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Núcleo de Química de Heterociclos

NÚCLEO DE QUÍMICA DE HETEROCICLOS (NUQUIMHE)

Ver no Diretório de Grupos da CNPq Pesquisa Em Atividade

Contato:

marcos.nuquimhe@gmail.com (55) 3220 8756 Prédio:15A

Projetos

Extensão

Descrição: Esse projeto visa a determinação de halofenios e correspondentes haloanisois em matrizes de derivados de celulose como papéis e papelões, tabaco, solos, madeiras, cama de aviário, águas e ortifrutigrangeiros.


Pesquisa

Descrição: Esta proposta objetiva a reunião de 64 pesquisadores (31 grupos de pesquisas do CNPq) de alta competência e alunos de graduação (88) e de pós-graduação (134), vinculados a 1 instituição-sede (UFSM) e a 13 instituições membro (UFPel, FURG, UNIPAMPA, UFRGS, UNIFRA, URI, IFF-JC, UNISC, UFMS, UFGD, USP, UFRN, UFT), estabelecidas em 5 diferentes estados brasileiros, para, juntos, criarem um Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de “Química de Sistemas Moleculares e Supramoleculares”, visando agregar, de forma articulada com atuação em redes, grupos de excelência de pesquisa no tema “sistemas moleculares e supramoleculares”. Este tema trata da compreensão da matéria em seu primeiro estágio de auto-organização, isto é, as moléculas individuais começam a se organizar em uma jornada rumo aos sistemas mais complexos, quando as propriedades emergentes começam a aparecer como resultado das interações intermoleculares. Esta jornada terá como primeira estação, o protomaterial, que, dependendo da utilidade de suas propriedades emergentes, poderá vir a ser um material. Esta é uma área estratégica que responde a grande parte de demandas da ciência fundamental e das tecnologias inovadoras. O Instituto incluirá várias atividades, sendo destacadas as ações: o desenvolvimento de pesquisa de vanguarda e elevada qualidade, de padrão competitivo internacional na área de Química Molecular, Química Supramolecular e Materiais; a formação de recursos humanos qualificados, por meio dos cursos de pós-graduação nas áreas de atuação do Instituto e de envolvimento de estudantes de graduação em pesquisas vinculadas especificamente ao projeto de desenvolvimento científico e/ou tecnológico do Instituto; a transferência de conhecimentos para a sociedade, através do seu programa estruturado de educação em ciência e difusão de conhecimento, conduzido por seus pesquisadores vinculados à pesquisa do Instituto e pesquisadores da área de Comunicação participantes do Instituto, e pelos bolsistas vinculados ao projeto, focalizado preferencialmente na educação científica da população em geral, por meio de acordo com as redes de ensino das localidades onde se situam os grupos participantes do Instituto; a transferência de conhecimento para o setor empresarial e/ou para o setor público, com ênfase no treinamento de recursos humanos para empresas no âmbito de tecnologia química e laboratórios com Normas da Qualidade implantada (ISO 17025); e a realização de atividades para a internacionalização do instituto, a partir de ações que possibilitem a interação internacional com grupos de excelência de países líderes na área de atuação visando não só o aumento da produção científica e a melhoria da qualidade desta produção, mas também a mobilidade de pesquisadores formados ou em formação. Projeto recomendado pelo CNPq. Ainda não há previsão orçamentária…

Descrição: Desenvolver modelos moleculares adequados para estudos de estrutura supramoleculares de sistemas monocomponentes e multicomponentes em solução (Agregados e Géis) bem como no estado sólido cristalino (Engenharia de Cristais). Além disso, o estudo de modelos que incluíam moléculas entrelaçadas, ou Máquinas Moleculares, permitia o estudo de interações intermoleculares presentes em solução e/ou no cristal no mesmo sistema molecular.

Descrição: Financiamento do CEMAQUIM – Centro Multiusuário de Análises Químicas para prestar serviços multiusuários para a comunidade científica e setor produtivo.

Descrição: O objetivo desta proposta é reunir um número significativo de pesquisadores de alta competência para juntos formarem um núcleo de excelência em síntese orgânica, inorgânica, estudos da atividade biológica dos novos compostos sintetizados e estudo da Química de Sistemas Moleculares e Supramoleculares, visando agregar, de forma articulada com atuação em redes, grupos de excelência de pesquisa nos temas citados. Estas são áreas estratégicas que respondem a grande parte de demandas da ciência fundamental e das tecnologias inovadoras. Embora o Núcleo esteja, em um primeiro momento, mais voltado para a ciência fundamental, pretende preencher, de uma forma gradual, lacunas existentes no Estado e no País para fornecimento de um amplo arsenal de sistemas moleculares e supramoleculares com alto potencial para a aplicação como novos materiais, principalmente matérias moleculares, fármacos, formas farmacêuticas e sistemas de liberação controlada de fármacos. Para isto, as ações do Núcleo se concentrarão no desenvolvimento de pesquisa de elevada qualidade, de padrão competitivo internacional na área de Química Molecular, Química Supramolecular e Materiais; na formação de recursos humanos qualificados de pós-graduação e de graduação; na transferência de conhecimentos para a sociedade; na transferência de conhecimento para o setor empresarial e/ou para o setor público, com ênfase no treinamento de recursos humanos para empresas no âmbito de tecnologia química e laboratórios com Normas da Qualidade implantada (ISO 17025); e na busca a internacionalização do Núcleo. Os objetivos específicos visam: (i)síntese precursores como enonas ou compostos dicarbonílicos inéditos, especialmente trialometilados; (ii) síntese de heterociclos, triazenos e quitozanas; (iii) síntese de sistemas supramoleculares; (iv) Caracterização de sistemas moleculares e supramoleculares; (v) determinar as propriedades fundamentais dos sistemas moleculares e supramoleculares; (vi) estudo da atividade biológica das substâncias novas sintetizadas; (vii) divulgação dos resultados da pesquisa através participação de congressos e encontros de química e química medicinal, publicação em periódicos especializados e através da defesa de dissertações e teses.

Descrição: O presente projeto visa desenvolver, avaliar e validar de métodos analíticos para quantificação de herbicidas glifosato e paraquate em grãos, águas, mel e hortifrutigranjeiros, participar de ensaios de proficiência para os herbicidas glifosato e paraquate, acreditar os ensaios acima descritos, segundo normas NBR ISO/IEC 17.025, no INMETRO e credenciamento junto ao Ministério da Agricultura e ANVISA, publicar as novas metodologias analíticas desenvolvidas para análise de glifosato e paraquate em periódicos especializados, formar recursos humanos capacitados a realizar ensaios dentro de normas da qualidade NBR ISO/IEC 17.025 e proporcionar o desenvolvimento de estágios de iniciação científica, dissertações e/ou teses no tema de análise de agrotóxicos e em alimentos in natura e água.

Descrição: O objetivo específico do projeto é desenvolver metodologias sintéticas a partir de 4-alcoxivinil cetonas (enonas) para a síntese de compostos inéditos com potencial atividade farmacológica voltada a três vetores principais, os quais são: (i) síntese de compostos com potencial atividade antimicrobiana; (ii) síntese de compostos com potencial atividade antineurodegenerativa; (iii) síntese de compostos com potencial atividade antitumoral; Também faz parte dos objetivos dessa proposta: (iv) avaliar as atividades farmacológicas dos compostos sintetizados. Esses estudos serão realizados por grupos de pesquisa colaboradores. (v) realizar estudos estruturais dos compostos obtidos através do emprego de técnicas de Ressonância Magnética Nuclear, difratometria de Raios X e cálculos semi-empíricos de orbitais moleculares. Os dois últimos trabalhos serão realizados com o auxílio de pesquisadores colaboradores.

Descrição: O objetivo específico deste projeto fundamenta-se na síntese de novos precursores para a síntese de heterociclos a partir de b-alcoxivinil trialometil cetonas e uso desses novos precursores na síntese de compostos heterocíclicos biologicamente ativos e/ou seus análogos estruturais.

Descrição: Dentre as várias classes heterocíclicas existentes na literatura química, destacam-se neste projeto estudos sobre as que apresentam em suas estruturas heteroátomos como oxigênio e o nitrogênio, na sua maioria trifluormetil substituídas e mais especificamente relativas às classes dos pirazóis, pirróis ferrocenil substituídos e, principalmente poliheterociclos geminados como: acridinas (tacrinas híbridas), pirrolo[3,4-d]piridazinonas, pirimidinas espirocromeno derivadas, quinolinas (Norfloxacinos análogos) e naftiridinas na forma de seus complexos flúor-organoboro empregados no estudo de propriedades fotoluminescentes. Complementarmente, observa-se claramente que pesquisas em química de heterociclos fluorados abordando também o estudo de novos métodos sintéticos não convencionais como suportes sólidos, líquidos iônicos, grinding, micro-ondas e ultrassom, a sua elucidação estrutural completa via RMN, MS, IR, RX e avaliação de suas propriedades físico-químicas e biológicas como reflexo da modulação estrutural, são extremamente relevantes para o progresso desta área da ciência. Com ênfase no desenvolvimento da parte sintética relativa a obtenção dos compostos heterocíclicos de interesse biológico e de novos materiais com propriedades fotofísicas, o projeto prevê: (i) Síntese e polifuncionalização de sistemas heterocíclicos, visando o estabelecimento de rotas sintéticas para as estruturas-alvo com um custo benefício satisfatório. Especial atenção é dada a exploração da atividade catalítica de metais de transição, tais como Ni, Cu e Pd, para suprir as limitações encontradas nas metodologias clássicas de síntese de heterocíclos; (ii) Síntese de análogos estruturais do fármaco tacrina, utilizado no tratamento da doença de Alzheimer; (iii) Síntese de análogos estruturais trifluormetil substituídos do antibiótico norfloxacino, empregado no tratamento de infecções do trato urinário; (iv) Realização de estudos acerca do uso de azido vinilésteres na síntese seletiva de pirróis tetrassubstituídos, primeiramente fundidos a um anel piridazinônico, gerando pirrolo[3,4-d]piridazinonas e, num segundo momento, envolvendo substituintes organometálicos. Este estudo busca a exploração da regiosseletividade reacional, induzida pela presença de determinados substituintes provenientes dos azido vinilésteres, além do uso de metodologias alternativas como reações em cascata e irradiação de micro-ondas na geração de novos procedimentos sintéticos, mais rápidos, com menor número de etapas e sem o uso de catalisadores; (v) Síntese de sistemas espiro[cromeno[4,3-d]pirimidinas-5,1‟-cicloalcano e 5,6-diidrobenzo[h]quinazolinas, ambos trifluormetil-substituídos, e reações de N-derivatização de 2-amino-4-(trifluormetil)-5,6-diidrobenzo[h]quinazolina e 2-amino-4-(trifluormetil)-espiro-[cromeno[4,3-d]pirimidinas-5,1′-cicloalcano] visando explorar o potencial do efeito analgésico dos novos sistemas heterocíclicos sintetizados em um modelo de dor patológica e (vi) Síntese de novos complexos 1,8-naftiridina-BF2, visando sua aplicação na área de materiais. A preparação de 1,8-naftiridinas será feita através da reação de 4-alquil(aril/heteroaril)-4-alcóxi-1,1,1-triflúor-3-alquen-2-onas com 2,6-diaminopiridina. A seguir, reações de 2-amino-1,8-naftiridinas com cloretos de acila deverão conduzir às amidas naftiridínicas, as quais por reação com eterato dietílico de trifluoreto de boro produzirão os respectivos complexos heterocíclicos. Naturalmente, o estudo paralelo e exaustivo da estrutura de todos os compostos sintetizados através de RMN Multi-Nuclear, GC-MS, LC-MS, difração de Raios X, ensaios termoquímicos (TGA, DSC), ressonância plasmônica, MO Calculations (DFT, AM1, PM3), Docking, etc…está previsto no presente projeto.

Descrição: Em prosseguimento aos estudos da temática abordada pelo Núcleo de Química de Heterociclos (NUQUIMHE) da Universidade Federal de Santa Maria, a qual apresenta na atualidade uma disputa científica entre vários grupos de pesquisa internacionais e um grande desafio relativo à exploração máxima do potencial sintético de Beta-alcoxivinil trialometil cetonas na química de heterociclos trialometil substituídos, o projeto apresenta como proposta para o período de vigência de 2016 a 2021 (Bolsa de Produtividade em Pesquisa 1A + Grants), o desenvolvimento simultâneo de vários sub-projetos que se dedicarão a promover avanços significativos no estudo da síntese e derivatizações estratégicas de compostos heterocíclicos inéditos, aplicando micro-ondas, ultrassom, líquidos iônicos, catálise, etc… na otimização de novos processos sintéticos e visando promissoras bioatividades e/ou propriedades na área da química dos materiais. Isto será possível através do desenvolvimento de novas estratégias sintéticas para a obtenção de heterociclos via reações de ciclocondensação inter- e/ou intramoleculares, simples ou multi-componentes (RMCs), sob condições térmicas convencionais (Conventional Thermal Heating – CTH), e não convencionais como micro-ondas (Microwave – MW) e ultrassom (US), moinho de bolas (grinding) e líquidos iônicos (LI), partindo de precursores dieletrofílicos simples; as 4-alcóxi-1,1,1-trialo-3-alquen-2-onas cíclicas e acíclicas ou análogos em reações com diversos dinucleófilos e, via reações de flúor-inserção posteriores as heterociclizações empregando DAST, MFSDA, SelectFluor e outros reagentes fluorantes. Paralelamente, realizar-se-á a resolução estrutural via RMN (1H, 13C, 15N, 17O, 11B, 19F), GC-EM, difração de raios-X e cálculos semi-empíricos de orbitais moleculares (AM1), docking, e outros, como também, ensaios avaliando propriedades antimicrobianas frente a bactérias, fungos, algas e cepas de Micobacterium tuberculosis (UFSM/FURG), antitumorais (UFSC), inibição enzimática e capacidade antioxidante – DPPH (UFSM), e ensaios na área de termoquímica (TGA, DSG) e de fluorescência e marcação celular (UFSM/UFMG), visando aplicação em química de novos materiais. Em resumo, o presente projeto pretende obter como resultados principais: (i) a síntese e derivatização de precursores de heterociclos; (ii) o desenvolvimento de rotas de síntese para novos heterociclos com atividade farmacológica ou de novos materiais; (iii) contribuir para o desenvolvimento de um sub-grupo de pesquisa em Química Supramolecular de compostos orgânicos; (iv) a análise estrutural dos compostos sintetizados; (vi) o estudo da propriedades farmacocinéticas dos compostos obtidos; (vii) a formação de recursos humanos (níveis: iniciação científica, estágio, mestrado, e doutorado) e (viii) a consolidação e/ou manutenção das interações do NUQUIMHE com grupos de pesquisas emergentes ou consolidados na UFSM e/ou instituições associadas no Rio Grande do Sul e fora do Estado [UFSM, UFSC, FURG, UFMG, KENTUCKY (USA), HALIFAX (Canadá), etc…].

Descrição: O presente projeto de pesquisa tem como objetivo geral promover avanços científicos significativos na química de compostos heterocíclicos a partir do desenvolvimento paralelo de três eixos temáticos principais: (i) Desenvolvimentos sintéticos de moléculas heterocíclicas explorando reações de polifuncionalização, síntese de protótipos bioativos e de materiais fotoluminescentes; (ii) elucidação estrutural dos compostos sintetizados e (iii) estudo relativo a bioatividade e/ou propriedades na área da química de materiais. As séries de moléculas consideradas protótipos bioativos serão direcionadas aos laboratórios específicos em colaboração. Um dos objetivos específicos principais seria a abordagem da síntese e funcionalização de azóis polissubstituídos, explorando a atividade catalítica de metais de transição para a formação de ligações C-C (Sonogashira cross coupling) e C-N(Buchwald Hartwig cross coupling). A proposta visa sanar as atuais limitações encontradas no grau de substituição proporcionado pelas tradicionais rotas de acesso descritas para estes compostos heterocíclicos. Este objetivo tem por meta obter 40-50 azóis com elevado grau de complexidade e funcionalização através da: (i) síntese one-pot de sistemas pirazolil-triazólicos a partir do acoplamento entre alcinos e 4-halopirazóis, e posterior cicloadição com azidas orgânicas catalisadas por complexos de paládio e (ii) síntese de indazóis através da construção de ligações C-N (Buckwald-Hartwig), catalisadas por complexos de níquel. Através do desenvolvimento de rotas sintéticas selecionadas, espera-se obter e direcionar pelo menos 200 moléculas consideradas protótipos bioativos aos laboratórios colaboradores específicos para realização de ensaios de bioatividade do tipo: microbiológica, antitumoral, inibição enzimática, analgésica, anti-inflamatória, docagem molecular, etc…, considerando e avaliando sempre o parâmetro estrutura-atividade para possível remodulação estrutural heterocíclica e otimização da atividade ou propriedade de interesse de cada objetivo específico.Paralelamente há o objetivo de abordar a execução atividades relativas à determinação e caracterização de propriedades espectroscópicas, eletroquímicas, fotoluminescentes, cálculos de rendimento quântico, deslocamentos de Stokes e experimentos fotofísicos dos complexos heterocíclicos flúor-organoboro naftiridínicos e BODIPYs análogos desenvolvidos neste projeto de pesquisa. Este objetivo tem como meta avaliar e caracterizar as propriedades espectroscópicas, eletroquímicas e fotoluminescentes para ca. 30-40 complexos heterocíclicos flúor-organoboro naftiridínicos e BODIPYs análogos.

Descrição: Sendo descrito pela primeira vez há quase um século atrás, os líquidos iônicos (LIs) que são sais fundidos com baixo ponto de fusão, têm recentemente atraído interesse devido a variedade de potencias aplicações em processos químicos, biológicos e nos mais diversos materiais. As propriedades físico-químicas destes compostos podem ser facilmente ajustadas através da escolha adequada do cátion e ânion que os constituem. Assim, a propriedade mais atrativa dos LIs é a flexibilidade ou ajuste do desenvolvimento de propriedades físicas, químicas e biológicas pela mudança da estrutura do cátion e do ânion. Tais possibilidades têm impulsionado o interesse fenomenal na síntese de novos LIs. Assim, neste projeto pretendemos sintetizar e caracterizar novos líquidos iônicos dicatiônicos derivados do imidazol determinar a e força de interação cátion-ânion, e a seguir investigar a funcionalização covalente e adsorção física de NP de TiO2 com LIs sintetizados e determinar as e propriedades biológicas como citotoxicidade e atividade antimicrobiana. Adicionalmente, é objetivo de este projeto explorar como as propriedades mencionadas anteriormente são influenciadas ou moduladas pela a força de interação entre cátion-ânion dos LIs. Para alcançar este objetivo, utilizaremos técnicas de ressonância magnética nuclear, espectrometria de massas com ionização por eletrospray, calorimetria exploratória diferencial, análise termogravimétrica, condutividade elétrica, tensiometria (determinação da tensão superficial), microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, difração de Raios X, titulação calorimétrica, entre outras que forem necessárias durante a execução do projeto. Considerando os principais objetivos deste trabalho, os resultados esperados são classificados em resultados de produção científica, formação de recursos humanos, atendimento a interesses da sociedade.

Descrição: Mesmo sendo descrito pela primeira vez quase um século atrás, os líquidos iônicos (LIs) que são sais fundidos com baixo ponto de fusão, tem recentemente atraído interesse devido a variedade de potencias aplicações em processos químicos, biológicos e nos mais diversos materiais. As propriedades físico-químicas destes compostos podem ser facilmente ajustadas através da escolha adequada do cátion e ânion que os constituem. Assim, a propriedade mais atrativa dos LIs é a flexibilidade ou ajuste do desenvolvimento de propriedades físicas, químicas e biológicas pela mudança da estrutura do cátion e do ânion. Tais possibilidades têm impulsionado o interesse fenomenal na síntese de novos LIs. Assim, neste projeto pretendemos sintetizar e caracterizar novos líquidos iônicos dicatiônicos derivados do imidazol, determinar as suas propriedades físicas tais como tensão superficial, viscosidade, densidade, estabilidade térmica e força de interação cátion-ânion, e a seguir investigar as propriedades de surfactantes, lubrificantes, emulsionantes e propriedades biológicas como citotoxicidade e atividade antimicrobiana. Adicionalmente, é objetivo de este projeto explorar como os líquidos iônicos derivados do imidazol já desenvolvidos no nosso grupo de pesquisa afetam as propriedades reológicas de polímeros naturais derivados de polissacarídeos e finalmente investigar a estabilidade térmica e fotoquímica de líquidos iônicos farmacologicamente ativos, a sua adsorção em sílica mesoporosa para desenvolvimento de um sistema de liberação controlada, bem como a investigação da sua atividade anti-inflamatória. Para alcançar este objetivo, utilizaremos técnicas de ressonância magnética nuclear, espectrometria de massas com ionização por eletrospray, calorimetria exploratória diferencial, análise termogravimétrica, condutividade elétrica, tensiometria (determinação da tensão superficial), fluorímetro, microscopia eletrônica de transmissão, microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica, difração de raios-x, análises reológicas, titulação calorimétrica, entre outras que forem necessárias durante a execução do projeto. Considerando os principais objetivos deste trabalho, os resultados esperados são classificados em resultados de produção científica, formação de recursos humanos, atendimento a interesses da sociedade.

Descrição: O presente projeto está sendo proposto por pesquisadores da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, da Universidade Federal de Santa Maria, da Universidade Federal do Pampa e da Universidade de Santa Cruz do Sul. A proposta possui como tema o desenvolvimento, a avaliação e a caracterização da ação antifúngica e antibacteriana de um conjunto de moléculas orgânicas, cujos resultados preliminares apresentaram ausência de citotoxicidade nas concentrações microbicidas frente a isolados clínicos sensíveis e multirresistentes de bactérias e fungos de diferentes espécies.