Coloque um asterisco em todos os centros de quiralidade para cada molécula abaixo:
NHOO

codeína
NHOH

OOHNONHOS

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):
    1. O átomo precisa ser carbono (ou, raramente, outro átomo tetraédrico como N em certos casos, mas aqui só veremos carbonos).
    2. 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).
    3. 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).
  • Estratégia prática: localizar carbonos que aparecem como C (não c) 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 dos C que 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):
    1. Localize os carbonos sp3 em anéis fundidos (os “bridgeheads” e carbonos adjacentes que não participam de duplas).
    2. 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.
    3. 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 C inicial).
    • Em seguida vem N (o nitrogênio secundário).
    • Depois vem o carbono que aparece como C imediatamente após o N no 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 a O e ao anel fenólico.
  • 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.
  • 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 símbolos C dos carbonos quirais. No SMILES original, os carbonos relevantes são os dois C após o N. Então a anotação fica:
    • Annotated SMILES: CNC*\text{(C)}C*(O)c1ccccc1

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 carbonilas C(=O). Carbonos envolvidos em = são sp2 (logo não quirais). Mas há carbonos alifáticos C ligados 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 dois C entre 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 C diretamente após C(=O) e o C que precede o S no trecho) são centros quirais.
  • Anotação direta no SMILES (colocando * após os C correspondentes): CC1=C(C(=O)O)N2C(=O)C*(NC(=O)c3ccccc3)C*2SC1
    • Aqui eu marquei os dois C alifáticos do anel que são centros quirais com C*.

Passo 9

Molécula 3 — ensino prático (como reconhecer rapidamente)
  • Em provas: procure sequências do tipo C(=O)C(...)C...S ou N-C-C-C dentro 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 C textual 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

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