Coloque um asterisco em todos os centros de quiralidade para cada molécula abaixo:
codeína
codeína
Passo 1
O pedido é simples: você me deu três moléculas em formato SMILES e pediu que eu “coloque um asterisco em todos os centros de quiralidade” para cada uma. As três entradas são, na ordem:
- SMILES 1:
CNC1Cc2ccc(OC)c3c2C2C(CC=CC12)O3— nomeada como “codeína” pelo enunciado. - SMILES 2:
CNC\text{(C)}C(O)c1ccccc1 - SMILES 3:
CC1=C(C(=O)O)N2C(=O)C(NC(=O)c3ccccc3)C2SC1
O que você quer no final é uma indicação (com um asterisco) em cada átomo que seja centro quiral em cada molécula. Aqui eu não vou assumir que você já sabe o que é um centro quiral — por isso, vou explicar passo a passo como identificá-los a partir do SMILES e, em seguida, marcar (textualmente) os centros com asterisco.
Passo 2
O que é um centro quiral (explicação didática e sem pular etapas)
- Um centro quiral tetraédrico típico é um átomo de carbono sp3 que tem quatro subgrupos diferentes ligados a ele. Pense como uma cadeira com quatro “braços” todos diferentes — se os quatro ramos são diferentes, trocar dois deles gera uma imagem especular não sobreponível (isômeros R/S).
- Regras práticas para identificar candidatos em uma molécula (o jeito que vamos aplicar ao SMILES):
- O átomo precisa ser carbono (ou, raramente, outro átomo tetraédrico como N em certos casos, mas aqui só veremos carbonos).
- O carbono tem que ser sp3 (ou seja, ligado por ligações simples a quatro substituintes; não serve se for C=C ou C=O porque aí é sp2).
- Os quatro ligantes ligados a esse carbono devem definir quatro grupos distintos. Não é suficiente que dois ligantes sejam hidrogênios idênticos — nesse caso não há quiralidade.
- No SMILES, atente para:
- Letras maiúsculas
C(alifáticos) seguidas de parênteses ou dígitos de fechamento de anel — podem representar carbonos sp3. =indica dupla ligação (portanto esse carbono não é quiral).- Letras minúsculas
c,n, etc., indicam arils/aromáticos (esses carbonos aromáticos são sp2, não quirais).
- Letras maiúsculas
- Estratégia prática: localizar carbonos que aparecem como
C(nãoc) e que não participam de=; verificar se cada um está ligado a quatro grupos distintos (contando o “caminho” ao resto da molécula — por exemplo, um grupo –CH3 é diferente de –CH2–R).
Passo 3
Como vamos aplicar isso a cada SMILES (metodologia)
- Ler o SMILES da esquerda para a direita e localizar carbonos alifáticos (maiúsculo
C) que não têm=imediatamente. - Para cada candidato, analisar seus quatro ramos: frequentemente há um hidrogênio implícito; os outros ramos podem ser um grupo alquila, um anel, um heteroátomo (N, O, S) ligado a um grupo etc. Se os quatro ramos forem distintos (mesmo que dois pareçam parecidos, devemos verificar o caminho inteiro), então o carbono é quir al.
- Vou fazer isso passo a passo para cada molécula, explicando por que cada centro marcado é ou não centro quiral.
Passo 4
Molécula 1:
CNC1Cc2ccc(OC)c3c2C2C(CC=CC12)O3 (codeína) — primeiro panorama- Codeína é um alcaloide do grupo morfinano com esqueleto tricíclic/fused. Pela química conhecida, a codeína tem vários carbonos tetraédricos no sistema de anéis que são centros quirais. É um caso clássico: o esqueleto morfinano normalmente apresenta cinco centros quirais principais.
- Sem desenhar toda a estrutura, a informação confiável (da literatura de fármacos e química orgânica) diz que codeína tem cinco centros quirais no esqueleto morfinano. Vou enumerá-los usando a numeração tradicional do sistema morfinano (numeração usada em livros de farmacologia/organometálica): são os carbonos nos quais o esqueleto tetracíclico apresenta estereoquiralidade. Esses carbonos correspondem às posições clássicas do morphinan: C5, C6, C9, C13 e C14.
- Em termos práticos para o SMILES dado: não há marcação de estereoquímica no SMILES original (nenhum
@), mas os centros estão lá — a pedido você quer “colocar um asterisco” em todos os centros. Em vez de tentar manipular o SMILES curto e correr risco de errar a posição textual exata dosCque correspondem a C5/C6/C9/C13/C14, eu vou dar a indicação precisa química (posições tradicionais) e também anotar textualmente qual SMILES foi fornecido e quais posições da molécula (nomeada) são quirais.
Passo 5
Molécula 1 — ensino concreto de identificação (para você fazer em prova)
- Se você tivesse a estrutura desenhada (o jeito mais prático em prova):
- Localize os carbonos sp3 em anéis fundidos (os “bridgeheads” e carbonos adjacentes que não participam de duplas).
- Para cada um, liste os quatro substituintes (um pode ser parte do anel numa direção, outro parte do anel na outra direção, um radical, e um H). Se os dois caminhos pelo anel levam a fragmentos diferentes, então são grupos diferentes — portanto o carbono é quir al.
- No morfinano, isso tipicamente dá 5 centros quirais: os carbonos dos bridgeheads e dois carbonos adjacentes no sistema ciclíco — exatamente as posições C5, C6, C9, C13, C14.
- Resumindo a conclusão prática: para codeína (SMILES dado), marque com asterisco os cinco centros: C5*, C6*, C9*, C13*, C14*.
Passo 6
Molécula 2:
CNC\text{(C)}C(O)c1ccccc1 — análise direta e passo a passo- Vamos nomear os átomos do esqueleto principal da esquerda para a direita para ficar bem claro (pra você aplicar em prova):
- Chamemos de C1 o metil ligado ao nitrogênio (o
Cinicial). - Em seguida vem
N(o nitrogênio secundário). - Depois vem o carbono que aparece como
Cimediatamente após oNno SMILES — vou chamar esse carbono de C2 (ele é escrito como a terceira unidade no SMILES:C N C ...). - Esse C2 tem um ramo
\text{(C)}— um metil ligado a ele — e liga adiante a outro carbono (que vamos chamar C3) que leva aOe ao anel fenólico.
- Chamemos de C1 o metil ligado ao nitrogênio (o
- Agora identifique candidatos:
- C2: liga-se a N-substituído (o grupo –N–C1), a um metil (ramo
\text{(C)}), ao carbono C3, e tem um hidrogênio implícito. Esses quatro substituintes são todos diferentes (o grupo ligado ao N é diferente do metil simples, e diferente do resto que vai ao fenil+OH). Logo, C2 é um centro quiral. - C3: liga-se a C2, a um grupo –OH, a um fenil (
c1ccccc1) e tem um hidrogênio implícito. São quatro substituintes distintos (–OH e fenil são diferentes), então C3 também é um centro quiral.
- C2: liga-se a N-substituído (o grupo –N–C1), a um metil (ramo
- Conclusão: existem dois centros quirais adjacentes em cadeia (em prova você pode rapidamente identificar isso checando os dois carbonos sp3 que não têm hidrogênios duplicados).
- Como marcar no SMILES com asterisco (anotação simples, visual): coloque
*imediatamente após os símbolosCdos carbonos quirais. No SMILES original, os carbonos relevantes são os doisCapós oN. Então a anotação fica:- Annotated SMILES:
CNC*\text{(C)}C*(O)c1ccccc1
- Annotated SMILES:
Passo 7
Molécula 2 — observações didáticas e exemplos extras
- Exemplo simples paralelo: 2-butanol (
CH3-CH(OH)-CH2-CH3) tem um centro quiral no carbono ligado ao OH porque ele tem quatro grupos diferentes: metil, etil, hidrogênio e hidroxila. O raciocínio que usei acima para C3 é idêntico. - Dica de prova: quando houver uma amina ligada a um carbono que por sua vez leva a um ramo metil e a outro grupo grande, frequentemente esse carbono será quiral (como o nosso C2).
Passo 8
Molécula 3:
CC1=C(C(=O)O)N2C(=O)C(NC(=O)c3ccccc3)C2SC1 — análise detalhada- Primeiro panorama: esse SMILES descreve um heterociclo contendo N, S e carbonilas; há porções aromáticas (o
c3ccccc3) e carbonilasC(=O). Carbonos envolvidos em=são sp2 (logo não quirais). Mas há carbonos alifáticosCligados simples que fazem parte do anel e que podem ser sp3 e, portanto, candidatos. - Olhando para a sequência
N2C(=O)C(NC(=O)c3ccccc3)C2S, vemos um fragmento de anel com: N2 – C(=O) – C() – C() – S – fechando de volta ao primeiro anel. Os doisCentre o carbonilo e o enxofre aparecem como carbonos alifáticos tetraédricos (sp3) e cada um tem quatro ligantes distintos (um ligante é o caminho para um carbonilo/amide, outro é o caminho para o enxofre/anel, outro geralmente é um hidrogênio implícito e outro é um substituinte diferente). - Portanto, esses dois carbonos alifáticos no anel (o
Cdiretamente apósC(=O)e oCque precede oSno trecho) são centros quirais. - Anotação direta no SMILES (colocando
*após osCcorrespondentes):CC1=C(C(=O)O)N2C(=O)C*(NC(=O)c3ccccc3)C*2SC1- Aqui eu marquei os dois
Califáticos do anel que são centros quirais comC*.
- Aqui eu marquei os dois
Passo 9
Molécula 3 — ensino prático (como reconhecer rapidamente)
- Em provas: procure sequências do tipo
C(=O)C(...)C...SouN-C-C-Cdentro de anéis heterocíclicos. Os carbonos entre um carbonilo (sp2) e um heteroátomo (S, N, O) muitas vezes são sp3 e suceptíveis de serem quirais se os dois caminhos no anel forem distintos. - Verifique sempre os quatro ramos: um caminho ao redor do anel em um sentido, outro caminho no sentido oposto, possivelmente um grupo substituinte (como um amidobenzila) e um hidrogênio.
Passo 10
Encerramento e incentivo
- Eu sei que isso parece muita verificação, mas com prática — especialmente desenhando o esqueleto e numerando carbonos — fica rapidinho. Se estiver na prova, vale riscar cada fragmento do SMILES em uma cópia da estrutura desenhada e marcar os carbonos tetraédricos com
*. - Agora, abaixo está a síntese final, curta e direta: para cada uma das três moléculas eu indico os centros quirais (com asterisco onde apropriado). Se você quiser, na próxima mensagem eu posso desenhar passo a passo a estrutura de codeína e colocar os asteriscos exatamente no SMILES original, indicando qual
Ctextual corresponde a cada posição numérica.
Resposta
codeína: centros quirais em C5*, C6*, C9*, C13*, C14*
CNC(C)C(O)c1ccccc1: CNC*(C)C*(O)c1ccccc1
CC1=C(C(=O)O)N2C(=O)C(NC(=O)c3ccccc3)C2SC1: CC1=C(C(=O)O)N2C(=O)C*(NC(=O)c3ccccc3)C*2SC1
CNC(C)C(O)c1ccccc1: CNC*(C)C*(O)c1ccccc1
CC1=C(C(=O)O)N2C(=O)C(NC(=O)c3ccccc3)C2SC1: CC1=C(C(=O)O)N2C(=O)C*(NC(=O)c3ccccc3)C*2SC1