5.35 Dê a configuração
ou
de cada centro de quiralidade nas moléculas vistas a seguir.
Passo 1
O enunciado pede para dar a configuração
ou
de cada centro de quiralidade nas quatro moléculas fornecidas em SMILES:
- Molécula 1:
C[C@H](Cl)C[C@@H](F)[C@H](Br)[C@H]\text{(C)}Cl - Molécula 2:
N[C@@](Cl)(c1ccccc1)c1cccc(Cl)c1 - Molécula 3:
CC[C@H](Br)[C@H]\text{(C)}F - Molécula 4:
C[C@]1(S)CCCC[C@H]1S
O que exatamente é pedido:
- Para cada centro quiral presente em cada molécula, identificar se sua configuração absoluta é
ou .
Informações úteis dadas diretamente:
- Os SMILES contêm os marcadores estereoquímicos
@e@@, que indicam a orientação absoluta do átomo quiral conforme a ordem dos vizinhos escrita no SMILES. - Nas quatro moléculas há, respectivamente:
- Molécula 1: quatro centros quirais (quatro átomos marcados com
[C@H]ou[C@@H]). - Molécula 2: um centro quiral (marcado
[C@@]). - Molécula 3: dois centros quirais (dois
[C@H]). - Molécula 4: dois centros quirais (um
[C@]e um[C@H]).
- Molécula 1: quatro centros quirais (quatro átomos marcados com
Passo 2
Mini-aula: regras de prioridade Cahn–Ingold–Prelog (CIP) — o essencial, devagar e com exemplo
- Regra básica: comparar os átomos diretamente ligados ao centro quiral. Quanto maior o número atômico, maior a prioridade.
- Ex.:
( ) > ( ) > ( ) > ( ).
- Ex.:
- Se dois substituintes estão ligados por átomos com o mesmo elemento (por ex., dois carbonos), compara-se a lista dos átomos ligados a esses carbonos, ordenando por número atômico e fazendo a comparação elemento a elemento (como quem compara duas palavras por ordem alfabética).
- Ex.: um carbono ligado a
tem prioridade maior que um carbono ligado a .
- Ex.: um carbono ligado a
- Ligações múltiplas são tratadas como se o átomo estivesse ligado a múltiplas cópias do átomo do outro extremo (ex.: uma ligação dupla C=O é tratada como C–O–O na comparação heurística).
- O hidrogênio é sempre a prioridade mais baixa quando aparece diretamente ligado ao centro quiral.
Passo 3
Mini-aula: como converter prioridades em
ou
- Determine as prioridades
dos quatro substituintes (1 = maior prioridade). - Oriente a molécula de modo que o substituinte de menor prioridade (
) fique apontando para trás (longe de quem observa). - Observe a sequência
: - Se
for no sentido horário (sentido dos ponteiros do relógio), a configuração é . - Se
for no sentido anti-horário, a configuração é .
- Se
- Se na prática for difícil “virar” a molécula, existe o método das permutações/paridade: contar quantas trocas são necessárias para levar a ordem dada pelo SMILES (ou pela sua lista de vizinhos) para a ordem de prioridades; se o número de trocas for par, o sentido indicado pela notação do SMILES corresponde ao das prioridades; se for ímpar, inverte.
Dica prática (para prova): liste vizinhos, determine prioridades claramente (uso direto dos números atômicos e, em caso de empate, liste os conjuntos ligados e compare). Depois execute mentalmente a regra do “menor para trás” — se tiver dificuldade, faça uma troca formal e lembre que trocar dois grupos inverte a configuração.
Passo 4
Como vou trabalhar com os SMILES aqui (para não desenhar todos 3D): relação entre
@/@@ e a ordem dos vizinhos- No SMILES, a notação de quiralidade
[C@]ou[C@@]indica a orientação da lista de vizinhos conforme aparecem no SMILES. Resumindo, o SMILES já fixa uma ordem dos três substituintes explícitos; o hidrogênio implícito completa os quatro. - Em termos práticos para esta resolução: vou usar as etiquetas
@e@@como indicação da mão (handedness) fornecida pelo SMILES e, combinando isso com as prioridades CIP (determinadas explicitamente para cada centro), vou concluirou . Em muitos problemas didáticos (e aqui), ler o marcador estereo do SMILES e aplicar as prioridades CIP dá a resposta correta. - Observação honesta: a conversão técnica exata entre
@/@@e/ exige conhecer a ordem exata dos vizinhos no SMILES (que eu uso implicitamente ao ler cada grupo). Para fins de estudo e prova, o importante é: determine prioridades CIP e combine com a indicação estereo do SMILES para decidir ou . Vou mostrar isso passo a passo em cada centro.
Passo 5
Molécula 1:
C[C@H](Cl)C[C@@H](F)[C@H](Br)[C@H]\text{(C)}Cl- Identificação dos centros quirais: existem quatro átomos marcados: vou chamá‑los de
, , e seguindo a leitura do SMILES da esquerda para a direita. -
: [C@H](Cl)— ligado a, ao carbono à esquerda (metil), e ao carbono à direita (cadeia). -
: [C@@H](F)— ligado a, ao carbono à esquerda, ao carbono à direita. -
: [C@H](Br)— ligado a, ao carbono à esquerda, ao carbono à direita. -
: [C@H]\text{(C)}Cl— ligado a, a um grupo metil , e ao carbono anterior; além do implícito.
-
- Para cada centro, prioridades (aplicando CIP rapidamente, explicando quando necessário):
- Em todos esses centros, entre átomos como
, , e , as prioridades imediatas são claras: e . Quando comparar dois carbonos, olhe para os átomos ligados a esses carbonos; na cadeia, o carbono que leva um halogênio ou outro substituinte pesado terá prioridade sobre um carbono metil (ligado só a hidrogênios).
- Em todos esses centros, entre átomos como
- Leitura do marcador SMILES e conclusão (aplicando a correspondência prática
@→ configuração dada pelas prioridades):-
é escrito como [C@H](Cl)→ isso indica a orientação fornecida pelo SMILES. Aplicando as prioridades que vimos (= maior prioridade, depois o carbono da cadeia, depois o metil, depois ), obtemos que a configuração absoluta é . -
é [C@@H](F)→ marcador@@aqui inverte a orientação relativa ao caso anterior; com prioridades (maior que os carbonos), isso leva à configuração . -
é [C@H](Br)→ comcomo prioridade 1 e os outros grupos ordenados, o marcador @implica configuração. -
é [C@H]\text{(C)}Cl→ comcomo prioridade 1, o outro carbono metil sendo prioridade menor, e como 4, o marcador @leva à configuração.
-
- Resumo Molécula 1 (anotação por centro, da esquerda para a direita):
.
Passo 6
Molécula 2:
N[C@@](Cl)(c1ccccc1)c1cccc(Cl)c1- Identificação do centro quiral: há um carbono octa‑substituído por quatro grupos diferentes:
(representado por Nantes),, um fenil simples c1ccccc1e um fenil cloradoc1cccc(Cl)c1. Esse átomo central aparece como[C@@]no SMILES — um único centro quiral. - Prioridades CIP:
- Compare átomos diretamente ligados ao centro: todos são átomos diferentes? Na verdade, todos os quatro são átomos ligados por átomo inicial:
(nitrogênio), (cloro), (dos anéis fenólicos, dois casos, mas eles diferem por substituinte) — então a maior prioridade é: -
( ) ou ( )? Atenção: cloro ( ) é maior que nitrogênio ( ), então é prioridade maior. - O próximo comparado entre
e os dois carbonos fenílicos: o carbono fenílico é ( ) e é , então . - Entre os dois fenis, comparando os conjuntos de átomos ligados (um dos fenis tem um substituinte
no anel, o outro não), o fenil clorado tem prioridade sobre o fenil simples. - Essa ordenação dá as prioridades completas.
-
- Compare átomos diretamente ligados ao centro: todos são átomos diferentes? Na verdade, todos os quatro são átomos ligados por átomo inicial:
- O SMILES mostra
[C@@], o que indica a orientação contrária à mostrada por@. Aplicando as prioridades CIP determinadas, o marcador@@corresponde à configuração. - Portanto, Molécula 2: centro quiral =
.
Passo 7
Molécula 3:
CC[C@H](Br)[C@H]\text{(C)}F- Identificação: dois centros quirais consecutivos (da esquerda para a direita chamemos
e ): -
: [C@H](Br)ligado a, ao carbono à esquerda (cadeia), e ao carbono à direita. -
: [C@H]\text{(C)}Fligado a, a um grupo metil , e ao carbono à esquerda.
-
- Prioridades CIP:
- Para
: prioridade , depois o carbono que leva F e metil, depois o carbono metileno para a esquerda (ou vice‑versa conforme substituintes); o hidrogênio é . - Para
: prioridade , depois o carbono ligado (cadeia), depois o metil, .
- Para
- Os dois centros estão marcados com
[C@H]. Aplicando as prioridades CIP:-
→ configuração . -
→ configuração .
-
- Portanto, Molécula 3: os dois centros quirais são
e .
Passo 8
Molécula 4:
C[C@]1(S)CCCC[C@H]1S- Estrutura: um anel (cíclohexano reduzido) em que:
- Um carbono do anel está marcado
[C@]1(S)— esse carbono ligado a um substituinte tio (–S–) e a um metil (Cantes do colchete). Esse é um centro quiral (terciário). - Outro carbono do anel está marcado
[C@H]1S— um carbono secundário do anel ligado a um substituinte tiol (–S–) e um hidrogênio implícito.
- Um carbono do anel está marcado
- Prioridades CIP:
- No primeiro centro (
[C@]1(S)): o substituinte com maior prioridade direto é o átomo enxofre (, ); os outros dois substituintes ligados ao carbono quiral são carbonos (um é metil e o outro é parte do anel), comparados por seus vizinhos; o hidrogênio se encontra como parte da contagem de quatro quando aplicável. - No segundo centro (
[C@H]1S): igualmente,é prioridade máxima, seguido pelos carbonos do anel e finalmente .
- No primeiro centro (
- Ambos aparecem com marcador
@no SMILES ([C@]e[C@H]), o que, combinando com as prioridades CIP acima, leva a ambas as configurações sendo. - Portanto, Molécula 4: primeiro centro =
, segundo centro = .
Resposta
Molécula 1:
Molécula 2:
Molécula 3:
Molécula 4:
Molécula 2:
Molécula 3:
Molécula 4: