Introdução à Química Farmacêutica - aula 1

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Prof. Licínio Andrade GonçalvesFaculdade Pitágoras Betim
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QUÍMICA
FARMACÊUTICA E
PLANEJAMENTO
DE FÁRMACOS
PROF. LICÍNIO ANDRADE GONÇALVES, MSC.
Prof. Licínio Andrade GonçalvesFaculdade Pitágoras Betim
APRESENTAÇÃO PESSOAL
• FORMAÇÃO
• Técnico em Patologia Clínica pelo Coltec/UFMG
• Farmacêutico – Faculdade de Farmácia/UFMG
• Mestre em Ciências Farmacêuticas (Química Biológica e Toxicologia) – PPGCF –
FAFAR/UFMG
• ATUAÇÃO PROFISSIONAL
• Farmacêutico da Secretaria de Saúde de Betim – 1993
• Referência Técnica da Assistência Farmacêutica =
• Farmacêutico Hospitalar- HPRB
• Farmacêutico da Atenção Secundária – UAI Sete de Setembro
• Farmacêutico da Atenção Primária – UBS Alvorada
• Professor do ensino superior – 2000 
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PLANO DE ENSINO DA DISCIPLINA
UNIDADE DE ENSINO 1: INTRODUÇÃO A QUÍMICA FARMACÊUTICA 
SEÇÃO 1: Seção 1 (Teórico) 
CONTEÚDO: Conceito e descoberta do composto-protótipo. Otimização do composto Protótipo. Fármacos estruturalmente 
específicos e inespecíficos. Grupamentos toxicofóricos, farmacoforico e auxoforico. Histórico e conceito da 
química farmacêutica e medicinal. O desenvolvimento da Química Medicinal. Importância e 
interdisciplinaridade da química farmacêutica e medicinal. Como se descobrem os novos fármacos. Bioensaios. 
Exemplos de moléculas pioneiras no mercado farmacêutico. 
SEÇÃO 2: Seção 2 (Teórico) 
CONTEÚDO: Definições de SAR (relação estrutura química e atividade farmacológica de um novo fármaco) e QSAR (Relação 
da estrutura química e atividade farmacológica quantitativa de um novo fármaco). Características físico 
químicas, farmacológicas e toxicológicas essenciais para o desenvolvimento racional de um novo fármaco. 
Cálculos matemáticos para as características físico químicas de um novo fármaco. 
SEÇÃO 3: Seção 3 (Prático) 
CONTEÚDO: Fase farmacêutica, farmacocinética e farmacodinâmica da ação dos fármacos; Influência das propriedades 
físico-químicas na ação dos fármacos. Conceitos e interpretação de Log P, Log D, pKa, Volume Molar, Peso 
molecular, Formula molecular, densidade e tensão superficial. Influência dos fatores estereoquímicos e 
conformacionais no reconhecimento molecular. Conceitos e interpretação sobre conformações das 
conformações, estereoisomeros e tautomeros. Interações intermoleculares entre fármacos e receptores 
SEÇÃO 4: Seção 4 (Prático) 
CONTEÚDO: Testes e seus significados. A história da evolução na elaboração de novos fármacos. Proteção de patente. 
Moléculas tridimensionais. Consulta em bancos de dados mundiais para a verificação do registro de vários 
compostos protótipos 
 
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PLANO DE ENSINO DA DISCIPLINA
UNIDADE DE ENSINO 2: ORIGEM DOS FÁRMACOS 
COMPETÊNCIAS: Conhecer as principais fontes de origem dos fármacos e entender a importância da biodiversidade e do 
planejamento racional na descoberta de novos fármacos. 
RESULTADO DE 
APRENDIZAGEM: 
Protótico (simulação) de novos fármacos, com ações e efeitos colaterais esperados. 
SEÇÃO 1: Seção 1 (Prático) 
CONTEÚDO: Fármacos de origem natural não-vegetal; Fármacos de origem natural vegetal; Fármacos descobertos a partir 
do estudo do metabolismo; Fármacos descobertos ao acaso; Fármacos sintéticos. 
SEÇÃO 2: Seção 2 (Teórico) 
CONTEÚDO: A diversidade molecular de diversos produtos oriundos de diferentes fontes, avaliando todas as características 
químicas, farmacológicas e toxicológicas, citando exemplos de cada classe. A diversidade molecular dos 
produtos naturais: produtos naturais vegetais, a diversidade molecular dos produtos naturais não-vegetais, 
fármacos descobertos a partir do metabolismo, fármacos sintéticos. 
SEÇÃO 3: Seção 3 (Teórico) 
CONTEÚDO: Relacionar as características químicas, farmacológicas e toxicológicas da estrutura química em relação ao 
organismo humano seguindo os aspectos: Tamanho e conformação de uma molécula, número de grupamentos 
metilenos numa cadeia, alteração do grau de insaturação, remoção de sistemas de anéis, , presença de 
grupamentos halogênios, presença de grupamentos hidroxila, presença de grupamentos carboxílico e sulfônico, 
presença de grupamentos yiois, sulfetos e enxofre 
SEÇÃO 4: Seção 4 (Prático) 
CONTEÚDO: Características ideais dos pró-fármacos; Conjugação com ácido glicurônico; Conjugação com aminoácidos; 
Conjugação com glutationa; Definição e classificação de pró-fármacos; Desenho de sistemas de pró-fármacos 
para objetivos específicos ; Fases do metabolismo de fármacos; Fatores biológicos e ambientais que afetam o 
metabolismo de fármacos ; Fundamentos do metabolismo de fármacos; Hidrólise de ésteres e amidas ; 
Latenciação de fármacos; Principais grupamentos que sofrem acilação ; Principais grupamentos que sofrem 
metilação; Principais grupamentos que sofrem oxidação; Principais grupamentos que sofrem redução ; 
Principais grupamentos que sofrem sulfatação; Tipos de metabólitos formados a partir dos grupamentos 
utilizados para a elaboração de um novo fármaco e a partir dos metabólitos gerados no organismo humano. 
 
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PLANO DE ENSINO DA DISCIPLINA
UNIDADE DE ENSINO 3: PLANEJAMENTO DE FÁRMACOS 
SEÇÃO 1: Seção 1 (Teórico) 
CONTEÚDO: A abordagem fisiológica no planejamento de fármacos; Bioisosterismo clássico e não-clássico; Hibridação 
molecular; Identificação dos grupamentos farmacofóricos; Influência da estereoquímica no planejamento de 
fármacos ; Planejamento de fármacos por modelagem ; Simplificação molecular 
SEÇÃO 2: Seção 2 (Prático) 
CONTEÚDO: Bioisosterismo. O emprego do bioisosterismo. Bioisósteros funcionais. Estratégias de alteração molecular pela 
substituição de grupamentos funcionais no composto protótipo. Sub-técnicas: fusão de anéis. Bioisosterismo 
clássico e não clássico. Bioisosterismo de anéis. Anelação. Quebra de anéis. Regioisomeria. O bioisosterismo na 
construção de uma serie congênere. Aplicação do bioisosterismo na descoberta de novos protótipos. 
SEÇÃO 3: Seção 3 (Prático) 
CONTEÚDO: A hibridação molecular empregando fármacos antigos para alvos novos. A hibridação molecular no desenho de 
protótipos duplos. 
SEÇÃO 4: Seção 4 (Teórico) 
CONTEÚDO: Simplificação molecular de produtos bioativos de fonte natural e sintética. Pratica: Desenhar várias moléculas 
no programa computacional ChemSketch 
 
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PLANO DE ENSINO DA DISCIPLINA
UNIDADE DE ENSINO 4: NOVAS ESTRATEGIAS PARA IDENTIFICAÇÃO E ELABORAÇÃO DE FÁRMACOS INOVADORES 
COMPETÊNCIAS: Conhecer as principais estratégias e etapas para o planejamento racional de fármacos inovadores a partir da 
modificação molecular de um composto-protótipo. 
RESULTADO DE 
APRENDIZAGEM: 
Estratégias moleculares de desenvolvimento de fármacos. 
SEÇÃO 1: Seção 1 (Teórico) 
CONTEÚDO: Conceito e histórico de pró-fármacos. Pró- fármacos carreadores. Pró-fármacos bioprecursores. O desenho de 
sistema de pró-fármacos para objetivos específicos: melhorando a aceitação pelo paciente, liberação lenta, 
especificidade de local, minimizando efeitos colaterais. Critérios utilizados para a elaboração correta de um pró-
fármaco. 
SEÇÃO 2: Seção 2 (Prático) 
CONTEÚDO: Definições e características ideais de fármacos me-too. Elaboração de fármacos Me-Too. Planejamento de 
fármacos Me-too. 
SEÇÃO 3: Seção 3 (Prático) 
CONTEÚDO: Relação estrutura química X atividade farmacológica de várias classes farmacológicas (analgésicos, 
antiinflamatórios, ansiolíticos, benzodiazepínicos e cardiovasculares. Aplicação das técnicas de alteração 
molecular com auxílio dos programas computacionais Chem Sketch e Marvin Sketch. Otimização do composto 
protótipo para a realização de novos análogos. Otimização e interpretação das características físico-químicas 
para a elaboração de um novo fármaco. Otimização e interpretação das características farmacológicase 
toxicoforicas para a elaboração de um novo fármaco. Interação com receptores próprios. 
SEÇÃO 4: Seção 4 (Teórico) 
CONTEÚDO: Estratégias industriais de descoberta de candidatos a fármacos. O conceito de estruturas privilegiadas. 
Screening. Aspectos da modelagem molecular no processo de fármacos inovadores. Pratica: Obter nos 
programas computacionais as diversas formas tridimensionais do composto-protótipo. 
 
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UNIDADE 1 
SEÇÃO 1
INTRODUÇÃO A QUÍMICA FARMACÊUTICA
CONCEITO E DESCOBERTA DO COMPOSTO-PROTÓTIPO. OTIMIZAÇÃO DO COMPOSTO PROTÓTIPO. FÁRMACOS ESTRUTURALMENTE
ESPECÍFICOS E INESPECÍFICOS. GRUPAMENTOS TOXICOFÓRICOS, FARMACOFÓRICO E AUXOFÓRICO. HISTÓRICO E CONCEITO DA QUÍMICA
FARMACÊUTICA E MEDICINAL. O DESENVOLVIMENTO DA QUÍMICA MEDICINAL. IMPORTÂNCIA E INTERDISCIPLINARIDADE DA QUÍMICA
FARMACÊUTICA E MEDICINAL. COMO SE DESCOBREM OS NOVOS FÁRMACOS. BIOENSAIOS. EXEMPLOS DE MOLÉCULAS PIONEIRAS NO
MERCADO FARMACÊUTICO.
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HISTÓRICO E IMPORTÂNCIA DA
QUÍMICA FARMACÊUTICA
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INTRODUÇÃO
• QUÍMICA FARMACÊUTICA, TAMBÉM
CHAMADA DE QUÍMICA MEDICINAL,
É UMA DISCIPLINA QUE TEM COMO
BASE A QUÍMICA, ENVOLVENDO
TAMBÉM ASPECTOS DAS CIÊNCIAS
BIOLÓGICAS, MÉDICAS E
FARMACÊUTICAS.
CARVALHO et al, 2003
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INTRODUÇÃO
• PREOCUPA-SE COM A INVENÇÃO,
DESCOBERTA, PLANEJAMENTO,
IDENTIFICAÇÃO E PREPARAÇÃO DE
COMPOSTOS BIOLOGICAMENTE
ATIVOS, COM O ESTUDO DO SEU
METABOLISMO, COM A
INTERPRETAÇÃO DO SEU MODO DE
AÇÃO EM NÍVEL MOLECULAR E COM A
CONSTRUÇÃO DAS RELAÇÕES ENTRE A
ESTRUTURA E A ATIVIDADE
Definição recomendada pela IUPAC (1996) elaborada por: C. G. 
Wermuth, C. R. Ganellin, R. Imhof, P. Lindberg e L. Mitscher
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OBJETIVOS
• PLANEJAMENTO RACIONAL DE BIOMOLÉCULAS;
• SÍNTESE. ISOLAMENTO DE PRODUTOS NATURAIS;
• IDENTIFICAÇÃO E ELUCIDAÇÃO ESTRUTURAL;
• DETERMINAÇÃO DE PARÂMETROS FÍSICO-QUÍMICOS E ESTRUTURAIS;
• DETERMINAÇÃO DA ATIVIDADE FARMACOLÓGICA;
• ESTUDO DAS INTERAÇÕES AO NÍVEL MOLECULAR;
• ESTUDO DAS RELAÇÕES ENTRE ESTRUTURA QUÍMICA E ATIVIDADE FARMACOLÓGICA.
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EM SUMA
• ESTUDAR AS PROPRIEDADES ESTRUTURAIS DE FÁRMACOS. FORNECER
CONHECIMENTOS TEÓRICOS PARA ENTENDIMENTO DE RELAÇÃO ENTRE A
ESTRUTURA QUÍMICA E A ATIVIDADE BIOLÓGICA DE FÁRMACOS,
OBSERVADA EM DIVERSAS CLASSES TERAPÊUTICAS; BEM COMO NOÇÕES
DE PLANEJAMENTO DE FÁRMACOS.
• ESTRATÉGIA: OS FÁRMACOS SERÃO ESTUDADOS SOB OS ASPECTOS DE NOMENCLATURA,
ESTRUTURA QUÍMICA, PROPRIEDADES ELETRÔNICAS, ESTÉRICAS E HIDROFÓBICAS, MECANISMO DE
AÇÃO MOLECULAR, MODIFICAÇÕES MOLECULARES RELACIONADAS À ALTERAÇÃO DA ATIVIDADE
BIOLÓGICA, TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS E METABÓLICAS QUE INTERFEREM NA AÇÃO
TERAPÊUTICA E ELIMINAÇÃO DOS FÁRMACOS
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ETAPAS FUNDAMENTAIS
• ETAPA DA DESCOBERTA
• Identificação e produção de novas substâncias ativas (“lead compounds”)
• ETAPA DA OTIMIZAÇÃO
• Modificações sintéticas na estrutura protótipo para aumentar potência,
seletividade e diminuir toxicidade.
• Estabelecimento e análise das relações entre estrutura e atividade
• ETAPA DO DESENVOLVIMENTO
• Otimização da rota sintética para obtenção em larga escala
• Modificação das propriedades farmacocinéticas e farmacêuticas para
adequação ao uso clínico
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QUÍMICA FARMACÊUTICA
Modificações químicas
de pequenas moléculas
Estudos de interação entre as 
moléculas ativas e seus alvos 
macromoleculares
(A) Reconhecimento molecular da tríade peptídica Phe-His-Leu pela ECA. As linhas
tracejadas indicam regiões onde há interação entre o substrato e a enzima.
(B) Interação dos fármacos captopril, enalaprilato (forma ativa do enalapril) e
ramiprilato (forma ativa do ramipril), respectivamente, com o sítio ativo da ECA.
Observa-se o aumento do número de interações em um dos bolsões da enzima,
exploradas em cada um dos fármacos
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Síntese orgânica
Técnicas cromatográficas
Identificação estrutural
Biologia molecular
Engenharia genética
Determinação da estrutura 3D
Micromoléculas Alvos 
macromoleculares
Enzimas
ácidos nucleicos
receptores
Ferramentas computacionais
Modelagem molecular,
QSAR, QSAR-3D
DESENHO DE NOVAS SUBSTÂNCIAS ATIVAS COM CARACTERÍSTICAS MELHORADAS COM BASE
NOS RESULTADOS DE ESTUDOS DE MODELAGEM LIGANTE-RECEPTOR
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QUÍMICA FARMACÊUTICA É INTERDISCIPLINAR
Bioquímica
Farmacologia
Biologia molecular
Imunologia
Toxicologia
Parasitologia
Microbiologia
Química Farmacêutica
Físico-química
Espectroscopia
Cristalografia
Química quântica
Matemática
Computação
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ASPECTOS GERAIS DA AÇÃO DOS
FÁRMACOS
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FÁRMACOS ESTRUTURALMENTE
INESPECÍFICOS
• DEPENDEM APENAS DE SUAS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS PARA PROMOVER O
EFEITO BIOLÓGICO
HALOTANO ISOFLURANO
Coef. part. (óleo/gás): 224,0 90,8 
Mec. ação: Complexação com 
macromoléculas da biofase
(interações de Van der Walls
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FÁRMACOS ESTRUTURALMENTE
ESPECÍFICOS
• COMPREENDEM A MAIORIA DOS
FÁRMACOS.
• O EFEITO BIOLÓGICO DEVE-SE À
INTERAÇÃO ESPECÍFICA COM
DETERMINADA
BIOMACROMOLÉCULA
(“RECEPTOR”)
• MODELO CHAVE-FECHADURA
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QUÍMICA FARMACÊUTICA NO APRIMORAMENTO DE
FÁRMACOS
Modificações 
estruturais
Alteração nas 
propriedades 
físico-químicas
Alteração no 
mecanismo de 
ação/potência
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ATIVIDADE DIAGNÓSTICA
COMO VOCÊS ESTÃO EM QUÍMICA ORGÂNICA?
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ATIVIDADE DIAGNÓSTICA
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