados os fundamentos da teoria, os tipos de Cromatografia Contracorrente e equipamentos disponíveis no mercado, bem como os modos de operação. O estudante terá a oportunidade de aprender, tanto na teoria quanto na prática sobre sistemas de solventes para Cromatografia Contracorrente, sua seleção adequada estratégias nas aplicações gerais e na Química de Produtos Naturais. 

Objetivos:

Proporcionar aos estudantes os conceitos fundamentais da técnica, abordando a teoria cromatográfica envolvida, bem como uma visão dos equipamentos usados na CCC moderna. Espera-se que ao final do curso os alunos possam entender o funcionamento dos equipamentos, bem serem capazes de proceder à escolha de sistemas de solventes e modo de eluição para o isolamento de produtos naturais por cromatografia contracorrente. As três aulas práticas têm como objetivo fixar os conceitos teóricos ensinados durante o curso. 

Avaliação:

Prova, relatórios de aula prática e seminário.

Conteúdo Programático:

1. Teoria e princípio fundamental: Distribuição Contracorrente: conceito de coeficiente de partição e fatores que o alteram. Modos de operação do aparelho de Craig e Post. Cálculo do coeficiente de partição na técnica da distribuição contracorrente. Cromatografia Contracorrente: cálculo de coeficiente de partição, fator de capacidade, etc. Seletividade dos sistemas de solventes. 2. Tipos de Cromatografia Contracorrente: Cromatografia Contracorrente de Gotículas (DCCC) e Cromatografia Contracorrente de Rotação Locular (RLCC): teoria, ação da força da gravidade, fatores limitantes. Cromatografia Centrífuga de Partição (HSCCC e CPC): efeito da introdução de um campo de força centrífuga. Eixos de rotação x equilíbrio das fases líquidas (hidrodinâmico x hidrostático). 3. Equipamentos disponíveis no Mercado e Modos de Operação: aparelhos que usam a força centrífuga:  equipamentos com um eixo de rotação (equilíbrio hidrostático das fases líquidas), equipamentos com dois eixos de rotação (equilíbrio hidrodinâmico das fases líquidas). Modos de operação dos equipamentos: clássico, eluição-extrusão, dual-mode, etc. 4. Sistemas de Solventes e Estratégias de Seleção: propriedades dos solventes, sistemas binários e solventes auxiliares, sistemas ternários e diagramas de fase, utilização de diagramas de fase, sistemas de solventes quaternários, o sistema Arizona, utilização de sistemas de solventes não-aquosos, sistemas de solventes contendo água. Famílias de sistemas de solventes, estratégias na escolha de sistemas de solventes em CCC. 5. Aplicações Gerais: principais classes de produtos naturais e sistemas de solventes utilizados para sua separação. Inversão da fase móvel – principais aplicações. 6. Aula Prática I: escolha de sistemas de solventes para o isolamento de uma quinona diterpênica, 7a-hidroxiroileanona. 7.Aula Prática II: escolha de sistemas de solventes utilizando amostras trazidas pelos participantes. 8.Aula Prática III: utilização do cromatógrafo contracorrente (cromatografia centrífuga de partição).

Bibliografia:

Livros

  1. Counter-Current Chromatography: Apparatus, Theory and Applications. 1990. Walter D. Conway, VCH Publishers, Inc. NY 
  2. High Speed Counter-Current Chromatography (Chemical Analysis, Vol.132). 1996. Yoichiro Ito e Walter D. Conway (Eds.), John Wiley & Sons, NY. 
  3. Counter-Current Chromatography. 1999. J. M. Menet e D. Thiebaut (Eds.). Chromatographic Sciences Series, Vol. 82, Marcel Dekker, Inc., NY. 
  4. Modern Counter-Current Chromatography. 1995. W. D. Conway e R. J. Petroski (Eds.). ACS Symposium Series 593, American Chemical Society, Washington, DC 
  5. Counter-Current Chromatography: Theory and Practice.1988. Chromatographic Series, Vol. 44. N.B. Mandava & Y. Ito (Eds.), Marcel Dekker, NY. 
  6. . Centrifugal Partition Chromatography. Alain P. Foucault (Ed.), 1999, Marcel Dekker, Inc., NY. 
  7. Craig. L.C. e Craig, D. 1956, “Techniques of Organic Chemistry”, In Weissberger, A. Part I, Vol. III, 149-394. Interscience Publ., NY, London. 
  8. Countercurrent Chromatography, The Support-free Liquid Stationary Phase, 2002.  Comprehensive Analytical Chemistry, vol. XXXVIII, Berthod, Alain. Elsevier Science, Amsterdam

Artigos clássicos mais recentes selecionados

  1. Marston, A., HostettmannK. Counter-Current Chromatography as a Preparative Tool and Perspectives, J. Chrom. A, 658, 315-341, 1994 
  2. Foucault, A. Counter-current Chromatography, Anal. Chem., 63(10), 569-579, 1991 
  3. A. Marston, I. Slacanin, K. Hostettmann, “Centrifugal Partition Chromatography in the Separation of Natural Products”. Phytochemical Analysis, 1, 3-171990 
  4. Ito, Y. High-Speed Countercurrent Chromatography, Critical Reviews in Analytical Chemistry17(1), 65-1431985 
  5. Ito, Y. Golden Rules and Pitfalls in Selecting Optimum Conditions for High-Speed Countercurrent Chromatography, J. Chrom. A, 1065, 145-168, 2005. 
  6. Ito, Y. Origin and Evolution of the Coil Planet Centrifuge: A Personal Reflection of My 40 Years of CCC Research and Development, Separation and Purification Reviews, 34: 131-154, 2005. 
  7. Berthod, A. Countercurrent Chromatography: from the Milligram to the Kilogram, Advances in Chromatography, 47:3323-352, 2009 
  8. Berthod, A., Maryutina, T., Spivakov, B., Shpigum, O., Sutherland, I.  Countercurrent Chromatography in Analytical Chemistry (IUPAC Technical Report), Pure and Applied Chemistry, 81(2), 355-387, 2009. 
  9. Conway, W.D. Counter-current Chromatography: simple process and confusing terminology. J. Chromatog. A, 1218 6015– 6023, 2011 
  10. Pauli, G. F.; Pro, S. L.; Friesen, J. B. Countercurrent separation of natural products. J. Nat. Prod. 71(7), 1489-1508, 2008. 
  11. Friesen, J. B.; McAlpine, J. B.; Chen, S. N.; Pauli, G. F. Countercurrent separation of natural products: an update.  J. Nat. Prod., 78, 17651796, 2015 
  12. Huang, X.Y.; Ignatova, S.; Hewetson, P.; Di, D.L. An overview of recent progress in elution mode of counter current chromatography. Trend in Analytical Chem. 77, 214-2252016. 
  13. Yin, L. ; Li, Y.; Lu, B.; Jia, Y.; Peng, J.. Trends in Counter-Current Chromatography:Applications to Natural Products Purification. Separation & Purification Reviews, 39:33–622010  

Aplicações no campo dos alcaloides 

  1. Galeffi, C. Ciasca_rendina, M.A,Delle Monache, E.M., Villar del Fresno, A. E Marini-Bettolo, G.B., 1969, J. Chromatog., 45, 407-414.
  2. Galeffi, C., 1974, J. Chromatog., 92, 1-7.
  3. Galeffi, C., 1980, J. Ethnopharmacology, 2, 129-134. 
  4. Galeffi, C. La Bua, R. E Messana, I. 1978, Gazz. Chim.Ital., 108, 97-100 
  5. Hermans-Lokkerbols, A. e Verpoorte, R. 1986, Planta Medica, 299-302
  6. Yuan, L.M., Zi, M., Ai. P., Chen, X.X., Li, Z.Y., Fu, R.N., Zhang, T.Y., 2001, J. Chrom. A, 927, 91-96. 
  7. Ma, Y., Ito, Y., Sokolosky, E., Fales, H.M., 1994, J. Chrom. A, 685, 259-262. 

pH-zone Refining CCC 

  1.  Y. Ito e Ying Ma, , J. Chrom. A, 753, 1-36, 1996
  2. Weisz, A Scher, A. L.; Shinomiya, K.; Fales, H.M.; Ito, Y., J. Am. Chem. Soc., 116, 704-708. 1994
  3. Ma, Y.; Ito, Y.; Sokolosky, E.; Fales, H.M. 1994, J. Chrom. A, 685, 259-262.
  4. Chadwick, L.R.; Wu, C.D.; Kinghorn, A.D. J. Liq. Chrom. & Rel. Technol., 24(16), 2245-2453. 2001
  5. Denekamp, C.; Mandelbaum, A.; Weisz, A. Ito, Y. J. Chrom. A, 685, 253-257. 1994
  6. Vieira, M. N., Leitão, S. G., Porto, P.C. C. , Oliveira, D. R., Pinto, S. C., Braz-Filho, R., Leitão, G. G. J. Chromatog. A, 1319, 166-171, 2013.
  7. Cruz, R. A. S.; Almeida, H.; Fernandes, C. P.; Joseph-Nathan, P.; Rocha, L. M.; Leitão, G. G. A new tropane alkaloid from the leaves of Erythroxylum subsessile isolated by pH-zone refining counter-current chromatography. J. Sep. Sci., 39, 1273-1277, 2016
  8. Kamto, E. L. D.; Mendonça, S. C.; Abouem A., Zintchem, A.; Tiam, E. R.; Pegnyemb, D. E.; Leitão, G. G. Aporphine Alkaloids from Triclisia dictyophylla Diels by pH-Zone Refining Countercurrent Chromatography. CHROMATOGRAPHIA, 84, 13 – 20, 2020

Sítios da Internet e redes sociais: 

  1. https://www.ippn.ufrj.br/curso-de-cromatografia-contracorrente/  
  2. https://gfp.people.uic.edu/countercurrent/index2.htm 
  3. https://www.instagram.com/fiyoccc.ufrj  
  4. https://www.facebook.com/labfitoccc  
CROMATOGRAFIA LÍQUIDA PREPARATIVA SOB PRESSÃO

Código: PNN-824

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

A disciplina discute os aspectos básicos da cromatografia preparativa em coluna sob pressão e fornece aulas práticas para esclarecimento dos aspectos teóricos.  

Objetivos:

Proporcionar aos alunos uma visão ampla sobre aspectos teóricos e aplicações da cromatografia preparativa em coluna sob pressão na purificação e isolamento de produtos naturais. 

Avaliação:

Prova escrita e seminário individual.

Conteúdo Programático:

1. Princípios Básicos. 2. Cromatografia Flash. 3. Cromatografia sob Baixa Pressão. 4. Cromatografia sob Média Pressão. 5. Cromatografia Líquida de Alta Eficiência. 6. Métodos Desenvolvidos da Literatura. 7. Planejamento de um Método Preparativo. 8. Preparação da Amostra. 9. Scale up.

Bibliografia:

Livros  

  1. Hostettmann, K.; Hostettmann, M.; Marston, A.2013Preparative Chromatographic Techniques, Applications in Natural Product Isolation, Springer-Verlag, 2nd ed.. 258 p. 

Artigos de Revisão  

  1. Zhang, Q. W., Lin, L. G., & Ye, W. C. (2018). Techniques for extraction and isolation of natural products: A comprehensive review. Chinese medicine, 13(1), 1-26. 
  2. Guiochon, G. Preparative liquid chromatography. Journal of Chromatography A, 965 (2002) 129 161 
  3. Gritti F, Guiochon G. Adsorption mechanism in reversed-phase liquid chromatography. Effect of the surface coverage of a monomeric C18-silica stationary phase. J Chromatogr A. (2006);1115(1-2):142-63. 
  4. Kelm MA, Johnson JC, Robbins RJ, Hammerstone JF, Schmitz HH. Highperformance liquid chromatography separation and purification of cacao (Theobroma cacao L.) procyanidins according to degree of polymerization using a diol stationary phase. J Agric Food Chem. (2006) 54(5):1571-6.  
  5. Guiochon G.Csaba Horvath and preparative liquid chromatography. Chromatogr A. (2005) 24;1079(1-2):7-23 
DICROÍSMO CIRCULAR
Código: PNN-848

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

A disciplina aborda os principais fundamentos teóricos dos diferentes métodos de espectroscopia quiróptica, em particular, do Dicroísmo Circular Eletrônico (DCE) e Vibracional (DCV). São abordados aspectos referentes à instrumentação prática e aos cálculos teóricos relacionados a ambas as técnicas. Por fim, são discutidos casos de aplicação das técnicas de Dicroísmo Circular dentro da área de Química de Produtos Naturais.  

Objetivos:

O principal objetivo desta disciplina é fornecer ao aluno os principais conhecimentos teóricos e práticos a respeito da espectroscopia de Dicroísmo Circular, habilitando-o a aplicar esta técnica para o estudo de estruturas quirais de interesse 

Avaliação:

Prova escrita e seminário individual. 

Conteúdo Programático:

Introdução à espectroscopia quiróptica. Fundamentos teóricos. Dicroísmos circulares. Dicroísmo Circular Eletrônico (DCE). Dicroísmo Circular Vibracional (DCV). 

Bibliografia:

Livros   

  1. BEROVA N, POLAVARAPU PL, NAKANISHI K, WOODY RW. Comprehensive chiroptical spectroscopy: Instrumentation, Methodologies, and Theoretical Simulations. Vol. 1. New York: John Wiley & Sons; 2012. 
  2. BUSCH KW, BUSCH MA. Chiral Analisys, Elsevier, 2006. 
  3. NAFIE LA. Vibrational Optical Activity: Principles and Applications. John Wiley & Sons, 2011. 

Artigos de Revisão  

  1. POLAVARAPU PL. Reinassance In Chiroptical Spectroscopic Methods For Molecular Structure Determination. The Chemical Record, 7, 125-136, 2007. 
  2. BATISTA JR. JM, BLANCH EW, BOLZANI S. Recent advances in the use of vibrational chiroptical spectroscopic methods for stereochemical characterization of natural products. Natural Products Reports, 32, 1280-1302, 2015. 
  3. NICU VP, MÁNDI A, KURTÁN T, POLAVARAPU PL. On the Complementarity of ECD and VCD Techniques. Chirality, 26, 525–5312014. 
  4. BEROVA N, BARI L, PESCITELLI G. Application of electronic circular dichroism in configurational and conformational analysis in organic compounds. Chemical Society Reviews, 36, 914-931, 2006. 
  5. POLAVARAPU, PL. Molecular Structure Determination Using Chiroptical Spectroscopy: Where We May Go Wrong? Chirality, 24, 909-920, 2012. 

 

ELUCIDAÇÃO ESTRUTURAL DE METABÓLITOS SECUNDÁRIOS

Código: PNN-724

Carga Horária: 30h

Créditos: 02

Ementa:

Introdução: métodos clássicos de elucidação estrutural. Constituição, conformaçãoeconfiguraçãode moléculas naturais. Métodos espectroscópicos e espectrométricos em elucidação estrutural de metabólitos secundários.

Objetivos:

Capacitar os ouvintes a usar métodos espectroscópicos (espectroscopias no ultravioleta, no infravermelho e de ressonância magnética nuclear, espectrometria de massas) para a elucidação estrutural de produtos naturais e seus derivados ou análogos sintéticos.

Avaliação:

Seminários, exercícios e prova escrita.

Conteúdo Programático:

Fundamentos biossintéticos na elucidação estrutural de produtos naturais. Derivados e propriedades químicas de algumas classes de produtos naturais. Espectroscopia de absorção eletrônica de produtos naturais. Aplicações do dicroísmo circular na determinação da configuração absoluta de produtos naturais. Correlações entre estereoquímica e deslocamentos químicos de hidrogênio e carbono. Correlações entre estereoquímica e constantes de acoplamento escalar de homonuclear (1H, 1H) e heteronuclear (1H, 13C). Estereoquímica de moléculas orgânicas e naturais: aplicações do efeito Overhauser nuclear. Análise de espectros de rmn de 1H: espectros de segunda ordem. Aplicações da espectrometria em 2D na elucidação estrutural de substâncias de origem natural. Efeitos do equilíbrio químico em espectros de rmn: equilíbrio conformacional, tautomerismo. Espectrometria de massas de produtos naturais: exemplos com alcalóides. Espectrometria de massas de produtos naturais: exemplos com flavonóides e lignanas. Espectrometria de massas de produtos naturais: exemplos com terpenos. Espectrometria massas/massas: elucidação de mecanismos de fragmentação, aplicações estruturais e analíticas. Métodos computacionais auxiliares para elucidação estrutural.

Bibliografia:

Livros

  1. R. W. Hoffmann “Classical Methods in Structure Elucidation of Natural Products”, Wiley, 2018.
  2. J. B. Lambert, H. F. Shurvell, D. A. Lightnere R. G. Cooks “Organic Structural Spectroscopy”, Prentice Hall, N. Jersey, 1998.
  3. Maria-Magdalena Cid e Jorge Bravo (Eds), “Structure Elucidation in Organic Chemistry”, Wiley, Weinheim, 2015.
  4. E. Pretsch, P. Bülmann e M. Badertscher, “Structure Elucidation of Organic Compounds, Tables of Spectral Data”, Springer, Berlim, 2009.
  5. T. W. Claridge “High Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry”, Pergamon, Londres, 1999.
  6. J. R. Hanson “Natural Products: the secondary metabolites”, Royal Society of Chemistry,Londres, 2003.
  7. K. L. Busch, G. Glish e S. A. McLuckey “Mass Spectrometry/Mass Spectrometry: Techniques and applications of tandem mass spectrometry”, VCH, Berlim, 1988.
  8. H. Budzikiewicz, C.Djerassi e D. Williams “Structure elucidation of Natural Products by Mass Spectrometry”, Holden Day, 1967.
  9. K. Pihlaja “Carbon-13 NMR Chemical Shifts in Structural and Stereochemical Analysis”, Wiley -VCH, 1994.
  10. D. Neuhaus e M. P. Williamson“The Nuclear Overhauser Effect in Structural and Conformational Analysis”, 2aEdição, Wiley –VCH, 2000.

Artigos de Revisão

  1. Rosemary C. Breton and William F. Reynolds. Using NMR to identify and characterize natural products. Nat. Prod. Rep., 2013, 30, 501.
  2. Giuseppe Bifulco, Paolo Dambruoso, Luigi Gomez-Paloma, and Raffaele Riccio. Determinationof Relative Configuration in Organic Compounds by NMR Spectroscopy and Computational Methods. Chem. Rev. 2007, 107, 3744−3779.
  3. Jose Manuel Seco, Emilio Quinoa, Ricardo Riguera. The Assignment of Absolute Configuration by NMR. Chem. Rev. 2004, 104, 17−117
  4. Nina Berova, Lorenzo Di Bari,Gennaro Pescitelli. Application of electronic circular dichroism in configurational and conformational analysis of organic compounds. Chem. Soc. Rev., 2007, 36, 914–931.
  5. Tobias Kind, Oliver Fiehn. Advances in structure elucidation of small molecules using mass spectrometry. Bioanal Rev 2, 23–60 (2010).
  6. Mikhail Elyashberg e Dimitris Argyropoulos. Computer Assisted Structure Elucidation (CASE): Currentand future perspectives. Magn Reson Chem. 2020;1–22.
ESPECTROMETRIA DE MASSAS COMO FERRAMENTA PARA O ESTUDO DA METABOLÔMICA DE PLANTAS

Código: PNN-849

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

A disciplina apresenta os fundamentos da metabolômica de plantas, envolvendo aspectos de três áreas: Química Analítica, Biologia e Bionformática.  São discutidos estudos sobre a resposta metabólica de plantas aos estresses biótico e abiótico.

Objetivos:

Apresentar a metodologia baseada em espectrometria de massas para o estudo em grande escala de metabólitos produzidos por células, presentes em fluidos biológicos e tecidos em organismos vegetais. 

Avaliação:

Seminários.

Conteúdo Programático:

Introdução às ciências “ômicasQuimioinformática. Bioquímica de plantas: Metabolismo. Respostas metabólicas de plantas submetidas a estresse biótico e abiótico. Desenho Experimental e Preparo de amostras. Análise Estatística: aplicações em metabolômica de plantas. Espectrometria de massas: fundamentos. Espectrometria de massas acoplada à cromatografia: LC/MS e GC/MS, aplicações em metabolômica. Discussão de casos. 

Bibliografia:

Livros  

  1. SasiaPrama Putri e Eichiro Fukusaki “Mass Spectrometry-Based Metabolomics”, CRC Press, Boca Raton, 2015. 
  2. Caroline Bowsher, Martin Steer e Alyson Tobin “Plant BiochemistryGarland Science, New York, 2008. 
  3. Bob Buchanan, WilhelmGruissen e Russel Jones “Biochemistry & Molecular Biology of Plants”, American Society of Plant Physiologists, Rockville, 2000. 
  4. Jane Parker (Ed), “Molecular Aspects of Plant Disease Resistance”, 2009, BlackwellPublishing Ltd. 
  5. WolframWeckwewrth e Gunter Kahl, “The Handbook of plant metabolomics Wiley, 2013 
  6. Throck Watson “Introduction to Mass Spectrometry”, Wiley, 2007 
  7. Richard G. Brereton, “Chemometrics: Data Analysis for the Laboratory and Chemical Plant”, John Wiley & Sons, Ltd, 2003
  8. Marvin McMaster “LC/MS: A Practical User’s Guide”, Wiley, 2005
  9. Marvin McMaster “GC/MS: A Practical User’s Guide”, Wiley, 2008

Artigos de Revisão

  1. OliverFiehn, “Metabolomics – the link between genotypes and phenotypes”, Plant Molecular Biology 2002, 48, 155–171. 
  2. Lloyd W. Sumner,Zhentian Lei, Basil J. Nikolau and Kazuki Saito, “Modern plant Metabolomics: advanced natural product gene discoveries, improved technologies, and future prospects”  Nat. Prod. Rep., 2015, 32, 212-228. 
  3. Tobias Kind, Martin Scholz, OliverFiehn“How Large Is the Metabolome? A Critical Analysis of Data Exchange Practices in Chemistry”, PLoS ONE 2009, 4, e5440. 
  4. Darren J. Creek, Warwick B. Dunn, OliverFiehn, Julian L. Griffin, Robert D. Hall,  Zhentian Lei, Robert Mistrik, Steffen Neumann, Emma L. Schymanski, Lloyd W. Sumner, Robert Trengove, Jean-Luc Wolfender, “Metabolite identification: are you sure? And how do your peers gauge your confidence?” Metabolomics 2014,10, 350–353 
  5. UweConrath,Gerold M. Beckers, Victor Flors, Pilar García-Agustín,Gábor Jakab, Felix Mauch, Mari-Anne Newman, Corné M. J. Pieterse, Benoit Poinssot, María J. Pozo, Alain Pugin, Ulrich SchaffrathJurriaan Ton, David Wendehenne, Laurent Zimmerli e Brigitte Mauch-Mani, “Priming: Getting Ready for Battle”. MPMI 2006, 19,1062–1071. 
  6. JE Leach, H Leung, NA Tisserat, “Plant Disease and Resistance”, Encyclopedia of Agriculture and Food Systems, Volume 4. doi:10.1016/B978-0-444-52512-3.00165-0. 
  7. Piotr S.GromskiHowbeer Muhamadali, David I. Ellis, Yun Xu, Elon Correa, Michael L. Turner, Royston Goodacre, “A tutorial review: Metabolomics and partial least squares-discriminant analysis – a marriage of convenience or a shotgun wedding”,  Analytica Chimica Acta 879 (2015) 10–23. 
  8. Jeffrey B. Harborne, “The comparative biochemistry of phytoalexin induction in plants”, Biochemical Systematics and Ecology 1999, 27, 335—367.
  9. Ishita Ahuja, RalphKissen e Atle M. Bones, “Phytoalexins in defense against pathogens”, Trends in Plant Science February 2012,17, 73-89.
  10. Massimo E. Maffei, Gen-Ichiro Arimura e Axel Mithöfer, “Natural elicitors, effectors and modulators of plant responses”, Nat. Prod. Rep., 2012, 29, 1288-1303 
ESTÁGIO DOCENTE 1 (MESTRADO)

Código: PNN-721

Carga Horária: 30h

Créditos: 02

Ementa:

Realização de tarefas (aulas teóricas, exercícios de complementação, revisão e correção de provas, etc.) supervisionadas pelo professor de uma disciplina de graduação, para que o estudante de Mestrado possa adquirir experiência docente.

ESTÁGIO DOCENTE 1 (DOUTORADO)

Código: PNN-835

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

Realização de tarefas (aulas teóricas, exercícios de complementação, revisão e correção de provas, etc.) supervisionadas pelo professor de uma disciplina de graduação, para que o estudante de Doutorado possa adquirir experiência docente.

ESTÁGIO DOCENTE 2 (DOUTORADO)

Código: PNN-831

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

Realização de tarefas (aulas teóricas, exercícios de complementação, revisão e correção de provas, etc.) supervisionadas pelo professor de uma disciplina de graduação, para que o estudante de Doutorado possa adquirir experiência docente.

ESTRATÉGIAS DE ESTUDO DE BIOSSÍNTESE DE PRODUTOS NATURAIS

Código: PNN-840

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

A disciplina Metodologias aplicadas à pesquisa em Biossíntese de Produtos Naturais abrange a apresentação e discussão das diversas metodologias que podem ser aplicadas á pesquisa da biossíntese de produtos naturais. Serão discutidas noções de biologia molecular como a clonagem gênica e a obtenção do DNA recombinante, enzimologia, purificação de proteínas e estratégias de experimentos in vivo como a marcação isotópica de precursores marcados. Assim, espera-se enfatizar a interdisciplinaridade entre as diversas áreas do conhecimento no que tange ao conhecimento do metabolismo secundário atuante em organismos uni e multicelulares. 

Objetivos:

Proporcionar o conhecimento das metodologias experimentais tradicionalmente utilizadas na investigação do metabolismo secundário que permitam ilustrar as diferentes abordagens que evidenciam a interdisciplinaridade atuante nesta área do conhecimento. 

Avaliação:

Provas, seminários, confecção de projeto de pesquisa ao final da disciplina. 

Conteúdo Programático:

Noções teóricas do metabolismo secundário ou especial. Principais classes de genes envolvidos no metabolismo especial. Técnicas de biologia molecular aplicadas a estudos de biossíntese de produtos naturais: tecnologia do DNA recombinante, clonagem gênica e regulação gênica. Noções de genômica e transcriptômica. Estudos in vivo envolvendo a incorporação de precursores isotopicamente marcados nos organismos produtores de metabólitos especiais. Purificação de enzimas e ensaios enzimáticos de biossíntese in vitro 

Bibliografia:

Livros 

  1. Dewick P M. (2009). Medicinal Natural Products: A Biosynthetic Approach. 2nd Ed.John Wiley & Sons, New York. 
  2. Goutam Brahmachari. (2015). Bioactive Natural Products: Chemistry and Biology. 1st  Ed.Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.Weinheim. 
  3. Colegate S M, Molyneux R J. (2007). Bioactive Natural Products: Detection, Isolation, and Structural Determination. 2nd Ed., CRC Press Taylor&Francis, New York. 
  4. Brown T A. (2003) Clonagem Gênica e Análise de DNA: uma introdução. 1st Ed., ArtmedSão Paulo 

Artigos de Revisão 

  1. Webb M E et al. (2007). Elucidating Biosynthetic Pathways for Vitamins and Cofactors. Natural Product Reports, 24, 988. 
  2. Dairi T et al. (2011). Convergent Strategies in Biosynthesis. Natural Product Reports, 28, 1054. 
  3. Chaves-Silva S, dos Santos A LChalfun-Júnior A, Zhao J, LEP Peres, V A Benedito. (2018). Understanding the genetic regulation of anthocyanin biosynthesis in plants–Tools for breeding purple varieties of fruits and vegetables. Phytochemistry, 153, 11. 
  4. Wang J, Li J, Li J, Li J, Liu S, Huang L, Gao W. (2017). Production of Active Compounds in Medicinal Plants: From Plant Tissue Culture to Biosynthesis. Chinese Herbal Medicines, 9(2), 115. 
  5. wan A R, Shaw WM, Ellis T. (2016). Biosynthesis of therapeutic natural products using synthetic biology. Adv Drug Rev, 105-A, 96. 
  6. Luo Y, Li B, Liu D, Zhang L, Chen Y, Jia B, Zeng B, Zhao H, Yuan Y. (2015). Engineered biosynthesis of natural products in heterologous hosts. Chem Soc Rev, 44, 5265. 
  7. Deluca V, Salim V, Atsumi SM, Yu F. (2012) Mining the biodiversity in plants: a revolution in the making. Science, 336, 1658.

Sítios da Internet 

  1. https://metacyc.org/  
ESTRATÉGIAS PARA IDENTIFICAÇÃO DE SUBSTÂNCIAS NATURAIS BIOATIVAS

Código: PNN-825

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

A disciplina apresenta estratégias que auxiliam os estudantes a manipular os dados físico-químicos de uma substância química para sua elucidação estrutural de maneira racional, para a determinação inequívoca de sua estrutura.

Objetivos:

Ensinar o estudante a reunir dados físico-químicos de uma substância química para sua elucidação estrutural.

Avaliação:

Provas e seminários.

Conteúdo Programático:

1. Investigação de extratos vegetais por CLAE/UV e CLAE/MS na procura por classes de produtos naturais e substâncias conhecidas. 2. Utilização de RMN1H , RMN13C , DEPT/APT e espectro de massas para a montagem da fórmula molecular de uma substância vegetal isolada. 3. Uso de técnicas de RMN em uma e duas dimensões para o assinalamento de hidrogênios e carbono de uma estrutura (DEPT/APT, INEPT, COSY, HETCOR, HMQC, etc.). 4. Uso de técnicas de RMN em uma e duas dimensões para a montagem de estruturas parciais (INEPT seletivo, COLOC, HMBC, COSY LR, etc.). 5. Uso de técnicas de RMN para a determinação de estereoquímica relativa (NOESY e NOE diferencial).

Bibliografia:

  1. Multiple hyphenation of liquid chromatography with nuclear magnetic resonance spectroscopy, mass spectrometry and beyond, Journal of Chromatography A, Volume 892, Issues 1-2, 15 Septembe,r2000,Pages315-327
    I. D. Wilson.
  2. Advances in structural elucidation of glucuronide oleanane-type triterpene carboxylic acid 3,28-O-bisdesmosides (1962–1997), Phytochemistry, Volume 52, Issue 2, September 1999, Pages 153-192
    Ninghua Tan, Jun Zhou and Shouxun Zhao.
  3. High-performance liquid chromatographic–electrospray ionization mass spectrometric analyses for the integration of natural products with modern high-throughput screening, Journal of Chromatography B: Biomedical Sciences and Applications, Volume 725, Issue 1, 2 April 1999, Pages67-78
    Mark A. Strege.
  4. NMR spectroscopy in pharmacy, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, Volume 17, Issues 4-5, August 1998, Pages 557-616
    Ulrike Holzgrabe, Bernd W. K. Diehl and Iwona Wawer.
  5. Changing strategies in natural products chemistry, Phytochemistry, Volume 40, Issue 6, December,1995,Pages,1585-1612
    Geoffrey A. Cordell.
  6. Liquid chromatography with ultraviolet absorbance–mass spectrometric detection and with nuclear magnetic resonance spectrometry: a powerful combination for the on-line structural investigation of plant metabolites, Journal of Chromatography A, Volume 1000, Issues 1-2, 6 June2003,Pages,437-455
    Jean-Luc Wolfender, Karine Ndjoko and Kurt Hostettmann.
  7. Supercritical fluid chromatography-proton nuclear magnetic resonance spectroscopy coupling, Journal of Chromatography A, Volume 785, Issues 1-2, 17 October 1997, Pages 65-83
    Klaus Albert.
  8. An Overview of Analytical Chemistry of Phenolic Compounds in Foods, Critical Reviews in Analytical Chemistry, Volume 31, Issue 2, 2001, Pages 57-139
    A. Escarpa and M. C. Gonzalez.
  9. On-line identification of phytochemical constituents in botanical extracts by combined high-performance liquid chromatographic–diode array detection–mass spectrometric techniques, Journal of Chromatography A, Volume 880, Issues 1-2, 2 June 2000, Pages 203-232
    Xian-Guo He.
  10. Application of mass spectrometry for identification and structural studies of flavonoid glycosides, Phytochemistry, Volume 54, Issue 3, 1 June 2000, Pages 237-256
    Maciej Stobiecki.
  11. High-performance liquid chromatographic, capillary electrophoretic and capillary electrophoretic–electrospray ionisation mass spectrometric analysis of selected alkaloid groups, Journal of Chromatography A, Volume 967, Issue 1, 16 August 2002, Pages 85-113
    Joachim Stöckigt, Yuri Sheludko, Matthias Unger, Irina Gerasimenko, Heribert Warzecha and Detlef Stöckigt
  12. Aplicação integrada de Metodologia Espectroscópica, Cromatográfica e Química para identificação de diferentes classes de substâncias naturais com propriedades biológicas.
ESTUDO DE FRAGMENTAÇÃO DE ALCALÓIDES

Código: PNN-841

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

Diferentes classes de alcaloides são encontradas em medicamentos fitoterápicosmas a principal fonte destes metabólicos são plantas, microorganismos e animais marinhos. Assim, a identificação rápida e precisa destas substâncias é útil para o controle de qualidade em uma indústria farmacêutica ou na pesquisa de novos fármacos. Consequentementemétodos modernos de espectrometria de massa que possibilitem a rápida triagem e caracterização desses compostos são primordiaisPortanto, o estudo do padrão de fragmentação pode permitir a identificação do tipo específico de alcaloide em vários espectros MS / MS obtidos de diferentes matrizes. 

Objetivos:

Proporcionar uma melhor compreensão da aplicação de diferentes ferramentas, especificamente, espectrometria de massas, para identificação de alcaloides em diferentes matrizes. Assim como a discussão do aprimoramento das ferramentas analíticas para o estudo de desreplicação e outros objetivos inerentes ao trabalho de cada acadêmico. 

Avaliação:

Seminário e prova.

Conteúdo Programático:

Estudo de fragmentação de alcaloides indólicos terpênicostetrahidroisoquinolínicos e tetrahidroisoquinolínicos utilizando a ionização por elétrons e ionizações brandas. Estudo dos padrões de fragmentação por LC/MS/MS de diferentes classes de alcaloides. 

Bibliografia:

Livros  

Biemann K. (1966) Mass Spectrometry of Selected Natural Products. In: Fortschritte Der Chemie Organischer Naturstoffe /Progress in the Chemistry of Organic Natural Products / Progrès Dans La Chimie Des Substances Organiques NaturellesFortschritte Der Chemie Organischer Naturstoffe / Progress in the Chemistry of Organic Natural Products / Progrès Dans La Chimie Des Substances Organiques Naturelles, vol 24. Springer, Vienna. https://doi.org/10.1007/978-3-7091-8143-0_1 

Artigos de Revisão  

  1. Qing, Z., Xu, Y., Yu, L. et al. Investigation of fragmentation behaviours of isoquinoline alkaloids by mass spectrometry combined with computational chemistry. Sci Rep 10, 733 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-019-57406-7 
  2. Shim, Hee & Lee, Ji Ye & Kim, Byungjoo & Hong, Jongki. (2013). General Fragmentations of Alkaloids in Electrospray Ionization Tandem Mass Spectrometry. Mass Spectrometry Letters. 4. 10.5478/MSL.2013.4.4.79. 
  3. R. Krska & C. Crews (2008) Significance, chemistry and determination of ergot alkaloids: A review, Food Additives & Contaminants: Part A, 25:6, 722-731, DOI: 10.1080/02652030701765756 
FUNDAMENTOS DA ESPECTROMETRIA DE MASSAS

Código: PNN-723

Carga Horária: 30h

Créditos: 02

Ementa:

Técnicas instrumentais avançadas são ferramentas imprescindíveis para estudos de moléculas e sua interação com o ambiente, porém exigem uma combinação de conhecimento que é central dentro de muitas disciplinas científicas, médicas e tecnológicas naturais dentro da academia e da indústria. O curso aborda aspectos modernos da espectrometria de massas molecular e a aplicação dos conhecimentos básicos para a resolução de problemas práticos e de interesses de pesquisa através da interpretação de espectros de vários instrumentos como meio de análise qualitativa e quantitativa. 

Objetivos:

A disciplina visa dar ao aluno instrumento necessário para análise e interpretação dos espectros de massa e a utilização desta técnica no desenvolvimento de sua pesquisa acadêmica.  

Avaliação:

Prova.

Conteúdo Programático:

1.- Introdução – O que é a espectrometria de massas? O que é um espectro de massa? Desenvolvimento histórico da Espectrometria de Massas: As experiências de J. J. Thomson e Aston. A evolução da Espectrometria de Massa desde as experiências de J. J. Thomson. 2 – Geração e análise de íons. Composição elementar, isótopos. Paridade de massa iônica: presença de nitrogênio. Analisadores e detectores em espectrometria de massas. Alta e baixa resolução. O íon molecular: estabilidade x tendência à fragmentação. Estabilidade relativa de íons e ligações. Potenciais de ionização. 3 – Ionização por impacto com elétrons. Métodos alternativos de ionização: ionização química, ionização / desorção por campo elétrico, ionização por impacto com íons secundários, “electrospray”, “APCI”, “MALDI”. 4 – Princípios gerais da fragmentação iônica: energia interna e fragmentação, paridade de carga iônica, regra de Stevenson, íons distônicos, fragmentação próxima e remota. 5 – Mecanismos de formação de fragmentos iônicos: processos que envolvem a quebra de uma ligação. 6 – Mecanismos de formação de fragmentos iônicos: processos que envolvem a quebra de mais de uma ligação. 7 – Estrutura e fragmentação. 8 – Aplicações práticas da Espectrometria de Massa na elucidação de estruturas.  

Bibliografia:

Livros 

  1. Skoog D A, West D M. (2018). Principles of Instrumental Analysis. 7th Ed. Congage Learning, Boston. 
  2. Chhabil Dass(2007). Fundamentals of Contemporary Mass Spectrometry. John Wiley & Sons, Inc., New Jersey.  

Artigos de Revisão 

  1. Sindelar, M. and G.J. Patti, Chemical Discovery in the Era of Metabolomics. J Am Chem Soc, 2020. 142(20): p. 9097-9105. 
  2. Wang, M., et al., Mass spectrometry searches using MASST. Nature Biotechnology, 2020. 38(1): p. 23-26. 
  3. Nothias, L.F., et al., Feature-based molecular networking in the GNPS analysis environment. Nat Methods, 2020. 
  4. Jarmusch, A.K., et al., ReDU: a framework to find and reanalyze public mass spectrometry data. Nat Methods, 2020. 17(9): p. 901-904. 
  5. Liebal, U.W., et al., Machine Learning Applications for Mass Spectrometry-Based Metabolomics. Metabolites, 2020. 10(6). 
  6. Stettin, D., R.X. Poulin, and G. Pohnert, Metabolomics Benefits from Orbitrap GC-MS-Comparison of Low- and High-Resolution GC-MS. Metabolites, 2020. 10(4). 
  7. Yao, L., et al., Data Processing for GC-MS- and LC-MS-Based Untargeted Metabolomics. Methods Mol Biol, 2019. 1978: p. 287-299. 
  8. Reinhold, D., et al., Pre-analytic Considerations for Mass Spectrometry-Based Untargeted Metabolomics Data. Methods Mol Biol, 2019. 1978: p. 323-340. 
  9. Zarini, S., et al., Overview of Lipid Mass Spectrometry and Lipidomics. Methods Mol Biol, 2019. 1978: p. 81-105. 
  10. Brenton A G, Godfrey A R. (2010). Accurate Mass Measurement: Terminology and Treatment of Data. Journal of the American Society for Mass Spectrometry, (21) 1821. 
  11. Milman B L. (2015). General principles of identification by mass spectrometry. Trends in Analytical Chemistry (69) 24. 
  12. Holčapek M, Jirásko R, Lísa M. (2010). Basic rules for the interpretation of atmospheric pressure ionization mass spectra of small molecules. Journal of Chromatography A (1217) 3908. 
  13. Murray K K. (2010). Glossary of terms for separations coupled to mass spectrometry. Journal of Chromatography A (1217) 3922. 
  14. Milman B L, Zhurkovich I K. (2016). Mass spectral libraries: A statistical review of the visible use. Trends in Analytical Chemistry (80) 636. 
  15. Demarque D P, Crotti A E M, Vessecchi R, Lopes J L C, Lopes N P. (2016). Fragmentation reactions using electrospray ionization mass spectrometry: an important tool for the structural elucidation and characterization of synthetic and natural products (33) 432. 
  16. Vessecchi, Ricardo, Lopes, Norberto PeporineGozzo, Fábio Cesar, Dörr, Felipe Augusto, Murgu, Michael, Lebre, Daniel Temponi, Abreu, Renato, Bustillos, Oscar Vega, & Riveros, José Manuel. (2011). Nomenclaturas de espectrometria de massas em língua portuguesa. Química Nova, 34(10), 1875-1887. https://doi.org/10.1590/S0100-40422011001000025 
  17. Daniel P. Demarque, Antonio E. M. Crotti, Ricardo Vessecchi, João L. C. LopesNorberto P. Lopes (2016). Fragmentation reactions using electrospray ionization mass spectrometry: an important tool for the structural elucidation and characterization of synthetic and natural products. Nat. Prod. Rep., 33, 432-455. DOI: 10.1039/C5NP00073D 
  18. Rigano, F., et al., High-performance liquid chromatography combined with electron ionization mass spectrometry: A review. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 2019. 118: p. 112-122. 

Videos 

  1. https://www.youtube.com/watch?v=og2DUvF29zI 
  2. https://www.youtube.com/watch?v=W-DRL-V2Rkg 
FUNDAMENTOS DA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR

Código: PNN-722

Carga Horária: 30h

Créditos: 02

Ementa:

A Ressonância Magnética Nuclear é uma das técnicas mais usadas pelos químicos para elucidação estrutural. Seu avanço em termos de equipamento e sequências de pulsos vem permitindo que sua aplicação seja disseminada em outras áreas como a Bioquímica, Clínica Médica, Microbiologia, entre outras. Esta disciplina irá promover a formação básica necessária para que o estudante compreenda o funcionamento da técnica e suas mais modernas aplicações, dando-lhe oportunidade de compreender experimentos e aplicações futuras que lhe possibilitarão estar sempre ampliando seus conhecimentos de forma a interagir com as diversas áreas de aplicação.

Objetivos:

Fornecer os conceitos básicos para a compreensão da técnica de Ressonância Magnética Nuclear, apresentar as diversas sequências de pulsos utilizadas para elucidação estrutural de compostos orgânicos e estudos de interações intermoleculares e apresentar as suas mais modernas aplicações na área da química orgânica, química medicinal e análise metabolômica. 

Avaliação:

Provas e seminários.

Conteúdo Programático:

1. Conceitos básicos da ressonância magnética nuclear.  Quantização do momento angular. Spins nucleares. Momento magnético nuclear.  Núcleos em campos magnéticos. Precessão Larmor. Populações e intensidade de sinal em RMNO espectro de RMN: largura de linha, forma das linhas, integração de sinais. 2. Deslocamento químico. Termo diamagnético local do deslocamento químico de hidrogênio e contribuição da anisotropia de campo magnético.  Efeitos do meio no deslocamento químico: solventes, ligações de hidrogênio, temperatura. 3. Acoplamento escalar.  Espectros de primeira ordem.  Simetria em RMN.  Equivalência de deslocamento químico. Equivalência magnética.  Notação de sistemas de spin. 4. Relaxação: longitudinal e transversal, relaxação dipolar e efeito Overhauser nuclear. 5. Espectros de 13C: desacoplamento, efeito NOE, transferência de polarização. INEPT e DEPT. 6. Sequências de pulsos uni e bidimensionaishomonuclearesheteronucleares e J-resolvidos para elucidação estrutural. 7. Experimentos de difusão e de efeito NOE para estudo das interações intemoleculares. 8. Análise e Processamento de espectros. Funções de apodização, correção de fase e linha base, supressão de sinais e ruídos, integração. 

Bibliografia:

Livros 

  1. J. Keeler “Understanding NMR Spectroscopy”, Second Edition, John Wiley & Sons Ltd, 2011. 
  2. V. M. S. Gil e C. F. G. C. Geraldes ‘Ressonância Magnética Nuclear – Fundamentos, Métodos e Aplicações”, Segunda Edição, Fundação Caloust Gulbekian, 2002, 
  3. T.D.W. Claridge, “High Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry”, 3 rd  Edition, Oxford University Press, 2016. 
  4. Günther, HNMR Spectroscopy: Basic Principles, Concepts and Applications in Chemistry, Third Edition, Wiley-VCH, 2013. 
  5. Bigler, P. NMR Spectroscopy: Processing Strategies, Second Edition,w I LEY-VCH, 2000. 

Artigos de Revisão 

  1. Elyashberg, M. Identification and structure elucidation by NMR spectroscopy. Trends in Analytical Chemistry 69 (2015) 88–97. 
  2. Rosemary C. Breton and William F. Reynolds Using NMR to identify and characterize natural Products. Nat. Prod. Rep. 30 (2013) 501. 
  3. OguadinmaP. Bilodeau, F., LaPlante, S. R. NMR strategies to support medicinal chemistry workflows for primary structure determination. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters 27 (2017) 242–247. 

Video

Mnova Structure Elucidation – Overview 

  1. https://www.youtube.com/watch?v=WH35ZJVHx68 

Blog 

Stan’s NMR, MRI, NQR and ESR links 

  1. http://www.ebyte.it/library/StansNmrLinks.html 
FUNDAMENTOS DE MODELAGEM MOLECULAR

Código: PNN-838

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

A Química Computacional/Modelagem Molecular é o emprego de técnicas de tecnologia da informação e de física e química computacionais em projetos de física, de química e de biologia. curso tem como objetivo fornecer aos estudantes uma base sólida das ferramentas modernas desta disciplina e ilustrar suas aplicações práticas. 

Objetivos:

Apresentar aos alunos os fundamentos teóricos da modelagem molecular, nos níveis clássico e quântico, capacitando-os para a aplicação das ferramentas apresentadas nas áreas de biologia estrutural e química medicinal. 

Avaliação:

Discussão de artigos científicos e apresentação de seminários. 

Conteúdo Programático:

1. Mecânica molecular. 2. Técnicas de otimização energético-estrutural. 3.Teoria Hartree-Fock. 4. Métodos de correlação eletrônica. 5. Funções de base.  6. A teoria do funcional de densidade.  7. Métodos semi-empíricos da teoria dos orbitais moleculares.  8. Análise da função de onda. 9. Introdução à dinâmica quântica. 10. Aplicações da química computacional para espectroscopia atômica e molecular.  11. Ancoramento (docking) molecular. 12. Simulações de dinâmica molecular e Monte Carlo. 13. Métodos de simulação multi-escala (QM/MM) para sistemas enzimáticos. 14. Predição de estrutura de proteínas. 15. Estatística e relações quantitativas estrutura-atividade (QSAR).

Bibliografia:

Livros  

  1. Höltje, H. –D.; Sippl, W.; Rognan, D.; Folkers, G. Molecular Modeling: Basic Principles and Expanded Edition, 3rd. Ed., Wiley-VCH: Weinheim: 2008. 
  2. Schlick, T. Molecular Modeling and Simulation: An Interdisciplincry Guide, 2nd. Ed., Springer: New York, 2010. 
  3. Hayward, D. O., Quantum Mechanics for Chemists, RSC Publishing, Cambridge, 2002. 
  4. Leach, A. R. Molecular Modelling: Principle and Applications, 2nd Ed., Wiley Harlow: 2001. 
  5. Cramer, C. J., Essentials of Computational Chemistry: Theories and Models, 2nd. Ed., Wiley: New York, 2004. 
  6. Jensen, F., Introduction to Computational Chemistry, 3rd. Ed., Wiley: Chichester, 2017.  
  7. Morgon, N.; Coutinho, K., Métodos de Química Teórica e Modelagem Molecular, Livraria da Física, São Paulo, 2007. 
  8. Lewars. E. G. Computational Chemistry: Introduction to the Theory and Applications of Molecular and Quantum Mechanics, 3rdedi., Springer: Switzerland, 2016. 
  9. Shell, M. S., Thermodynamics and Statistical Mechanics: An integrated Approach, Cambridge: Cambridge, 2015 
  10. Allen, M. P.; Tildesley, D. J. Computer Simulation of Liquids, 2nd. Ed., Oxford: 2017. 

Artigos de Revisão  

  1. Laughton, C. A.; Harris, S. A. The atomistic simulation of DNA. WIREs Comput. Mol. Sci. 2011, 1, 590-600.  
  2. Ferreira, L. G.; et. al. Molecular Docking and Structure-Based Drug Design Strategies. Molecules 2015, 20, 13384-13421.  
  3. Kumalo, H. M.; et. al. Theory and applications of covalent docking drug – discovery: merits and pitfalls. Molecules 2015, 20, 1984-530.  
  4. Scarpino, A.; et. al. Comparative evaluation of covalent docking tools. J. Chem. Inf. Model. 2018, 58, 1441-1458.   
  5. Iglesias, J.; et. al. Computational structure-based drug design: predicting target flexibility. WIREs Comput. Mol. Sci. 2018, 8, e1367.  
  6. De Vivo, M.; Cavalli, A. Recent advances in dynamic docking for drug discoveryWIREs Comput. Mol. Sci. 20177, e1320. 
  7. Rakers, C. et. al. Computational close up on protein-protein interactions: how to unravel the invisible using molecular dynamics simulations? WIREs Comput. Mol. Sci. 2015, 5, 345-359.  
  8. Araki, M. Improving the accuracy of protein-ligand binding model prediction using a molecular dynamics-based pocket generation approach. Journal of Computational Chemistry. 2018, 39, 2679–2689.  
  9. Souza, S. F.; et. al. Application of quantum mechanics/molecular mechanics methods in the study of enzymatic reaction mechanisms. WIREs Comput. Mol. Sci. 20177e1281.  
  10. Hutter, J. Car-Parrinello molecular dynamics. WIREs Comput. Mol. Sci. 20122604-612. 
INTRODUÇÃO À BIOSSÍNTESE DO METABOLISMO PRIMÁRIO

Código: PNN-834

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

A disciplina Introdução à Biossíntese do Metabolismo Primário compreende os aspectos sobre a investigação do metabolismo das biomoléculas essenciais, os mecanismos bioquímicos de controle dos processos metabólicos e os fundamentos básicos da modulação e integração do metabolismo. Quanto aos aspectos teóricos, apresenta os principais biomodelos de investigação experimental, as técnicas de análise para avaliação de alterações metabólicas, a metodologia instrumental para monitoração da atividade metabólica, os ensaios enzimáticos e sua utilização na avaliação de mecanismos moleculares, as técnicas de cultivo celular para avaliação da atividade biológica e investigação de efeitos colaterais em princípios ativos de medicamentos. 

Objetivos:

A disciplina tem como objetivo oferecer uma abordagem multidisciplinar sobre o metabolismo. Através da exposição de conteúdo teórico aprimorar a compreensão dos princípios básicos que controlam o metabolismo primário e a correlação com as alterações metabólicas, além de disponibilizar a realização de atividades práticas e a oportunidade de aquisição de noções básicas sobre as principais técnicas de investigação experimental.

Avaliação:

Provas.

Conteúdo Programático:

Aspectos Moleculares do Metabolismo Essencial. Mecanismos Bioquímicos em Processos Metabólicos. Atuação dos Principais Cofatores Enzimáticos na Síntese de Biomoléculas. Metabolismo de Carboidratos, Lipídios, Aminoácidos e Nucleotídeos. Mecanismos de Atuação de Micronutrientes, Hormônios e Vitaminas. Aspectos do Metabolismo e Relação com os Processos Evolutivos. Sinalização Celular na Regulação e Controle do Metabolismo. Integração e Modulação do Metabolismo. As Principais Alterações Metabólicas. Características dos Distúrbios do Metabolismo. Metodologias Experimentais para Investigação dos Mecanismos Moleculares do Metabolismo. Metodologias Instrumentais para Investigação do Metabolismo Celular.  Técnicas de Microscopia em Análises Histopatológicas de Processos Degenerativos Celulares. Metodologias de Cultura de Células para Análise de Crescimento e Diferenciação Celular. Mecanismos de Ensaios Enzimáticos para Avaliação de Atividade Metabólica. Seleção de Técnicas de Avaliação da Atividade Biológica e Identificação de Princípios Ativos. Abordagens para Identificação de Mecanismos de Ação em Medicamentos. Metodologias para Investigação de Efeitos Colaterais em Medicamentos. 

Bibliografia:

Livros 

  1. Herzig, S. (2016). Metabolic Control.1st Edition, Springer, Berlim. 
  2. Frayn, K. N.(2010). Metabolic Regulation: a Human Perspective. 3rd Edition, Wiley-Blackwell, New Jersey. 
  3. Boyer, R. F. (2011). Biochemistry Laboratory: Modern Theory and Techniques.2nd Edition, Prentice Hall, New Jersey. 
  4. Basu, S.,Wiklund, L. (2016). Studies on Experimental Models. 1st Edition, Humana Press, New York. 
  5. Storey, K. B. (2005).Functional Metabolism: Regulation and Adaptation. 1st Edition, Wiley-Blackwell, New Jersey. 
  6. Klebe, G.(2013). Drug Design: Methodology, Concepts, and Mode of Action1st Edition, Springer, Berlim. 
  7. Newsholme,E., Leech, A. (2011). Functional Biochemistry in Health and Disease. 1st Edition, Wiley-Blackwell, New Jersey. 
  8. Wermuth, C.,Aldous, D., Raboisson, P., Rognan, D. (2015). The Practice of Medicinal Chemistry. 4th Edition, Academic PressNew York. 
  9. Coleman, M. D. (2010).Human Drug Metabolism: An Introduction2nd Edition, Wiley-Blackwell, New Jersey. 
  10. Rosenthal,M. D., Glew, R. H. (2009) Medical Biochemistry: Human Metabolism in Health and Disease1st Edition, John Wiley & Sons, New York. 

Artigos de Revisão  

  1. Issa, N. T.et al(2017). Drug Metabolism in Preclinical Drug Development: A Survey of the Discovery Process, Toxicology, and Computational ToolsCurrent Drug Metabolism 18, 556-565. 
  2. Varma, M. V.et al(2015). Molecular Properties Associated with Transporter-Mediated Drug DispositionAdvanced Drug Delivery Reviews 116, 92-99. 
  3. Prinsloo, G. et al. (2017).In Vitro Bioassays to Evaluate Beneficial and Adverse Health Effects: Promises and Pitfalls. Drug Discovery Today 22,1187-1200. 
  4. Martano, G.et al (2015). Fast Sampling Method for Mammalian Cell Metabolic Analyses Liquid Chromatography-Mass SpectrometryNature Protocols 10, 111 
  5. Petrone, P. M.et al. (2012). Rethinking Molecular Similarity: Comparing Compounds on Basis of Biological ActivityACS Chemical Biology 7, 13991409. 
  6. Shamir, E. R. and Ewald, A. J. (2014).Three-dimensional Organotypic Culture: Experimental Models of Mammalian Biology and DiseaseNature Reviews Molecular Cell Biology 15, 647-664. 
  7. Bass, J. and Takahashi, J. S. (2010).Circadian Integration of Metabolism and EnergeticsScience 330, 1349-1354. 
  8. Fatehullah,A. et al. (2016). Organoids as an in Vitro Model of Human Development and DiseaseNature Cell Biology 18, 246254. 
  9. Buchakjian, M. R.and Kornbluth, S. (2010). The Engine Driving the Ship: Metabolic Steering of Cell Proliferation and DeathNature Reviews Molecular Cell Biology 11, 715727. 
  10. Berg, E. L.et al. (2014). Consideration of the Cellular Microenvironment: Physiologically Relevant Co-culture Systems in Drug DiscoveryAdvanced Drug Delivery Reviews 70, 190-204. 
INTRODUÇÃO À QUIMICA HETEROCÍCLICA

Código: PNN-826

Carga Horária: 45h

Créditos: 3

Ementa:

As substâncias heterocíclicas correspondem a uma importante e numerosa classe de produtos naturais ou sintéticos com grande apelo do setor Industrial, principalmente na química fina e na produção de fármacos.  Dessa forma se faz necessário uma compreensão sistemática dos aspectos gerais e específicos desse grupo de substâncias.  Os produtos naturais correspondem a uma parcela substancial da variabilidade estrutural química dessa classe e impactando na no grande número de atividades biológicas associadas a essas substâncias. O desenvolvimento de metodologias sintéticas eficientes na construção desses esqueletos químicos é fundamental para as indústrias e centros de pesquisas. A combinação de uma abordagem didática e ao mesmo tempo o aprofundamento de aspectos sintéticos e de reatividade é o desafio central dessa disciplina. 

Objetivos:

Apresentar os principais aspectos e importância dos anéis heterocíclicos na química de produtos naturais, como também, a participação desses núcleos na síntese orgânica e na química medicinal. 

Avaliação:

Seminários.

Conteúdo Programático:

Importância das substâncias heterocíclicas e seu escopo na Química de Produtos Naturais. Principais heterocíclicos típicos. Nomenclatura básica, trivial, sistemática de Hantzsch-Widman. Nomenclatura de reposição e de sistemas fusionados. Definição critérios de aromaticidade e caráter aromático. Heterocíclicos não benzenóico e tautomeria em sistemas aromáticos. Definição, discussão de tipos e estereoquímica (energia de ligação, Raio de Van der Waals, Torção Angular, Conformação, e efeitos espaciais com exemplos de produtos naturais) com centros eletrofílicos/eletrofílicos concomitantes. Regras de Baldwin, reações de ciclização via SN2, reações intramoleculares por adição à carbonila, dupla ligação e ligação tripla. Reações via radicais carbenos e nitrenos. Reações de cilcização do tipo eletrocíclica  via dipolo. Reações de cicloadição, adição 1,3-dipolar, reações do tipo hetero-Diels-Alder. Reações de cicloadição do tipo [2+2], reações chelotrópicas e reações do tipo “ENE”.  

Bibliografia:

Livros 

  1. Gilchrist, T. (1997). Heterocyclic Chemistry3thEd.Addison Weley Longman Limeted, United Kingdom. 
  2. Joule, J.A.; Mills, K.(2010) Heterocyclic Chemistry: 5thEd. Wiley – Blackwell, United Kingdom. 
  3. Davies, D. T. Aromatic Heterocyclic Chemistry –, 1992 reprinted, 1993, 1995, 1997, 1999. Oxford University, New York. 
  4. Smith, M.B. (1994) Organcic Synthesis: 1thEd McGraw Hill, USA. 
  5. Hudlicky, T.; Reed, J.W. (2007) The Way of Synthesis, 1thEd Wiley-VCH, Germany. 

Artigos de Revisão 

  1. Alexandru T. Balaban, Daniela C. Oniciu, Alan R. Katritzky2004, Aromaticity as a Cornerstone of Heterocyclic ChemistryChem. Rev., 104 (5), pp 2777–2812DOI: 10.1021/cr0306790.
  2. Itaru Nakamura, Yoshinori Yamamoto, 2004, Transition-Metal-Catalyzed Reactions in Heterocyclic SynthesisChem. Rev., 104 (5), pp 2127–2198,DOI: 10.1021/cr020095i. 
  3. Giovanni Romeo, Ugo Chiacchio, Antonino Corsaro,  Pedro Merino, 2010, Chemical Synthesis ofHeterocyclic−Sugar Nucleoside AnaloguesChem. Rev., 110 (6), pp 3337–3370DOI: 10.1021/cr800464r. 
  4. Dale L. Boger, 1986, Diels-Alder reactions of heterocyclic aza dienes. Scope and applications,Chem. Rev., 86 (5), pp 781–793, DOI: 10.1021/cr00075a004. 
  5. F. W. Bergstrom, 1944, Heterocyclic Nitrogen Compounds. Part IIA. Hexacyclic Compounds: Pyridine, Quinoline, and Isoquinoline, Chem. Rev., 1944, 35 (2), pp 77–277, DOI: 10.1021/cr60111a001. 
  6. Poulomi Majumdar, Anita Pati, Manabendra Patra, Rajani Kanta Behera, andAjaya Kumar Behera, 2014, Acid Hydrazides, Potent Reagents for Synthesis of Oxygen-, Nitrogen-, and/or Sulfur-Containing Heterocyclic Rings, Chem. Rev., 114 (5), pp 2942–2977DOI: 10.1021/cr300122t. 
ISOLAMENTO E PURIFICAÇÃO DE PRODUTOS NATURAIS

Código: PNN-702

Carga horária: 30h

Créditos: 02

Ementa:

O conhecimento de técnicas de isolamento e a purificação de metabólitos bioativos é de inquestionável importância para a indústria farmacêutica, alimentícia, de cosméticos e também para a pesquisa acadêmica. A disciplina aborda aspectos teóricos e aplicados da diversidade de metodologias cromatográficas, desde as mais tradicionais até as mais modernas. 

Objetivos:

Proporcionar aos alunos uma visão ampla sobre aspectos teóricos e aplicações de técnicas clássicas e modernas utilizados para o isolamento e purificação de metabólitos bioativos.  

Avaliação:

Seminário e prova escrita. 

Conteúdo Programático:

Métodos tradicionais de detecção, isolamento e purificação de Produtos Naturais: Abordagem química e farmacológica; Extração; Destilação; Sublimação; Precipitação e cristalização; Liofilização; Filtração Diálise: normal inversa; Purificação de solventes; Critérios de pureza; Segurança de trabalho. Métodos cromatográficos: Introdução; Histórico e Princípios; Teoria; Técnicas; Aplicações: Cromatografia deadsorção; Cromatografia de partição; Cromatografia de troca iônica; Cromatografia de filtração e/ou exclusão molecular; Distribuição em contracorrente; Separação com fluidos surpercríticos; Cromatografia enantiosseletiva. Tópicos especiais Técnicas automatizadas de cromatografia: Cromatografia com fase gasosa; Cromatografia líquida de alta eficiência; Cromatografia com fluidos supercríticos; Cromatografia contracorrente; Eletroforese; Eletroforese capilar. 

Bibliografia:

Livros  

  1. McNAIR, M.H., JAMES, M.M., SNOW, N.H. 2019, Basic Gas Chromatography, New York, Wiley-Interscience3rd Ed.  
  2. WAGNER, H., BLADT, S., 2009, Plant Drug Analysis: A thin layer chromatography atlas, Berlin, Springer 2nd. Ed.; 384 p. 
  3. HOSTETTMANN, K., MARSTON, A., HOSTETTMANN, M. Preparative Chromatography Techniques: Applications in Natural Product Isolation, Berlin, Springer, 2nd. Ed. WEISS, J., WEISS, T. 2004, Handbook of Ion Chromatography, New York, WileyVCH, 3rd ed.  
  4. LINDSAY, S. 1992, High Performance Liquid Chromatography, Chichester, John Wiley & Sons: 2nd ed, 360 p. 
  5. LANÇAS, F.M., 2004, Validação de Métodos Cromatográficos de Análise, São Carlos, Rima Editora, 62 p.  
  6. AQUINO NETO, R., SOUZA NUNES, F.S. 2008, Cromatografia. Princípios básicos e Técnicas Afins, Rio de Janeiro, Ed. Interciência  
  7. COLLINS, C.H., BRAGA, G.L., BONATO, P.S. Fundamentos de cromatografia. Campinas: Editora da UNICAMP, 2006. 452p. 
  8. CIOLA, R. 1998, Fundamentos da Cromatografia a Líquido de Alto Desempenho HPLC, São Paulo,Edgard Bulcher Editora  
  9. SPARKMAN, D. WILLOUGHBY, R., SHEEHAN, E. 2008, Interpretation of LC/MS data: the even book, Pittsburgh, Global View Publishing  
  10. ALTRIA, K.D. 1996, Capillary Electrophoresis Guidebook Principles, Operation and Applications, Totowa, Humana Press Inc.  
  11. KIRAN, E., BRENNECKE, J.F. 2001, Supercritical Fluid Engineering Science: Fundamentals and Applications. Oxford, Oxford Science Publications  
  12. MILLER, J.M. 2009. Chromatography Concepts and Contrasts, Hoboken, John Wiley & Sons Inc. 2nd ed., 520 p.  
  13. HUJA, S., 2003, Chromatography and Separation Science, New York, Academic Press, 250 p.  
  14. AHUJA, S., 2000, Chiral Separations by Chromatography, New York, American Chemical Society  
  15. CAZES, J., SCOTT, R.P.W. 2004, Chromatography Theory, New York, Marcel Dekker Inc.  
  16. CAZES J. 2004, The Encyclopedia of Chromatography, New York, Marcel Dekker  
  17. WEISS, J., WEISS, T. 2005, Handbook of Ion Chromatography Berkeley, 3rd ed. Wiley-VCH  
  18. ITO, Y., CONWAY, W.D. 1996, High Speed Countercurrent Chromatography, Chichester, John Wiley & Sons Inc.  

Artigos de Revisão  

Consultar artigos e revisões dos seguintes jornais: 

  1. Journal of Chromatography A 
  2. Journal of Chromatography B 
  3. Journal of Liquid Chromatography  
  4. Journal of High Resolution Chromatography 
  5. Chromatographia 
  6. Phytochemical Analysis 
  7. Analytical Chemistry of Chromatographic Science
  8. Analytica Chimica Acta 
MÉTODOS INSTRUMENTAIS EM RMN-I

Código: PNN-836

Carga Horária: 60h

Créditos: 4

Ementa:

A Ressonância Magnética Nuclear é uma das técnicas mais usadas pelos químicos para elucidação estrutural. Seu avanço em termos de equipamento e sequências de pulsos vem permitindo que sua aplicação seja disseminada em outras áreas como a Bioquímica, Clínica Médica, Microbiologia, entre outras. Esta disciplina irá promover a formação básica necessária para que o estudante opere um espectrômetro de RMN de forma independente. 

Objetivos:

Preparar o aluno para a operação básica de um espectrômetro de RMN visando à aquisição de espectros de RMN em uma e duas dimensões.  

Avaliação:

Prova prática.

Conteúdo Programático:

1-Preparo da amostra para análise por RMN: Quantidade adequada de material, remoção de partículas sólidas, quantidade de amostra, escolha dos solventes deuterados, limpeza de tubos e tampas. 2-Componentes e funcionamento de um espectrômetro de RMN: O magneto, tipos de sondas, cabeamento e troca de sondas, sistemas de ar e controle de temperatura, ajustes de tune, lock e shim, sistema de transmissão/recepção, digitalização do sinal, ajustes do ganho do receptor, principais fontes de problemas. 3-Parâmetros básicos de aquisição: seleção dos experimentos, ajustes da largura espectral, número de pontos e tempo de aquisição e calibração de pulsos. 4-Aquisição e processamento de espectros em uma dimensão: 1H, NOESY 1D, TOCSY 1D, 13C, APT, DEPT.  5-Aquisição e processamento de espectros em duas dimensões: COSY, HSQC, HMBC, TOCSY, NOESY, ROESY, HOMO-2DJ, HETERO-2DJ. 6- Medidas dos tempos de relaxação T1 e T2. 7- Medidas dos coeficientes de difusão: DOSY. 

Bibliografia:

Livros 

  1. J. Keeler “Understanding NMR Spectroscopy”, Second Edition, John Wiley & Sons Ltd, 2011. 
  2. T.D.W. Claridge, “High Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry”, 3 rd Edition, Oxford University Press, 2016. 
  3. Bigler, P. NMR Spectroscopy: Processing Strategies, Second Edition, WILEY-VCH, 2000. 
  4. Varian – VNMR J – Manual 

Video

Mnova Structure Elucidation – Overview 

  1. https://www.youtube.com/watch?v=WH35ZJVHx68 

Blog 

Stan’s NMR, MRI, NQR and ESR links 

  1. http://www.ebyte.it/library/StansNmrLinks.html 
ORBITAIS MOLECULARES EM QUÍMICA E BIOQUÍMICA.

Código: PNN-847

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

A disciplina aborda a Teoria dos Orbitais Moleculares (TOM) sob o olhar da Mecânica Quântica. A partir dos fundamentos da TOM, propõe-se uma discussão aprofundada das implicações desta teoria nos mecanismos de reação e nas reatividades e estabilidades de compostos orgânicos. 

Objetivos:

Ao fim da disciplina, o aluno terá ampliado sua visão sobre a Teoria dos Orbitais Moleculares, baseada em conceitos mecânico-quânticos. Dessa forma, espera-se que o aluno seja capaz de aplicar estes fundamentos no entendimento de reações orgânicas.  

Avaliação:

Prova escrita e seminário individual. 

Conteúdo Programático:

Introdução aos princípios da teoria perturbacional e dos orbitais moleculares de fronteira. Os orbitais atômicos e moleculares. O método perturbacional. Reatividades absoluta e relativa. Regiosseletividade e estereosseletividade de reações orgânicas. Estabilidades relativas termodinâmica e cinética. 

Bibliografia:

Livros  

  1. Albright, T. A.; Burdett, J. K.; Whangbo, M-H., Orbital Interactions in Chemistry, 2nd Ed., Wiley: New York, 2013.  
  2. Anh, T. T., Frontier Orbitals – A Practical Manual, Wiley: New York, 2007. 
  3. Fleming, I., Molecular Orbitals and Organic Chemical Reactions, Wiley: New York, 2009.  
  4. Inagaki, S., Orbitals in Chemistry, in Topics in Current Chemistry 289; Springer-Verlag: Berlin, 2009.  
  5. Jensen, F., Introduction to Computational Chemistry, 2nd Ed., Wiley: New York, 2007, pp. 487-506.  
  6. Rauk, A., Orbital Interactions in Chemistry, 2nd Ed., Wiley-Interscience: New York, 2001. 
  7. Levine, I. N., Quantum Chemistry, 7th Ed., Pearson, 2014. 

Artigos de Revisão  

  1. Murrell, J. N., The Origins and Later Developments of Molecular Orbital Theory. International Journal of Quantum Chemistry, v. 112, p. 2875-2879, 2012. 
  2. Pereira, D. H.; La Porta, F. A.; Santiago, R. T.; Garcia, D. R.; Ramalho, T.C, Novas Perspectivas sobre o Papel dos Orbitais Moleculares de Fronteira no Estudo Da Reatividade Química: Uma Revisão. Revista Virtual de Química, v. 8, p. 425-453, 2016. 
  3. Streitwieser, A., Molecular Orbital Theory for Organic Chemists, in Pioneers of Quantum Chemistry, Chapter 9, ACS Symposium Series, v. 1122, 2013.
PESQUISA DE DISSERTAÇÃO (MESTRADO)

Código: PNN-708

Carga Horária:

Créditos:

O desempenho no desenvolvimento da dissertação de mestrado é avaliado semestralmente por seu orientador.

PESQUISA DE TESE (DOUTORADO)

Código: PNN-808

Carga Horária:

Créditos:

O desempenho no desenvolvimento da tese de doutorado é avaliado semestralmente por seu orientador.

QUÍMICA ORGÂNICA FUNDAMENTAL

Código: PNN-725

Carga Horária: 45h

Créditos: 03

Ementa:

O conteúdo de Química Orgânica básica e seus fundamentos conceituais são revistos. 

Objetivos:

Esta disciplina é dedicada aos estudantes com graduação em áreas das Ciências da Vida que necessitam de uma base de Química Orgânica para desenvolverem suas pesquisas em nosso Programa de Pós-Graduação.

Avaliação:

Provas.

Conteúdo Programático:

Estrutura Eletrônica e Ligações Químicas em Moléculas Orgânicas. Representações Estruturais. Geometria Molecular. Polaridade de Ligações e Forças Intermoleculares. Conformações. Estereoquímica. Reações Orgânicas. Reações Ácido-Base e Efeitos Estruturais na Reatividade. Substituição Nucleofílica em Carbono Saturado. Reações de Eliminação. Reações de Adição Eletrofílica a Alcenos. Reações de Substituição Eletrofílica e Nucleofílica Aromática. Aldeídos e Cetonas. Ácidos Carboxílicos e Derivados.

Bibliografia:

  1. Clayden, J.; Greeves, N.; Warren, S.;Wothers, P., Organic Chemistry, 2nd ed., Oxford University Press, 2012 
  2. Bruice, P. Y., Organic Chemistry, 6th ed., Ed. Pearson Prentice Hall, 2011. 
  3. Carey, F. A. Organic Chemistry, 4th ed., McGraw-Hill, 2000.
  4. Wade, JR., L. D. Organic Chemistry, 8th ed., Pearson, Glenview, IL, 2013.
  5. McMurry, J. E., Organic Chemistry, 8th ed. Cengage,Belmont, CA, 2012.
SEMINÁRIOS DIDÁTICOS E DE PESQUISA (DOUTORADO)

Código: PNN-811

Carga Horária: 30h

Créditos: 02

Ementa:

Exposição e debates sobre temas relevantes, inovadores e de fronteira na área do conhecimento na literatura científica.

Objetivos:

Preparar os estudantes para revisar, apresentar e debater temas atuais da literatura científica, diferentes dos temas das suas teses de doutorado.

Avaliação:

Apresentação oral e trabalho escrito.

SEMINÁRIO DIDÁTICO DE PESQUISA (MESTRADO)

Código: PNN-711

Carga Horária: 30h

Créditos: 02

Ementa:

Exposição e debates sobre temas relevantes, inovadores e de fronteira na área do conhecimento na literatura científica.

Objetivos:

Preparar os estudantes para revisar, apresentar e debater temas atuais da literatura científica.

Avaliação:

Apresentação oral e trabalho escrito.

SÍNTESE ESTEREOSSELETIVA

Código: PNN-805

Carga Horária: 45h

Créditos: 3

Ementa:

São discutidos os princípios de processos estereosseletivos na área da Síntese Assimétrica.

Objetivos:

Ao final do curso, o estudante deverá ser capaz de compreender os princípios básicos que regem um processo estereosseletivo cinética e termodinamicamente controlado, conhecer as abordagens sintéticas utilizadas para obtenção de substâncias enantiomericamente puras ou enriquecidas, conhecer as principais reações descritas na literatura para a obtenção de substâncias enantiomericamente puras ou enriquecidas bem como os modelos de estados de transição que racionalizem a estereoquímica dos estereoisômeros obtidos a partir dessas reações, conhecer os principais métodos de determinação de pureza óptica de enantiômeros e de determinação de excesso diastereoisomérico e propor rotas sintéticas eficientes para substâncias quirais não racêmicas selecionadas da literatura corrente.

Avaliação:

Provas e seminários.

Conteúdo Programático:

1. Princípios que regem a reação estereosseletiva cineticamente controlada (estados de transição diastereoisoméricos) e a termodinamicamente controlada. 2. Metodologias para obtenção de substâncias opticamente puras ou enriquecidas. 2.1- Síntese enantiosseletiva -obtenção de enantiômeros: a) Via catalisadores orgânicos quirais (Catálise orgânica  enantiosseletiva); b) Via indutores de quiralidade complexados ao substrato pró-quiral (catálise Metalo-orgânica enantiosseletiva); c) Via indutores de quiralidade ligados covalentemente ao substrato pró-quiral; d) Via reagentes quirais não-racêmicos (reduções, oxidações e hidroborações); 2.2- Síntese diastereosseletiva não-racêmica (Chiral pool ou Chiron Approach); 2.3- Resolução de racematos: a) Via deposição de formas cristalinas enantioméricas (conglomerados); b) Via resolução cinética química; c) Via resolução cinética biológica ( Uso de enzimas isoladas e de culturas de microorganismos); d) Via a separação de formas diastereoisoméricas cristalinas; 2.4- A partir da natureza. 3.   Determinação de proporção enantiomérica (pureza óptica) e diastereoisomérica: 3.1 Via métodos polarimétricos (filiação química); 3.2 Via métodos de análise em RMN de H1, C13, F19; 3.3 Via métodos cromatográficos. 4.   Principais reações diastereosseletivas quirais (racêmicas e não-racêmicas): a)  Adições nucleofílicas a substâncias carboniladas e análogas portadoras de um estereocentro na posição alfa-carbonílica (indução 1,2); b) Adições conjugadas a aceptores quirais; c) Condensações aldólicas; d) Alquilação de enolatos; e) Alquilação de Iminas; f) Reações de cicloadição [2+2], [2+3], [4+2]; g) Rearranjos sigmatrópicos 2,3 e 3,3; 5. Catálise assimétrica.

Bibliografia:

  1. Principles of Asymmetric Synthesis, Robert E. Gawley and Jeffrey Aube, Elsevier Science, New York, 2012.
  2. The Way of Synthesis: Evolution of Design and Methods for Natural Products, Tomas Hudlicky and Josephine W. Reed, Wiley-VCH, 2007.
  3. Asymmetric Organocatalysis (Topics in Current Chemistry), vol 291, List, B. editor, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2010.
  4. New Frontiers in Asymmetric Catalysis,  Koichi Mikami and Mark Lautens (Editor),  John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2007.
  5. Selectivity in Organic Synthesis, Ward, S. Robert, John Wiley & Sons, Chichester, 1999.
  6. Stereoselective Synthesis, Robert S. Atkinson, John Wiley & Sons, Inc., New York, NY,1995.
  7. Principles and Applications of Asymmetric Synthesis,  Lin,G-Q .;  Li, Y-M.; Chan, A.  S. C. , John Wiley & Sons, New York, NY, 2001.
  8. Stereochemistry of Organic Compounds, Eliel, E.L. Wilen, S.H. John Wiley & Sons, New York, 1994.
SÍNTESE ORGÂNICA

Código: PNN-842

Carga Horária: 60h

Créditos: 4

Ementa:

Discussão crítica das metodologias sintéticas: evolução, limites e modernidade. Apresentação das bases mecanística e estrutural destas transformações. Abordagem da aplicação destas metodologias na construção molecular (produtos naturais, fármacos) via o estudo e solução da complexidade sintética.  

Objetivos:

Preparar os estudantes para a solução dos problemas relacionados ao planejamento sintéticoa definição da complexidade molecular presente no alvo sintético de interesse e as estratégias adequadas para o tratamento desta complexidade; o uso de reações seletivas como ferramentas para a construção molecular; a avaliação crítica das metodologias disponíveis para as transformações de interesse. 

Avaliação:

Provas escritas, exercícios, apresentação oral. 

Conteúdo Programático:

1. Introdução 2. O problema sintético: conceitos preliminares. 3. Interconversão de grupos funcionais. 4. Introdução aos conceitos gerais de estereosseletividade e estereoespecificidade, fontes de quiralidade. 5. Reações pericíclicas. 6. Reações via carbono nucleofílico não estabilizado e reagentes congêneres. 7. Reações via enolatos e reagentes congêneres. 8. Reações de olefinação e formação de ligação tripla C-C. 9. Reações de acoplamento cruzado. 10. Reações de arenos. 11. Reações via ativação de ligação CH. 12. Reações via espécies carbocatiônicas (via metais ou não). Reações via radicais livres e outras espécies reativas. 13. Reações de anelação via catálise. 14. Reações de rearranjo e reações dominó. 15. Introdução às sínteses totais.

Bibliografia:

Livros 

  1. Carey, F. A.; Sundberg, R. J.; Advanced Organic Chemistry, Part B: Reaction and Synthesis, 5th ed.; Plenum Publishers: NY, 2007; 
  2. Smith, M. B.; Organic Synthesis; 4a ed.; Academic Press; NY; 2016; 
  3. Bruckner, R.; Advanced Organic Chemistry, Reaction Mechanisms; Harcourt-Academic Press: San Diego, 2002; 
  4. Carruthers, W.; Coldham, I.; Modern Methods of Organic Synthesis; 4th ed.; Cambridge University Press: Cambridge, 2004; 
  5. Hudlicky, T.; Reed, J.W.; The Way of Synthesis: Evolution of Design and Methods for Natural Products; Wiley-VCH: Weinheim, 2007; 
  6. Kurti, L.; Czakó, B. Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis, Elsevier Academic Press, 2005; 
  7. Corey, E. J.; Kurti, L.; Enantioselective Chemical Synthesis: Methods, Logic, and Practice; Academic Press, 1o  ed.,  2013; 
  8. Corey, E. J.; Cheng, X. – M.; The Logic of Chemical Synthesis; John Wiley & Sons; New York; 1989; 
  9. Warren, S.; Wyatt, P.Organic Synthesis: The Disconnection Approach;Wiley;  2a ed.; 2008; 
  10. Crabtree, R. H.; The Organometallic Chemistry of the Transition Metals; John Wiley & Sons, Inc.; New Jersey, 2009. 
  11. Li, J. J.; C-H Bond Activation in Organic Synthesis; CRC Press; Boca Raton; EUA; 2015.  
SUBSTÂNCIAS VOLÁTEIS DE PLANTAS

Código: PNN-802

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

A disciplina abrange o estudo e discussão das principais técnicas de análise de substâncias voláteis de plantas, especialmente daquelas que tenham importância na indústria de alimentos, cosméticos, fármacos e de insumos. 

Objetivos:

Apresentar as substâncias voláteis de plantas e sua importância para o metabolismo vegetal e para as interações das plantas com seu ambiente. Demonstrar as técnicas de análise de substâncias voláteis. Apresentar as aplicações das substâncias voláteis na indústria de alimentos, cosméticos, fármacos e de insumos.

Avaliação:

Monografia sobre espécie vegetal produtora de substâncias voláteis e suas aplicações em alimentos, cosméticos, fármacos e insumos. 

Conteúdo Programático:

Óleos essenciais: definições, histórico da produção, composição química, aplicações em perfumaria, cosmética e alimentos. • Outros voláteis de plantas: eteno, voláteis de folha verde (green leaf volatiles), substâncias sulfuradas. • Biossíntese de voláteis de plantas: terpenóidesarilpropanóidesgreen leaf volatiles, substâncias sulfuradas, eteno. • Voláteis formados por reações térmicas: Maillard e Strecker. • Mecanismos que afetam a regulação da produção de óleos essenciais. • Ecologia das substâncias voláteis. • Métodos de extração de voláteis: destilação simples, destilação fracionada, destilação por arraste a vapor, hidrodestilação, extração por solvente, destilação e extração simultâneas, técnicas de headspace, extração e microextração em fase sólida. Formação de artefatos. • Métodos de análise de voláteis: cromatografia em fase gasosa, espectrometria de massas, introdução à interpretação de espectros de massas, cromatografia multidimensional, limites das técnicas. Formação de artefatos. • Índices de retenção: cálculo, uso, limitações. Índices em temperatura fixa e variada. • Aula experimental: extração de óleo essencial por hidrodestilação e análise por cromatografia gasosa, espectrometria de massas e cálculo de índices de retenção.

Bibliografia:

Livros  

  1. BAŞER, K. H. C.; BUCHBAUER, G. (Ed.). Handbook of Essential Oils. 2nd ed. Boca Raton: CRC Press, 2015, 1128 p.  
  2. GÜNTHER, E. The Essential Oils. New York: D. Van Nostrand, 1948. v. 1. 
  3. HARREWIJN, P.; VAN OOSTEN, A. M.; PIRON, P. G. M. Natural Terpenoids as Messengers. Dordretch: Kluwer Academic Publishers. 2001. 440p.  
  4. HERMANN, A. (Ed.). The Chemistry and Biology of Volatiles. Chippenham: John Wiley & Sons. 2010. 402p. 

Artigos de Revisão  

  1. BIZZO, H. R., BARBOZA, E.G.SANTOS, M. C. S., GAMA, P. E. Um conjunto de planilhas eletrônicas para identificação e quantificação de constituintes de óleos essenciais. Química Nova, v. 43, p. 98105, 2020DOI: 10.21577/0100-4042.20170458  
  2. BIZZO, H. R.; HOVELL, A. M. C.; REZENDE, C. M. Óleos essenciais no Brasil: aspectos gerais, desenvolvimento e perspectivas. Química Nova, v. 32, p. 588-594, 2009. DOI: 10.1590/S0100-40422009000300005 
  3. CAGLIERO, C.; MASTELLONE, G.; MARENGO, A.; BICCHI, C.; SGORBINI, B; RUBIOLO, P. Analytical strategies for in-vivo evaluation of plant volatile emissions – A reviewAnalytica Chimica Acta, v. 1147, p. 240-258, 2021. DOI: 10.1016/j.aca.2020.11.029 
  4. FIGUEIREDO, A. C.; BARROSO, J. G.; PEDRO, L. G.; SCHEFFER, J. J. C. Factors affecting secondary metabolite production in plants: volatile components and essential oils. Flavour and Fragrance Journal, v. 23, p. 213-216, 2008. DOI: 10.1002/ffj.1875 

Norma técnica 

  1. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. Aromatic natural raw materials – Vocabulary: ISO 9235. Genebra, 2013. 8p. 

Video 

  1. CCEAD-PUC-Rio. A Química do Fazer: Cosméticos, Perfume. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=FPNzA8fCe_s. Acesso em 18 mar 2021. 
TÓPICOS EM QUIMIOMETRIA I - ANÁLISE MULTIVARIADA DE DADOS

Código: PNN-843

Carga Horária: 15h

Créditos: 1

Ementa:

1- Revisão de Estatística Básica. 2 – Dados Multivariados. 3 – PCA e Análise Fatorial. 4 – PCR. 5 – PLS. 6 – Análise de Agrupamentos. 7 – Análise Discriminante. 8 – Seleção de Variáveis.  

Objetivos:

Proporcionar aos alunos uma compreensão fundamental das técnicas de estatística multivariada dentro do contexto da química analítica. 

Avaliação:

Provas e seminários.

Conteúdo Programático:

1 – Revisão de estatística básica – medidas de tendência central (ex: média, mediana, moda); medidas de dispersão (ex: amplitude, desvio padrão, variância); medidas de associação (ex: covariância, correlação); regressão linear. 2 – Dados multivariados – exemplos de dados multivariados; “preview” de alguns métodos multivariados (ex: PCA, Análise Fatorial, PCR, PLS, Agrupamentos, Análise Discriminante). 3 – PCA e Análise Fatorial – autovalores e autovetores; cálculos para o caso mais simples; carregamentos e escores; diferenças entre PCA e Análise Fatorial; validação dos modelos. 4 – PCR  modelos de regressão linear utilizando os escores para estimativas de outras variáveis. 5 – PLS – método dos mínimos quadrados parciais para estimativas de variável(is) predita(s) a partir de um número menor de variáveis preditoras (componentes ou variáveis latentes); validação dos modelos. 6 – Análise de Agrupamentos – usos e tipos de análises de agrupamentos; medidas de distâncias; PCA com análise de agrupamento. 7 – Análise Discriminante – o problema da separação de grupos; distâncias Mahalanobis; funções discriminantes canônicas; testes de significância. 8 – Seleção de Variáveis. 9 – Exercícios Práticos: análise de dados e problemas trazidos pelos alunos, de preferência relacionados às suas dissertações/teses. 

Bibliografia:

Livros 

  1. Skoog, D. A., West, D. M. & Holler, F.J., Crouch, S.R., Fundamentos de Química Analítica, Tradução da 8ª ed. (2004), Pioneira Thomson Learning. 
  2. Manly, B.F.J. Multivariate Statistical Methods – A Primer, Chapman & Hall/CRC (1998).  
  3. Vandeginste, B.G.M.; Massart, D.L.; Buydens, L.M.C; De Jong, S.; Lewi, P.J. and Smeyers Verbeke, J. Data Handling in Science and Technology: Handbook of Chemometrics and Qualimetrics, Elsevier Science, Volume A e B (1998). 
  4. Pinto, R.C. Chemometrics Methods and Strategies in Metabolomics, in: Sussulini, A. (Ed.), Metabolomics: From Fundamentals to Clinical Applications. Springer International Publishing, Cham, pp. 163-190 (2017). 

Artigos  

  1. Santos, M.C., Nascimento, P.A.M., Guedes, W.N., Pereira-Filho, E.R., Filletti, É.R., Pereira, F.M.V., 2019. Chemometrics in analytical chemistry – an overview of applications from 2014 to 2018. Eclética Química Journal 44. 
  2. Wolfender, J.L., Litaudon, M., Touboul, D., Queiroz, E.F., 2019. Innovative omics-based approaches for prioritisation and targeted isolation of natural products – new strategies for drug discovery. Nat Prod Rep 36, 855-868. 
  3. Roussel, S., Preys, S., Chauchard, F., Lallemand, J., 2014. Multivariate Data Analysis (Chemometrics), in: O’Donnell, C.P., Fagan, C., Cullen, P.J. (Eds.), Process Analytical Technology for the Food Industry. Springer New York, New York, NY, pp. 7-59. 
  4. Bansal, A., Chhabra, V., Rawal, R.K., Sharma, S., 2014. Chemometrics: A new scenario in herbal drug standardization. J Pharm Anal 4, 223-233. 
  5. Garcia, C.J., Yang, X., Huang, D., Tomas-Barberan, F.A., 2020. Can we trust biomarkers identified using different non-targeted metabolomics platforms? Multi-platform, inter-laboratory comparative metabolomics profiling of lettuce cultivars via UPLC-QTOF-MS. Metabolomics 16, 85. 
  6. Kumar, N., Bansal, A., Sarma, G.S., Rawal, R.K., 2014. Chemometrics tools used in analytical chemistry: an overview. Talanta 123, 186-199. 
  7. Mutihac, L., Mutihac, R., 2008. Mining in chemometrics. Anal Chim Acta 612, 1-18. 
  8. Naz, S., Vallejo, M., Garcia, A., Barbas, C., 2014. Method validation strategies involved in non-targeted metabolomics. Journal of Chromatography A 1353, 99-105. 
TÓPICOS ESPECIAIS AVANÇADOS EM FÍSICO-QUÍMICA

Código: PNN-851

Carga Horária: 90h

Créditos: 6

Ementa:

A Físico-Química, base de toda a Química, é uma ciência de fronteiras não muito definidas entre esta disciplina e a Física. De modo geral, compreende a investigação de trocas energéticas em processos naturais e tecnológicos; o estudo dos processos e mecanismos de reações químicas; a investigação dos equilíbrios químicos; a fundamentação teórica da espectroscopia nos níveis atômicos e moleculares; e a estrutura quântica da matéria. O curso aborda, por meio de aulas expositivas, aspectos modernos da Físico-Química com o objetivo de capacitar os alunos para o emprego desta ciência em suas respectivas linhas de pesquisa.  

Objetivos:

Apresentar aos alunos os princípios fundamentais da físico-química aplicáveis aos sistemas atômicos, moleculares, espectroscópicos e termodinâmicos e, desta forma, muni-los com ferramentas úteis para a interpretação e a análise crítica de diversos sistemas químicos e biológicos.  

Avaliação:

Discussão de artigos científicos e apresentação de seminários. 

Conteúdo Programático:

1. Introdução: elementos de matemática e de física clássica. 2. Os princípios da teoria quântica e a estrutura atômica: i- a quantização da energia e a dualidade onda-partícula; ii– a equação de Schrödinger; iii– os postulados da mecânica quântica; iv– comutação e o princípio da incerteza; v– aplicando métodos quanto-mecânicos a sistemas simples e   aplicações do modelo da partícula na caixa a sistemas reais. 3. Átomos unieletrônicos e multieletrônicos. 4. A ligação química e a estrutura molecular: i- a aproximação de Born-Oppenheimer; ii– a teoria da ligação de valência; iii– a teoria dos orbitais moleculares. 5. Espectroscopia Molecular: i- simetria moleculares; ii– espectroscopia rotacional e vibracional; iii– espectroscopia eletrônica; iv– espectroscopia de ressonância magnética nuclear. 6. Energia e a primeira lei da termodinâmica: i- energia: trabalho e calor; ii– a primeira lei; iii– termoquímica. 7. Entropia: a segunda e a terceira leis da termodinâmica: i- a direção de uma mudança espontênea; ii– as energias de Helmholtz e de Gibbs; iii– diagrama de fases; iv– potencial químico. 8. Equilíbrio químico: i- energia de Gibbs de reação; ii– a descrição termodinâmica de equilíbrio; iii– a resposta das condições de equilíbrio a mudanças. 9. Fundamentos de termodinãmica estatística. 10. Dinâmica química: i- modelo cinético dos gases e dos líquidos; ii– difusão; iii– cinética química; iv– potencial químico; v- catálise.

Bibliografia:

Livros  

  1. Robert G. Mortimer; Mathematics for physical chemistry. 4th ed. Academic Press: San Diego, 2013.  
  2. Thomas Engel & Philip Reid; Quantum chemistry and spectroscopy. 4rd ed. Pearson Education, Inc: New York, 2019. 
  3. Thomas Engel & Philip Reid; Thermodynamics, Statistical Thermodynamics and Kinetics. 4rd ed. Pearson Education, Inc: New York, 2019. 
  4. Andrew CooksyPhysical Chemistry: Quantum Chemistry and Molecular Interactions. Pearson Education, Inc: Upper Saddle River, 2014.  
  5. Ira N. Levine; Quantum chemistry7th ed. Pearson Education, Inc: Upper Saddle River, 2014.  
  6. Peter Atkins, Julio de Paula, and Ronald Friedman; Quanta, Matter, and Change: A molecular approach to physical chemistry. Freeman and Company: New York, 2009. 
  7. A. CooksyPhysical Chemistry – Thermodynamics, Statistical Mechanics, and Kinetics. Pearson Education, Inc: Upper Saddle River, 2014. 
  8. Dilip Kondepudi & Ilya Prigogine; Modern thermodynamics: from heat engines to dissipative structures. 2nd ed. Wiley & Sons, Ltd: Chichester, 2015. 
  9. A. M. Glazer & J. S. WarkStatistical Mechanics: A Survival Guide. Oxford: New York, 2001. 
  10. Ken A. Dill & Sarina Bromberg; Molecular driving forces: statistical thermodynamics in chemistry, physics, biology, and nanoscience. 2nd ed. Garland Science: New York, 2010.  
  11. Donald A. McQuarrie & John D. Simon; Physical chemistry: a molecular approach. University Science Books: New York, 1997.  
  12. R. M. EisbergFundamentals of modern physics, Wiley, New York, 1961. 
TÓPICOS ESPECIAIS AVANÇADOS EM QUÍMICA ANALÍTICA

Código: PNN-852

Carga Horária: 90h

Créditos: 6

Ementa:

Química Analítica Avançada cobre tópicos de maior relevância em química analítica com avanços recentes no tema em aulas teóricas e apresentação de seminários envolvendo discussão crítica de artigos para as diferentes técnicas. 

Objetivos:

Proporcionar uma melhor compreensão da relevância de tópicos avançados em química analítica. Discutir os aprimoramentos das ferramentas para estudos da química analítica nas ciências da vida.

Avaliação:

Provas e seminários.

Conteúdo Programático:

1. Quimiometria: a. Introdução ao Planejamento Experimental: princípios básicos, planejamento fatorial, central composite e response surface.  b. Análise multivariada: PCA, HCA e PLS. 2. Novas Metodologias para a Extração de Produtos Naturais: a. Solventes “verdes”, misturas eutecticas, líquidos iônicos. b. Extração assistida por micro-ondas. Extração assistida por ultra-som. c. Extração em condições supercríticas e subcríticas. 3. Detetores em cromatografia: a. Seletividade, sensibilidade, estabilidade, linearidade, faixa dinâmica. b. Detetores em cromatografia: Detetores espectrofotométricos (absorção, fluorimetria e infravermelho), eletroquímicos, condutividade, aerossol (CAD e ELSD), índice de refração, ionização em chama, condutividade térmica, NPD e captura de elétrons. 4. Detecção em métodos hifenados: CLAE/EM e CG/EM. 5. Processamento de dados em análises por CG/EM e CLAE/EM. 6. Análise quantitativa por RMN. 

Bibliografia:

Livros 

  1. Skoog, D. A., West, D. M. & Holler, F.J., Crouch, S.R., Fundamentos de Química Analítica, Tradução da 8ª ed. (2004), Pioneira Thomson Learning. 
  2. Arruda, M.A.Z. (Ed.), Trends in Sample Preparation, Nova Science Publishers. 
  3. Barry, E.F. & Grob, R.L., Modern Practice of Gas Chromatography, 4ª ed. (2004), Modern Practice of Gas ChromatographyWiley-Interscience. 
  4. Snyder, L.R., Kirkland, J.J. & Dolan, J.W. (2009). Introduction to Modern Liquid Chromatography, Wiley. 
  5. Richard G. Brereton, Chemometrics: Data Analysis for the Laboratory and Chemical Plant. 2003 John Wiley & Sons, Ltd 
  6. D. C. Montgomery: Design and Analysis of Experiments. 2017. John Wiley & Sons, Ltd. 7.  
  7. Farid Chemat e Maryline Abert Vian (Eds.). Alternative Solvents for Natural Products Extractions.  Springer-Verlag, Berlin 2014.

Artigos de Revisão 

  1. Wang, C., et al., COLMAR Lipids Web Server and Ultrahigh-Resolution Methods for Two-Dimensional Nuclear Magnetic Resonance- and Mass Spectrometry-Based LipidomicsProteome Res, 2020. 19(4): p. 1674-1683. 
  2. Kuhn, S., et al., An integrated approach for mixture analysis using MS and NMR techniques. Faraday Discuss, 2019. 
  3. Damont, A., et al., Mass spectral databases for metabolomics: How to build a consistently annotated mass spectral database from pure reference compounds analyzed under electrospray ionization conditions? J Mass Spectrom, 2019. 
  4. Emwas, A.H., et al., NMR Spectroscopy for Metabolomics Research. Metabolites, 2019. 9(7). 
  5. Olivon, F., et al., Bioactive Natural Products Prioritization Using Massive Multi-informational Molecular Networks. ACS Chem Biol, 2017. 12(10): p. 2644-2651. 
  6. Wist, J., Complex mixtures by NMR and complex NMR for mixtures: experimental and publication challenges. Magn Reson Chem, 2017. 55(1): p. 22-28. 
  7. Wolfender, J.L., et al., Current approaches and challenges for the metabolite profiling of complex natural extracts. Chromatogr A, 2015. 1382: p. 136-64. 
  8. Deborde, C., et al., Plant metabolism as studied by NMR spectroscopy. Prog Nucl Magn Reson Spectrosc, 2017. 102-103: p. 61-97. 
  9. Bouhifd, M., et al., Quality assurance of metabolomics. ALTEX, 2015. 32(4): p. 319-26. 
  10. Fuhrer, T. and N. Zamboni, High-throughput discovery metabolomics. Curr Opin Biotechnol, 2015. 31: p. 73-8. 
  11. Chen, Y., et al., Sample preparation. Chromatogr A, 2008. 1184(1-2): p. 191-219. 
  12. Farid ChematMaryline Abert Vian e Giancarlo Cravotto. Green Extraction of Natural Products: Concept and Principles. Int. J. Mol. Sci. 2012, 13, 8615-8627. 
  13. 13.Franz Bucar, Abraham Wube e Martin Schmid. Natural product isolation – how to get from biological material to pure compounds.  Nat. Prod. Rep., 2013, 30, 525. 
  14. Baokun Tang, Wentao Bi, Minglei Tian, Kyung Ho Row. Application of ionic liquid for extraction and separation of bioactive compounds from plants. Journal of Chromatography B, 904 (2012) 1–21. 
  15. Yuntao Dai, Jaap van Spronsen, Geert-Jan Witkamp, Robert Verpoorte e Young Hae Choi.  Ionic Liquids and Deep Eutectic Solvents in Natural Products Research: Mixtures of Solids as Extraction Solvents. J. Nat. Prod. 2013, 76, 2162−2173. 
  16. Zhang, K. et al. 2019. Seeking universal detectors for analytical characterizations.  Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 2019, 162: p.192–204. 
  17. Swartz, M. HPLC Detectors: A Brief Review. Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies, 2010, 33: p. 1130-1150. 
TÓPICOS ESPECIAIS AVANÇADOS EM QUÍMICA ORGÂNICA

Código: PNN-817

Carga Horária: 90h

Créditos: 6

Ementa:

São discutidos os conceitos, princípios e ferramentas (tanto teóricas quanto experimentais) necessários à compreensão mais aprofundada sobre estrutura e reatividade das substâncias orgânicas.  

Objetivos:

Estimular os estudantes a interpretarem dados experimentais sobre estrutura e reatividade química com um nível ampliado de sofisticação teórica, fornecendo, então, subsídios sólidos para o desenvolvimento de suas dissertações e teses. 

Avaliação:

Provas e seminários. 

Conteúdo Programático:

1. Informação em química 2. Estrutura e estabilidade de espécies químicas orgânicas a. Ligação Química e Estrutura: teorias de ligação de valência e de orbitais moleculares; b. Estrutura e Estabilidade de Intermediários em Reações Orgânicas: carbocátionscarbânions, radicais livres, carbenos e nitrenos. 3. Termodinâmica e cinéticas químicas aplicadas à química orgânica a. Mecanismos de Reação e Métodos de sua Determinação; b. Equilíbrio Ácido-Básico: catálise ácida geral e específica; c. Efeitos de Estrutura e Meio na Reatividade de Moléculas Orgânicas; d. Fotoquímica. 4. estereoquímica a. Princípios Estereoquímicos: Atividade óptica e quiralidade; relações enantioméricas e diastereoisoméricas, simetria, racemização e métodos de resolução, estereoquímica de alcenos, quiralidade em moléculas desprovidas de centro quiral, topicidade e pró estereoisomerismoestereoquímica de processos dinâmicos; b. Análise Conformacional: Conformação de moléculas cíclicas e acíclicas (homo e heterocíclicas), efeitos estéreo e estereoeletrônicos na reatividade química. 5 (Reações orgânicas selecionadas)Substituição nucleofílica alifática: Solvólises. Pares iônicos e participação do solvente na ionização. Rearranjos carbocatiônicos. Participação-sigma e –pi. Cátions não clássicos. 6. Reações pericíclicas: Classes. Reações permitidas e proibidas. Aplicação do conceito dos orbitais de fronteira de Fukui. Teoria da Conservação de Simetria de Woodward-Hoffman. 

Bibliografia:

Livros

  1. CAREY, F. A. & SUNDBERG, R.J., Advanced Organic Chemistry, Parts A and B, 5th Ed., Springer Science, New York, 2007. 
  2. Smith, Michael B.; March, J., Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms and Structure, 6th Ed., John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey, 2007. 
  3. ELLIEL, E.L., WILEN, S.H., Stereochemistry of Organic Compounds, John Wiley & Sons, New York, 1994. 
  4. Modern Physical Organic Chemistry, Eric V.Anslyn& Dennis A. Dougherty, University Science Books, Sausalito, California, 2006.  
  5. WOLMAN, Y., Chemical Information: A practical guide to utilization, 2nd Ed., John Wiley& Sons, Chichester, 1983. 
  6. MILLER, B., Advanced OrganicChemisstry: Reactions and Mechanisms, Prentice Hall, New Jersey, 1998. 
  7. DAVIDSON, G., Group Theory for Chemists, MacMillan Press, London, 1991. 
  8. NASIPURI, D., Stereochemistry of Organic Compounds: Principles and Applications, John Wiley & Sons, Nova Delhi, 1991.
  9. Smith, M. B. March’s Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanism and Structure, 8th Ed., Wiley: New York, 2020.
  10. Alabugin, I. V.Stereolectronic Effects: A Bridge Between Structure and Reactivity, Wiley: Chichester, 2016. 
  11. Clayden, J.; Greeves, N.; Warren, S.Organic Chemistry, 2nd. Ed, Oxford: Oxford, 2012. 
  12. Fleming, I.Molecular Orbitals and Organic Chemistry, Reference Edition, Wiley: West Sussex, 2010. 
  13. Gillespie, R. J.;Popelier, P. L. A. Chemical Bonding and Molecular Geometry: From Lewis to Electronic Densities, Oxford University Press: Oxford, 2001. 
TÓPICOS ESPECIAIS EM CATÁLISE ORGÂNICA I

Código: PNN-839

Carga Horária: 15h

Créditos: 1

Ementa:

Conceitos fundamentais e atuais em catálise metálica.

Objetivos:

A finalidade do curso é dar ao acadêmico os conceitos fundamentais em reações catalisadas por paládio, tendo como alvo principal reações em meio aquoso. Também será abordada a formação de novas ligações C-C e C-Heteroátomo.

Avaliação:

Provas e seminários.

Conteúdo Programático:

Dos conceitos fundamentais as novas tendências. Reações em água catalisadas por paládio: Mizoroki-Heck; Suzuki-Miyaura; Sonogashira-Hagihara; Hiyama; Kosugi-Migita-Stille; Negishi; Ullmann; ativação C-H; Cianetação; formação de ligação carbono-heteroátomo. Reações em água catalisadas por cobre: Sonogashira; Cianetação; formação de ligação carbono-heteroátomo.

Bibliografia:

  1. BELETSKAYA, I. P. AND CHEPRAKOV, A.The Heck Reaction as a Sharpening Stone of Palladium Catalysis. Chem. Rev. 100, 3009-3066. 2000.BINO, A.; ARDON, M. & SHIRMAN. E. Formation of a Carbon-Carbon Triple Bond by Coupling Reactions in Aqueous Solution. Science 308 (5719): 234–235. 2005.
  2. CASARES, J. A.; ESPINET, P.; FUENTES, B. and SALAS, G. Insights into the Mechanism of the Negishi Reaction: ZnRX versus ZnR2 Reagents”. J. Amer. Chem. Soc. 129 (12): 3508. 2005.
  3. EVANO, G. BLANCHARD, N. & TOUMI; M. Copper-Mediated Coupling Reactions and Their Applications in Natural Products and Designed Biomolecules Synthesis. Chem. Rev.108 (8), pp 3054–3131. 2008.
  4. IMPERATO, G. VASOLD, R. KÖNIG, B. Stille Reactions with Tetraalkylstannanes and Phenyltrialkylstannanes in Low Melting Sugar-Urea-Salt Mixtures. Advanced Synthesis & Catalysis Volume 348, Issue 15, Pages 2243 – 2247. 2006.
  5. CHINCHILLA, R.; NÁJERA, C. The Sonogashira Reaction: A Booming Methodology in Synthetic Organic Chemistry”, Chem. Rev. 107: 874–922. 2007.
  6. DOUNAY. Amy and OVERMAN, Larry E. The Asymmetric Intramolecular Heck Reaction. Chem. Rev.103, 2945-2963. 2003.
  7. HASHIGUCHI, B. G; BISCHOF, S. M.; KONNICK, M. M.; PERIANA, R. A. Designing Catalysts for Functionalization of Unactivated C–H Bonds Based on the CH Activation Reaction” Accounts of Chemical Research. 2012.
  8. MIYAURA, N.; SUZUKI, A. “Palladium-Catalyzed Cross-Coupling Reactions of Organoboron Compounds”, Chemical reviews 95 (7): 2457–2483. 1979.
TÓPICOS ESPECIAIS EM CROMATOGRAFIA

Código: PNN-712

Carga Horária: 30h

Créditos: 02

Ementa:

O desenvolvimento e a validação dmétodos por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) desempenham um papel importante na descoberta, desenvolvimento, controle de qualidade e fabricação de produtos nas indústrias químicas, farmacêuticas e cosmética. O curso enfoca principalmente a otimização das condições de CLAE e outras perspectivas importantes durante o desenvolvimento e a validação do método para ser utilizado em análise qualitativa, quantitativa ou em escala preparativa.

Objetivos:

A finalidade do curso é dar ao acadêmico noções teórica e prática da CLAE, de modo que o aluno possa conhecer de forma integrada, os fundamentos da técnica, os métodos e suas aplicações contribuindo para desenvolver a capacidade de resolver os problemas de separação, purificação e quantificação de substâncias orgânicas. 

Avaliação:

Prova teórica e relatório da prova prática. 

Conteúdo Programático:

Conceitos fundamentais as novas tendências. Instrumentação. Modos de separação. Otimização da separação. Eluição em gradiente. Cromatografia Quiral: conceitos, colunas e aplicações. Separações preparativas – o que é importante no escalonamento. Análise quantitativa e qualitativa. Preparo de amostras: processos de extração, concentração, derivatização, aplicação. Validação de métodos analíticos. Critérios de validação de métodos analíticos de acordo com ANVISA e INMETRO e ICH. 

Bibliografia:

Livros

  1. Snyder, L. R., Kirkland, J. J. And Glajch, J.L., Practical HPLC Method Development, 2nd edition, John Wiley and Sons, New York, 1997. 
  2. Cass, Q; Cassiano, N. (coordenadores), Cromatografia Líquida, Novas Tendências e Aplicações. Elsevier, Rio de Janeiro, 2015. 
  3. Dolan, J., e-learn.sepscience.com/hplcsolutions, June 2012 
  4. Meyer, Practical Performance Liquid Chromatography, 4a ed., John Wiley & Sons, 2004. 
  5. Collins, C. C.; Braga, G. L.; Bonato, P. S. (coordenadores), Fundamentos de Cromatografia, Editora da Unicamp, Campinas, 2006. 
  6. Weston, P. R. Brown, HPLC and CE Principles and Practice, _Academic Press. 
  7. Poole, C. F.Poole, S. K. Chromatography Today, 2a ed., Elsevier Science,1985. 
  8. Skoog, D. A.Holler, F. J.; NiemanT. A. Principles of Instrumental Analysis, 5a ed. Saunders College Publishing. 
  9. AQUINO NETO, F.R. deNUNES, D.S.S. Cromatografia Princípios Básicos e Técnicas Afins, Interciência, Rio de Janeiro, RJ, 2003. 
  10. http://portal.anvisa.gov.br/documents/10181/2721567/RDC_166_2017_COMP.pdf/d5fb92b3-6c6b-4130-8670-4e3263763401 
  11. http://www.inmetro.gov.br/Sidoq/Arquivos/Cgcre/DOQ/DOQ-Cgcre-8_04.pdf 
  12. ICH – International Conference oHarmonisation of Technical Requirements for Registration of Pharmaceuticals for Human Use. ICH Q2a Guideline- Validation of Analytical Methods- Definitions and Terminology- Comments for its Application. 1ª EdiçãoEstados Unidos, 1995.

Artigos de Revisão 

  1. https://www.americanpharmaceuticalreview.com/Featured-Articles/140498-Newer-Developments-in-HPLC-Impacting-Pharmaceutical-Analysis-A-Brief-Review/ 
  2. Michael Swartz (2010) HPLC DETECTORS: A BRIEF REVIEW, Journal of Liquid Chromatography & Related Technologies,33:9-12,1130-1150, DOI: 10.1080/10826076.2010.484356 
  3. Charlene Galea,Debby Mangelings,Yvan Vander Heyden (2015) CHARACTERIZATION AND CLASSIFICATION OF STATIONARY PHASES IN HPLC AND SFC – A REVIEW, Analytica Chimica Acta, 886, 1-15, DOI: 10.1016/j.aca.2015.04.009 

Video 

  1. https://www.shimadzu.com/an/products/liquid-chromatography/hplcuhplc/i-series/index.html 
  2. https://www.agilent.com/en/product/liquid-chromatography?gclid=EAIaIQobChMI4rDrsa-47wIVi4iRCh33OwNEEAAYAiAAEgLpPPD_BwE&gclsrc=aw.ds 
  3. https://www.thermofisher.com/br/en/home/industrial/chromatography.html?ce=E.21CMD.DL107.34554.01&cid=E.21CMD.DL107.34554.01&ef_id=EAIaIQobChMIoOSZw6-47wIVlIaRCh1bIQQLEAAYASAAEgJfD_D_BwE:G:s&s_kwcid=AL!3652!3!362561464468!e!!g!!waters%20hplc&gclid=EAIaIQobChMIoOSZw6-47wIVlIaRCh1bIQQLEAAYASAAEgJfD_D_BwE

Sites 

  1. https://www.chromacademy.com/ 
  2. https://edu.rsc.org/resources/chromatography-techniques/4010255.article 
  3. https://www.chemguide.co.uk/analysis/chromatogrmenu.html 
TÓPICOS ESPECIAIS EM ESPECTROMETRIA

Código: PNN-812

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

Fundamentos da Ressonância Magnética Nuclear. Espectroscopia de RMN em duas dimensões. Aplicações da RMN em 2D à elucidação estrutural de produtos naturais.

Objetivos:

Capacitar os ouvintes a usar as técnicas espectroscópicas da Ressonância Magnética Nuclear em uma e duas dimensões para a elucidação estrutural de produtos naturais e seus derivados ou análogos sintéticos.

Avaliação:

Seminários, exercícios e prova escrita.

Conteúdo Programático:

Fundamentos: modelo vetorial: magnetização, o referencial rotatório, efeito de pulsos de radiofrequência na magnetização, fase, precessão no plano xy. Relaxação. Parâmetros de operação: tempo de aquisição, tempos de espera, largura espectral, digitalização, desacoplamento de spins. Sequências de pulsos básicas. Espectros de autocorrelação: COSY (magnitude e “phase sensitive”: variações). TOCSY. Correlação heteronuclear: HETCOR, HMQC, HSQC e HMBC. Efeito Overhauser Nuclear: NOEdiff, NOESY e ROESY Processamento “off-line” de dados em rmn. Aplicações à elucidação estrutural.

Bibliografia:

Livros

  1. Keeler, James “Understanding NMR Spectroscopy”, Wiley, Londres, 2002
  2. Claridge, T.W. “High Resolution NMR Techniques”, Pergamon Press, Oxford, 1999.
  3. Jacobsen Neil E “NMR Data Interpretation Explained: Understanding 1D and 2D NMR Spectra of Organic Compounds and Natural Products”, Wiley, 2016.
  4. Two Dimensional NMR Spectroscopy: Applications for Chemists and Biochemists, 2a. edição, .Eds: W. R. Croasmun, e R. M. K. Carlson, VCH, New York, 1994.
  5. Williams Antony, Gary Martin, Rovnyak David, (Eds), “Modern NMR Approaches for the Structure Elucidation of Natural Products”, Volume 2, Data Acquisition and Applications to Compound Classes, RSC Royal Society of Chemistry, 2016.
  6. Linington Roger G., Williams Philip G., MacMillan John B., “Problems in Organic Structure Determination: A Practical Approach to NMR Spectroscopy”,CRC Press 2015.

Artigos de revisão

  1. Breton, R. e Reynolds, W. F., Using NMR to identify and characterize natural products, Nat. Prod. Rep., 2013, 30, 501–524.
  2. Reynolds, W.F. Choosing the best pulse sequences, acquisition parameters, post acquisition processing strategies, and probes for natural product structure elucidation by nmr spectroscopy J. Nat. Prod. 2002, 65, 221-244.
  3. Kwan, E. E. e Huang, S. G., Structural Elucidation with NMR Spectroscopy: Practical Strategies for Organic Chemists, Eur. J. Org. Chem. 2008, 2671–2688.
  4. Timothy E. Burrow, Raul G. Enriquez e William F. Reynolds, “The signal/noise of an HMBC spectrum can depend dramatically upon the choice of acquisition and processing parameters” Magn. Reson. Chem. 2009, 47, 1086-1094.
  5. Jaime Rodrígues, Phillip Crews e Marcel Jaspars, “Contemporary Strategies in Natural Products Structure Elucidation“, Capítulo 7 in Handbook of Marine Natural Products pp 423-517, Ernesto FattorussoWilliam H. GerwickOrazio Taglialatela-Scafati (Eds.), Springer, 2012.
  6. Alfonso Mangoni, “Strategies for Structural Assignment of Marine Natural Products Through
  7. Advanced NMR-based Techniques“, Capítulo 8 in Handbook of Marine Natural Products pp 519-546, Ernesto Fattorusso, William H. Gerwick, Orazio Taglialatela-Scafati (Eds.), Springer, 2012.
  8. William F. Reynolds and Eugene P. Mazzola, “Nuclear Magnetic Resonance in the Structural  Elucidation of Natural Products”, Prog Chem Org Nat Prod, 2015;100:223-309.
  9. James Keeler, “The Basic Building Blocks of NMR Pulse Sequences”, 55th Experimental Nuclear Magnetic Resonance Conference, Boston, 2014.
TÓPICOS ESPECIAIS EM FENÓLICOS DE ORIGEM NATURAL

Código: PNN-844

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

Definição de classe, estrutura e biossíntese. Distribuição de fenólicos na natureza. Extração e preparo de amostra. Quantificação química e bioquímica. Métodos de separação. Métodos de análise. Elucidação estrutural. Importância Ecológica. Atividade Biológica.

Objetivos:

Apresentar os conceitos especificos sobre os fenólicos de origem natural.

Avaliação:

Apresentação de seminários.

Conteúdo Programático:

Definição de fenólicos. Vias biossintéticas que levam à sua formação: policetídeos e quinonas formados pela via do acetato; ácidos benzoicos aromáticos (C6-C1), taninos hidrolisáveis, fenilpropanóides (C6-C3), lignanas (dímeros de C6-C3) e cumarinas formadas pela via do shikimato; flavonoides (C6-C3-C6), estilbenos (C6-C2-C6) e taninos condensados (polímeros de C6-C3-C6) formados por biossíntese mista. Alcalóides e terpenos fenólicos. Ocorrência das classes no Reino Vegetal e sua distribuição nos diferentes órgãos. Coleta e preparo de amostra. Métodos de extração utilizando solvente. Métodos de extração moderna: extração com fluido supercrítico, extração com fluido pressurizado, extração assistida por micro-ondas e/ou ultrassom, extração acelerada com solvente. Quantificação química: ensaios espectrométricos, medida de fenóis totais, taninos condensados e taninos hidrolisáveis. Métodos de quantificação descritos na Farmacopéia Brasileira para flavonoides e antraquinonas. Quantificação de taninos por técnicas bioquímicas. Etapas preliminares na purificação de extratos fenólicos. Extração com fase sólida. Separação de substâncias por cromatografia em coluna, cromatografia contracorrente. Análise por CG, CLAE, CCD e eletroforese. Técnicas hifenadas. Espectroscopia de UV e reagentes de deslocamento. Espectrometria de massas e fragmentações características. Ressonância magnética nuclear e deslocamentos químicos característicos. Interações ecológicas: interações planta-herbívoro, ingestão, interações planta-patógeno, dispersão de sementes e polinização. Fatores abióticos e o desenvolvimento: radiação solar, aporte de água e nutrientes, sazonalidade. Principais atividade biológicas descritas para cada classe.

Bibliografia:

  1. Medicinal Natural Products – A biosynthetic Approach. P.M. Dewick, Wiley, 2009.
  2. Preparative Chromatographic Techniques – Applications in Natural Products Isolation. K. Hostettmann, A. Marston, M. Hostettmann, Springer, 1998.
  3. Methods in Ecology – Analysis of Phenolic Plant Metabolites. P.G. Waterman, S. Mole, Blackwell Publishing, 1994.
  4. Preparative Extraction and Separation of Phenolic Compounds em Natural Products. Winny Routray e Valérie Orsat, Springer, 2013.
TÓPICOS ESPECIAIS EM SINTESE ORGÂNICA

Código: PNN-850

Carga Horária: 15h

Créditos: 1

Ementa:

Atualidades da área, topicos e conceitos fundamentais da área, apresentados de novas formas.

Conteúdo Programático:

Aulas proferidas por professores convidados experts na área.

TÓPICOS ESPECIAIS: ABORDAGENS PARA A PRODUÇÃO DE BIOMOLÉCULAS

Código: PNN-846

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

Os produtos naturais apresentam inquestionável importância nos desenvolvimentos de novos fármacos, para a indústria de alimentos e de cosméticos. Diante disso, a pesquisa para o desenvolvimento de abordagens para aumentar a diversidade estrutural de produtos naturais ganhou muita atenção nas últimas décadas. A disciplina apresenta abordagens experimentais para a diversificação estrutural de produtos naturais, desde manipulação genética de organismos até aplicações da química orgânica sintética.  

Objetivos:

Apresentar aos alunos possibilidades para diversificação estrutural de produtos naturais por: alteração nos parâmetros de cultivo, biologia sintética, biotransformação, diversificação química e química sintética. 

Avaliação:

Entrega de resenha/leitura crítica de artigos.

Conteúdo Programático:

1. Revisitando o metabolismo de produtos naturais: as vias biossintéticas são limitadas? Por que é importante pensar abordagens para diversificar as estruturas de produtos naturais? 2. Abordagens usando alteração nos parâmetros de cultivo: co-cultura/cultura mista (Cocultivation). Modulação química: eliciadores químicos e inibidores de vias biossintéticas. Modulação epigenética com substâncias químicas (Chemical epigenetic manipulation). Modificação estrutural por luz (Light-Driven Structure Diversification). 3. Abordagens usando Biologia Sintética: Manipulação para ativar genes silenciados I: Alteração molecular do epigenoma, mutações derivadas a partir de resistência a antibióticos. Manipulação para ativar genes silenciados II: Manipulação de reguladores globais. Manipulação de genes regulatórios de vias específicas. Troca de promotores e expressão heteróloga, manipulação de BGCs. Biossíntese combinatória. 4. Biotransformação: Biotransformação microbiana e enzimática. 5. Diversificação Química de Misturas: Engenharia química de extratos para modificação de grupos químicos. Abordagens de Química Sintética: Síntese total e semissíntese, Química Medicinal. Síntese orientada pela diversidade estrutural. 

Bibliografia:

Livros 

  1.  Walsh, C. T., & Tang, Y. (2017). Natural Product Biosynthesis. Royal Society of Chemistry, 765 p.   

Artigos de Revisão  

  1. Hong, B., Luo, T., & Lei, X. (2020). Late-Stage Diversification of Natural Products. ACS Central Science, 6(5), 622-635.
  2. Li, G., & Lou, H. X. (2018). Strategies to diversify natural products for drug discovery. Medicinal research reviews, 38(4), 1255-1294.
  3. Akone, S. H., Pham, C. D., Chen, H., Ola, A. R., Ntie-Kang, F., & Proksch, P. (2018). Epigenetic modification, co-culture and genomic methods for natural product discovery. Physical Sciences Reviews, 4(4).
  4. Pandey, R. P. (2017). Diversifying natural products with promiscuous glycosyltransferase enzymes via a sustainable microbial fermentation approach. Frontiers in chemistry, 5, 110.
  5. Ramallo, I. A., Salazar, M. O., García, P., & Furlan, R. L. (2019). Chemical Diversification of Natural Product Extracts. In Studies in Natural Products Chemistry (Vol. 60, pp. 371-398). Elsevier.
  6. Skellam, E. (2019). Strategies for engineering natural product biosynthesis in fungi. Trends in biotechnology, 37(4), 416-427.
TÓPICOS ESPECIAIS: INTRODUÇÃO AS CIÊNCIAS ÔMICAS

Código: PNN-845

Carga Horária: 30h

Créditos: 2

Ementa:

A disciplina aborda os conceitos, aplicações e instrumentação usadas nas pesquisas das principais ciências ômicas (genômica, transcriptômicaproteômica e metabolômica), privilegiando a correlação das informações genotípicas com as informações fenotípicas. 

Objetivos:

O curso se destina a familiarizar os participantes com a fundamentação teórica e aplicações de diversas abordagens das ciências ômicas: genômica, transcriptômicaproteômica e metabolômica. Ao fim do curso, os alunos deverão compreender, para cada uma das abordagens apresentadas: a base da disciplina, a instrumentação utilizada para gerar os dados biológicos, as aplicações-chaves para visualizar/interpretar os dados resultantes. O aluno poderá também correlacionar as ciências ômicas entre si, prevendo em quais situações o conhecimento de uma poderá auxiliar na compreensão da outra. 

Avaliação:

Prova escrita e seminários.

Conteúdo Programático:

Introdução. Dinâmica molecular e o dogma central da biologia molecular. Estudo em larga escala de biomoléculas: genes, transcritos, proteínas e metabólitos. Genômica: conceitos geraisferramentas de sequenciamento de genes e aplicações. Transcriptômicao genoma funcional, sequenciamento e aplicações. Proteômica: tradução, modificações pós-traducionais, noções de eletroforese, cromatografia e espectrometria de massasMetabolômicametabolismo como reflexo fenotípico de um organismo, principais ferramentas para estudo de metabolômicaInterpretação biológica de dados de ômicasBiologia de Sistemas.

Bibliografia:

Livros  

  1. Bhardwaj, T., & Somvanshi, P. (2015). Plant systems biology: insights and advancements. In PlantOmics: The omics of plant science (pp. 791-819). Springer, New Delhi. 
  2. BorémAluizioFritsche-Neto, Roberto (Org.). Omics in Plant Breeding. 1ed. Hoboken: Wiley, 2014, 248 p. 
  3. BorémAluizioFritsche-Neto, Roberto (Org.). Ômicas 360º: Aplicações e Estratégias para o Melhoramento de Plantas. 1ed.Viçosa: Editora UFV, 2013, 289 p.  

Artigos de Revisão  

  1. Klepikova, A. V., & Penin, A. A. (2019). Gene expression maps in plants: Current state and prospects. Plants, 8(9), 309. 
  2. Komatsu, S., & Jorrin-Novo, J. V. (2021). Plant Proteomic Research 3.0: Challenges and Perspectives. 
  3. Hong, J., Yang, L., Zhang, D., & Shi, J. (2016). Plant metabolomics: an indispensable system biology tool for plant science. International journal of molecular sciences, 17(6), 767. 
  4. Rey, M. D., Valledor, L., Castillejo, M. Á., Sánchez-Lucas, R., López-Hidalgo, C., Guerrero-Sanchez, V. M. Jorrín-Novo, J. V. (2019). Recent advances in MS-based plant proteomics: proteomics data validation through integration with other classic and-omics approaches. Progress in Botany Vol. 81, 77-101. 
  5. Wang, H., Cimen, E., Singh, N., & Buckler, E. (2020). Deep learning for plant genomics and crop improvement. Current opinion in plant biology, 54, 34-41.