A Pós-Graduação em Química no IME está voltada para duas áreas: Química Orgânica e Físico Química. As linhas de pesquisas desenvolvidas nestas áreas são: Síntese Orgânica, Espectrometria, Catálise, Modelagem Molecular e Tecnologia Química.  Os projetos de pesquisas desenvolvidos nestas cinco linhas têm se modificado ao longo dos anos conforme as possibilidades existentes, os interesses acadêmicos dos professores e as necessidades do Exército e do País.

Em 1969 iniciávamos a Área de Síntese Orgânica, voltada para a síntese de fármacos, buscando rotas para tornar o País independente da importação de insumos para a produção de alguns medicamentos considerados básicos pela Central de Medicamentos (CEME) ou pelo Ministério da Saúde. Em 1972 ao darmos início à Área de Espectrometria buscávamos a modernidade nos voltando mais especificamente para a Ressonância Magnética Nuclear (RMN), ramo de destaque no contexto nacional. Ainda naquele ano foi criada a Área de Catálise, uma concepção inovadora, pois não era de nosso conhecimento a existência, até aquela data, de nenhum programa de mestrado voltado para a formação de especialistas em catálise. Em 2005 foi inserida a linha de Tecnologia Química, que tem por objetivo atender uma ação multidisciplinar existente no âmbito de projetos direcionados à interface de diferentes linhas de pesquisa, bem como possibilitar uma maior integração entre o curso de graduação em Engenharia Química e o Programa de Pós-graduação.

O Programa de Pós-Graduação em Química em nível de Mestrado e Doutorado foi credenciado pelo Conselho Federal de Educação em 1980 e recredenciado em 1987, segundo o Parecer nº 224/87.  O Programa de Pós-Graduação formou até junho/2007 220 Mestres e 53 Doutores distribuídos nas várias especialidades. Os nossos ex-alunos têm conseguido pleno sucesso na indústria ou nos diferentes institutos de pesquisas governamentais atuando como pesquisadores. Estes ex-alunos também compõem os quadros docentes de diferentes universidades federais e estaduais.  Além disso, a Seção mantém intercâmbio científico-tecnológico com diversas universidades e institutos de pesquisa nacionais e estrangeiros.

O Programa de Pós-graduação em Química continua com seu espírito inovador como pode ser constatado a partir dos temas de teses e dissertações. Adiconalmente possibilita interações com projetos de fim de curso de graduação e projetos de iniciação científica. Se por um lado procuramos ser inovadores nas nossas pesquisas por outro mantemos a parte formal do programa bastante estável, introduzindo as mudanças gradualmente e só tornando-as permanentes após um período de avaliação.

O Programa está em ascensão científica e acadêmica o que pode ser constatado pela qualidades das pesquisas desenvolvidas ou mesmo por sua produtividade. Os professores do Programa participam ativamente da comunidade científica nacional e internacional, tendo atualmente nos seus quadros o Presidente da Associação de Usuários de Ressonância Magnética Nuclear e o Diretor da Divisão de Química Medicinal da Sociedade Brasileira de Química. Os docentes do Programa também têm participado como organizadores, secretários ou presidentes de diversos eventos científicos ao longo dos anos, tais como:  XVIII Simpósio Ibero-americano de Catálise (2002), o IX Encontro Regional da SBQ-Rio (2002), XXVII Encontro de Física da Matéria Condensada (2004), IX Jornada Brasileira de Ressonância Magnética (2004),  2nd Brazilian Meeting on Medicinal Chemistry (2004), Workshop COLUMBUS IN RIO: Um Curso de Química Quântica sobre Métodos Multireferenciais, Superfícies de Energia Potencial, Estados Excitados e Dinâmica (2005), III Workshop em Física Molecular e Espectroscopia (2005), I Encontro Ibero-americano de Ressonância Magnética Nuclear (2005), International Symposion on Scattering, Coincidence and Absorption Studies of Molecules (2006), 11th NMR Users Meeting (2007) e o XIII Simpósio Brasileiro de Química Teórica (2007).

A linha de pesquisa em Catálise tem como objetivo básico a preparação e a caracterização de novos materiais para aplicação como catalisadores em diversos processos químicos. Os principais tipos de catalisadores estudados são: catalisadores ácido-base, catalisadores metálicos ou óxidos suportados e catalisadores mássicos.

A linha de pesquisa em Espectrometria está orientada para o desenvolvimento de metodologia experimental e aplicações da Ressonância Magnética Nuclear (RMN) em problemas químicos e de química medicinal. As técnicas em desenvolvimento em RMN incluem metodologias para excitação seletiva usando DANTE, seqüências de pulsos para medição de constantes de acoplamento heteronucleares a longa distância e seu uso na análise conformacional por modelagem molecular e ainda metodologias para medição de relaxação nuclear. A principal aplicação da RMN é na determinação dos mecanismos de atividade biológica de fármacos através do estudo de interações com biomoléculas (proteínas, DNA, membranas, etc.) e no uso destas informações no projeto de novos compostos bioativos.

Os estudos por Modelagem Molecular incluem a utilização de diversos programas - GROMACS, Gaussian, Insight-Discovery, Spartan, Gamess, Hyperchem, autodock, pymol, vmd, etc – na obtenção de estruturas detalhadas de proteínas, de DNA e de fármacos. A estrutura terciária de enzimas de interesse é gerada através de modelagem molecular por homologia, sendo a topologia dos sítios ativos utilizada no planejamento de inibidores através de processos de atracamento e dinâmica molecular no intuito de elucidar o mecanismo de ação biológica dos fármacos, com ênfase na modelagem de processos de interação droga-biomolécula e droga-membrana.   

A linha de Síntese Orgânica tem como foco o desenvolvimento / otimização de métodos de síntese associados à preparação de diferentes heterociclos com potencial bioatividade, assim como a síntese de resina reticulada com aplicação em química ambiental ou defesa química. Adicionalmente podem ser destacados a preparação de organo-fosforados, compostos de coordenação, agentes complexantes e potenciais fármacos. Dentre os compostos bioativos mais pesquisados podem ser evidenciados os antiparasitários (contra doença de Chagas, malária e leishmaniose), os fungicidas, os antibióticos, os pesticidas, os antineoplásicos e antídotos para intoxicação com organo-fosforados neurotóxicos.

A nova linha de Tecnologia Química compreende atividades de pesquisa visando o desenvolvimento de processos químicos e pesquisas com potencial aplicação tecnológica. Atualmente, os Processos Químicos são estudados teoricamente por Modelagem e Simulação utilizando técnicas de fluidodinâmica computacional (CFD) na avaliação de equipamentos, como a pilha térmica, e de fenômenos, como a dispersão gasosa. Nesta linha de pesquisa também são desenvolvidos trabalhos relacionados com a síntese e caracterização de pólvoras e propelentes e no estudo teórico de propriedades físico-químicas.