5.35 Dê a configuração (R) ou (S) de cada centro de quiralidade nas moléculas vistas a seguir.
SHClRHFSHBrSHCl

NH2RClCl

SHBrSHF

SSHRHSH

Passo 1

O enunciado pede para dar a configuração (R) ou (S) 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 (R) ou (S).
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]).

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.: \text{Br} ( Z=35) > \text{Cl} ( Z=17) > \text{C} ( Z=6) > \text{H} ( Z=1).
  • 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 \text{Br},\\ \text{C},\\ \text{H} tem prioridade maior que um carbono ligado a \text{C},\\ \text{H},\\ \text{H}.
  • 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 (R) ou (S)
  • Determine as prioridades 1,2,3,4 dos quatro substituintes (1 = maior prioridade).
  • Oriente a molécula de modo que o substituinte de menor prioridade ( 4) fique apontando para trás (longe de quem observa).
  • Observe a sequência 1 \to 2 \to 3:
    • Se 1 \to 2 \to 3 for no sentido horário (sentido dos ponteiros do relógio), a configuração é (R).
    • Se 1 \to 2 \to 3 for no sentido anti-horário, a configuração é (S).
  • 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 concluir (R) ou (S). 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 (R)/ (S) 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 (R) ou (S). 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 C_2, C_4, C_5 e C_6 seguindo a leitura do SMILES da esquerda para a direita.
    • C_2: [C@H](Cl) — ligado a \text{Cl}, ao carbono à esquerda (metil), e ao carbono à direita (cadeia).
    • C_4: [C@@H](F) — ligado a \text{F}, ao carbono à esquerda, ao carbono à direita.
    • C_5: [C@H](Br) — ligado a \text{Br}, ao carbono à esquerda, ao carbono à direita.
    • C_6: [C@H]\text{(C)}Cl — ligado a \text{Cl}, a um grupo metil (\text{C}), e ao carbono anterior; além do H implícito.
  • Para cada centro, prioridades (aplicando CIP rapidamente, explicando quando necessário):
    • Em todos esses centros, entre átomos como \text{Br}, \text{Cl}, \text{F} e \text{C}, as prioridades imediatas são claras: \text{Br}>\text{Cl}>\text{C}>\text{H} e \text{F}>\text{C}>\text{H}. 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).
  • Leitura do marcador SMILES e conclusão (aplicando a correspondência prática @→ configuração dada pelas prioridades):
    • C_2 é escrito como [C@H](Cl) → isso indica a orientação fornecida pelo SMILES. Aplicando as prioridades que vimos ( \text{Cl} = maior prioridade, depois o carbono da cadeia, depois o metil, depois H), obtemos que a configuração absoluta é (R).
    • C_4 é [C@@H](F) → marcador @@ aqui inverte a orientação relativa ao caso anterior; com prioridades ( \text{F} maior que os carbonos), isso leva à configuração (S).
    • C_5 é [C@H](Br) → com \text{Br} como prioridade 1 e os outros grupos ordenados, o marcador @ implica configuração (R).
    • C_6 é [C@H]\text{(C)}Cl → com \text{Cl} como prioridade 1, o outro carbono metil sendo prioridade menor, e H como 4, o marcador @ leva à configuração (R).
  • Resumo Molécula 1 (anotação por centro, da esquerda para a direita): C_2=(R),\; C_4=(S),\; C_5=(R),\; C_6=(R).

Passo 6

Molécula 2: N[C@@](Cl)(c1ccccc1)c1cccc(Cl)c1
  • Identificação do centro quiral: há um carbono octa‑substituído por quatro grupos diferentes: \text{NH}_2 (representado por N antes), \text{Cl}, um fenil simples c1ccccc1 e um fenil clorado c1cccc(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: \text{N} (nitrogênio), \text{Cl} (cloro), \text{C} (dos anéis fenólicos, dois casos, mas eles diferem por substituinte) — então a maior prioridade é:
      1. \text{Cl} ( Z=17) ou \text{N} ( Z=7)? Atenção: cloro ( Z=17) é maior que nitrogênio ( Z=7), então \text{Cl} é prioridade maior.
      2. O próximo comparado entre \text{N} e os dois carbonos fenílicos: o carbono fenílico é \text{C} ( Z=6) e \text{N} é Z=7, então \text{N} > \text{C_{fenil}}.
      3. Entre os dois fenis, comparando os conjuntos de átomos ligados (um dos fenis tem um substituinte \text{Cl} no anel, o outro não), o fenil clorado tem prioridade sobre o fenil simples.
      4. Essa ordenação dá as prioridades completas.
  • O SMILES mostra [C@@], o que indica a orientação contrária à mostrada por @. Aplicando as prioridades CIP determinadas, o marcador @@ corresponde à configuração (S).
  • Portanto, Molécula 2: centro quiral = (S).

Passo 7

Molécula 3: CC[C@H](Br)[C@H]\text{(C)}F
  • Identificação: dois centros quirais consecutivos (da esquerda para a direita chamemos C_a e C_b):
    • C_a: [C@H](Br) ligado a \text{Br}, ao carbono à esquerda (cadeia), e ao carbono à direita.
    • C_b: [C@H]\text{(C)}F ligado a \text{F}, a um grupo metil (\text{C}), e ao carbono à esquerda.
  • Prioridades CIP:
    • Para C_a: prioridade 1=\text{Br}, depois o carbono que leva F e metil, depois o carbono metileno para a esquerda (ou vice‑versa conforme substituintes); o hidrogênio é 4.
    • Para C_b: prioridade 1=\text{F}, depois o carbono ligado (cadeia), depois o metil, 4=\text{H}.
  • Os dois centros estão marcados com [C@H]. Aplicando as prioridades CIP:
    • C_a → configuração (R).
    • C_b → configuração (R).
  • Portanto, Molécula 3: os dois centros quirais são (R) e (R).

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 (C antes 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.
  • Prioridades CIP:
    • No primeiro centro ([C@]1(S)): o substituinte com maior prioridade direto é o átomo enxofre ( \text{S}, Z=16); 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, \text{S} é prioridade máxima, seguido pelos carbonos do anel e finalmente H.
  • Ambos aparecem com marcador @ no SMILES ([C@] e [C@H]), o que, combinando com as prioridades CIP acima, leva a ambas as configurações sendo (R).
  • Portanto, Molécula 4: primeiro centro = (R), segundo centro = (R).

Resposta

Molécula 1: C_2=(R),\; C_4=(S),\; C_5=(R),\; C_6=(R)
Molécula 2: (S)
Molécula 3: (R),\; (R)
Molécula 4: (R),\; (R)

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