Aponte os carbonos estereogênicos e suas respectivas configurações.
Passo 1
Você me deu três moléculas em SMILES:
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
), 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:
- Explicando a conectividade (peguei a conectividade do SMILES): a cadeia corresponde a
- Numerando os carbonos da esquerda para a direita:
é o primeiro , é , é o que carrega o metil lateral, é o , é e é . - Testando para quiralidade:
-
está ligado a: (i) um , (ii) um metil, (iii) o ramo à esquerda (via ), (iv) o ramo à direita (via ). Esses quatro substituintes são todos diferentes entre si ⇒ é estereogênico. -
está ligado a: (i) um , (ii) um , (iii) o grupo à esquerda que contém (que por sua vez é ), (iv) o grupo à direita . Novamente os quatro ramos são diferentes ⇒ também é estereogênico.
-
- Conclusão parcial: a molécula 1 tem dois centros estereogênicos:
e .
Passo 4
Análise da molécula 2:
- 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:
, onde liga ao anel ciclopentano; - o anel é composto por
(cinco carbonos do anel), e um desses carbonos do anel tem um metil como substituinte (isso vem do último no SMILES).
- comece pela cadeia linear à esquerda:
- Para identificar centros estereogênicos sem desenhar toda a figura: procure carbonos
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
) normalmente é um carbono terciário do tipo — se os ramos e forem diferentes, ele é estereogênico. No SMILES, esse carbono está ligado a um , a um , 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.
- 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
- Conclusão parcial (sem desenhar em 3D): existem pelo menos dois carbonos potencialmente estereogênicos: o carbono secundário da cadeia com o metil lateral (o
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:
- Interpretação da conectividade (peguei a conectividade do SMILES): a parte linear esquerda é
que liga a um anel ciclálico (aqui o anel tem uma dupla ligação: — na prática é um ciclohexeno substituído). Há também um metil ligado ao anel (o último no SMILES). - O carbono
(vou chamá-lo de ) está ligado a quatro substituintes: , , o metil à esquerda e o restante da cadeia que leva ao anel à direita. Esses quatro substituintes são diferentes ⇒ 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 (
).
Passo 6
Como se atribui configuração R/S (aula rápida e prática que você pode usar na prova)
- 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).
- 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).
- Observe a sequência
: - se for no sentido horário ⇒ configuração
(do latim rectus: direita); - se for no sentido anti-horário ⇒ configuração
(do latim sinister: esquerda).
- se for no sentido horário ⇒ configuração
- Exemplos de prioridade:
(Z=35) > (Z=8) > (Z=6) > (Z=1). Entre dois carbonos, compare os átomos ligados a esses carbonos (por exemplo, vence sobre , 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 (
): carbonos estereogênicos =
e
. Configurações: não especificadas/indeterminadas a partir do SMILES fornecido.
Molécula 2 (
): carbonos estereogênicos (claro pelo SMILES) = carbono secundário que carrega o metil na cadeia (o segundo carbono da cadeia, que chamei de
); 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 (
): carbono estereogênico = o carbono que carrega o bromo (o
da cadeia). Configuração: não especificada/indeterminada a partir do SMILES fornecido.