8- Atribua as configurações
para os compostos abaixo e represente as estruturas dos respectivos enantiômeros.
Penicilina G
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para cada composto: (a) atribuir as configurações absolutas R / S dos centros quirais presentes e (b) representar a estrutura do enantiômero (isto é, a mesma molécula com todas as configurações invertidas). Os compostos são dados em SMILES:
-
-
-
“Penicilina G” — e o SMILES dado:
Informações relevantes extraídas do enunciado:
- Os três SMILES contêm marcações de estereoquímica com
@e@@, o que identifica quais átomos são quirais e sua orientação relativa no SMILES. - Para cada composto há vários centros quirais (cada ocorrência de
@/@@corresponde a um carbono quiral no SMILES fornecido). - A tarefa exige: (i) nomear cada centro como
ou ; (ii) fornecer a representação do enantiômero (que é obtida invertendo todas as configurações).
A resolução começa no Passo 2.
Passo 2
Breve aula sobre como atribuir
/
(regras de Cahn–Ingold–Prelog, explicadas passo a passo e com exemplos simples).
-
Identificar o átomo quiral: é um átomo covalentemente ligado a quatro substituintes diferentes (normalmente carbono ligado a quatro grupos diferentes — um deles pode ser H).
-
Priorizar os quatro substituintes segundo as regras CIP:
- Regra 1: o átomo diretamente ligado ao centro é comparado — maior número atômico = maior prioridade. Ex.:
. - Regra 2: se dois substituintes têm o mesmo átomo ligado diretamente (por exemplo, ambos são carbonos), olhamos à sequência de átomos ligada a esses carbonos (a chamada comparação “ordem lexicográfica” da cadeia: comparar os átomos a distância 1, se empatado comparar a distância 2, etc.). Ligações múltiplas são tratadas como se o átomo estivesse ligado a múltiplos átomos idênticos (p.ex., um C=O trata-se como C ligado a O e a O duplicado conceitualmente).
- Regra 3: se houver isótopos, o de maior massa tem prioridade (raro aqui).
- Regra 1: o átomo diretamente ligado ao centro é comparado — maior número atômico = maior prioridade. Ex.:
-
Depois de atribuir prioridades 1 (maior) → 4 (menor), posicionar o substituinte de menor prioridade (4) atrás do plano (ou imaginá-lo apontando para longe de nós). Então observar a ordem de 1 → 2 → 3:
- se a sequência 1→2→3 for no sentido horário, a configuração é
(do latim rectus = direita); - se for no sentido anti-horário, a configuração é
(sinister = esquerda).
- se a sequência 1→2→3 for no sentido horário, a configuração é
Exemplo rápido e concreto (mini-aula aplicada): para um carbono ligado a
,
,
e
:
- prioridades por átomo direto: O (para OH) > C (os dois grupos com C) > H.
- entre os dois carbonos, compare os átomos ligados a cada um: para
os próximos átomos são H,H,H; para os próximos são C,H,H — o C (da cadeia) dá maior prioridade a . - depois posiciona-se H para trás e observa-se 1→2→3.
Observação sobre SMILES
@ / @@: o SMILES já dá a estereoorientação local relativa com base na ordem de átomos escrita. Trocar @ por @@ (e vice-versa) inverte a estereoconfiguração naquele centro. Para representar o enantiômero global, basta trocar todas as ocorrências @↔@@ no SMILES.Passo 3
Como aplicar a regra ao primeiro composto (SMILES dado). Primeiro identifiquei, a partir do SMILES, os carbonos quirais — há três marcações: a sequência do SMILES inclui
O[C@H]1, depois C[C@@H]\text{(C)}, e mais adiante C[C@H]1. Ou seja, há três centros quirais distintos no anel oxigenado. Vou numerá-los para clareza (numeração arbitrária para a explicação, seguindo a ordem do SMILES):- Centro A: o carbono indicado em
O[C@H]1(o primeiro quiral próximo ao oxigênio da unidade). - Centro B: o carbono indicado em
C[C@@H]\text{(C)}(o carbono quiral substituído por um metilC). - Centro C: o carbono indicado em
...[C@H]1C\text{(C)}C(o carbono quiral com substituinte isopropil).
Agora, para cada centro eu aplico as regras CIP (vou explicar a ideia da prioridade em cada caso sem desenhar a estrutura tridimensional completa, pois a conectividade já aparece no SMILES):
Centro A (
[C@H] adjacente ao oxigênio do anel):- Quatro substituintes ligados: 1) à direita no anel um carbono (Centro B); 2) ao oxigênio do anel (O); 3) por trás no fechamento do anel outro carbono (Centro C, via cadeia do anel); 4) um H.
- Prioridades iniciais:
. Entre os carbonos B e C, comparamos os átomos ligados a esses carbonos (o carbono B tem um grupo metil como substituinte, o carbono C tem um isopropil) — isso dá prioridade ao carbono que leva ao isopropil (mais “pesado” na sequência). - Assim, as prioridades ficam (1) O, (2) C(C), (3) C(B), (4) H. Colocando (4) H para trás e observando 1→2→3, conclui-se a configuração. Pelo marcador
@no SMILES e pela ordem das ligações tal como descritas, este centro corresponde a. (a interpretação prática: o SMILES já indica uma orientação; combinando com a ordem de prioridades, chega-se a .)
Centro B (
[C@@H]\text{(C)} — carbono com metil):- Substituintes: (i) metil (CH3), (ii) o carbono A (vizinho no anel), (iii) o próximo carbono da cadeia do anel (um CH2), e (iv) H.
- Prioridades por átomo direto: todos os ligados diretamente são carbonos exceto H. Então comparamos as sequências: o substituinte que, na distância seguinte, apresenta oxigênio ou grupo com maior número atômico ganhará prioridade. No nosso caso, o sentido que leva ao oxigênio do anel (via A) tem maior prioridade do que o que leva apenas por CH2 simples. Assim, prioridades: (1) C que leva a O (via A), (2) outro C (via o resto do anel), (3) CH3, (4) H.
- Considerando o marcador
@@no SMILES e posicionando H para trás, chega-se a.
Centro C (
[C@H]1C\text{(C)}C — carbono com isopropil):- Substituintes: (i) isopropil (C(C)C), (ii) o carbono do anel adjacente (um CH2), (iii) o outro carbono do anel (voltando para A), e (iv) H.
- Prioridades: as cadeias que levam ao oxigênio do anel (através do anel) possuem maior prioridade que o simples CH2; assim as duas prioridades 1 e 2 são os dois caminhos no anel (o que direta ou indiretamente leva ao oxigênio tem maior prioridade que o isopropil? Na prática, o isopropil é apenas C ligado a C,C,H enquanto o caminho no anel encontra O num passo curto, então o caminho para o O terá maior prioridade). Ordenando e combinando com
@do SMILES, conclui-se que este centro é.
Resumo do raciocínio: usando as regras CIP, comparando os átomos diretamente ligados e as sequências seguintes (com atenção ao oxigênio do anel que aumenta prioridade), e combinando com a informação estereoquímica já codificada em SMILES (
@/@@), temos as configurações atribuídas como indicado no próximo passo.Passo 4
Aplicação ao segundo composto (tiazolidina/lactama com três centros quirais indicados).
SMILES:
Identificação dos centros quirais (da esquerda para a direita no SMILES):
- Centro D:
...[C@@H]2(carbono ligado ao enxofre e ao anel lactama), - Centro E:
[C@H](NC(=O)...)(carbono ligado ao grupo amida substituído por benzil), - Centro F:
[C@H]1(carbono do anel que fecha com o CC1(C) — ligado a um tert-butillike substituinte).
Vou aplicar as regras CIP de forma conceitual para cada um:
Centro D (
[C@@H]2, ligado ao S):- Um dos ligantes imediatos é enxofre (S, número atômico 16) — isso normalmente confere alta prioridade na comparação com carbonos ligados apenas a C ou H.
- Outros ligantes incluem carbonos do anel e hidrogênio.
- Portanto (1) S, (2) o carbono do anel que leva à amida (provavelmente com N ligado), (3) outro carbono do anel/tert-ramo, (4) H. Com
@@e a posição do H, conclui-se(interpretando @@e prioridades).
Centro E (
[C@H](NC(=O)Cc3ccccc3)):- Este carbono está ligado diretamente a N (do grupo amida), a outro carbono do anel, a hidrogênio e possivelmente a outro carbono — logo a prioridade 1 é N (7), depois os carbonos conforme suas cadeias e por fim H.
- Combinando com o marcador
@no SMILES, aplicando as prioridades, conclui-se que este centro é.
Centro F (
[C@H]1 ligado ao grupo substituído por CC1\text{(C)}):- Substituintes: um grupo com enxofre via o anel, um grupo com carbonila/amida via o anel, um grupo terciário metílico (o
Cextra), e H. - Priorizando o caminho que leva a heteroátomos (S, O, N) e comparando conforme CIP e usando o
@do SMILES, conclui-se.
Resumo conceitual: as presenças de S e N mudam fortemente as prioridades e os marcadores na atribuição final abaixo.
@/@@ informam a orientação local; assim o triplete (D,E,F) resulta em
Passo 5
Aplicação ao terceiro composto (o pequeno bicyclic associado à Penicilina G no enunciado).
SMILES:
Identificação: há dois centros quirais explicitamente marcados no fragmento bicyclic com Cl: os carbonos indicados por
C[C@H]2 e por [C@@H](Cl) (e mais uma ocorrência [C@H]2 que fecha a numeração do anel — no total, funcionalmente dois centros quirais relevantes aqui).Análise rápida:
- Um carbono está ligado a Cl (número atômico 17), o que normalmente dá prioridade alta ao substituinte cloro.
- O outro carbono está ligado a carbonilas/CH2 do anel, etc.
Atribuição (aplicando CIP):
- Centro G (o carbono ligado a Cl, marcado
[C@@H](Cl)): por ter Cl como substituinte direto, Cl recebe alta prioridade. Usando as outras ligações e o marcador@@, isso corresponde a. - Centro H (o outro carbono quiral marcado
[C@H]2): analisando prioridades dos substituintes (carbono ligado à carbonila C=O tem prioridade alta por causa do O na sequência) e combinando com@, conclui-se.
Logo, para a pequena bicyclic, o par de configurações será
seguindo a ordem dos centros conforme aparecem no SMILES (o primeiro carbono quiral observado é
, o segundo ligado ao Cl é
).
Passo 6
Como representar os enantiômeros em SMILES (procedimento prático e seguro para a prova):
-
Para obter o enantiômero absoluto de uma molécula codificada em SMILES onde os centros quirais estão explicitamente indicados por
@e@@, basta trocar cada@por@@e cada@@por@. Isso inverte a configuração de cada centro quiral individualmente; inverter todos os centros transforma a molécula no seu enantiômero (imagem especular não sobreponível). -
Vou aplicar essa regra para cada SMILES dado e apresentar a string SMILES do enantiômero (o que serve como “representação” estrutural pedida no enunciado). Isso é prático na prova porque evita redesenhar 3D: basta inverter os marcadores estereoquímicos.
Passo 7
Resumo final das atribuições (agora listo as configurações R/S identificadas para cada centro em cada molécula e mostro o SMILES do enantiômero obtido trocando
@↔@@).Observação sobre ordem: vou indicar as configurações na mesma ordem em que os centros quirais aparecem no SMILES original, da esquerda para a direita (ou na ordem em que os marcadores
@/@@ aparecem).Resposta
-
Original SMILES: COC(OC)(C(=O)O[C@H]1C[C@@H](C)CC[C@H]1C(C)C)c1ccccc1
Configurações (na ordem dos centros quirais conforme aparecem no SMILES):
Enantiômero (SMILES trocando@↔@@): COC(OC)(C(=O)O[C@@H]1C[C@H](C)CC[C@@H]1C(C)C)c1ccccc1