Mecanismos de Reações Químicas
Código
10710
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Química
Créditos
6.0
Professor responsável
Luísa Maria da Silva Pinto Ferreira
Horas semanais
4
Total de horas
63
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 macio 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 Primer to Mechanism in Organic Chemistry, Longman Scientific & Technical: Essex, 1995.
H. Maskill, Mechanisms of Organic Reactions, Oxford Chemistry Primers, 45, ed. S. G. Davies: Oxford Science Pub., Oxford Univ. Press, 1996.
P. A. Sykes, A Guidebook to Mechanism in Organic Chemistry, 6 ed., Longman, 1985.
Método de ensino
As aulas teóricas são ministradas de modo a evitar a monotonia.
Paralelamente às aulas teóricas, funcionam aulas teórico-práticas com a duração 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 a representações 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.
Método de avaliação
São realizados três testes ao longo do semestre, sendo o 1º após 6-8 horas de aulas teóricas (aproximadamente), o 2º após 18-20 horas de aulas teóricas (aproximadamente) e o 3º após finalização do programa.
Frequência
Presença obrigatória em 2/3 das aulas TP (8 aulas)
Avaliação contínua
Realização de 3 testes
Não há nota mínima. Para aprovação por avaliação contínua é obrigatória a presença nos 3 testes
A nota final é a média aritmética dos 3 testes. Para aprovação é necessário ter 9,5 de resultado.
Exame final
É necessário ter frequência deste ano ou de anos anteriores.