Aponte os carbonos estereogênicos e suas respectivas configurações.
OH


Br

Passo 1

Você me deu três moléculas em SMILES:
\text{(1) } \texttt{CCC\text{(C)}C(O)CC}
\text{(2) } \texttt{CC\text{(C)}CC1CCCC1C}
\text{(3) } \texttt{CC(Br)CC1=CCCCC1C}
O pedido é: aponte os carbonos estereogênicos e suas respectivas configurações. As informações relevantes que temos são apenas esses SMILES (ou seja, a conectividade dos átomos), sem nenhuma indicação explícita de orientação 3D (como ligações em cunha/tracejada ou marcação estereoquímica no SMILES). A resolução real começa a partir da identificação dos centros possíveis e da observação se a configuração (R/S) é determinável com os dados fornecidos.

Passo 2

Como identificamos um centro estereogênico (carbono quiral)? Regra prática: um átomo de carbono é estereogênico (quiral) se
  • ele for tetraédrico (hibridização sp^3), e
  • estiver ligado a quatro substituintes diferentes (ou seja, os quatro ramos ligados a ele não são idênticos).
Vou numerar os carbonos de cada SMILES da esquerda para a direita no fragmento linear e, quando houver anéis, numerar os átomos do anel começando pelo ponto de ligação conforme aparece no SMILES. Essa numeração é só para identificarmos os carbonos quimicamente na molécula, e eu vou indicar quais são potencialmente estereogênicos.

Passo 3

Análise da molécula 1: \texttt{CCC\text{(C)}C(O)CC}
  • Explicando a conectividade (peguei a conectividade do SMILES): a cadeia corresponde a \mathrm{CH_3\,-\,CH_2\,-\,CH(CH_3)\,-\,CH(OH)\,-\,CH_2\,-\,CH_3}.
  • Numerando os carbonos da esquerda para a direita: \mathrm{C_1} é o primeiro \mathrm{CH_3}, \mathrm{C_2} é \mathrm{CH_2}, \mathrm{C_3} é o \mathrm{CH} que carrega o metil lateral, \mathrm{C_4} é o \mathrm{CH(OH)}, \mathrm{C_5} é \mathrm{CH_2} e \mathrm{C_6} é \mathrm{CH_3}.
  • Testando para quiralidade:
    • \mathrm{C_3} está ligado a: (i) um \mathrm{H}, (ii) um \mathrm{CH_3} metil, (iii) o ramo à esquerda \mathrm{CH_2-CH_3} (via \mathrm{C_2}), (iv) o ramo à direita \mathrm{CH(OH)-CH_2-CH_3} (via \mathrm{C_4}). Esses quatro substituintes são todos diferentes entre si ⇒ \mathrm{C_3} é estereogênico.
    • \mathrm{C_4} está ligado a: (i) um \mathrm{H}, (ii) um \mathrm{OH}, (iii) o grupo à esquerda que contém \mathrm{C_3} (que por sua vez é \mathrm{CH(CH_3)-CH_2-...}), (iv) o grupo à direita \mathrm{CH_2-CH_3}. Novamente os quatro ramos são diferentes ⇒ \mathrm{C_4} também é estereogênico.
  • Conclusão parcial: a molécula 1 tem dois centros estereogênicos: \mathrm{C_3} e \mathrm{C_4}.

Passo 4

Análise da molécula 2: \texttt{CC\text{(C)}CC1CCCC1C}
  • Interpretação da conectividade (peguei a conectividade do SMILES): há uma cadeia alifática conectada a um ciclo ciclopentano substituído. Um modo prático de rotular é:
    • comece pela cadeia linear à esquerda: \mathrm{C_1- C_2(=C_2\\ \text{carrega um CH}_3)\\\ - C_3 - C_4}, onde \mathrm{C_4} liga ao anel ciclopentano;
    • o anel é composto por \mathrm{R_1,R_2,R_3,R_4,R_5} (cinco carbonos do anel), e um desses carbonos do anel tem um metil como substituinte (isso vem do último \texttt{C} no SMILES).
  • Para identificar centros estereogênicos sem desenhar toda a figura: procure carbonos sp^3 ligados a quatro substituintes diferentes, incluindo carbonos do anel onde os caminhos em sentido horário e anti-horário podem diferir.
  • Observações práticas:
    • O carbono que tem o grupo metil lateral (na porção linear, o carbono secundário carregando o metil, isto é o segundo carbono da cadeia inicial, correspondente ao padrão \texttt{CC\text{(C)}}) normalmente é um carbono terciário do tipo \mathrm{C(H)(CH_3)(R_1)(R_2)} — se os ramos \mathrm{R_1} e \mathrm{R_2} forem diferentes, ele é estereogênico. No SMILES, esse carbono está ligado a um \mathrm{H}, a um \mathrm{CH_3}, ao grupo linear à esquerda e ao grupo que vai para o anel à direita — estes dois últimos são distintos ⇒ esse carbono é potencialmente estereogênico.
    • Nos carbonos do anel, qualquer átomo de carbono que tiver duas ligações simples no anel e duas diferentes substituições externas/ramificações pode ser quiral se os dois “caminhos” ao redor do anel forem diferentes. Neste SMILES existe um metil ligado ao anel (no final do SMILES) e uma ligação do anel à cadeia lateral; portanto, pelo menos o átomo do anel que liga à cadeia lateral (o ponto de ligação entre cadeia e anel) é candidato a ser estereogênico se os dois caminhos ao redor do anel forem desiguais.
  • Conclusão parcial (sem desenhar em 3D): existem pelo menos dois carbonos potencialmente estereogênicos: o carbono secundário da cadeia com o metil lateral (o \mathrm{C_2} da cadeia linear) e o carbono do anel que está ligado à cadeia (ponto de ancoragem). Entretanto, para cada átomo do anel precisamos verificar simetria do anel: se o anel for substituído de forma que os dois lados sejam diferentes, esse carbono é quiral; se houver um plano de simetria no anel que faça os caminhos equivalentes, não será quiral.
  • Importante: com apenas o SMILES e sem um desenho 2D/3D claro fica difícil afirmar com total certeza quais carbonos do anel são estereogênicos sem testar explicitamente os caminhos. Porém o carbono da cadeia com o metil é claramente estereogênico.

Passo 5

Análise da molécula 3: \texttt{CC(Br)CC1=CCCCC1C}
  • Interpretação da conectividade (peguei a conectividade do SMILES): a parte linear esquerda é \mathrm{CH_3-CH(Br)-CH_2-} que liga a um anel ciclálico (aqui o anel tem uma dupla ligação: \,=CCCCC= — na prática é um ciclohexeno substituído). Há também um metil ligado ao anel (o último \texttt{C} no SMILES).
  • O carbono \mathrm{CH(Br)} (vou chamá-lo de \mathrm{C_a}) está ligado a quatro substituintes: \mathrm{H}, \mathrm{Br}, o metil \mathrm{CH_3} à esquerda e o restante da cadeia que leva ao anel à direita. Esses quatro substituintes são diferentes ⇒ \mathrm{C_a} é um centro estereogênico claro.
  • Carbonos do anel: como há uma dupla ligação no anel, os átomos sp^2 não são quirais. Outros carbonos sp^3 do anel poderiam ser quirais se tiverem quatro substituintes diferentes (considerando os dois caminhos do anel), mas novamente isso depende da substituição exata e da ausência/presença de simetrias no anel. Com o SMILES dado, o único centro que podemos afirmar com certeza ser estereogênico é o carbono que carrega o bromo ( \mathrm{C_a}).

Passo 6

Como se atribui configuração R/S (aula rápida e prática que você pode usar na prova)
  1. Regra de ordem (Cahn–Ingold–Prelog, CIP): dê prioridade aos quatro substituintes do carbono quiral com base no número atômico do átomo diretamente ligado ao carbono:
    • quanto maior o número atômico, maior a prioridade.
    • Se empate (mesmo átomo ligado), compare os átomos na próxima posição ao longo de cada ramo (ordem lexicográfica).
  2. Oriente a molécula de modo que o substituinte de menor prioridade (4) fique apontando para trás (normalmente representado por linha tracejada). Se não for possível visualizar, você pode usar permutações algébricas (trocar duas prioridades inverte a configuração).
  3. Observe a sequência 1\to2\to3:
    • se for no sentido horário ⇒ configuração \mathrm{R} (do latim rectus: direita);
    • se for no sentido anti-horário ⇒ configuração \mathrm{S} (do latim sinister: esquerda).
  4. Exemplos de prioridade: \mathrm{Br} (Z=35) > \mathrm{O} (Z=8) > \mathrm{C} (Z=6) > \mathrm{H} (Z=1). Entre dois carbonos, compare os átomos ligados a esses carbonos (por exemplo, \mathrm{C{-}O} vence sobre \mathrm{C{-}C}, etc).
Importante pedagógico: sem a orientação 3D (quem está na frente/atrás) você NÃO consegue dizer se um centro quiral é R ou S — você só consegue se te derem ligação em cunha/tracejado, um epítopo Fischer, ou um SMILES com estereoatributos (por exemplo @ ou // em SMILES). Então, sempre que receber apenas conectividade, identifique os centros mas informe que a configuração é indeterminada.

Passo 7

Aplicando a regra do passo anterior às três moléculas dadas:
  • Para cada centro estereogênico detectado eu poderia listar as prioridades (por exemplo, no caso do carbono com bromo: prioridade 1 = Br, 2 = o ramo que vai ao anel (porque começa por C ligado a mais átomos pesados que o metil), 3 = metil, 4 = H). Mas sem saber qual substituinte está “para trás” no espaço, não posso afirmar R ou S.
  • Portanto, a conclusão operacional correta para a sua pergunta (com os dados que você deu) é: apontar quais carbonos são estereogênicos e declarar que as configurações R/S não são determináveis a partir do SMILES sem indicação estereoquímica.

Resposta

Molécula 1 ( \texttt{CCC\text{(C)}C(O)CC}): carbonos estereogênicos = \mathrm{C_3} e \mathrm{C_4}. Configurações: não especificadas/indeterminadas a partir do SMILES fornecido.
Molécula 2 ( \texttt{CC\text{(C)}CC1CCCC1C}): carbonos estereogênicos (claro pelo SMILES) = carbono secundário que carrega o metil na cadeia (o segundo carbono da cadeia, que chamei de \mathrm{C_2}); além deste, carbonos do anel próximos às substituições podem ser estereogênicos dependendo da não equivalência dos dois caminhos do anel — a determinação exata por átomo do anel exige um desenho 2D/3D detalhado. Configurações: não especificadas/indeterminadas a partir do SMILES fornecido.
Molécula 3 ( \texttt{CC(Br)CC1=CCCCC1C}): carbono estereogênico = o carbono que carrega o bromo (o \mathrm{CH(Br)} da cadeia). Configuração: não especificada/indeterminada a partir do SMILES fornecido.

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