Reatividade em reações de Diels-Alder: uma prática computacional

Júnior, Valdemar Lacerda; Oliveira, Kléber T. de; Silva, Rodrigo Costa e; Constantino, Maurício Gomes; Silva, Gil Valdo José da

doi:10.1590/s0100-40422007000300038

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“…Com esse tipo de software, os alunos podem construir modelos virtuais de pequenas moléculas orgânicas usando representações moleculares comuns (bola-vareta, traço, espaço preenchido e superfícies, por exemplo). Nesse ponto, salientamos que essa aliança entre Tecnologia e Ciência vem provocando, nas últimas décadas, várias transformações em setores muito relevantes da nossa vida cotidiana, como é o caso da Educação, 12 ou mais especificamente, do ensino de Química.…”

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Uso de modelagem molecular no estudo dos conceitos de nucleofilicidade e basicidade

Ferreira¹,

Arroio²,

Rezende³

2011

Quím. Nova

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Recebido em 17/12/10; aceito em 5/5/11; publicado na web em 29/6/11 USING MOLECULAR MODELING TO STUDY NUCLEOPHILICITY AND BASICITY CONCEPTS. Molecular modeling enables the students to visualize the abstract relationships underlying theoretical concepts that explain experimental data on the molecular and atomic levels. With this aim we used the free software "Arguslab 4.0.1" (semi-empirical method) to study the reaction of 1-chloropropane with ethoxide in solution, known to lead to methyl propyl ether, through the S N 2 mechanism, and propene, through the E 2 mechanism. This tool allows users to calculate some properties (i. e. heat formation or electric charges) and to produce 3D images (molecular geometry, electrostatic potential surface, etc.) that render the comprehension of the factors underlying the reaction´s progress, which are related to the structure of the reagents, and the process kinetic clearer and easier to understand by the students.Keywords: visualization; molecular modeling; mental models. INTRODUÇÃOOs avanços na computação têm permitido a construção de softwares de alta performance, nomeadamente no que diz respeito ao uso de imagens 3D (tridimensionais) projetadas em duas dimensões que, devido a suas características, permitem uma melhor visualização dos modelos adotados pela comunidade científica para representar os arranjos atômicos e os processos envolvidos nos fenômenos químicos. Dada a natureza da Química, em que se buscam, incessantemente, representações de um mundo inacessível à percepção humana para a construção de diversos tipos de modelos (científicos, históricos, curriculares, escolares, mentais, etc.), 1 o uso dessas ferramentas tem-se tornado muito útil na pesquisa e no ensino. De acordo com Gilbert, 2 Russell e Kozma 3 e Chittleborough e Treagust, 4 um requisito essencial para o aprendizado da Química é a habilidade para formar modelos mentais. Sem um modelo mental apropriado, os estudantes não conseguem apreciar as relações entre a escala molecular e o fenômeno macroscópico observado, além de terem dificuldade em perceber a relevância e o papel da Química em suas vidas. De acordo com Gibin e Ferreira: 5 "O uso de modelos é importante para o desenvolvimento da Ciência e, além disso, é parte integrante do processo de aquisição do conhecimento pelo ser humano" (p. 1809). 5A formação de modelos mentais, também designados visualizações internas, tem merecido, por parte de alguns autores, um forte apoio. 2,[6][7][8][9] Embora seu uso seja generalizado, não há uma definição geral ou única do que possa ser entendido por modelo mental. Atualmente, vários pesquisadores se têm afastado da ideia inicial de que haveria algum isomorfismo entre as representações externas e os modelos que as pessoas têm ou constroem em suas cabeças, as representações internas. Neste trabalho, adotamos a perspectiva de modelo mental de Rapp, 6 ou seja, a de se constituir em uma estrutura de conhecimento organizada e internalizada. As relações causais, temporais e espaciais dos conceitos encontrar-se-ão codificadas...

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Section: Introductionunclassified

Uso de modelagem molecular no estudo dos conceitos de nucleofilicidade e basicidade

Ferreira¹,

Arroio²,

Rezende³

2011

Quím. Nova

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“…Por se tratar de um modelo matemático, ou seja, de uma representação simplificada da realidade, tudo o que se espera é descrever corretamente, ao menos qualitativamente, algum aspecto de interesse particular do problema sob estudo, de modo semelhante ao que é feito em outros trabalhos na área de educação. 3 A escolha deste nível de cálculo foi baseada na necessidade de minimizar o tempo computacional necessário para executar todas as etapas envolvidas no estudo da rea-ção. Dessa forma, é possível discutir todos os aspectos do tratamento computacional, desde a construção das entradas para os cál-culos até a análise final dos resultados, em uma única aula expositiva de aproximadamente 2 h, usando um sistema multimídia composto por datashow e computador (que, para tal finalidade, não precisa possuir muitos recursos; neste trabalho o equipamento utilizado possui um processador AMD de 1 GHz, com 256 Mb de RAM e HD de 40 Gb).…”

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O ensino de reações orgânicas usando química computacional: I. reações de adição eletrofílica a alquenos

et al. 2008

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Recebido em 30/10/06; aceito em 26/10/07; publicado na web em 9/4/08 TEACHING ORGANIC REACTIONS USING COMPUTATIONAL CHEMISTRY: I. ELECTROPHILIC ADDITION REACTIONS TO ALKENES. Basic concepts that play an important role in some organic reactions are revisited in this paper, which reports a pedagogical experience involving undergraduate and graduate students. A systematic procedure has been applied in order to use widespread available computational tools. This paper aims to discuss the use of computers in teaching electrophilic addition reactions to alkenes. Two classical examples have been investigated: addition to non-conjugated alkenes and addition to conjugated dienes. The results were compared with those normally discussed in organic textbooks. Several important concepts, such as conformational analysis and energy control (kinetic and thermodynamic) involved in reaction mechanisms can be taught more efficiently if one connects theoretical and practical tools.Keywords: organic mechanism teaching; electrophilic reaction; quantum chemistry. INTRODUÇÃOO ensino dos mecanismos de reações em disciplinas de Quími-ca Orgânica para alunos dos cursos de graduação e pós-graduação em Química ainda representa um desafio. De certa forma, as idéi-as dos alunos sobre reações orgânicas estão relacionadas à "intuição química" e refletem um conhecimento compartimentalizado. O entendimento de uma reação química envolve conceitos microscópicos (em nível molecular) e macroscópicos (coleção de muitas moléculas) dos sistemas químicos investigados (reagentes, estados de transição e produtos) e o que se espera é que o aluno consiga correlacionar estes conceitos. Os principais fatores macroscópicos que influenciam o curso das reações são essencialmente dois: a variação da energia livre do sistema (que atua no controle termodinâmico da reação) e a velocidade de conversão de reagentes em produtos (relacionada ao controle cinético). Considerando a estrutura molecular, é possível fazer uma abordagem enfocando conceitos fundamentais, como comprimentos de ligações, ângulo de torção, análise conformacional, superfícies de energia potencial, estruturas de mínimo e máximo de energia, estrutura do estado de transição e modos vibracionais relacionados à quebra e formação de ligações. A aprendizagem destes conceitos inter-relacionados conduz a uma compreensão da química na sua integralidade, e não apenas a uma compreensão fragmentada do conhecimento.Uma vez que o ensino é um processo dinâmico que exige envolvimento e constante reflexão sobre as várias etapas do processo, algumas vezes se fazem necessárias mudanças de paradigmas para que se possam conduzir práticas docentes que promovam uma aprendizagem mais eficiente pelos alunos. Este processo de construção pode ser feito por uma via dupla, aliando teorias a ferramentas computacionais. Dessa forma, há uma fundamentação capaz de permitir a compreensão de um fenômeno (teoria) e um instrumento (computador) facilitando esta compreensão, sem desprezar a relevância do professor como mediador do processo....

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An energetic analysis of the Diels-Alder endo:exo selectivity reaction by using composite methods

Leal

Pereira

Custódio

2018

Computational and Theoretical Chemistry

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Reatividade em reações de Diels-Alder: uma prática computacional

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Uso de modelagem molecular no estudo dos conceitos de nucleofilicidade e basicidade

Uso de modelagem molecular no estudo dos conceitos de nucleofilicidade e basicidade

O ensino de reações orgânicas usando química computacional: I. reações de adição eletrofílica a alquenos

An energetic analysis of the Diels-Alder endo:exo selectivity reaction by using composite methods

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