Análise Estrutural

Objectivos

A disciplina pretende dar ao aluno uma formação profunda na área de análise estrutural de compostos orgânicos, com base em técnicas de UV/Vis, IV, Massa e RMN. No caso da técnica de RMN, para além dos aspectos práticos de análise estrutural, serão transmitidos conhecimentos teóricos que permitam ao aluno, no final do semestre, poder processar espectros de RMN.

Caracterização geral

Código

7107

Créditos

6.0

Professor responsável

Eurico José da Silva Cabrita

Horas

Semanais - 4

Totais - 63

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Os alunos devem possuir conhecimentos gerais de química quântica, química física, na vertente de espectroscopia, e química orgânica.

Bibliografia

1. R. M. Silverstein, F. X. Webster, D. J. Kiemle, Spectrometric Identification of Organic Compounds, John Wiley & Sons, Inc.

2. E. De Hoffmann, J. Charette, V. Stroobant , Mass Spectrometry,  Principles and Applications, John Wiley & Sons.

3. T. D. W. Claridge, High-Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry, Pergamon (Tetrahedron Organic Chemistry Series, Volume 19).

4. D. A. Skoog, F. James. Holler, T. A. Nieman, Principles of Instrumental Analysis, Saunders College Publishing.

5. E. Pretsch, P. Bühlmann, C. Affolter, R. Martinez, Determinación Estructural de Compuestos Orgánicos, Springer-Verlag Iberica, 2001

Método de ensino

As aulas são leccionadas com recurso a modernas tecnologias de multimedia, incluindo animação 3D. Os alunos têm acesso a todos os equipamentos necessários, como sejam espectrómetros ou computadores pessoais equipados com software de processamento, de modelação e visualização 3D.

Método de avaliação

Avaliação global da Unidade Curricular:

Ao longo do semestre os alunos realizam 2 (dois) testes parciais obrigatórios, com diferente ponderação para a nota final: 1º Teste (40%) e 2º Teste (60%). A classificação final (nota global) será a média ponderada das notas dos testes parciais, somada à correção de nota devido a faltas às aulas (ver abaixo, Frequência). Só poderão ser aprovados à Unidade Curricular, os alunos que obtenham pelo menos 9.50 valores na nota global.

Frequência:

O número de faltas será diretamente repercutido na nota global, de acordo com a tabela apresentada no documento "Faltas.pdf", disponível em "Documentação de Apoio/Outros". Este sistema aplica-se a todos os alunos, independentemente do número de inscrições na UC. Caso o valor de penalização por faltas seja superior a 10.50 valores (ver o documento "Faltas.pdf"), o aluno não obterá frequência à componente TP da UC.

Exame de Recurso:

Os alunos que não tenham obtido nota global igual ou superior a 9.50 valores durante a avaliação contínua, terão acesso a uma única época de exame - Recurso. O exame de recurso incide sobre toda a matéria. A nota global será obtida pela soma da correção de nota devido a faltas às aulas (ver acima, Frequência) com a nota obtida no exame de recurso. Só serão aprovados os alunos que obtenham pelo menos 9.50 valores na nota global.

Materiais e equipamentos a utilizar durante os momentos de avaliação

Nos testes e nos exames só são permitidos, para além dos cartões de identificação, esferográficas, lápis e apagadores, cópias, em papel, das tabelas fornecidas no Clip e um calculador científico.

Conteúdo

Programa resumido

Espectroscopia de Infravermelho. Revisão de conceitos teóricos. Interpretação de espectros. Absorções características de grupos funcionais em moléculas orgânicas.

Espectrometria de massa. Aspectos instrumentais. Ionização e fragmentação. Mecanismos de fragmentação mais comuns. Contribuição para a elucidação de estruturas.

Ressonância magnética nuclear. Revisão de alguns aspectos teóricos. Aspectos práticos de RMN de alta resolução.

Análise estrutural de compostos orgânicos com recurso a espectros de UV/Vis, IV, Massa e RMN.

RMN de hetero-átomos.

Teoria avançada de RMN uni-dimensional. Apresentação de alguns programas de pulsos mais comuns. Simulação de espectros.

Introdução às técnicas bi-dimensionais. COSY, NOESY, HMQC e HMBC.

 

Programa detalhado

1. Revisão geral de conceitos em espectroscopia de Ultravioleta/Visível.

2. Revisão geral de conceitos em espectroscopia de Infravermelho.

3.    Introdução à espectrometria de massa.

       Princípios básicos.

       Instrumentação.

       Espectros de massa.

       Espectros de alta e baixa resolução.

       Massas exatas.

       Ionização e clivagem molecular.

       Grupos funcionais.

       Mecanismos  de fragmentação.

       Degradações simples e degradações complexas.

4.  Ressonância Magnética Nuclear.

4.1  Aspectos físico-químicos.

         Núcleos ativos em RMN.

         Energia das transições em RMN.

         Deslocamento (desvio) químico em 1H NMR.

         Deslocamento químico em 13C NMR.

         Referências de deslocamento químico.

         Escala d de deslocamento químico.

         Intensidade dos sinais em RMN.

         Acoplamento de spin em 1H e 13C NMR.

         Sistemas de spin.

         Análise de primeira ordem.

         Espectros de segunda ordem.

         Desacoplamento de spin.

         Saturação.

         Relaxação.

         Efeito nuclear de Overhauser (NOE).

         Análise estrutural  com base nas constantes de acoplamento. 

4.2  Aspectos teóricos da ressonância magnética nuclear.

         Precessão.

         Frequência de Larmor.

         Coerência de spin.

         Magnetização.

         Pulsos de radiofrequências.

         Obtenção do FID.

         Transformada de Fourier.

         Fase.

         Digitalização.

         Tempo de aquisição.

         Resolução digital e resolução real. 

         Experiências de pulsos múltiplos.

4.3  Aspectos instrumentais da ressonância magnética nuclear.

         Aparelhos de ondas contínuas.

         Aparelhos de transformadas de Fourier.

         Lock.

         Shim.

         Acumulação de transientes.

         Relação sinal ruído.

4.4  Espectroscopia de RMN em duas dimensões.

       Análise de espectros de correlação heteronuclear. HMQC, HMBC.

     Espectroscopia de correlação homonuclear. COSY.

       Contactos através do espaço. NOESY.