Mecanismos de Reações Químicas
Código
10710
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Química
Créditos
6.0
Professor responsável
Maria Teresa Barros Silva
Horas semanais
4
Língua de ensino
Português
Objectivos
Pretende-se transmitir ao aluno a capacidade de compreensão e interpretação de processos químicos através duma abordagem mecanística, salvaguardando que não se trata de um corpo inalterável que só precisa de ser estudado uma vez. Mecanismos são descrições baseadas nos melhores resultados disponíveis e são modificados e actualizados quando surgem novos dados. A abordagem mecanística terá de evitar a tendência para a memorização das reacções químicas, mas antes tentar compreender os factores responsáveis pelos resultados observados. Interessa mostrar que a principal vantagem de uma abordagem mecanística reside na possibilidade de, perante a grande quantidade de informação diversificada, permitir que um número reduzido de princípios orientadores consiga explicar e correlacionar resultados experimentais e prever as consequências de determinada alteração nas condições das reacções já conhecidas.
Pré-requisitos
É fundamental que os alunos possuam bons conhecimentos em Química Orgânica, Introdução à Química Física e Termodinâmica. É imprescindível o domínio de questões envolvendo estereoquímica.
Conteúdo
Revisão de alguns princípios básicos Estrutura e reactividade. Efeitos termodinâmicos e cinéticos associado a mecanismos reaccionais. Reacções elementares, mecanismo concertado, complexo activado, estado de transição, molecularidade, coordenadas de reacção, controle cinético e termodinâmico, postulado de Hammond. Estabilidade de intermediários iónicos, grupos de saída, nucleófilos, electrófilos, bases e ácidos. Características ácido/base. Métodos de investigação de mecanismos: cinéticos e não cinéticos. Intermediários iónicos. Estudo e elaboração de mecanismos reaccionais Mecanismos, efeitos estereoelectrónicos e efeitosisotópicos. Orbitais de fronteira HOMO e LUMO e interacções preferenciais em reacções iónicas. Conceito de centro mole e duro. Interacções preferenciais das orbitais de fronteira na interpretação da reactividade de nucleófilos bidentados. Reacções envolvendo nucleófilos e bases. Reacções envolvendo electrófilos. Reacções envolvendo espécies reactivas neutras (carbenos e nitrenos, arinos e radicais livres). Rearranjos (pinacol, Favorskii, Baeyer-Villiger, Beckmann) e intermediários contendo átomos de azoto e de oxigénio electrodeficientes. Efeito anomérico. Reacções sem intermediários (reacções pericíclicas). Mecanismos de reacção de sistemas aromáticos. Mecanismos em processos radicalares. Reacções de ciclização (regras de Baldwin). Exemplos de moléculas em sistemas biológicos e algumas questões mecanísticas: Aminoácidos, péptidos e proteínas. Alguns exemplos de síntese de aminoácidos. Exemplo de análise de polipéptidos e proteínas. Método de Sanger na determinação do resíduo N-terminal.
Previsão de processos sintéticos de moléculas simples com base em análise mecanística.
Bibliografia
P. A. Sykes, A Guidebook to Mechanism in Organic Chemistry,7 ed., Longman, 1980. H. Maskill, Mechanisms of Organic Reactions, Oxford Chemistry Primers, 45, ed. S. G. Davies: Oxford Science Pub., Oxford Univ. Press, (1996). C. J. Moody, G.H. Whitham, Reactive Intermediates, Oxford Chemistry Primers, 8, ed. S. G. Davies: Oxford Science Pub., Oxford Univ. Press, (1992). J. Jones, Core Carbonyl Chem., Oxford Chemistry Primers, 47, ed. S. G. Davies: Oxford Science Pub., Oxford Univ. Press, (1997). A. J. Kirby, Stereoelectronic Effects, Oxford Chem. Primers, 36, ed. S. G. Davies: Oxford Science Pub., Oxford Univ. Press, (1996). M. Sainsbury, Aromatic Chemistry, Oxford Chem. Primers, 4, ed. S. G. Davies: Oxford Science Pub., Oxford Univ. Press, (1992). L. M. Harwood, Polar Rearrangements, Oxford Chemistry Primers, 5, ed. S. G. Davies: Oxford Science Pub., Oxford Univ. Press, (1992). H.Lowry and K.S. Richardson , Mechanism and Theory in Organic Chem., 3rd edition, Harper e Row Pub., 1987.
Método de ensino
.
As aulas teóricas são ministradas de modo a evitar a monotonia. Ao longo das aulas são referidos resultados práticos que mostrem aos alunos a necessidade (e/ou utilidade) de aprenderem alguma química. Paralelamente às aulas teóricas, funcionam aulas teórico-práticas com a duração mínima de duas horas e meia semanais para discussão e consolidação de conhecimentos que ofereçam especial interesse ou coloquem dificuldade ao aluno. Nas primeiras aulas normalmente é necessário ser o docente a colocar as questões, mas aos longo do semestre desenvolve-se a participação efectiva dos alunos, incentivando-os a serem eles próprios a colocarem-nas. Sempre que se justifica recorre-se ao uso de modelos moleculares e à representação a 3D. As aulas teórico-práticas dão oportunidade ao docente de se aperceber das principais lacunas existentes na formação geral dos alunos, permitindo através do diálogo encontrar uma solução, tendo sempre em mente não baixar o nível científico do curso.
Os alunos terão acesso a uma página criada no moodle para colocação de testes semanais on line e todos os ficheiros de apoio às aulas teóricas e TP usadas pelo docente.
Método de avaliação
Para além das provas oficiais são realizados dois testes ao longo do semestre, sendo o 1º após 12-14 horas de aulas teóricas (aproximadamente) e o 2º após finalização do programa. Estes testes permitem obter aprovação prévia na disciplina, sem que haja impedimento ao acesso aos exames finais. Por outro lado, estas provas intercalares têm caracter pedagógico, pois permitem, tanto aos alunos como aos docentes, um melhor conhecimento das dificuldades existentes e assim procurarem encontrar uma forma de as ultrapassar. Serão também efectuados mini testes (10 min).
A classificação final resulta de 3 componentes:
- 2 testes teóricos (T1 e T2) marcados no Clip sem eliminação de matéria
- Realização de 2 mini testes, cada um de 10 min (TP1, TP2),
- Nota Final= 70% [(T1+T2)/2] + 30% [(TP1+TP2)/2]
- A participação nas aulas teórico-práticas é obrigatória sendo permitido apenas faltar no máximo a 1/3 das aulas TP. Haverá registo das presenças.
- Para aprovação por testes será obrigatório obter no 2º teste (T2) nota superior ou igual a 7 valores.
- Para aprovação é necessário obter a classificação final igual ou superior a 9,5 valores.
Recomendações:
-Sempre que possível deverão usar modelos moleculares.
-Em cada aula será recomendado um dos possíveis livros de apoio
-Haverá uma participação activa dos alunos durante as aulas