Qual a configuração absoluta das seguintes moléculas:
Passo 1
O enunciado pede: determinar a configuração absoluta (R ou S) das três moléculas dadas em SMILES:
Informações fornecidas pelo enunciado:
- Foram enviados os SMILES das três moléculas, sem nenhum indicador explícito de estereoquímica (não há símbolos de parênteses de estereocentro
@nos SMILES). - Os SMILES permitem identificar conectividade (quais átomos estão ligados a quais), e no primeiro caso há uma indicação isotópica:
(deutério). - Não foi fornecida nenhuma estrutura 3D, desenho com wedges/dashes, nem indicação de qual átomo está vindo para frente ou para trás.
As perguntas a responder (de forma concreta):
- Para cada SMILES: existe centro quiral? Se sim, qual é a configuração absoluta (
ou )?
Passo 2
Breve aula sobre como se determina configuração absoluta (regra Cahn–Ingold–Prelog — CIP), explicada passo a passo e sem pular etapas.
-
Identificar o centro quiral: é um átomo (normalmente carbono) ligado a quatro grupos diferentes. Se um carbono tem quatro substituintes distintos, é centro quiral.
-
Atribuir prioridades aos quatro substituintes usando as regras básicas CIP:
- Comparar os átomos diretamente ligados ao centro quiral; o átomo com maior número atômico
recebe prioridade mais alta (prioridade é a mais alta, a mais baixa). - Se houver empate (dois substituintes têm o mesmo átomo ligado), avançar uma “camada”: comparar, na mesma posição, os átomos ligados a esses átomos imediatos, ordenando cada lista por ordem decrescente de número atômico e comparando termo a termo.
- Isótopos: quando os átomos diretamente ligados têm o mesmo elemento mas são isótopos (por exemplo
H versus H), compara-se a massa isotópica — o isótopo de maior massa tem prioridade maior. Assim H (deutério) > H (protio). - Ligação múltipla: tratam-se formalmente como se cada ligação duplicada/ tripla criasse “átomos fantasmas” replicando o átomo ligado; a regra prática é seguir o procedimento padrão CIP (ex.: para uma ligação C=O, o carbono ligado é considerado ligado a O e a outro O fictício etc.). (Não precisaremos disso aqui, mas é bom saber.)
- Comparar os átomos diretamente ligados ao centro quiral; o átomo com maior número atômico
-
Determinar a ordem 1 → 2 → 3 ao redor do centro quiral e observar a posição do substituinte de menor prioridade (prioridade
): - Se o grupo de menor prioridade estiver orientado para trás (ou seja, apontando para longe do observador), então:
- se a sequência
é horário (sentido horário, “clockwise”), a configuração é ; - se
é anti-horário (counterclockwise), a configuração é .
- se a sequência
- Se o grupo de menor prioridade estiver orientado para frente (apontando para o observador), a regra se inverte: sequência horário →
, sequência anti-horário → . - Se o menor grupo estiver em plano ou a orientação for ambígua, é preciso redesenhar em projeção (Fischer, Newman ou 3D) ou usar um modelo para colocar o grupo
para trás e verificar o sentido.
- Se o grupo de menor prioridade estiver orientado para trás (ou seja, apontando para longe do observador), então:
-
Observação prática importante: para atribuir
ou é imprescindível conhecer a orientação espacial (quem está saindo para frente ou para trás). Somente a conectividade (quem está ligado a quem) não basta para definir ou .
Passo 3
Aplicando as regras CIP às três moléculas: identificar centros quirais e calcular prioridades (a parte que depende apenas da conectividade e do CIP).
Molécula 1:
- Identificar o centro quiral: o carbono central (vou chamá-lo de C*) está ligado a quatro substituintes diferentes:
- um bromo,
(átomo ligado: , ); - um grupo metil,
(átomo ligado: , ); - um deutério explícito,
(escrito no SMILES como ); átomo ligado: isotópico, massa ; - um hidrogênio implícito (protio),
(átomo ligado: , massa ).
- um bromo,
- Prioridades por CIP:
-
(maior , ) → prioridade . - o átomo
do grupo metil ( ) → prioridade . -
(deutério): átomo com massa isotópica maior → prioridade . -
(protio) → prioridade .
-
- Conclusão parcial: há, de fato, um centro quiral (C*). As prioridades relativas são:
, , , . - Porém: para decidir
ou é preciso saber a orientação espacial (onde está o grupo de prioridade e a ordem 1→2→3 em 3D). O SMILES fornecido não especifica estereoquímica (não há indicadores @), logo a orientação 3D não está definida. Portanto, com o dado atual, não é possível determinar se o centro éou .
Molécula 2:
- Centro quiral: o carbono central (C*) está ligado a quatro átomos diferentes:
, , , . Portanto C* é quiral. - Prioridades por CIP (compare números atômicos
): -
: → prioridade . -
: → prioridade . -
: → prioridade . -
: → prioridade .
-
- Conclusão parcial: substituintes estão totalmente diferentes e a ordem CIP é
, , , . - Novamente: para decidir
ou precisa-se da orientação espacial (posição relativa desses quatro ligantes no espaço). O SMILES não dá essa orientação, então não é possível atribuir ou com os dados fornecidos.
Molécula 3:
(essa é a estrutura do ácido 2-aminopropanoico — alanina — sem indicação de estereoquímica)
- Identificar o centro quiral: o carbono central (o carbono
ligado ao ), vamos chamar de C*, é ligado a quatro grupos diferentes: - um grupo amino
(átomo ligado: , ); - um grupo carboxílico
(o átomo diretamente ligado a C* é um átomo de carbono, , mas precisa-se comparar os substituintes ligados a este átomo para desempate); - um grupo metil
(átomo ligado: , ); - um hidrogênio implícito
(átomo ligado: , ).
- um grupo amino
- Comparação detalhada entre os dois substituintes que começam por carbono (o carboxilo e o metil):
- Para o substituinte carboxílico: o carbono direto (o carbono do grupo
) está ligado a dois oxigênios ( ) e a um carbono (o próprio C*); então a lista de átomos conectados ao carbono do substituinte, em ordem decrescente de , começa com ( ), ( ), ( ). - Para o substituinte metil: o carbono do metil está ligado a três hidrogênios (
), lista ( ), ( ), ( ). - Comparando essas listas termo a termo, o carboxílico vence porque
no primeiro confronto.
- Para o substituinte carboxílico: o carbono direto (o carbono do grupo
- Prioridades por CIP:
-
( ) → prioridade . -
(o substituinte cujo átomo ligado é mas cujo próximo nível tem ) → prioridade . -
→ prioridade . -
→ prioridade .
-
- Conclusão parcial: há um centro quiral (C*); as prioridades são
, , , . - Novamente: falta a orientação espacial (o SMILES não especifica se é o enantiômero
ou , nem ou ). Com os dados do enunciado não é possível afirmar ou .
Passo 4
Explicação prática — como proceder na prova, passo a passo, caso você receba exatamente essa conectividade mas com indicação estereo explícita (ex.: um desenho com wedges/dashes ou indicadores
@ no SMILES).- Primeiro desenhe o centro quiral e rotule os quatro substituintes com as prioridades
já determinadas (usei isso no Passo 3 para cada caso). - Coloque mentalmente (ou redesenhe) o substituinte de prioridade
apontando para trás (isto é, para longe do observador). Se no desenho o já estiver para trás (wedge pontilhado/traço), ótimo; se estiver projetando para frente (wedge cheio), redesenhe a representação invertendo a perspectiva ou aplique a regra da inversão (se estiver para frente, determine a sequência e depois inverta o resultado). - Observe a ordem
: - se for sentido horário →
; - se for sentido anti-horário →
.
- se for sentido horário →
- Se o menor substituinte não estiver claramente para frente ou para trás, faça rotações de
na projeção de Newman ou use um modelo molecular até que esteja para trás. - Exemplo didático aplicado à molécula 1 (hipótese): suponha que no desenho o
(prioridade ) esteja apontando para trás e que a sequência seja no sentido horário ao redor do centro; então a configuração seria . Mas se, no desenho verdadeiro, essa mesma sequência fosse anti-horário, seria . Ou seja: sem a orientação 3D não há como escolher uma das duas.
Passo 5
Resumo final das informações úteis e da limitação prática:
- Para as três moléculas identificamos centros quirais e determinamos as prioridades CIP puramente com base na conectividade:
-
: centro C* com prioridades , , , . -
: centro C* com prioridades , , , . -
(alanina): centro C* com prioridades , , , .
-
- Em todos os casos a atribuição de
ou exige conhecer a orientação espacial (quem está para frente/quem está para trás). Os SMILES fornecidos não contém informação estereoespecífica; por isso não há base suficiente para dar uma resposta única ou para nenhum dos três compostos a partir do que foi enviado.