Avalie a relação estereoquímica entre os pares de compostos abaixo, e indique se eles são idênticos, enantiômeros, diastereoisômeros ou se são isômeros constitucionais. Identifique também os compostos meso.
Passo 1
O enunciado pede que eu compare estereoquimicamente os dois compostos dados e diga se eles são idênticos, enantiômeros, diastereoisômeros ou isômeros constitucionais. Também pede para identificar quais dos compostos são meso. As informações dadas são os dois SMILES idênticos:
CC(O)C\text{(C)}O e CC(O)C\text{(C)}O. Eu usei esses SMILES para determinar a conectividade estrutural de cada composto.Passo 2
Vamos interpretar o SMILES
= CH3 terminal,
= carbono com OH (ligado a
,
, OH e H),
= carbono com OH e metil substituinte (ligado a
,
que é CH3, OH e H),
= CH3 terminal.
Anotei isso a partir do SMILES fornecido.
CC(O)C\text{(C)}O e escrever claramente a estrutura e a numeração de átomos. A conectividade é a de um diol em carbons adjacentes com cadeia de quatro carbonos: o composto é o 2,3-butanodiol (esqueleto mostrado verbalmente como CH3–CH(OH)–CH(CH3)–OH). Numerando os carbonos de uma extremidade:Anotei isso a partir do SMILES fornecido.
Passo 3
Definição útil: um centro quiral (assimétrico) é um átomo de carbono ligado a quatro grupos diferentes. Agora verifico
e
:
-
está ligado a: (CH3), (um grupo que contém OH e CH3), OH, e H — quatro grupos diferentes → é quiral. -
está ligado a: (CH3), (grupo com OH), OH, e H — também quatro grupos diferentes → é quiral.
Portanto o composto tem dois centros quirais:e .
Passo 4
Quantos estereoisômeros esperar? Para
centros quirais, o máximo de estereoisômeros é
. Aqui
, então no máximo
arranjos de configuração. Porém, quando há um plano de simetria interna alguns desses arranjos podem ser idênticos à sua imagem especular (compostos meso), reduzindo o número de isômeros quirais distintos. No caso do 2,3-butanodiol existem três isômeros estereoquímicos distintos:
-
, -
, -
, que é idêntico a por possuírem um plano de simetria (esse é o isômero meso).
Expliquei: a formatem um plano que passa pelo eixo C2–C3 de modo que a metade esquerda é espelhada na metade direita; isso faz com que ela seja achiral apesar de ter centros quirais — é o composto meso.
Passo 5
Relações entre esses isômeros:
-
e são imagens especulares não superponíveis → são enantiômeros entre si. - O isômero meso
é superponível com sua própria imagem especular (é achiral) → é meso. - O isômero meso e qualquer um dos enantiômeros
ou não são imagens especulares e não são superponíveis → são diastereoisômeros entre si.
Passo 6
Agora avalio especificamente os dois compostos dados. Como os dois SMILES são exatamente iguais (
CC(O)C\text{(C)}O e CC(O)C\text{(C)}O), eles representam a mesma conectividade e — na falta de especificação estereoquímica nas SMILES — correspondem ao mesmo composto (ou ao mesmo rótulo estrutural). Portanto, comparando essas duas representações textuais, a relação entre os dois compostos é de compostos idênticos (não há diferença de configuração indicada entre eles).Passo 7
Resumo didático prático para a prova (como reconhecer no exame):
- Identifique centros quirais verificando se o carbono tem quatro substituintes diferentes.
- Conte
para o número máximo de estereoisômeros e verifique se existe plano de simetria (possível meso) que reduz esse número. - Enantiômeros: pares imagem especular não superponíveis.
- Diastereoisômeros: estereoisômeros que não são imagem especular.
- Meso: possui centros quirais, mas é globalmente achiral por ter um plano de simetria.
Resposta
Os dois compostos são idênticos.
O composto meso é o (que é igual a
), ou seja, o meso-2,3-butanodiol.
O composto meso é o