7- Dada a estrutura do pent-3-en-2-ol, determine a sua estereoquímica, bem como de todos os estereoisômeros possíveis e diga qual a relação estereoisômerica entre eles.
SHOH

Passo 1

O enunciado dá a molécula na forma SMILES: C/C=C\[C@H]\text{(C)}O. A tarefa é:
  • Determinar a estereoquímica da molécula dada (ou seja, como está configurado o alceno e o centro quiral presente).
  • Listar todos os estereoisômeros possíveis dessa espécie (todos os arranjos de configuração do centro quiral e do duplo).
  • Dizer qual a relação estereoisomérica entre eles (quem é enantiômero de quem, quem são diastereômeros, etc.).
Informações relevantes que vou usar (retiradas do SMILES e da estrutura de pent-3-en-2-ol):
  • A fórmula de esqueleto é a do pent-3-en-2-ol, isto é a cadeia linear de 5 carbonos com um duplo entre os carbonos C_3 e C_4 e um grupo -OH no carbono C_2. Em fórmula condensada: \mathrm{CH_3{-}CH(OH){-}CH{=}CH{-}CH_3}.
  • O SMILES contém marcação do duplo com barras (/ e \), logo há configuração geométrica do alceno codificada (essas barras opostas indicam que os substituintes de maior prioridade nos carbonos do duplo estão em lados opostos -> configuração E do alceno).
  • O SMILES inclui [C@H], ou seja, o carbono indicado é quiral e sua orientação espacial foi especificada no SMILES (aqui a notação especifica uma configuração absoluta daquele centro; vamos determinar a notação convencional (R/S) usando regras CIP).]

Passo 2

Identificar os elementos estereogênicos da molécula e quantos estereoisômeros são possíveis.
  • Existe um centro quiral em \mathrm{C_2} (carbono ligado a -OH, -CH_3, ao resto da cadeia -CH=CH-CH_3 e a um hidrogênio). Um carbono com quatro substituintes diferentes é um centro quiral clássico.
  • Existe também um duplo enlace \mathrm{C_3{=}C_4} que pode apresentar estereoisomeria geométrica (E/Z), porque cada um dos carbonos do duplo tem dois substituintes diferentes.
  • Como há dois elementos estereogênicos independentes (um centro quiral com 2 configurações possíveis e um duplo com 2 configurações possíveis), o número máximo de estereoisômeros é 2\times 2 = 4.
Então esperamos quatro estereoisômeros distintos: combinações das duas configurações do centro quiral ( R ou S) com as duas do duplo ( E ou Z).

Passo 3

Explicar e aplicar as regras CIP para decidir a configuração do duplo (E/Z). Aula rápida sobre E/Z:
  • Regra CIP (para alcenos): em cada carbono do duplo, compare os dois átomos diretamente ligados a esse carbono; o que tiver maior número atômico tem maior prioridade. Se houver empate (dois carbonos, por exemplo), olhe para os átomos ligados a esses carbonos como “listas” (duplicando átomos de ligação dupla conforme a convenção) e compare sequencialmente.
  • Uma vez atribuídas as prioridades em cada carbono do duplo, se os grupos de maior prioridade em cada carbono estão no mesmo lado → (Z) (do alemão zusammen = juntos); se estão em lados opostos → (E) (entgegen = oposto).
Aplicando ao nosso caso (estrutura \mathrm{CH_3{-}CH(OH){-}CH{=}CH{-}CH_3}):
  • No carbono \mathrm{C_3} do duplo, os dois substituintes são: um hidrogênio e o grupo \mathrm{C_2H(OH)CH_3} (o carbono ligado ao hidrogênio e ao grupo alcoólico). Entre H (Z=1) e esse carbono substituído (Z do átomo ligado = C = 6), a prioridade maior é do grupo carbonado.
  • No carbono \mathrm{C_4} do duplo, os substituintes são: um hidrogênio e o grupo \mathrm{CH_3}. A prioridade maior é do grupo \mathrm{CH_3} (por ser carbono versus hidrogênio).
  • Então os dois grupos de maior prioridade são: do lado de \mathrm{C_3} o substituinte direcionado para \mathrm{C_2} (o fragmento com -OH) e do lado de \mathrm{C_4} a \mathrm{CH_3} terminal.
  • O SMILES usa barras opostas C/C=C\C (ou equivalente), o que indica que esses dois grupos de maior prioridade estão em lados opostos do duplo. Portanto a configuração geométrica do alceno é (E).
Conclusão deste passo: o alceno está em configuração (E).

Passo 4

Explicar e aplicar as regras CIP para atribuir R ou S ao centro quiral em \mathrm{C_2}. Aula rápida sobre R/S:
  • Para um centro quiral tetraédrico, compare os átomos ligados diretamente ao carbono quiral; o de maior número atômico tem maior prioridade. Se empate, olhe para os átomos ligados a esses átomos (lista de substituintes) sequencialmente.
  • Após ordenar as prioridades 1 (mais alta) → 4 (mais baixa), coloque o grupo de menor prioridade ( 4) apontando para trás (ou mentalmente considere-o atrás). Observe a ordem 1\to2\to3: se essa sequência for no sentido horário → R (rectus); se for anti-horário → S (sinister).
Aplicando ao nosso centro em \mathrm{C_2} (o carbono que carrega o grupo -OH):
  • Os substituintes ligados a \mathrm{C_2} são: -O (do grupo -OH), o grupo -CH_3 (carbono metila), o grupo -CH=CH-CH_3 (o resto da cadeia que leva ao duplo) e um hidrogênio.
  • Priorização direta (por número atômico): \mathrm{O} (Z=8) é prioridade 1. Entre os dois carbonos ligados ( \mathrm{C_{resto}} que é o carbono que conecta ao duplo, e \mathrm{C_{Me}} que é o metil), ambos são carbonos, então comparamos os átomos ligados a esses carbonos: o carbono do grupo “resto” está ligado a C (do duplo) e a H, enquanto o carbono do metil está ligado só a H,H,H. Assim o carbono do grupo “resto” tem prioridade maior que o carbono do metil. Logo prioridade 2 = carbono que vai ao duplo, prioridade 3 = metil, prioridade 4 = hidrogênio.
  • Agora precisamos ver a ordem espacial 1\to2\to3 quando o grupo 4 ( H) está para trás. O SMILES nos dá a especificação [C@H], o que indica uma das duas disposições absolutas; traduzindo essa especificação (e reconstruindo a orientação espacial coerente com as barras do duplo que já fixaram a geometria do resto da cadeia) chega-se à configuração S. (Explicação operacional: com prioridades 1=OH, 2=grupo que vai ao duplo, 3=Me, e 4=H atrás, a sequência 1\to2\to3 aparece no sentido anti-horário -> S.)
Observação pedagógica sobre como você pode fazer isso “na prova” sem reconstruir muita geometria:
  • Desenhe uma projeção tetraédrica simples do centro quiral.
  • Marque as prioridades 1,2,3,4.
  • Coloque o 4 (o menor) para trás (se necessário, troque posições com duas inversões e lembre de inverter a configuração cada troca).
  • Veja o sentido 1\to2\to3: horário = R, anti-horário = S.
Conclusão deste passo: o SMILES codifica o centro quiral de \mathrm{C_2} com configuração (S). Portanto a molécula dada é (S,E)-pent-3-en-2-ol.

Passo 5

Listar explicitamente todos os estereoisômeros possíveis e como escrevê-los:
  • Como vimos, há dois estados do duplo ( E ou Z) e dois do centro quiral ( R ou S). Assim os quatro estereoisômeros são:
    • (R,E)-pent-3-en-2-ol
    • (S,E)-pent-3-en-2-ol
    • (R,Z)-pent-3-en-2-ol
    • (S,Z)-pent-3-en-2-ol

Passo 6

Determinar as relações estereoisoméricas entre esses quatro (a parte conceitual, com exemplos concretos):
  • Enantiômeros são pares de moléculas que são imagens especulares não sobreponíveis. Aqui os pares que diferem apenas na configuração do centro quiral (R ↔ S) e mantêm a mesma configuração do duplo (E ou Z) são enantiômeros. Logo:
    • (R,E) e (S,E) são enantiômeros.
    • (R,Z) e (S,Z) são enantiômeros.
  • Diastereômeros são estereoisômeros que não são imagens especulares (ou seja, diferem em pelo menos um elemento estereogênico, mas não todos). Logo:
    • Qualquer isômero com configuração E é diastereômero de qualquer isômero com configuração Z (por exemplo (R,E) é diastereômero de (R,Z) e também de (S,Z)).
    • Também (R,E) é diastereômero de (S,Z) (difere em ambos os centros de estereoquímica).
  • Não existe aqui isômero meso porque não há um plano de simetria que torne a molécula internamente superponível com sua imagem; a presença do centro quiral e do duplo impede meso nesta molécula linear com apenas um centro quiral.

Passo 7

Resumo final e anotação prática para a prova (empurrãozinho motivacional):
  • Para qualquer problema parecido: identifique primeiro todos os elementos estereogênicos (centros quirais e duplos); calcule prioridades CIP; atribua E/Z aos duplos e R/S aos centros. Conte os isômeros ( 2^n) e classifique relações (enantiômeros = imagens especulares; diastereômeros = todos os outros pares não idênticos).
  • Você já tem tudo: a molécula dada é (S,E) e existem mais três estereoisômeros formando dois pares de enantiômeros e várias relações de diastereomeria entre eles. Força aí — isso é totalmente resolvível na prova com calma e seguindo os passos CIP que eu te mostrei!

Resposta

(S,E)-pent-3-en-2-ol\n (R,E)-pent-3-en-2-ol\n (R,Z)-pent-3-en-2-ol\n (S,Z)-pent-3-en-2-ol\n (R,E) e (S,E) são enantiômeros\n (R,Z) e (S,Z) são enantiômeros\nQualquer isômero E é diastereômero de qualquer isômero Z (por exemplo (R,E) é diastereômero de (R,Z) e de (S,Z)).

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