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14/03/2024 1 QMC1105 QUÍMICA ORGÂNICA FII 1º semestre 2024 Profa Ionara Irion Dalcol UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E EXATAS DEPARTAMENTO DE QÍMICA Quinta e sexta: sala 2127, prédio 18 - Volhardt, K.C. – “Organic Chemistry : Structure and function”- 3rd Freeman , (1999) - CAREY, F. A.; Química Orgânica, 7ª ed., vol. 1 e 2, AMGH Editora Ltda, Porto Alegre, 2011. - Solomons, T. W. G.; Fryhle, C. B.; Química Orgânica, 10a ed., vol.1 e 2, LTC Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., RJ, 2012. - Clayden, Greeves, Warren and Wothers. “Organic Chemistry”; Oxford University Press. NY, 2006. - Pavia, D.; Lampman, G.; Kriz, G.; Engel, R. "Química Orgânica Experimental – Técnicas de Pequena Escala" (3ª ed) São Paulo; Cengage learning, 2012. - Ault, A "Techniques and Experiments for Organic Chemistry" (4ª ed.) University Science Books, (1998) - PAVIA, D. L.; LAMPMAN, G. M.; KRIZ, G. S.; VYVYAN, J. R.. Introdução à Espectroscopia. Tradução da 4ª edição norte-americana. Cengage Learning, 2010. - Vollhardt P.; Schore, N. E. Química Orgânica- Estrutura e Função. (6ª Ed). Porto Alegre : Bookman, 2013. - The Index Merck. 2 Bibliografia Profa Ionara Dalcol 14/03/2024 2 Bibliografia 3 Profa Ionara Dalcol 4 Outras Leituras Indicadas Vogel 3a Ed Vogel 5ª Ed Profa Ionara Dalcol 14/03/2024 3 5 1ª PROVA: 26/04 2ª PROVA: 06/06 3ª PROVA: 28/06 ou 02/07 EXAME: 11/07 Datas Importantes Profa Ionara Dalcol 6 • Contextualização da Química Orgânica na área de Farmácia. • Unidades a serem trabalhadas • Farmacopéia brasileira • Solubilidade 1. INTRODUÇÃO Profa Ionara Dalcol 14/03/2024 4 7 A história da aspirina Salix alba SALICINA (Joseph Buchner – 1828 /H. Leurox- 1829) Metabolismo [O] Ácido salicílico Profa Ionara Dalcol 8 A história da aspirina AAS (Felix Hoffmann- 1897) Em 1859, o químico alemão Hermann Kolbe conseguiu sintetizar em laboratório o ácido salicílico – fato que evidenciou a ascensão da recém-criada química orgânica, possibilitando a síntese de novos compostos – processo chamado de síntese de Kolbe. Síntese de Kolbe-Schmitt Ácido salicílico 100 atm Em 1897, o farmacologista Felix Hoffmann (Bayer & Co), buscando meios de atenuar o constante desconforto de seu pai (que sofria de reumatismo crônico) gerado pelo uso do ácido salicílico, sintetizou a Aspirina® 14/03/2024 5 A história do paracetamol 1. FRANÇA, 1886 (Dr. Paul Hepp) 9 1886 - descoberta “acidental!” pelos médicos Arnold Cahn e Paul Hepp, de que a acetanilida funcionava como um poderoso antipirético ANTIFEBRINA Após, a antifebrina foi removida do mercado devido aos seus efeitos adversos: cianose e metemoglobinemia.... A amostra contida no frasco era, na verdade, de acetanilida! RÓTULO DO FRASCO ERRADO!!! Naftaleno - antiparasitário Profa Ionara Dalcol https://qnint.sbq.org.br/qni/popup_visualizarMolecula.php?id=s-8vaLIMvEcKje92Uy3Cfc8eNyEiSRdkk4cMCg- owU3EzY8naVq8xJfzI9iazVJSF2Bvg7he8U2DEISQ_hG5UQ 10 O. Hinsberg- químico da Bayer- converteu o p-aminofenol em um composto semelhante a acetanilida- . Síntese da fenacetina 2. Alemanha, Empresa Bayer Carl Duisberg, diretor de pesquisa da empresa Bayer (Alemanha) tinha um problema: encontrar um destino para quase 50 toneladas de p-aminofenol, um subproduto de síntese de outros produtos da Bayer. + A história do paracetamol Fenacetina - analgésico e antipirético, utilizada por mais de 90 anos, até a descoberta de que poderia ser carcinogênica e nefrotóxica 14/03/2024 6 1893- Descoberta do acetaminofeno como potente analgésico e antipirético!!!! 1953- a Companhia Sterling-Winthrop lançou o paracetamol no mercado!!!! 3. A descoberta do acetaminofeno (Paracetamol) Dr. Karl Morner, cientista alemão, descobriu que a acetanilida se transformava em acetaminofeno quando ingerida e metabolizada. https://sites.google.com/site/remideheegherparacetamol/historique-du-paracetamol 11 A história do paracetamol 1817 - Scheele (Suécia) - extraiu vários compostos orgânicos dos organismos vivos: Obtenção do glicerol das gorduras, do ácido úrico dos cálculos renais, do ácido tartárico da uva e ácido oxálico do Oxalis acetosella (trevo azedo). 1805 - 1817 – O farmacêutico Friedrich W.A. Sertürner (Alemanha)- isolamento da morfina (analgésico opioide) da Papever somniferum FONTE: https://www.oncoanestesia.org/?p=1386 14/03/2024 7 13 1825- 1828- o químico alemão Friedrich Wöhler (1828) derrubou a teoria da “força vital” sintetizando, acidentalmente, a uréia a partir de cianato de prata e cloreto de amônio. 14 1928- Alexander Fleming (UK, Prêmio Nobel de Medicina em 1945, juntamente com Howard Florey e Ernst Chain) – Descoberta da penicilina (Penicillium notatum) Penicilina Penicillium notatum 14/03/2024 8 15 1965- Robert Burns Woodward (USA)- recebeu o Prêmio Nobel de Química Revolucionou a química com as sínteses do colesterol, cortisona (1951), dos alcalóides quinina (1944), estriquinina (1954) e reserpina (1958; fármaco p/tratamento de hipertensão arterial). FONTE: https://cen.acs.org/articles/89/i13/R-B-Woodward-Caught-Film.html Colesterol Profa Ionara Dalcol SÍNTESE ISOLAMENTO 16 14/03/2024 9 17 Importância de se conhecer métodos e purificação e de análise de compostos orgânicos: Caso da talidomida A talidomida, desenvolvida na Alemanha para tratar hanseníase e lúpus, começou a ser distribuída pelo mercado mundial em 1957. Porém, como possuia ação sedativa, passou a “ser indicada para mulheres grávidas” no alívio dos típicos enjoos da gravidez. Em 1961, descobriu-se que somente o isômero dextrogiro ou (R) era responsável pelas propriedades analgésicas, sedativas e antessentires, enquanto a talidomida levogira (S) é teratogênica, isto é, provoca mutações no feto, provocando malformações como o subdesenvolvimento das pernas, ausência dos braços e outros defeitos no esqueleto dos futuros bebês O fármaco era vendido na forma de sua mistura racêmica, ou seja, a molécula desse composto é assimétrica, pois possui um carbono quiral (carbono com os quatro ligantes diferentes entre si) - talidomida possui dois enantiômeros: Porém.... 18 Profa Ionara Dalcol 14/03/2024 10 19Vollhardt P.; Schore, N. E. Química Orgânica- Estrutura e Função. (6ª Ed). Porto Alegre : Bookman, 2013. Profa Ionara Dalcol 20 14/03/2024 11 21 Farmacopeia Brasileira 1926- Rodolpho Albino Dias da Silva (farmacêutico e militar) foi o criador da primeira edição da Farmacopeia Brasileira (Pharm.Bras. I). FONTE: http://www.academiafarmacia.org.br/01_02122016.pdf Fonte: https://www.gov.br/anvisa/pt- br/assuntos/farmacopeia A função de uma Farmacopéia é estabelecer os requisitos de qualidade que os medicamentos devem obrigatoriamente obedecer. Profa Ionara Dalcol 22 Profa Ionara Dalcol 14/03/2024 12 23 Profa Ionara Dalcol 24 Uma breve revisão de conceitos básicos 14/03/2024 13 25 1. Forças Intermoleculares e Propriedades Físicas de Compostos Orgânicos As interações entre moléculas ocorrem entre moléculas da mesma espécie ou diferentes, influenciando no ponto de ebulição de um líquido e na sua solubilidade. https://www.fcav.unesp.br/Home/departamentos/tecnologia/LUCIANAMARIASARAN/forcas-intermoleculares-e-propriedades-fisicas.pdf Forças de atração intermolecular - Interações Íon-Dipolo - Interações Dipolo-Dipolo https://www.fcav.unesp.br/Home/departamentos/tecnologia/LUCIANAMARIASARAN/forcas-intermoleculares-e-propriedades-fisicas.pdf Profa Ionara Dalcol 14/03/2024 14 27 - Interações Dipolo Instantâneo-Dipolo Induzido Ocorrem entre as moléculas das substâncias apolares. Decorrentes de distorções momentâneas das nuvens eletrônicas das moléculas. Pontos de ebulição de alcanos não ramificados e seus isômeros ramificados 2-metilalcanos. Profa Ionara Dalcol 28 - Interações por Ligações de Hidrogênio Ocorrem entre as moléculas com átomo de hidrogênio ligado a elemento bastante eletronegativo como F, O ou N. Interação forte. https://www.fcav.unesp.br/Home/departamentos/tecnologia/LUCIANAMARIASARAN/forcas-intermoleculares-e-propriedades-fisicas.pdf Profa Ionara Dalcol 14/03/2024 15 - Composto orgânico: solúvel em soluções aquosas (água, ácido ou base) ou em solventes orgânicos (ex, éter etílico)????? - A solubilidade é o princípio químico básico de 3 técnicas muito utilizadas no laboratório de Química Orgânica: - Extração, - Cristalização - Cromatografia - A solubilidade é um indicador importante de várias de características estruturais. 29 1. Solubilidade Solubilidade é expressa em: gramas do soluto por litro do solvente (g/l ) Profa Ionara Dalcol Testes de solubilidade SEMELHANTE DISSOLVE SEMELHANTE - é a regra geral. Significa que compostos polares se dissolvem em solventes polares e compostos não polares se dissolvem em solventes não-polares. Em geral: Compostos orgânicos de baixo peso molecular contendo grupos funcionais polares são solúveis em água e em solventes polares como MeOH, EtOH, etc. À medida que o comprimento da cadeia aumenta, a solubilidade diminui. Um composto é solúvel se dissolver na extensão de cerca de 30 mg de sólido ou 1 gota de líquido em 1 ml de solvente 30 Profa Ionara Dalcol 14/03/2024 16 "solúvel" -se o composto for solúvel em uma proporção superior a 30-40 mg por ml de solvente (> 30 mg/ml) "parcialmente solúvel" -se uma quantidade significativa do composto for solúvel no solvente (~ 50%) Ácido cítrico: 620mg/ ml de água Colesterol: 0,002 mg/ mL de água Insolúvel Solúvel 31 Classificação dos compostos quanto a solubilidade 33 mg/ mL O que preconiza a Farmacopeia Brasileira: 321.000 mg /30 mL= 33,33 mg/mL 14/03/2024 17 33 https://www.fcav.unesp.br/Home/departamentos/tecnologia/LUCIANAMARIASA RAN/forcas-intermoleculares-e-propriedades-fisicas.pdf 34 https://www.fcav.unesp.br/Home/departamentos/tecnologia/LUCIANAMARIASARAN/forcas-intermoleculares-e-propriedades- fisicas.pdf 14/03/2024 18 35 QMC1105 QUÍMICA ORGÂNICA FII 1º semestre 2024 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E EXATAS DEPARTAMENTO DE QÍMICA 36 14/03/2024 19 Baseia-se no fato que a solubilidade de um composto orgânico, em um determinado solvente, às vezes aumenta grandemente quando este solvente é aquecido a uma temperatura próxima a seu PE. Figuras do livro “Laboratory Techniques in Organic Chemistry, 4th Ed” Mohrig, Alberg, Hofmeister, Schatz, Hammond 37 RECRISTALIZAÇÃO 1.Selecionar um solvente apropriado para a recristalização. 2. Dissolver o composto sólido no solvente a uma temperatura próxima a seu ponto de ebulição. 3. Adicionar carvão ativo se necessário 4. Filtrar a mistura quente para a remoção do carbono ativo e quaisquer impurezas insolúveis. 38 Etapas do processo de recristalização: 14/03/2024 20 5. Resfriar lentamente a mistura para a cristalização do composto desejado. 6. Coletar os cristais por filtração a vácuo, usando funil de Büchner. Remoção de impurezas solúveis. 7. Lavar os cristais com uma pequena quantidade de solvente FRIO. 8. Secar os cristais. 39 Etapas do processo de recristalização (cont): Solventes mais usuais em recristalização SOLVENTE PONTO DE EBULIÇÃO (ºC) SOLUBILIDADE EM ÁGUA água 100 - etanol 95% 78 sim acetona 56 sim metanol 65 sim éter de petróleo 20-90 não cicloexano 81 não acetato de etila 77 sim ácido acético 118 sim cloreto de metileno 41 não éter etílico 35 pouco solúvel tetracloreto de carbono 76 não clorofórmio 61 não 40 14/03/2024 21 Misturas de solventes utilizadas em recristalização: etanol-água tolueno-cicloexano metanol-água acetato de etila-hexano éter etílico-metanol metanol-clorofórmio clorofórmio-éter de petróleo metanol-cloreto de metileno 41