Sintese e planejamento molecular biotecnologia

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Aula 1 - Introdução as IFA’S no Brasil e no Mundo
IFA = insumo farmacêutico ativo
PD&I = Pesquisa, desenvolvimento e inovação	
Escolhe 10.000 moléculas promissoras – somente 250 passam para os testes pré-clínicos – e 5 são aprovadas para os testes clínicos – disso tudo sai um medicamento novo.
Fases da pesquisa de medicamentos
Pré-clinica: caracterização química – estudos bioquímicos – estudos em modelos animais
Clínica: 
Fase 1 – Segurança; avaliação da tolerabilidade; doses crescentes de medicamento; poucos indivíduos / 20 a 80 voluntários saudáveis / visa a segurança / resultados criam um perfil farmacocinético / análise preliminar do metabolismo e biodisponibilidade / objetivos: tolerância em voluntários saudáveis, maior dose tolerável, menor dose efetiva, relação dose/efeito, duração do efeito, efeitos colaterais. 
Fase 2 – Eficácia; avaliação da atividade; doses fixas do medicamento; número maior de indivíduos / 70 a 200 (até 500) geralmente doentes / uso de diferentes formulações e formas farmacêuticas / objetivos: indicação da eficácia, confirmação da segurança, biodisponibilidade e bioequivalência de diferentes formulações / avalia a dose e a frequência de adm para ensaios de fase 3
Fase 3 – Dosagem; comparação com tratamento padrão; randomização para dois ou mais grupos; centenas e milhares de indivíduos / estudos internacionais acima de 800 pacientes / compara-se o novo com o existente / estudos randomizados / combinação de substâncias / estabelecimento do perfil terapêutico (indicações, dose e via de adm, contra-indicações, efeitos colaterais, medidas de precaução e interações clinicas relevantes) / demonstração de vantagem terapêutica / estratégias de farmacoeconomia
Fase 4 – farmacovigilância / pós comercialização / objetivos: restabelecer o valor terapêutico, identificar o surgimento de novas reações adversas, confirmação da frequência de surgimento das reações já conhecidas, avaliar as estratégias de tratamento
Aula 2 – Fundamentos de biotecnologia 
Biotecnologia: é qualquer processo tecnológico que envolva material biológico de origem animal ou vegetal / o papel dela é desenvolver produtos de melhor qualidade ao consumidor (geneticamente modificados, medicina e etc
Pode ser aplicada na agricultura, alimentação, química, eletrônica, energia, meio ambiente, pecuária e saúde
Na agricultura: eles acrescentam informações a estes para atender a uma condição ou produzir melhores produtos, a maioria dos organismos modificados são plantas.
Processos de modificação genética: clonagem – separação das cadeias de enzimas – implementação de gene 
Técnica do DNA recombinante: criado por engenharia genética com a inserção de um gene estrangeiro no código genético original de um ser vivo
Na saúde: eles se aplicam para a prevenção de doenças genéticas, como por exemplo a fibrose cística (doença hereditária). 
Biotecnologia vermelha - aplica-se ao uso da biotecnologia em processos médicos.
Soro x Vacina 
Os soros são usados para remediar a doença, ou seja, depois de já estar infectado / já contêm os anticorpos que o organismo precisa para se defender de um organismo patogênico
As vacinas são usadas para prevenção / estimulam o próprio sistema imune do corpo para proteger a pessoa contra infecções ou doenças que podem aparecer
Biotecnologia branca – Conhecido como a biotecnologia industrial, que é aplicada a processos industriais.
Probióticos x Prebióticos 
Probióticos: produtos farmacêuticos ou alimentares / encontrados em iogurtes e leites fermentados / microrganismos vivos / lactobacillus e as bifidobacterias / exercem efeitos benéficos ao organismo / agem no intestino / reforçam o desenvolvimento de bactérias saudáveis / aumentam a resistência imunológica 
Prebióticos: fibras não digeríveis / alimento para as bactérias intestinais benéficas / auxiliam na formação do bolo fecal / melhoram o trânsito intestinal / diminuem triglicerídeos e o colesterol / regulam também a glicemia 
Nos alimentos: aplicações práticas de processos de fermentação
Fermentação alcoólica (leveduras) e fermentação lática (bactérias láticas)
Aula 3 – Introdução à síntese química
Álcoois: OH ligado a um carbono saturado 
Fenóis: OH ligado diretamente a um carbono de um anel aromático
Cetonas: grupo funcional carbonila posicionado entre dois carbonos secundários
Aldeído: carbonila na extremidade da cadeia (o carbono da carbonila é primário)
Ácido carboxílico: carbono faz ligação dupla com um O e com OH 
Éter: presença de O ligado a dois carbonos 
Éster: parece o éter, porém possui uma carbonila no lugar o O
Amina: tem N ligado a cadeia carbônica 
Haletos orgânico: Bromo, Cloro, Iodo ligados a cadeia 
Síntese orgânica: ciência da construção de moléculas a partir de moléculas mais simples, usualmente disponíveis comercialmente
Reações químicas orgânicas (RQO)
Principais mecanismos: ruptura das ligações / ataques nucleofílicos e eletrofílicos aos reagentes orgânicos / formação de novas ligações e compostos intermediários 
Tipos de reações químicas orgânicas 
Substituição / Adição / Eliminação / Oxi-redução / Esterificação e Hidrólise 
Ruptura das ligações químicas 
Nas reações orgânicas é muito comum a formação de grupos intermediários instáveis, sendo, portanto, de existência transitória, nos quais o carbono não tem efetuadas suas quatro ligações / Estes grupos se originam da ruptura de ligações entre átomos, que pode ocorrer de modo homogêneo ou heterogêneo
Ruptura homolítica: a molécula é separada de modo igual para os radicais resultantes, ou seja, é uma cisão de ligação sem perda nem ganho de elétrons / não forma cargas
Ruptura heterolítica: ocorre quando o par eletrônico é quebrado de forma desigual / forma cargas 
Fatores que causam a ruptura dessas ligações: temperatura – pressão – luminosidade – reagente (polar-apolar) – solvente (polar-apolar)
Aula 4 – Reações Químicas de Substituição 
Reações de substituição são aquelas nas quais um átomo (ou grupo de átomos) da molécula orgânica é substituído por outro átomo (ou grupo de átomos)
Cisão homolítica – é uma reação lenta
Cisão heterolítica – é uma reação rápida 
1. Substituição em alcanos 
a) Halogenação (é uma cisão homolítica)
Essa reação ocorre com as substâncias simples dos halogênios (F2, Cl2, Br2 e I2), que tem um dos seus átomos substituídos por um átomo hidrogênio do alcano, ocorre na presença de luz (λ) e calor (Δ) / só utiliza cloro e bromo / basicamente para que ocorra a halogenação precisa de um alcano, bromo ou cloro como halogênio, luz e calor como catalizadores / a substituição ocorre em ordem: C terciário > C secundário > C primário 
1° etapa: cloro quebra
b) Nitração 
Essa reação ocorre pela substituição do hidrogênio por um grupo NO2 proveniente do ácido nítrico (HNO3 ou HO-NO2), na presença de ácido sulfúrico (H2SO4).
c) Sulfonação 
Essa reação ocorre pela substituição do H por um grupo SO3H proveniente do ácido sulfúrico em presença de trióxido de enxofre (SO3) à quente.
2. Substituição hidrocarbonetos aromáticos (é uma reação mais rápida – substituição eletrofílica)
- Halogenação: o catalizador é FeCl2
- Nitração: o catalizador é o mesmo, só que concentrado [H2SO4]
- Sulfonação: o catalizador é o calor (Δ)
- Alquilação de Friedel-Crafts: hidrocarboneto aromático + RCl / o catalizador é AlcL3 / o R que se liga ao anel
- Acilação de Friedel-Crafts: no lugar de RCl é R-C=O-Cl / vira uma cetona aromática 
3. Dirigência no anel aromático 
Nos anéis aromáticos já substituídos o grupo existente indica a posição de entrada do 2° substituinte 
Em cima do anel: orto (63%) / Embaixo: para (34%) / Ao lado: meta (3%) 
Aula 5 – Reações de adição e eliminação
1. Reações de adição
Ocorrem quando é possível quebrar ligações dos compostos e adicionar espécies químicas. Acontecem em compostos insaturados (com mais de uma ligação), aromáticos e compostos cíclicos. 
a) Adição de Hidrogênio (hidrogenação) 
- Reação chamada de Sebatier-Senderens.
- Serve de base para a produção de margarinas a partir de óleos vegetais.b) Adição de Halogênios (halogenação)
- Essa reação é espontânea. 
- A ordem de reatividade dos halogênios é Cl2> Br2 > I2 
- F2 é excluído pois tem alta reatividade e provoca a destruição do composto orgânico.
c) Adição de Halogenidretos HCl, HBr e HI (hidro-halogenação)
Ordem de reatividade: HI > HBr > HCl 
d) Adição de Água (hidratação)
· Regra de Markovnikov
O átomo de hidrogênio (ou qualquer eletrófilo) se adicionará preferencialmente ao carbono mais hidrogenado.
- Exceção a essa regra: HBr
- O Br vai se ligar ao carbono mais hidrogenado e H ao menos hidrogenado.
· Adições em Aromáticos 
Precisa de temperatura > 300° - Pressão 200 ATM – Catalisador (Ni ou Pt) – Luz violeta 
· Adições em Dienos 
· Adição em Alcinos 
a) Hidrogenação
A 2ª adição é mais lenta que a 1ª. 
Se o catalisador for forte, vai produzir o alcano direto.
Se for fraco, vai parar no alceno.
b) Halogenação 
c) Hidro-halogenação 
d) Hidratação 
2. Reações de eliminação
São aquelas em que alguns átomos ou grupo de átomos são eliminados da molécula orgânica. 
a) Desidratação 
A saída do hidrogênio ocorre do carbono menos hidrogenado. 
- Tipos de desidratação
Aula 6 – Reações de esterificação e hidrólise
Também chamada de esterificação de Fischer, consiste na reação entre um ácido carboxílico e um álcool, formando éster. 
A ordem de reatividade dos álcoois é: álcool primário > álcool secundário > álcool terciário.
Reação direta: lenta e reversível
Reação indireta: mais rápida e irreversível 
- Hidrolise de ésteres
Reação inversa da esterificação.
Feita em meio ácido (hidrólise ácida) 
Feita em meio básico (hidrólise básica ou saponificação) 
Aula 7 – Reações de oxidação e redução
· Reações de oxidação
a) Combustão
É a reação mais comum, ocorre com qualquer tipo de composto orgânico. 
Tem uma cadeia carbônica e oxigênio.
Ocorre a queima desse composto orgânico formando CO2 e H2O. 
Ex.: 1 CH4 + 2 O2 →Δ 1 CO2 + 2 H2O
b) Oxidação branda 
Alceno + água + oxigênio 
Forma um diálcool
c) Oxidação enérgica 
Ligação dupla e alta concentração de oxigênio [O]
Quebra a ligação dupla e entra o O 
d) Ozonólise 
Adiciona zinco como catalisador para destruir H2O2 para formar aldeído e cetona.
e) Oxidação de ciclanos (cadeia fechada n aromática)
Forma ácido carboxílico e água 
· Reações de redução 
São reações de inserção do hidrogênio em cetonas e aldeídos.
É o processo contrário da oxidação.
Aldeído + H = álcool primário 
Cetona + H = álcool secundário