Da Química Medicinal à Química Combinatória e Modelagem Molecular: um Curso Prático 2a ed

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Da Química Medicinal à Química Combinatória e Modelagem Molecular, agora em sua 2ª edição revisada e ampliada, escrito por professores universitários, é um curso prático de química farmacêutica, que abrange desde o desenvolvimento de fármacos até a sua utilização. De forma clara e objetiva, são abordados métodos de separação e purificação de fármacos, determinação das constantes físicas, sínteses tradicionais, determinação estrutural, modelarem molecular, química combinatória e reações químicas de biotransformação. Com este livro, docentes, alunos e técnicos de Farmácia e Bioquímica, Química, Engenharia Química, Biomedicina, Microbiologia Aplicada e Práticas Computacionais terão a oportunidade de conhecer as técnicas mais modernas e obrigatórias de manuseio de fármacos, como complemento das práticas tradicionais de laboratório.

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1. Processos de separação e purificação de fármacos

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CAPÍTULO 1

Processos de separação e purificação de fármacos

TEREZINHA

DE JESUS

FARIA

Destilação

Noções gerais

A destilação é um método de separação de líquidos misturados com sólidos ou com outros líquidos, baseado na diferença dos pontos de ebulição dos diferentes componentes da mistura. O processo consiste no aquecimento de um líquido até seu ponto de ebulição, fazendo-o passar para o estado gasoso e, em seguida, retornar à forma líquida (condensação) por meio da refrigeração do vapor. O líquido obtido da condensação do vapor é chamado de destilado.

O ponto de ebulição é definido como a temperatura na qual a substância passa do estado líquido para o gasoso, ou seja, a temperatura na qual a pressão de vapor do líquido se iguala à pressão externa exercida sobre a superfície do líquido. A pressão de vapor de um líquido é a pressão exercida pelo líquido sobre a sua vizinhança, resultante da saída de moléculas da superfície do líquido na forma gasosa. O aumento da temperatura provoca o aumento da pressão de vapor do líquido, pois o aquecimento aumenta a energia cinética das moléculas, deslocando o equilíbrio para o sentido de formação de gás. A uma determinada temperatura, a pressão de vapor é constante, sendo normalmente expressa pela altura de uma coluna de mercúrio que produza a mesma pressão. As impurezas podem aumentar ou diminuir o ponto de ebulição, dependendo do tipo de interação existente entre elas e o líquido.

 

2. Propriedades físico-químicas de fármacos

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CAPÍTULO 2

Propriedades físico-químicas de fármacos

MARIA AUXILIADÔRA FONTES PRADO

Introdução

As ligações químicas que ocorrem entre uma substância estranha ao meio biológico (um fármaco) e determinados sítios das macromoléculas biológicas (os receptores) iniciam uma cascata de eventos bioquímicos que levam à modificação do papel fisiológico da macromolécula e, consequentemente, ao efeito farmacológico.

A utilidade terapêutica de uma substância depende da extensão de seu efeito farmacológico, que, por sua vez, está relacionada ao número e à força das ligações que ocorrem com o receptor e à sua concentração no local de ação.

O número e a força das ligações que ocorrem entre o fármaco e o sítio ativo da macromolécula biológica dependem dos grupos funcionais presentes na molécula do fármaco e do arranjo espacial desses grupos, ou seja, de sua estereoquímica. O estereoisômero que apresenta arranjo espacial dos grupos funcionais mais adequado para se ligar por maior número de ligações e com maior força é o mais potente.

 

3. Sínteses e semissínteses de fármacos

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CAPÍTULO 3

Sínteses e semissínteses de fármacos

DALVA TREVISAN FERREIRA

Introdução

O avanço do conhecimento na área de Química Farmacêutica, ou Química

Medicinal, tem possibilitado a introdução de novos agentes terapêuticos.

A produção industrial de tais agentes exige conhecimento dos mecanismos que regem as reações químicas, a interação com catalisadores e métodos especializados de purificação e identificação dos fármacos.

Esse complexo de operações define a Química Fina, um setor que gera produtos de composição química definida e alta pureza, do qual decorre um alto valor agregado.

Entre os produtos da Química Fina, encontram-se os fármacos, os aditivos alimentares, os defensivos agrícolas, os explosivos e outros.

No Brasil, a maior concentração das atividades com fármacos restringe-se à formulação e à embalagem. A produção continua pequena em decorrência da complexidade e do desconhecimento da tecnologia adequada ao setor, profundamente dependente de matérias-primas e princípios ativos importados.

 

4. Identificação espectrométrica de substâncias

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CAPÍTULO 4

Identificação espectrométrica de substâncias

CÉSAR CORNÉLIO ANDREI

E

MILTON FACCIONE

Introdução

Todas as vezes que um pesquisador se defronta com uma substância, algumas questões devem ser resolvidas, dentre elas sua purificação e identificação. Na identificação, pelo menos três técnicas são utilizadas habitualmente: a espectrometria de ressonância magnética nuclear (RMN), de hidrogênio (1H) e de carbono (13C); a espectrometria no infravermelho (IV) e a espectrometria de massas (EM). Todas essas técnicas experimentais resultam em um espectro e o pesquisador deve saber interpretá-lo. Essas análises também são úteis no controle de qualidade de produtos, relacionado a pureza, e para quantificar princípios ativos. Neste capítulo, iremos abordar alguns aspectos teóricos sobre essas técnicas e mostrar os procedimentos para a interpretação dos espectros.

Inicialmente, qualquer técnica a ser empregada na determinação estrutural necessita que a amostra apresente alto grau de pureza, sem o qual, na maioria das vezes a interpretação dos espectros pode se tornar inviável. Atualmente, este requisito tem sido atendido com o emprego de técnicas cromatográficas preparativas de alta eficiência ou resolução, tais como cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), cromatografia em coluna (CC) Lobar, cromatografia em placa preparativaradial (Cromatotron), cromatografia líquida contra-corrente, cromatografia com fluido supercrítico etc.

 

5. Química combinatória

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CAPÍTULO 5

Química combinatória

STELA REGINA FERRARINI

E

VERA LÚCIA EIFLER-LIMA

Introdução

O processo de desenvolvimento de novas entidades químicas de interesse farmacológico é demorado, trabalhoso e caro. Mesmo com o desenvolvimento de inúmeras novas tecnologias, o tempo para se descobrir um novo fármaco ainda gira em torno de 12-15 anos. Ainda assim, tem sido uma das áreas de pesquisa mais concorridas das últimas décadas, não somente por ampliar o combate às várias doenças que afligem o ser humano, mas também por envolver transações financeiras gigantescas. De uma maneira geral, a busca de moléculas com relevantes atividades farmacológicas emprega várias metodologias diferentes com o principal objetivo: descobrir tão rápido quanto possível moléculas com aplicações terapêuticas realmente úteis para a sociedade. Entre tais metodologias encontra-se a Química Combinatória (combichem), que busca suprir esta demanda sintetizando moléculas com grande variedade estrutural em um prazo relativamente curto para acelerar o processo de descoberta de compostos de interesse farmacológico.

 

6. Modelagem molecular

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CAPÍTULO 6

Modelagem molecular

THAÍS HORTA ÁLVARES

DA

SILVA

Introdução

Modelos são representações simplificadas de objetos e fenômenos físicos reais.

A modelagem consiste na construção e manipulação de modelos com objetivo de compreender mais profundamente as entidades por eles representadas.

A modelagem molecular consiste na geração, manipulação e/ou representação realista de estruturas moleculares e cálculo das propriedades físico-químicas associadas. Ela pode ser assistida por computadores. O instrumento matemático usado

é a química teórica, e a computação gráfica é a ferramenta para manusear os modelos. Atualmente, os sistemas de modelagem molecular estão munidos de poderosas ferramentas para construção, visualização, análise e armazenamento de modelos de sistemas moleculares complexos, que auxiliam na interpretação das relações entre a estrutura e a atividade biológica. São realizados cálculos de energias de conformação, de propriedades termodinâmicas, de orbitais moleculares e estatísticos.

 

7. Biotransformação de substâncias bioativas

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CAPÍTULO 7

Biotransformação de substâncias bioativas

REGINA MARIA GERIS

DOS

SANTOS

E

EDSON RODRIGUES FILHO

Introdução

Muito pouco tem se falado no Brasil sobre a estereoquímica dos fármacos e sua importância na terapêutica. De acordo com a sua disposição espacial, como a existência de dois enantiômeros, um fármaco pode antagonizar a ação do seu estereoisômero, ou um dos enantiômeros pode apresentar um efeito terapêutico e o outro ser responsável por um efeito secundário ou, ainda, os dois enantiômeros podem apresentar a mesma atividade, e apenas um deles manifesta um efeito indesejável. Dentre as várias outras consequências não menos importantes do estereoisomerismo,1 podemos citar o caso das dopaminas, mostrado a seguir, no qual apenas um dos enantiômeros é ativo contra o mal de Parkinson.2

Recentemente, a comunidade científica voltou sua atenção para a obtenção de substâncias enantiomericamente puras,3 uma vez que a existência de enzimas e receptores no organismo conduz a características biológicas diferentes nas estruturas quirais. O resultado dessa ação estereosseletiva dos receptores protéicos é devido a uma ocupação preferencial de um sítio receptor por um dos enantiômeros.3

 

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