Atribua uma configuração R/S a cada centro quiral nos compostos abaixo.
Passo 1
O enunciado pede: “Atribua uma configuração R/S a cada centro quiral nos compostos abaixo”. Os compostos fornecidos em SMILES são, na ordem:
Informações relevantes retiradas dos SMILES:
- Em (1) existe um carbono quiral (o carbono ligado a
, a um metil, a um grupo etil e a um hidrogênio). No SMILES não há marcador de estereoespecificidade (não há @ou@@), logo o estereocentro NÃO tem configuração absoluta indicada pelo SMILES. - Em (2) existe um carbono no anel ligado ao
que pode ser quiral (os dois caminhos ao redor do anel são diferentes por causa da dupla ligação); o SMILES também NÃO contém marcador @ou@@, logo a configuração absoluta NÃO está especificada. - Em (3) aparece o marcador
@@em\([C@@]\), portanto existe um centro quiral com estereoquímica indicada no SMILES. - Em (4) aparece o marcador
@em\([C@H]\), portanto existe um centro quiral com estereoquímica indicada no SMILES.
O que o enunciado pede: para cada centro quiral identificado, indicar se a configuração absoluta é
ou
. Nos casos em que o SMILES não indica estereoisomeria, não é possível atribuir
/
sem informação adicional.
Passo 2
Breve aula sobre como se atribui
ou
(regras de Cahn–Ingold–Prelog, passo a passo):
- Identificar o átomo tetraédrico com quatro substituintes diferentes — esse é o centro quiral.
- Para cada um dos quatro substituintes, olhar o átomo ligado diretamente ao centro quiral (os “átomos imediatamente ligados”) e ordenar os quatro substituintes por prioridade decrescente segundo o número atômico do átomo ligado: maior número atômico = maior prioridade. Escrever prioridades
(maior) a (menor). - Se houver empate (dois substituintes têm o mesmo átomo ligado, por ex. ambos são carbonos), desempata-se olhando-se os átomos ligados a esses átomos (lista de vizinhos), comparando-os em ordem decrescente de número atômico; repete-se tão profundamente quanto necessário. Para ligações múltiplas, trata-se como se os átomos ligados estivessem repetidos (por exemplo, C=O se conta como C ligado a O e a outro O fictício).
- Uma vez determinada a prioridade
, posicionar o menor (prioridade ) apontando para trás (ou imaginar que está para trás). Observar a sequência do : - se a sequência
segue no sentido horário, a configuração é (do latim rectus = correto/direito); - se segue no sentido anti-horário, é
(sinister = esquerdo).
- se a sequência
- Observação prática sobre SMILES com
@e@@: o SMILES pode já especificar a estereoquímica com@ou@@. Esses símbolos indicam o sentido da sequência dos vizinhos tal como aparecem na escrita do SMILES; para mapear@/@@para/ é preciso conhecer a ordem dos vizinhos no SMILES e aplicar as regras CIP. Um truque prático (usado aqui): moléculas padrão conhecidas mostram como @/@@se relacionam à configuração absoluta quando os vizinhos aparecem na ordem canônica do SMILES; assim pode-se aplicar o mesmo procedimento de prioridade seguido da informação@/@@para determinarou .
Passo 3
Aplicando as regras ao composto (1)
.
- Identificação do centro quiral: o carbono que carrega
é quiral (tem quatro substituintes diferentes: , , (o resto da cadeia) e ). - Prioridades (pela regra do número atômico):
-
(maior número atômico, 17) → prioridade 1. - O grupo
(o grupo etil, porque começa com um carbono que está ligado a outro carbono) → prioridade 2 (desempate favorável porque o carbono adjacente ao quiral neste substituinte está ligado a um carbono, enquanto o carbono do metil está ligado só a hidrogênios). -
(metil) → prioridade 3. -
→ prioridade 4 (menor número atômico).
-
- Porém: o SMILES não especifica estereoquímica para esse centro (não há
@/@@), portanto NÃO é possível dizer se éou apenas com o SMILES fornecido — faltam informações sobre a orientação espacial (wedge/dash) ou qual enantiômero é o que se quer. Conclusão prática: existe um centro quiral, mas a configuração absoluta NÃO está determinada pelo SMILES dado.
Passo 4
Aplicando as regras ao composto (2)
.
- Estrutura: é um ciclo com uma dupla ligação em uma posição e
ligado a um carbono adjacente; o carbono com é e pode ser quiral porque os dois caminhos ao redor do anel são diferentes (devido à dupla ligação em uma das cadeias). - Prioridades do centro candidato: os quatro ligantes seriam
(prioridade 1), (provavelmente prioridade 4), e os dois caminhos do anel (dois carbonos, desempate feito olhando os próximos átomos ao longo dos caminhos). - Como no caso (1), o SMILES NÃO traz marcador de estereoespecificidade (
@/@@) naquele átomo, então a configuração absoluta NÃO está indicada pelo SMILES. Portanto, não é possível atribuirou sem informação adicional (fórmula 3D, desenho com wedges, ou um SMILES estereospecífico).
Passo 5
Aplicando as regras ao composto (3)
.
- Identificação do centro quiral: o átomo marcado por
\[C@@]é o centro quiral. Seus quatro substituintes (átomos diretamente ligados a esse carbono) são:
A. um grupo metil;
B. um oxigénio(átomo O);
C. um substituinte(que chamarei de grupo “CCO”);
D. um substituinte(que chamarei de grupo “CC(=O)O”). - Aplicando CIP para as prioridades (examinar o átomo ligado diretamente ao centro quiral e, em caso de empate, os átomos subsequentes):
- O átomo ligado diretamente em B é oxigénio (O, número atômico 8) → prioridade 1.
- A e C e D têm átomos ligados diretamente que são carbonos (C, número atômico 6), então há empate entre A (metil), C (CCO) e D (CC(=O)O). Desempata-se olhando os átomos ligados a esses carbonos:
- Para o metil (A): o carbono metil está ligado a
. - Para o grupo C (CCO): o primeiro carbono desse substituinte está ligado a
; o próximo carbono leva ao oxigénio terminal. - Para o grupo D (CC(=O)O): o primeiro carbono deste substituinte está ligado a
, e o carbono carbonila está duplamente ligado a oxigénio (o que conta como átomo O duplicado no desempate).
- Para o metil (A): o carbono metil está ligado a
- Comparando os conjuntos de átomos ligados (critério de desempate), o caminho que leva à carbonila/oxiões (D) tem maior prioridade que o caminho que leva ao grupo alcoólico terminal (C), porque o carbono carbonila equivale a ter oxigênios (O) de alta prioridade. Assim a ordem fica:
-
(O) — prioridade . -
(o substituinte que leva à carbonila) — prioridade . -
(o substituinte que leva ao álcool terminal) — prioridade . -
(metil) — prioridade .
-
- Agora interpretar o marcador
@@: o SMILES especifica estereoquímica com@@. Pelo padrão SMILES (e por comparação com exemplos canônicos, por exemplo a notação usada para aminoácidos ondeN[C@@H]\text{(C)}C(=O)Orepresenta a forma L-(S)-alanina), o marcador@@aqui corresponde à configuraçãoquando se leva em conta a ordem dos vizinhos tal como escrita no SMILES. Aplicando a regra CIP com a ordem de prioridades acima e a convenção do SMILES fornecido, conclui-se que o centro marcado com `[C@@]) tem configuração absoluta .
(Resumo prático para o leitor: apliquei as regras CIP para classificar os quatro substituintes; como o SMILES já diz .)]
@@, e a ordem dos vizinhos no SMILES corresponde àquele mapeamento, isso resulta em
Passo 6
Aplicando as regras ao composto (4)
.
- Identificação do centro quiral: o átomo marcado por
\[C@H]\) é o centro quiral (é o carbono α ligado ao grupo amina \(\text{-N}\), ao grupo \(\text{-CO}_2\text{Me}\) através do carbonilo/éster, ao grupo benzil \(\text{-CH}_2\text{-Ph}\) e a um hidrogênio). - Substituintes conectados diretamente ao centro quiral: 1. um átomo de nitrogénio (N) — ligado diretamente → costuma ser prioridade alta por \(Z(N)=7\); 2. um carbono que é o carbono carbonila do éster (a ligação ao grupo \(\text{-CO}_2\text{Me}\) é feita através de um átomo de carbono) — imediatamente ligado ao centro está um átomo de carbono; 3. um carbono do grupo benzil (o \(\text{-CH}_2\) que leva ao anel fenil) — imediatamente ligado é um carbono; 4. um átomo de hidrogénio (H) — prioridade mais baixa. - Determinando prioridades com CIP: - Prioridade 1: o átomo N (número atômico 7) → prioridade \(1\). - Entre os dois carbonos (carbonilo/éster e benzil), compara-se o que está ligado a esses carbonos: * O carbono ligado ao grupo éster é um carbono carbonila que efetivamente está ligado a oxigênios (C=O e C–O), o que lhe confere prioridade alta ao comparar (presença de O). * O carbono benzílico está ligado a um anel aromático (carbonos) e hidrogênios; portanto o carbono carbonila tem maior prioridade. - Assim a ordem de prioridade fica: 1. \(\text{N}\) (prioridade \(1\)) 2. \(\text{C(carbonila\, do\, éster)}\) (prioridade \(2\)) 3. \(\text{C(benzil)}\) (prioridade \(3\)) 4. \(\text{H}\) (prioridade \(4\)) - O SMILES fornece o marcador@(simples) em
Resposta
(1) Não especificado (o SMILES não indica estereoquímica para o centro quiral).
(2) Não especificado (o SMILES não indica estereoquímica para o centro quiral no anel).
(3) .
(4) .
(2) Não especificado (o SMILES não indica estereoquímica para o centro quiral no anel).
(3)
(4)