13- A (-)-efedrina e a (+)-pseudoefedrina são duas anfetaminas que inibem a ação da adrenalina. Dadas às estruturas destes dois compostos, atribua as configurações R / S para os centros estereogênicos e diga qual a relação estereoisomérica entre as duas anfetaminas.
NHSHRHOH
(-)-efedrina
NHSHSHOH
(+)-pseudoefedrina

Passo 1

O enunciado pede duas coisas: (i) atribuir as configurações \mathrm{R}/\mathrm{S} para os centros estereogênicos das duas moléculas dadas e (ii) dizer qual é a relação estereoisomérica entre elas. As duas estruturas foram fornecidas via SMILES:
\text{(-)-efedrina: } \texttt{CN[C@@H]\text{(C)}[C@H](O)c1ccccc1}
\text{(+)-pseudoefedrina: } \texttt{CN[C@@H]\text{(C)}[C@@H](O)c1ccccc1}
Lista das informações relevantes extraídas do enunciado:
  • Cada molécula tem dois centros quirais adjacentes (vou chamá-los de \mathrm{C}_1 — o carbono ligado ao nitrogênio — e \mathrm{C}_2 — o carbono ligado ao grupo \mathrm{OH} e ao anel fenólico).
  • Os SMILES mostram especificadores estereoquímicos: no primeiro SMILES os centros aparecem como [\mathrm{C}@@\mathrm{H}] (em \mathrm{C}_1) e [\mathrm{C}@\mathrm{H}] (em \mathrm{C}_2); no segundo SMILES ambos aparecem como [\mathrm{C}@@\mathrm{H}]. Esses marcadores indicam a orientação relativa dos substituintes em cada carbono (ou seja, os dois centros não têm a mesma configuração absoluta nas duas moléculas: apenas um centro difere).
  • O objetivo final é dar as configurações absolutas \mathrm{R} ou \mathrm{S} para \mathrm{C}_1 e \mathrm{C}_2 em cada composto e classificar a relação entre os dois compostos.

Passo 2

Relembrando: o que é um centro estereogênico aqui?
  • \mathrm{C}_1: carbono ligado a \mathrm{N} (N-metilamino), a um grupo metila (\mathrm{CH_3}), ao carbono vizinho \mathrm{C}_2 e a um hidrogênio. É tetraédrico e quiral.
  • \mathrm{C}_2: carbono ligado a \mathrm{OH}, ao anel fenólico (um carbono do anel), a \mathrm{C}_1 e a um hidrogênio. Também tetraédrico e quiral.
    Vamos aplicar as regras de prioridade de Cahn–Ingold–Prelog (CIP) a cada centro para decidir \mathrm{R} ou \mathrm{S}.

Passo 3

Aula rápida e prática sobre as regras CIP (sem pular etapas):
  1. Para um centro quiral, compare os átomos ligados diretamente ao carbono quiral. O maior número atômico recebe prioridade maior (1 = maior prioridade).
  2. Se houver empate (dois substituintes têm o mesmo átomo ligado diretamente), compare os átomos ligados a esses substituintes, em ordem decrescente de número atômico, como se fosse uma “lista” (ex.: para dois carbonos, observe os três átomos ligados a cada um deles).
  3. O hidrogênio tem sempre a menor prioridade (4) quando presente.
  4. Depois de numerar prioridades 1,2,3 (4 é o H), coloque o grupo de menor prioridade (4) apontando para trás (ou imagine que você está vendo o centro de tal forma). Se a sequência 1 → 2 → 3 for no sentido horário, a configuração é \mathrm{R}. Se for anti-horário, é \mathrm{S}.
    Vou aplicar essa receita passo a passo para cada centro.

Passo 4

Aplicando CIP em \mathrm{C}_1 (carbono ligado ao nitrogênio): listar os quatro substituintes ligados diretamente a \mathrm{C}_1:
  • substituinte A: \mathrm{N} (o nitrogênio da amina N-metil) — átomo ligado é \mathrm{N} (Z = 7);
  • substituinte B: o carbono \mathrm{C}_2 (o carbono que carrega \mathrm{OH} e o anel) — átomo ligado é \mathrm{C} (Z = 6);
  • substituinte C: o grupo metila \mathrm{CH_3} — átomo ligado é \mathrm{C} (Z = 6);
  • substituinte D: o \mathrm{H} — átomo ligado é \mathrm{H} (Z = 1).
Logo, por primeiro critério: \mathrm{N} > \mathrm{C} \sim \mathrm{C} > \mathrm{H}. Então a prioridade 1 é o \mathrm{N}, prioridade 4 é o \mathrm{H}. Para decidir entre os dois carbonos (B e C) precisamos olhar aos átomos ligados a cada um na próxima “camada”:
  • o carbono \mathrm{C}_2 (substituinte B) está ligado — além de \mathrm{C}_1 — a \mathrm{O} (do \mathrm{OH}), a um carbono do anel fenólico e a um hidrogênio. Então sua lista de átomos ligados (em ordem de maior Z) é \mathrm{O} (8), \mathrm{C} (6), \mathrm{H} (1).
  • o carbono metila (substituinte C) está ligado só a três hidrogênios: lista \mathrm{H},\mathrm{H},\mathrm{H} (todos Z = 1).
Comparação entre listas: como \mathrm{C}_2 tem \mathrm{O} (Z = 8) enquanto o metila só tem \mathrm{H}, segue que \mathrm{C}_2 tem prioridade maior que o metila. Assim prioridades finais em \mathrm{C}_1:
  1. \mathrm{N} (prioridade 1)
  2. \mathrm{C}_2 (prioridade 2)
  3. \mathrm{CH_3} (prioridade 3)
  4. \mathrm{H} (prioridade 4)

Passo 5

Determinação prática da configuração em \mathrm{C}_1 da primeira molécula (a \text{(-)-efedrina}):
  • A partir do SMILES dado, a ordem de ligantes em torno de \mathrm{C}_1 (quando colocamos o \mathrm{H} apontando para trás) corresponde à sequência de prioridades que leva à configuração indicada pelos descritores SMILES. Usando as prioridades que achamos acima (1 = \mathrm{N}, 2 = \mathrm{C}_2, 3 = \mathrm{CH_3}), e sabendo que, na estrutura real (conforme o SMILES), a disposição faz a sequência 1 → 2 → 3 no sentido horário quando o \mathrm{H} está para trás, concluímos que a configuração absoluta de \mathrm{C}_1 é \mathrm{R}.
    (Resumo didático: \mathrm{N} \to \mathrm{C}_2 \to \mathrm{CH_3} gira no sentido horário com \mathrm{H} para trás → \mathrm{R}.)

Passo 6

Aplicando CIP em \mathrm{C}_2 (carbono ligado ao \mathrm{OH} e ao anel fenólico): listar diretamente ligados:
  • substituinte A: \mathrm{O} (do \mathrm{OH}) — átomo ligado é \mathrm{O} (Z = 8);
  • substituinte B: o \mathrm{C}_1 (carbono ligado ao \mathrm{N}) — átomo ligado é \mathrm{C} (Z = 6);
  • substituinte C: o carbono do anel fenólico (o anel) — átomo ligado é \mathrm{C} (Z = 6);
  • substituinte D: \mathrm{H} — átomo ligado é \mathrm{H} (Z = 1).
Pela primeira checagem: \mathrm{O} > \mathrm{C} \sim \mathrm{C} > \mathrm{H}. Então prioridade 1 é \mathrm{OH}, 4 é \mathrm{H}. Para decidir entre os dois carbonos (B = \mathrm{C}_1 e C = carbono do anel), olhamos à próxima camada:
  • o carbono \mathrm{C}_1 (substituinte B) está ligado a: \mathrm{N} (Z = 7), ao metila \mathrm{C} (Z = 6) e a um hidrogênio. Lista principal: \mathrm{N}, \mathrm{C}, \mathrm{H}.
  • o carbono do anel (substituinte C) está ligado a outros carbonos do anel e a um hidrogênio: sua lista principal é \mathrm{C},\mathrm{C},\mathrm{H}.
Comparando as listas dos dois carbonos, observamos que \mathrm{C}_1 tem \mathrm{N} (Z = 7) enquanto o carbono do anel não tem átomo com Z maior que 6 na sua lista, portanto \mathrm{C}_1 tem prioridade maior que o carbono do anel. Assim prioridades finais em \mathrm{C}_2:
  1. \mathrm{OH} (prioridade 1)
  2. \mathrm{C}_1 (prioridade 2)
  3. anel fenólico (prioridade 3)
  4. \mathrm{H} (prioridade 4)

Passo 7

Determinação prática da configuração em \mathrm{C}_2 da primeira molécula ( \text{(-)-efedrina}):
  • Com prioridades 1 = \mathrm{OH}, 2 = \mathrm{C}_1, 3 = fenil, 4 = H, e olhando a disposição indicada pelo SMILES (em que o segundo centro está marcado como [\mathrm{C}@\mathrm{H}], ou seja, a orientação é a oposta de [\mathrm{C}@@\mathrm{H}] do primeiro centro), a sequência 1 → 2 → 3 aparece no sentido anti-horário quando o \mathrm{H} está para trás. Portanto a configuração absoluta em \mathrm{C}_2 para a \text{(-)-efedrina} é \mathrm{S}.
    (Resumo didático: \mathrm{OH} \to \mathrm{C}_1 \to \text{fenil} gira no sentido anti-horário com \mathrm{H} para trás → \mathrm{S}.)

Passo 8

Agora aplicando o mesmo raciocínio à segunda molécula ( \text{(+)-pseudoefedrina}), os grupos ligados a cada centro são os mesmos, portanto as prioridades em cada centro são idênticas às calculadas acima. O que muda é a orientação absoluta indicada pelo SMILES: em \text{(+)-pseudoefedrina} os dois centros aparecem como [\mathrm{C}@@\mathrm{H}], isto é, o segundo centro tem configuração oposta à da efedrina. Mantendo as prioridades:
  • para \mathrm{C}_1: a configuração continua sendo \mathrm{R} (os dois SMILES têm o mesmo símbolo [\mathrm{C}@@\mathrm{H}] em \mathrm{C}_1, portanto mesma configuração absoluta);
  • para \mathrm{C}_2: agora a sequência 1 → 2 → 3 aparece no sentido horário (oposto ao visto na efedrina) quando o \mathrm{H} está para trás, portanto a configuração absoluta em \mathrm{C}_2 para a \text{(+)-pseudoefedrina} é \mathrm{R}.

Passo 9

Interpretação final e classificação da relação estereoisomérica:
  • Em resumo, a primeira molécula ( \text{(-)-efedrina}) tem configurações \mathrm{C}_1=\mathrm{R} e \mathrm{C}_2=\mathrm{S}.
  • A segunda ( \text{(+)-pseudoefedrina}) tem \mathrm{C}_1=\mathrm{R} e \mathrm{C}_2=\mathrm{R}.
    Observação sobre a relação: as duas moléculas têm a mesma configuração em \mathrm{C}_1 e configuracões opostas em \mathrm{C}_2 — portanto elas diferem em apenas um centro quiral. Isso significa que são diastereômeros (mais especificamente, epímeros, pois diferem apenas em um carbono estereogênico).

Resposta

(-)-efedrina: (1\mathrm{R},2\mathrm{S})
(+)-pseudoefedrina: (1\mathrm{R},2\mathrm{R})
Relação estereoisomérica: diastereômeros (epímeros; diferem em apenas um centro quiral)

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