UFJF - Universidade Federal de Juiz de Fora

Plano de Ensino

Disciplina: 212029 - TÓPICOS ESPECIAIS EM QUÍMICA IV

Créditos: 2

Departamento: DEPTO DE QUIMICA /ICE

Ementa VARIÁVEL
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.
Conteúdo VARIAVEL
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.
Bibliografia VARIAVEL
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
Bibliografia (continuação) 2018/4 ¿ Método de Rietveld e Determinação e refinamento de estruturas cristalinas a partir de dados de difração de raios X em amostras policristalinas:
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.
Bibliografia complementar
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Pós-Graduação em Química