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 avalie a relação estereoquímica entre os dois compostos dados (classificar se são idênticos, enantiômeros, diastereoisômeros ou isômeros constitucionais) e que eu identifique quais compostos são meso. As informações fornecidas são exatamente as duas cadeias SMILES:
- Primeiro composto: ClC1CCCCC1Cl
- Segundo composto: CC(O)C(C)Cl
Nada mais foi dado (por exemplo, não há indicação explícita de estereoquímica em nenhuma das SMILES). A tarefa é usar essas informações para classificar a relação entre os dois compostos e decidir sobre meso.
Passo 2
Vou transformar as SMILES em estruturas e determinar a fórmula molecular de cada uma (isso é essencial: para serem enantiômeros/diastereoisômeros/constitucionais/iguais, os dois devem ter a mesma fórmula molecular).
- Para a SMILES
: ela representa um ciclo de seis carbonos (ciclohexano) com dois átomos de cloro ligados a dois carbonos adjacentes na cadeia do anel. Ou seja, é um diclorociclohexano vicinal. Contagem direta dos átomos: 6 carbonos, 10 hidrogênios (ciclohexano perde dois Hs ao ter dois substituintes) e 2 cloros. Fórmula molecular:
- Para a SMILES
: lendo-a como cadeia linear, dá a estrutura , ou seja, 3-cloro-2-butanol (cadeia de quatro carbonos com um OH e um Cl em carbonos vizinhos). Contagem dos átomos: 4 carbonos, 9 hidrogênios, 1 oxigênio, 1 cloro. Fórmula molecular:
Portanto, as fórmulas moleculares são diferentes:
versus
.
Passo 3
Mini-aula rápida e prática para não se perder nas definições (lembre-se: isto é útil para a prova).
- Idênticos: duas representações correspondem exatamente à mesma molécula (mesma conectividade, mesma estereoquímica).
- Enantiômeros: pares de moléculas que são imagens especulares não sobreponíveis (mesma fórmula e conectividade, estereoquímica oposta em todos os centros quirais).
- Diastereoisômeros: moléculas com a mesma fórmula e conectividade, mas que não são imagens especulares (alguns centros com mesma configuração, outros invertidos).
- Isômeros constitucionais (ou estruturais): mesma fórmula molecular, mas conectividade diferente (cadeias, ramificações, posição de grupos diferente).
- Meso: uma molécula que tem centros quirais mas é globalmente achiral por possuir um plano de simetria interna (normalmente seu conjunto de centros quirais é do tipo
e de modo a produzir achiralidade).
Regra prática importante: todas as categorias acima (exceto “idênticos”) exigem que as moléculas envolvidas tenham a mesma fórmula molecular. Se as fórmulas não coincidem, elas não podem ser enantiômeros, diastereoisômeros nem isômeros constitucionais.
Passo 4
Aplicando a regra prática ao nosso caso: como as fórmulas moleculares são diferentes (
vs
), as duas espécies NÃO são isômeros entre si — isto é, não são idênticas, nem enantiômeros, nem diastereoisômeros, nem isômeros constitucionais. São simplesmente dois compostos diferentes (com fórmulas distintas).
Explicação curta e direta que pode cair na prova: ao comparar duas estruturas, o primeiro passo é checar se têm a mesma fórmula molecular; só se tiverem a mesma fórmula faz sentido discutir enantiomeria/diastereomeria/constitucionalidade.
Passo 5
Agora, sobre compostos meso: preciso verificar se algum dos dois pode ser meso (note: uma molécula meso é uma molécula única, não um par).
-
Para
(a SMILES , que é ): há dois centros quirais possíveis (carbonos 2 e 3 da cadeia). Entretanto, para uma molécula ser meso ela precisa ser achiral apesar de ter centros quirais, o que normalmente exige que os dois centros sejam quimicamente equivalentes e exista um plano de simetria que os relate. Aqui os substituintes que diferenciam os dois centros são diferentes (um possui o grupo ligado, o outro possui ); não há como ter um plano que troque OH por Cl e deixar a molécula inalterada porque OH ≠ Cl. Portanto, qualquer isómero com configuração não será internamente simétrico e, assim, não existe um meso entre as quatro estereoformas possíveis de 3-cloro-2-butanol. Conclusão: este composto NÃO é meso (existem duas pares de enantiômeros: / e / ; nenhum é meso). -
Para
(a SMILES ): a SMILES não especifica estereoquímica (não há marcação cis/trans ou configuração em átomos). Portanto, com as informações dadas eu NÃO POSSO afirmar se a forma particular é meso ou não — seria preciso saber se os dois cloros estão cis ou trans e a conformação adotada. Em muitos sistemas cíclicos com dois centros quirais iguais, existe a possibilidade de uma forma meso (por exemplo, se ambos os centros tiverem configurações opostas e a molécula possuir um plano de simetria), mas sem estereoquímica explícita eu não posso afirmar se a SMILES representa a forma meso ou alguma forma quiral. Logo: para o primeiro composto, falta informação estereoquímica para decidir se há uma forma meso; não se pode declarar “é meso” apenas a partir daquela SMILES genérica.
Resumo curto e prático (o que você precisa memorizar para a prova): quando a SMILES ou desenho não especifica estereoquímica, não presume meso/enantiómero — peça/identifique a estereoquímica. Além disso, para haver meso é necessário que os centros quirais sejam relacionados por uma simetria que torne a molécula achiral.
Resposta
Os dois compostos não são isômeros entre si (fórmulas diferentes:
vs
); portanto não são idênticos, nem enantiômeros, nem diastereoisômeros, nem isômeros constitucionais.
Nenhum é identificado como meso com as informações dadas: o segundo (
) não é meso; para o primeiro (
) falta especificação estereoquímica na SMILES para decidir se uma dada forma seria meso.