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 para avaliar a relação estereoquímica entre dois compostos dados pelos SMILES abaixo e também identificar se algum deles é meso:
SMILES do composto A: CCC(Cl)C(C)O\n
SMILES do composto B: CCC(O)C(C)Cl\n
Ou seja: comparar os dois compostos e dizer se são idênticos, enantiômeros, diastereoisômeros ou isômeros constitucionais; além disso, dizer se existe algum composto meso.
SMILES do composto A: CCC(Cl)C(C)O\n
SMILES do composto B: CCC(O)C(C)Cl\n
Ou seja: comparar os dois compostos e dizer se são idênticos, enantiômeros, diastereoisômeros ou isômeros constitucionais; além disso, dizer se existe algum composto meso.
Passo 2
Vou primeiro explicar, de forma bem direta e tranquila, o que cada tipo de relação significa — isso ajuda a saber o que procurar:
- Idênticos: é exatamente a mesma molécula (mesma conectividade atômica e mesma configuração em todos os centros estereogênicos). Em química prática, existem duas maneiras de verificar: comparar a conectividade (o “esqueleto”) e comparar as configurações absolutas dos centros.
- Enantiômeros: par de moléculas que são imagens especulares não sobreponíveis; para isso elas devem ter a mesma conectividade e todos os centros estereogênicos com configurações invertidas (R ↔ S).
- Diastereoisômeros: moléculas com mesma conectividade (mesma fórmula e mesmo esqueleto) mas que não são imagens especulares (alguns centros inverteram, outros não). Logo, são isômeros espaciais mas não enantiômeros.
- Isômeros constitucionais (ou estruturais): moléculas que têm a mesma fórmula molecular, mas diferente conectividade entre átomos (grupos ligados a carbonos diferentes). Esses não são estereoisômeros, são outro tipo de isomeria.
- Meso: composto que tem dois ou mais centros estereogênicos (ou um número par) e, apesar disso, é globalmente aquiral por possuir um plano de simetria interna; um meso tem centros com configurações opostas mas a molécula é superponível com sua imagem especular.
Se alguma dessas definições parecer meio densa, lembra: primeiro compare conectividade (quem está ligado a quem). Se a conectividade for diferente, já é isômero constitucional e pronto — não precisa comparar configurações.
Passo 3
Vou descrever claramente a conectividade dos dois SMILES. Para facilitar, numerarei os carbonos em cada molécula da esquerda para a direita como aparece no SMILES.
Composto A (SMILES: CCC(Cl)C(C)O). Numerando de esquerda para a direita, temos os carbonos
–
–
–
, e há um
que é o metil ramificado em
. Em palavras:
com
ligado a
e
ligado a
e a um metil (
). Ou seja, em A o cloro está no carbono mais interno (
) e o grupo hidroxila está no carbono adjacente mais externo (
), que também tem um metil ligado.
Composto B (SMILES: CCC(O)C(C)Cl). Numerando de esquerda para direita como
–
–
–
com
metil ramificado em
, a descrição é:
com
ligado a
e
ligado a
e a um metil (
). Ou seja, em B a hidroxila está em
e o cloro está em
.
Observação importante: eu peguei essas informações diretamente dos SMILES que você enviou e as transformei em conectividade explícita.
Passo 4
Agora vamos procurar centros estereogênicos em cada molécula. Regra prática: um carbono é centro estereogênico (quiral) se estiver ligado a quatro substituintes diferentes.
-
Para o composto A:
- O carbono
está ligado a: (cadeia para a esquerda), (cadeia para a direita), e a um hidrogênio . Esses quatro substituintes são todos diferentes, então é um centro estereogênico. - O carbono
está ligado a: , ao metil , ao oxigênio da hidroxila e a um hidrogênio . Todos diferentes também, então é outro centro estereogênico. - Conclusão: A tem dois centros estereogênicos vicinais (
centros).
- O carbono
-
Para o composto B:
- O carbono
está ligado a: , a , à e a um hidrogênio. Todos diferentes → é estereogênico. - O carbono
está ligado a: , ao metil , ao e a um hidrogênio. Todos diferentes → é estereogênico. - Conclusão: B também tem dois centros estereogênicos vicinais (
centros).
- O carbono
Então ambos têm dois centros estereogênicos — isso faz pensar inicialmente em possibilidade de relações tipo enantiômeros/diastereoisômeros, MAS isso só vale se a conectividade (a quem cada grupo está ligado) for a mesma.
Passo 5
Agora comparo a conectividade geral (isto é crucial). Repetindo de forma simples:
- Em A: o átomo de cloro está ligado ao carbono que, do outro lado, está ligado à cadeia longa (o lado dos carbonos
– ); o grupo está no carbono que tem um metil ramificado. - Em B: o
está no carbono que fica do lado da cadeia longa ( – ), enquanto o está no carbono que tem o metil ramificado.
Essencialmente, A e B diferem em qual dos dois carbonos vicinais carrega o
e qual carrega o
. Isso não é uma simples inversão espacial (rotação) — é uma mudança na conectividade: em A o Cl está em
e o OH em
; em B o OH está em
e o Cl em
. Como os dois carbonos vicinais não são equivalentes (um está ligado à porção de cadeia
e o outro está ligado a um metil
), trocar Cl e OH entre esses dois carbonos gera uma molécula com ligações diferentes — logo, a conectividade não é a mesma.
Outra forma de ver: se fossem apenas estereoisômeros (mesma conectividade), devia existir uma correspondência direta entre os átomos (um mapeamento) que leve cada átomo de A ao átomo equivalente de B preservando ligações. Aqui não existe tal mapeamento porque em A o carbono ligado ao Cl tem duas ligações para a esquerda (para
e
), enquanto em B o carbono que tem Cl tem uma ligação para a esquerda e uma para o metil
. Essas vizinhanças topológicas são diferentes — isso prova que pertencem a conectividades diferentes.
Portanto: A e B têm a mesma fórmula molecular mas conexões diferentes — são isômeros constitucionais (isômeros de posição).
Passo 6
Consequências imediatas:
- Se são isômeros constitucionais, então eles NÃO podem ser enantiômeros nem diastereoisômeros entre si (esses dois últimos pressupõem mesma conectividade).
- Cada composto individualmente possui dois centros estereogênicos, então cada um tem pares de enantiômeros (formas R,R ↔ S,S etc.), mas o par A vs B não é par enantiomérico; eles são moléculas diferentes estruturalmente.
- Sobre serem meso: para que um composto com dois centros estereogênicos fosse meso, os dois centros teriam que ter substituintes correspondentes que permitem um plano de simetria interna (por exemplo, 2,3-butanodiol meso ocorre porque os substituintes em cada centro são simétricos). Aqui, em cada composto, os dois centros não têm conjuntos idênticos de substituintes (um centro tem Cl como substituinte, o outro tem OH; e as vizinhanças carbônicas são diferentes), portanto não há plano de simetria interno que torne a molécula aquiral. Conclusão: nenhum dos compostos é meso.
Passo 7
Resumo e conclusão final (rápido e prático, do jeito que você vai querer lembrar na prova):
- A e B: diferem na posição relativa do
e do ao longo da cadeia, ou seja, a conectividade de átomos é distinta. - Logo, são isômeros constitucionais (isômeros de posição).
- Ambos têm dois centros estereogênicos, mas isso não os torna estereoisômeros entre si — cada um tem seus próprios enantiômeros, porém A e B não são enantiômeros nem diastereoisômeros entre si.
- Nenhum dos dois compostos é meso (não existe plano de simetria interna que torne a molécula globalmente aquiral).
Resposta
Isômeros constitucionais.
Nenhum dos compostos é meso.
Nenhum dos compostos é meso.