Preparação de derivados do lapachol em meio ácido e em meio básico: uma proposta de experimentos para a disciplina de Química Orgânica Experimental

In this educational paper we describe the extraction of lapachol from its natural source according to acid-base concepts in organic chemistry and the use of its derivatives β-lapachone and hydroxy-hydrolapachol to exemplify intramolecular cyclization, carbocation stability, Michael addition reaction and chromatography. The experiments were performed during three different undergraduate organic chemistry laboratory classes using low cost material, while avoiding color reagents for TLC visualization, as well as small-scale column chromatography to isolate the mixture of lapachol and β-lapachone.

Obtenção de biodiesel por transesterificação em dois estágios e sua caracterização por cromatografia gasosa: óleos e gorduras em laboratório de química orgânica

Methanolic transesterification of oils and fats was carried out in a two steps procedure, under basic and acidic catalysis. Palm, soybean, canola, corn, rice, grapeseed, sunflower, peanut, pequi and olive oils, besides tallow and lard were used as feedstock. Specific gravity, relative viscosity, thin layer chromatography and gas chromatography were used to characterize the biodiesel. Biodiesel was obtained in high yield and purity. Results were used to discuss the following key-concepts: 1 - triglycerides, composition and properties; 2 - nucleophilic acyl substitution under basic and acid conditions, 3 - thin layer chromatography, 4 - gas chromatography and its quantitative methods.

Frações da matéria orgânica e propriedades redox de substâncias húmicas em sedimentos de oceanos profundos

Previous studies have verified that free radicals such as quinone moieties in organic matter participate in the redox reactions in natural systems. These functional groups were positively correlated with the increase in aromaticity and hydrophobicity of the humic substances. As an alternative to relatively complex and expensive spectroscopic methods, the redox properties of the humic substances, determined by potentiometric titrations, have been used to evaluate organic carbon stability in soil and sediments. The present study aimed to perform organic matter fractionation and isolation of humic substances from deep oceans in different isobaths (750; 1,050; 1,350; 1,650; 1,950 m) to determine their redox properties by iodimetric titrations under an inert atmosphere and specified conditions of pH and ionic strength. Sediment samples were collected to the North and South of platforms of petroleum exploration located in the North of Rio de Janeiro State, Brazil. Fractions of organic carbon and redox properties of humic substances varied with origin and depth of the samples and with position North and South of the petroleum exploration area.

Acoplamento de cloreto de 4-nitrofenildiazônio com nucleófilos alifáticos: experimento integrado de síntese orgânica e cristalografia de raios X

This article describes an undergraduate experiment for the synthesis of p-nitrophenyldiazonium chloride and its coupling with acetylacetone and two enaminones, 4-phenylamino-pent-3-en-2-one and 4-amino-pent-3-en-2-one, in an adaptation of a previously reported synthetic protocol. The azo dyes 4-(E)-phenylamino-3-[(E)-2-(4-nitrophenylazo)]-3-penten-2-one and 4-(E)-amino-3-[(E)-2-(4-nitrophenylazo)]-3-penten-2-one were obtained, and the solid state structure of this latter azo compound was characterized by single crystal X-ray diffraction studies. This two-week integrated laboratory approach involves simple synthetic experiments and microwave chemistry in the organic laboratory plus crystallography analysis, suitable for novice students on undergraduate experimental chemistry courses.

Miniprojeto para ensino de Química Orgânica Experimental baseado no acoplamento catalítico N-C promovido por micro-ondas

This paper describes a three-week mini-project for an Experimental Organic Chemistry course. The activities include N-C cross-coupling synthesis of N-(4-methoxyphenyl) benzamide in an adapted microwave oven by a copper catalyst (CuI). Abilities and concepts normally present in practical organic chemistry courses are covered: use of balances, volumetric glassware, separation of mixtures (liquid-liquid extraction and filtration), chromatographic techniques, melting point determination and stoichiometric calculations.

A teoria de pearson para a disciplina de química orgânica: um exercício prático e teórico aplicado em sala de aula

We report a didactic experience in teaching Pearson's theory (HSAB) to graduate students in organic chemistry. This approach was based on teaching students how to use computer programs to calculate frontier orbitals (HOMO-LUMO). The suggested level of calculation was a semi-empiric PM3, proving to be efficient for obtaining robust and fast numerical results that can be performed easily in the classroom. We described a practical computational exercise and asked students to compare these numerical data with qualitative analysis using valence bond theory. A comprehensive solution of this exercise is presented, aiming to support teachers in their lessons.

Síntese de cristais líquidos derivados do nitroazobenzeno: uma proposta de síntese multi-etapas aplicada às aulas de química orgânica experimental

We describe a synthetic route consisting of five steps from aniline to obtain liquid crystal compounds derived from nitroazobenzene. Syntheses were performed during the second half of the semester in organic chemistry laboratory classes. Students characterized the liquid crystal phase by the standard melting point techniques, differential scanning calorimetry and polarized optical microscopy. These experiments allow undergraduate students to explore fundamentally important reactions in Organic Chemistry, as well as modern concepts in Chemistry such as self-assembly and self-organization, nanostructured materials and molecular electronics.

Mapas conceptuales como herramienta pedagógica en la enseñanza de la química orgánica

Organic Chemistry is a branch of Chemistry involving the study of the carbon atom, its compounds and reactions. Numerous investigations carried out in the field of teaching and learning processes indicate that knowledge of a conceptual and explanatory type is not conveyed in a conventional manner, but rather each individual is constructed. Therefore, the proposal for this study was devised to help students achieve significant sustainable learning in the area of reactivity in organic chemistry, using the Concept Maps described by Novak (1998) as a teaching tool.

Solo contaminado com cádmio: extratibilidade do metal e cinética química de degradação da matéria orgânica de torta de filtro

The chemical kinetics of sugarcane filter cake (FC) organic matter degradation at rates (0, 40, 80, and 120 t ha-1) in non-contaminated and different degrees of cadmium-contaminated Oxisol (0.19, 28, 56, 112 and 200 mg Cd kg-1) and DTPA-extractable Cd was studied. FC degradation was determined by quantifying CO2 emitted from soil samples during 72 days of incubation. DTPA-extractable Cd was performed after the incubation period. FC degradation was described by a two-stage equation of chemical kinetics. FC degradation rates were between 15 and 33%. Total CO2 emitted from FC declined with increasing degree in Cd-contamination and the DTPA-extractable Cd declined with FC rates.

RECENTES APLICAÇÕES EM SÍNTESE ORGÂNICA DE CATÁLISE FOTO REDOX MEDIADA POR LUZ VISÍVEL

In the past few years, photoredox catalysis has become a powerful tool in the field of organic synthesis. Using this efficient method, it is possible to excite organic compounds from visible light and attain alternative mechanistic pathways for the formation of chemical bonds, a result which is not obtainable by classical methods. The rapid growth of work in the area of photoredox catalysis is due to its low cost, broad chemical utility protocols, and, especially, its relevancy from the green and sustainable chemistry viewpoints. Thus, this study proposes a brief theoretical discussion of and highlights recent advances in visible-light-induced photoredox catalysis through the analysis of catalytic cycles and intermediates.

Efeitos de diferentes níveis de matéria orgânica no solo e de inóculo sobre a interação planta-Meloidogyne spp. e a produção massal de Pasteuria penetrans

Foram estudados os efeitos de quatro proporções de esterco de curral no solo, 0, 20, 33 e 50% (V:V), e três níveis de inóculo de Meloidogyne spp. (3.000, 6.000 e 9.000 J2 por planta) na concentração de fenóis em raízes de tomateiro, no desenvolvimento das fêmeas, nas células gigantes induzidas por esses patógenos e na infecção e reprodução de Pasteuria penetrans. O experimento foi conduzido em casa-de-vegetação, em delineamento inteiramente ao acaso com doze repetições, sendo avaliado 50 dias após a inoculação das plantas. O tamanho médio das fêmeas do nematóide foi maior quando as plantas foram inoculadas com 3.000 J2. Maior percentual de fêmeas infectadas por P. penetrans foi observado quando não se utilizou esterco no substrato ou quando as plantas foram inoculadas com 3.000 J2. As plantas inoculadas com 9.000 J2 e cultivadas no substrato com 20% de esterco foram as que produziram mais endósporos. A concentração de fenóis nas raízes aumentou à medida que se acrescentou esterco de curral ao substrato. As células gigantes de plantas cultivadas no substrato com 33 e 50% de esterco apresentaram menores número, tamanho e quantidade de núcleos. O aumento da proporção de esterco de curral ao substrato causou aumento nas concentrações de fenóis nas raízes, fato que foi deletério às células gigantes, prejudicial ao desenvolvimento do nematóide e à reprodução de P. penetrans.

Efeito do teor de matéria orgânica do solo, cultura de cobertura e sistema de plantio no controle de Pratylenchus brachyurus em soja

No controle do nematoide das lesões (Pratylenchus brachyurus), têm sido indicadas algumas estratégias visando redução dos níveis populacionais, e outras que estimulam o desenvolvimento radicular, assim, objetivou-se, neste trabalho, identificar os benefícios das interações entre culturas de cobertura, teor de matéria orgânica do solo e sistemas de plantio. Foram escolhidas 2 áreas com infestação natural do nematoide e implantadas as culturas de cobertura Crotalaria spectabilis, Pennisetum glaucum (milheto ADR 300), Brachiaria decumbens, milho (híbrido 'Formula'), além de tratamentos com e sem capina química. A testemunha foi o alqueive (capina periódica). O plantio das coberturas foi realizado no dia 22/02/2010, e, no dia 3/11/2010, foi implantada a cultura da soja. Cada ensaio contou com parcelas de 6 m e 10 linhas (espaçamento de 0,45 m). O delineamento utilizado foi o de blocos ao acaso, com 4 repetições. Como sub parcelas, foram utilizados o plantio direto e o convencional da soja e das coberturas, com a utilização de uma grade aradora. As avaliações constaram de massa seca de culturas de cobertura, níveis populacionais de nematoides, massa verde de raízes, massa seca de parte aérea e rendimento de grãos. De acordo com os resultados obtidos, a matéria orgânica do solo apresentou benefícios, com diminuição da taxa de multiplicação de P. brachyurus, além disso, houve interação com a cultura de cobertura e o método de plantio. O plantio convencional reduziu os níveis de infecção nas avaliações até 40 dias após a emergência (40 DAE), contudo, na avaliação seguinte (70 DAE), os níveis no plantio direto foram menores, evidenciando atributos positivos desta técnica de plantio. Dentre as culturas de cobertura, C. spectabilis apresentou maior antagonismo a P. brachyurus. A testemunha capinada e a capina química evitaram a multiplicação, mas o nematoide manteve níveis suficientes para causar prejuízos.

Análise discriminante de solos sob diferentes usos em área de Mata Atlântica a partir de atributos da matéria orgânica

Na região serrana do Estado do Rio de Janeiro (bioma Mata Atlântica), pequenos agricultores praticam agricultura itinerante no sistema de corte e queima. Neste trabalho, amostras de horizontes superficiais (0 -15 cm) de um Latossolo Vermelho-Amarelo sob cinco diferentes coberturas vegetais (Mata Atlântica, cultivo anual, café, banana e pastagem) foram coletadas para caracterização química dos teores de carbono nas diferentes frações de substâncias húmicas. As amostras obtidas sob mata e sob pastagem puderam ser nitidamente isoladas das demais pelo modelo discriminante construído. Aquelas representativas do grupo das culturas (banana, café e cultivo) foram superposicionadas, indicando haver semelhança entre os atributos relativos à matéria orgânica nos solos sob esses usos. O modelo obtido permitiu classificar corretamente 88% das amostras analisadas. Os atributos ácidos fúlvicos (AF), carbono orgânico (C), nitrogênio total (N) e relação C/N foram selecionados pelo modelo, sendo o teor de ácidos fúlvicos o atributo de maior peso relativo. Esse resultado indica que o fracionamento de substâncias húmicas permite a observação de alterações no solo que não são possíveis de serem identificadas pela simples determinação do teor de carbono orgânico total. Pelo padrão de agrupamento das áreas (mata-pastagem e banana-café-cultivo), denotou-se que o uso de fertilizantes pode se relacionar com alterações em atributos indicadores importantes, como o teor de ácidos fúlvicos.

Distribuição espacial da matéria orgânica, grau de floculação e argila dispersa em água em área de vegetação natural em regeneração e pastagem

Este experimento objetivou analisar as alterações no comportamento espacial dos atributos do solo: matéria orgânica (MO), argila dispersa em água (ADA) e grau de floculação (GF) em áreas ocupadas com vegetação natural em regeneração e em pastagem. As amostras de solo foram coletadas na profundidade de 0,0-0,2 m em uma grade amostral com 64 pontos, espaçados 10 m. Os dados foram submetidos à análise descritiva e, em seguida, foi realizada a análise geoestatística. Observaram-se os maiores valores para ADA e os menores valores de GF na área de pastagem. Todos os atributos apresentam dependência espacial para as duas áreas em estudo, com ajuste dos modelos esférico e exponencial. A confecção dos mapas temáticos por meio da krigagem ordinária permitiu melhor visualização da distribuição espacial dos atributos de solo.