Disciplina: 212029 - TÓPICOS ESPECIAIS EM QUÍMICA IV
Horas Aula: 2
Departamento: DEPTO DE QUIMICA /ICE
Plano de Ensino
2018/2 – Biossíntese de Produtos Naturais Bioativos: Dr. Nerilson Marques Lima (pós-doc):
Biossíntese das principais classes de metabólitos especiais (“secundários”): Classificação, biossíntese e síntese. Principais vias biossintéticas de produtos naturais de relevância terapêutica, incluindo aspectos bioquímicos das enzimas envolvidas, assim como avanços recentes na elucidação de vias metabólicas.
2018/4 – Método de Rietveld e Determinação e refinamento de estruturas cristalinas a partir de dados de difração de raios X em amostras policristalinas:
Métodos de mínimos-quadrados aplicado ao método de Rietveld. Conversão de arquivo de dados para o formato do topas. Identificação de fases. Refinamento de estruturas cristalinas com dados de difração por policristais. Refinamentos sequenciais e paramétricos. Análise quantitativa de fases. Determinação de tamanho médio de cristalito e microdeformação. Determinação de estruturas cristalinas. Técnicas de preparação de amostras, de estratégias de obtenção de dados, de determinação dos parâmetros de rede, e através do método de simulated annealing. Encontrar um modelo cristalográfico plausível para o subsequente refinamento através do método de Rietveld.
2018/2 – Biossíntese de Produtos Naturais Bioativos:
Introdução conceitual, Processos metabólicos primários (fotossíntese e metabolismo dos açúcares), Processos metabólicos secundários (Vias metabólicas do acetato/ mevalonato, via alternativa da deoxyxylulose phosphat, chiquimato, Biossíntese mista).
1. Metabolismo Primário e Biossíntese de Policetídeos: Fotossíntese, Encadeamento de unidades de acetato/biossíntese de ácidos graxos, policetídeos.
2. Biossíntese de Terpenos: Introdução à classe dos terpenos. Biossíntese do ácido mevalônico e as unidades isoprênicas ativas. Biossíntese dos Monoterpenos; Sesquiterpenos; Diterpenos; Sesterpenos; Triterpenos. Modificações secundárias de triterpenos. Biossíntese de Esteroides e de Carotenoides. Via alternativa da deoxyxylulose phosphat.
3. Biossíntese do Ácido Chiquímico e de seus derivados: Compostos aromáticos de plantas. 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: Fenilpropanoides. Lignanas. Extensão da unidade fenilpropanoide C6-C3 (C2)n: Pironas, Estilbenos e Cumarinas; Flavonoides (chalconas, flavanonas, flavonóis, antocianidinas e flavonóides relacionados; glicosilações, flavonóides sulfatados); Isoflavoídes, Pterocarpanos, Rotenoides, Cumestanos. Taninos catéquicos e gálicos. Outros metabólitos com origem biossintética no ácido chiquímico: diaril-heptanóides, fenilfenalenonas, derivados bromados da tirosina e betalaínas.
4. Biossíntese de Alcaloides: Introdução, Definição de alcalóides, vias metabólicas de síntese dos alcaloides, ocorrência e distribuição no Reino Vegetal, aspectos ecológicos, farmacológicos e toxicológicos. Derivados Nitrogenados Não Alcaloídicos: Glicosídeos Cianogênicos, Glucosinolatos. Aminas Simples. Alcaloides Aromáticos: Derivados de Tirosina, Fenilalanina, DOPA, Triptofano, Ácido Antranílicos e Ácido Nicotínico. Alcaloides Alifáticos: Derivados de Lisina, Ornitina, Histidina. Metil-xantinas. Alcaloides Terpênicos: Diterpênicos, Triterpênicos, Esterosídicos.
2018/4: (T: Tutorial, S: Seminário, TS: Tutorial com seminário)
S: Formalismos matemáticos do método de Rietveld.
Parâmetros Fundamentais X alargamento instrumental.
T: Conversão de dados.
TS: Search-Match e busca de estruturas cristalinas em banco de dados como CSD CCDC, ICSD, COD, American Mineralogist Crystal Structure Database.
TS: Topas modo interface e modo launch. Parte 1. Programas jEdit e Topas. (Modo launch é importante para refinamentos sequenciais e paramétricos)
Refinamentos simples com uma fase. Al2O3, CaF2, ZnO, ZrO2 monoclínico.
Correção de orientação preferencial: Mg(OH)2
TS: Topas modo Interface e modo launch. Parte 2. Alguns recursos avançados dos programas jEdit e Topas.
Refinamentos com 3 fases e análise quantitativa de fases.
(a) Determinação da fração de amorfo.
(b) AQF com orientação preferencial.
AQF de 8 amostras simultaneamente. Todas as amostras possuem as mesmas fases em diferentes proporções.
TS: Correção para os efeitos do filtro de Ni com radiação de anodo de cobre. AQF com dados locais das amostras do QPARR-1998.
TS: (ii) Refinamentos não convencionais:
(a) Dados de difração de nêutrons e raios X convencional
(b) Dados de luz Síncrotron fazendo uso do espalhamento ressonante (anômalo). (Determinação de estequiometria)
(c) Refinamentos sequenciais e paramétricos. Planilha DLT *
* A planilha DLT foi desenvolvida por um aluno de doutorado em nosso Lab (Diego Luiz Tita) para facilitar a entrada de informações no arquivo experimental para casos simples (com até 3 fases) de refinamentos sequenciais e paramétricos.
2018/2 – Biossíntese de Produtos Naturais Bioativos
1. Dewick, P.M. - Medicinal Natural Products. A Biossynthetic Approach, John Wiley & Sons, New York, 2 nd ed, 2006.
2. Torssell, K. B. G. - Natural Product Chemistry: A Mechanistic, Biosynthetic and Ecological Approach, 2nd edition, Routledge, 1997.
3. Mann, J. - Chemical Aspects of Biosynthesis Oxfard, Oxford University, 1994.
4. Smith, C. A.; Wood, E. J. – Biosynthesis – Chapman and Hall, New York, 1992.
5. SIMÕES, M. O. S. et al (org). Farmacognosia da Planta ao Medicamento. 5a Ed. Porto Alegre, Florianópolis: UFRGS, 2003.
6. PERIÓDICOS: Phytochemistry J. Nat. Prod. J. Chem. Ed. Science Planta Medica Nat. Prod. Reports.
2018/4 – Método de Rietveld e Determinação e refinamento de estruturas cristalinas a partir de dados de difração de raios X em amostras policristalinas:
T: Tutorial
S: Seminário
TS: Tutorial com seminário.
S: Formalismos matemáticos do método de Rietveld.
Parâmetros Fundamentais X alargamento instrumental.
T: Conversão de dados.
TS: Search-Match e busca de estruturas cristalinas em banco de dados como CSD CCDC, ICSD, COD, American Mineralogist Crystal Structure Database.
TS: Topas modo interface e modo launch. Parte 1. Programas jEdit e Topas. (Modo launch é importante para refinamentos sequenciais e paramétricos)
Refinamentos simples com uma fase. Al2O3, CaF2, ZnO, ZrO2 monoclínico.
Correção de orientação preferencial: Mg(OH)2
TS: Topas modo Interface e modo launch. Parte 2. Alguns recursos avançados dos programas jEdit e Topas.
Refinamentos com 3 fases e análise quantitativa de fases.
(a) Determinação da fração de amorfo.
(b) AQF com orientação preferencial.
AQF de 8 amostras simultaneamente. Todas as amostras possuem as mesmas fases em diferentes proporções.
TS: Correção para os efeitos do filtro de Ni com radiação de anodo de cobre. AQF com dados locais das amostras do QPARR-1998.
TS: (ii) Refinamentos não convencionais:
(a) Dados de difração de nêutrons e raios X convencional
(b) Dados de luz Síncrotron fazendo uso do espalhamento ressonante (anômalo). (Determinação de estequiometria)
(c) Refinamentos sequenciais e paramétricos. Planilha DLT *
* A planilha DLT foi desenvolvida por um aluno de doutorado em nosso Lab (Diego Luiz Tita) para facilitar a entrada de informações no arquivo experimental para casos simples (com até 3 fases) de refinamentos sequenciais e paramétricos.
• Preparo de amostras
• Estratégias de obtenção de dados (quais e quando mudar os parâmetros de tempo, passo, scans, fendas...)
• Dicas de como encontrar os parâmetros de rede cristalina e consequente refinamento utilizando-se métodos de Pawley/Le Bail
• Encontrar a estrutura
• Etapa de simulated annealing
• Uso de corpos-rígidos
• Refinamento por Rietveld
1. A.A. Coelho, TOPAS ACADEMIC (2012).
2. A.A. Coelho. Indexing of powder diffraction patterns by iterative use of singular value decomposition. J. Appl. Crystallogr. 36, 86 (2003).
3. Alan Coelho. Technical_Reference do Topas Academic. 2016
4. Alan Coelho. Users_Manual do Topas Academic. 2016
5. C. O. Paiva-Santos. Aplicações do método de Rietveld. Instituto de Química, UNESP.http://labcacc.net.br/index.php/2016/08/07/aplicacoes-do-metodo-de-rietveld/.
6. C.O.Paiva-Santos. Estudo de Cerâmicas Piezelétricas pelo Método de Rietveld com Dados de Difração de Raios X. http://labcacc.net.br/index.php/2012/08/04/estudo-de-ceramicas-piezeletricas-pelo-metodo-de-rietveld-com-dados-de-difracao-de-raios-x/ .
7. G. W. Brindley. The Effect of Grain of Particle Size on X-ray Relfections from Mixed Powders and Alloys, Considered in Relation to the Quantitative. Philos. Mag. 36, 347-369, 1945.
8. G.W. Stinton and J.S.O. Evans.Parametric Rietveld refinement. J. Appl. Crystallogr. 40, 87 (2007).
9. H. M. Rietveld. A Profile Refinement Method for Nuclear and Magnetic Structures. J. Appl. Cryst, 2, 65-71, 1969.
10. J. C. Taylor, C. E. Matulis. Absorption contrast effect in the quantitative XRD analysis of powders by full multiphase profile refinement. J. Appl. Cryst. 24, 14-17, 1991.
11. J.S.O. Evans. Advanced Input Files & Parametric Quantitative AnalysisUsing Topas. Mater. Sci. Forum 651, 1 (2010).
12. Klug, H. P. and Alexander, L. E. "X-Ray Diffraction Procedures for Polycrystalline and Amorphous Materials", J. Wiley and Sons, New York, USA, 1974.
13. P. Rajiv, R.E. Dinnebier, M. Jansen, and M. Joswig. Automated parametric Rietveld refinement: Applications in reaction kinetics and in the extraction of microstructural information. Powder Diffr. 26, S26 (2011).
14. R.W. Cheary and A.A. Coelho. Axial divergence in a conventional x-ray powder diffractometer. I. Theoretical foundations. J. Appl. Crystallogr. 31, 851 (1998).doi:10.1107/S0021889898006876
15. R.W. Cheary and A.A. Coelho. Axial divergence in a conventional x-ray powder diffractometer. II. Realization and evaluation in a fundamental-parameter profile fitting procedure. J. Appl. Crystallogr. 31, 862 (1998).doi:10.1107/S0021889898006888
16. Ron Jenkins & Robert L. Snyder. Introduction to X-ray Powder Diffractometry. John Wiley& Sons, Inc. 1996.
17. S. G. Antonio. Aplicação do MR na caracterização estrutural e nanoestrutural do espinélio NiCoFe2O4 preparado por Reação de Combustão. http://labcacc.net.br/index.php/2016/08/05/aplicacao-do-mr-na-caracterizacao-estrutural-e-nanoestrutural-do-espinelio-nicofe2o4-preparado-por-reacao-de-combustao/
18. The Rietveld Method. ICr Monographs on Crystallography 5. Edited by R. A. Young. International Union of Crystallography. Oxofrd University Press, 1993.