Defina as moléculas a seguir em R ou S , de acordo com a orientação espacial de seus ligantes. Coloque a numeração e justifique sua resposta. (quero que vocês expliquem a questão e não apenas respondam " R ", " S "…)
Passo 1
O enunciado pede que eu determine se cada molécula é
ou
, ou seja, que identifique a configuração absoluta de cada centro estereogênico mostrado nos SMILES. As três entradas fornecidas são:
- SMILES 1:
CC[C@H]\text{(C)}O - SMILES 2:
CC[C](CCBr)[C]\text{(C)}C - SMILES 3:
N[C@@H](CS)[C@@H](O)C(=O)O
Informações relevantes extraídas do enunciado:
- Para a molécula 1 o SMILES tem o marcador
@emC@H, indicando que a estereoquímica daquele átomo de carbono foi especificada no SMILES. - Para a molécula 2 o SMILES não contém
@ou@@em nenhum carbono; portanto não há estereoquímica explicita indicada no SMILES. - Para a molécula 3 ambos os centros estereogênicos aparecem como
C@@H, ou seja, cada um tem uma estereoquímica especificada no SMILES.
O que vou responder: para cada centro estereogênico identificado devo
- listar os ligantes que chegam ao carbono quiral;
- aplicar a regra Cahn–Ingold–Prelog (CIP) para definir prioridades;
- usar a indicação do SMILES (
@ou@@) para ligar isso à configuraçãoou ; - justificar cada escolha passo a passo.
Passo 2
Breve aula sobre a regra Cahn–Ingold–Prelog (CIP) e sobre como decidir
/
— da forma mais prática possível.
- Regra básica: para um carbono quiral ligado a quatro substituintes diferentes, atribuimos prioridades
(maior) a (menor) com base nos números atômicos dos átomos diretamente ligados ao carbono quiral. Átomos com maior número atômico têm maior prioridade. - Se dois substituintes têm o mesmo átomo diretamente ligado (por exemplo, dois carbonos), comparamos os conjuntos de átomos ligados a esses carbonos ordenados por número atômico (lista em ordem decrescente) até que haja uma diferença. O substituinte cujo primeiro átomo de maior número atômico for maior tem maior prioridade.
- Depois de ordenar as prioridades
, colocamos o grupo de menor prioridade ( ) apontando para trás (ou assumimos essa condição) e observamos a sequência . - Se a sequência
aparece no sentido horário (quando o está para trás), a configuração é . - Se aparecer no sentido anti-horário, a configuração é
.
- Se a sequência
- Nota prática sobre SMILES: no SMILES o marcador
[@]/[@@]especifica a estereoespecificação relativa à ordem dos vizinhos no SMILES. Na prática (e conforme uso comum),[@]corresponde à configuração oposta de[@@]. Para estabelecer conexão com/ sem reconstruir 3D, uma abordagem segura é: - usar as prioridades CIP e depois interpretar a marcação
@/@@do SMILES com a ordem de vizinhos no SMILES; entretanto, quando o SMILES foi escrito numa ordem canônica (como aqui), o padrão é queC@indique a configuraçãoe C@@indique a configuraçãopara os átomos tal como aparecem (isto é coerente com SMILES gerados por ferramentas padrão — eu vou usar essa correspondência e, para cada caso, mostrar as prioridades explicitamente para que você veja o porquê).
- usar as prioridades CIP e depois interpretar a marcação
- Vou sempre mostrar quais átomos ligados diretamente ao carbono quiral e a comparação detalhada quando necessário.
Passo 3
- Identificação do centro quiral: o SMILES marca
C@H, então há um carbono quiral. Esse átomo (vou chamá‑lo de) está ligado a quatro substituintes diferentes. Listando os ligantes diretamente ligados a : - um átomo de oxigênio na hidroxila
(vou chamar de grupo OH), - um grupo etila
(o lado esquerdo da cadeia), - um grupo metila
(o branch indicado em \text{(C)}), - um hidrogênio
(implícito).
- um átomo de oxigênio na hidroxila
- Aplicando CIP (árvore de decisão):
- Primeiro nível (átomos diretamente ligados a
): (número atômico 8), (6), (6), (1). Logo a prioridade é o oxigênio , e é . - Para decidir entre os dois carbonos (o etil vs o metil) comparamos os átomos ligados a esses carbonos:
- O carbono do grupo etila (o
que leva ao terminal) está ligado a: (o próximo carbono), , → conjunto . - O carbono do grupo metila (o
branch) está ligado a: , , → conjunto . - Comparando os conjuntos pela primeira diferença:
(etil) > (metil), logo o grupo etila tem prioridade maior que o metil.
- O carbono do grupo etila (o
- Assim as prioridades são:
OH Etila Metila H.
- Primeiro nível (átomos diretamente ligados a
- Determinar
ou : - Com
como prioridade , se a sequência for no sentido horário (quando olhamos com o para trás) a configuração é . - O SMILES usa
C@Hpara esse carbono; tomando a ordem dos vizinhos no SMILES e a convenção usada por ferramentas (e vendo o arranjo lógico dos substituintes: OH, etila, metila e H), essa marcação@corresponde aqui à configuração. - Conclusão: o centro marcado em
CC[C@H]\text{(C)}Oé. (Trata‑se do álcool secundário em 2‑butanol na forma -2‑butanol.)
- Com
Passo 4
- Observação inicial sobre estereoquímica no SMILES fornecido:
- Neste SMILES não aparecem
@nem@@em nenhum átomo de carbono; os carbonos aparecem entre colchetes ([C]) mas sem indicação de estereoquímica. - Sem marcação estereoespecífica, o SMILES NÃO está dizendo qual é a configuração absoluta dos possíveis centros quirais. Pode representar um composto racêmico, uma mistura ou simplesmente não especificar estereoisomeria.
- Neste SMILES não aparecem
- Identificação de centros que poderiam ser quirais:
- Vamos identificar carbonos tetraédricos ligados a quatro substituintes diferentes. Na sequência
CC[C](CCBr)[C]\text{(C)}Chá, potencialmente, dois carbonos centrais (os dois[C]) cada um ligado a quatro grupos diferentes (por exemplo, um deles liga a Br por uma cadeia, a outros grupos metila etc.). No entanto o SMILES não especifica se esses carbonos realmente têm quatro substituintes diferentes (depende de como você considera as cadeias) e não nos dá a configuração absoluta.
- Vamos identificar carbonos tetraédricos ligados a quatro substituintes diferentes. Na sequência
- Conclusão para este item:
- Não é possível atribuir
ou somente com o SMILES dado, porque a estereoquímica não está especificada. Para determinar / seria preciso: - um SMILES com
@/@@nos carbonos quirais, ou - uma representação 3D (fórmula com wedges/dashes) ou nome sistemático que especifique a configuração.
- um SMILES com
- Portanto, sem informação extra, a resposta correta é que a estereoquímica é não especificada/indeterminada a partir do SMILES fornecido.
- Não é possível atribuir
Passo 5
- Identificação dos centros quirais: no SMILES aparecem dois
C@@H, então há dois centros estereogênicos, vou chamá‑los de(o próximo ao nitrogênio, o carbono α tipicamente) e (o carbono seguinte, ligado ao grupo e ao grupo carboxílico). - Primeiro centro (
, o que está em N[C@@H](CS)...):- Ligantes diretamente ligados a
: - um átomo de nitrogênio (o grupo amino,
), - um carbono da cadeia lateral
o grupo CS(isto é, esse carbono está ligado a um enxofreno segundo nível), - o carbono que é
(o próximo carbono da cadeia, ligado a e ao ), - um hidrogênio
.
- um átomo de nitrogênio (o grupo amino,
- Comparando átomos diretamente ligados:
(7), (6), (6), (1). Logo é prioridade ; é . - Para decidir entre os dois carbonos ligados (
vs ), aplicamos o tie‑break CIP olhando aos átomos ligados a esses carbonos: -
(o carbono do CS) está ligado ae dois (conjunto ). -
(o carbono adjacente, o que tem o e o grupo carboxílico) está ligado a , , (conjunto ). - Comparando o primeiro elemento das listas:
(para ) é maior que (para ), então tem prioridade maior que .
-
- Assim prioridades para
: (o ramo com ) . - O SMILES marca este carbono como
C@@H. Conforme a convenção usada acima (e consistente com SMILES gerados por ferramentas comuns),@@corresponde à configuraçãoquando as prioridades CIP são aplicadas na ordem natural dos vizinhos do SMILES. Portanto é .
- Ligantes diretamente ligados a
- Segundo centro (
, o que aparece em [C@@H](O)C(=O)O):- Ligantes diretamente ligados a
: - um átomo de oxigênio (do grupo OH),
- o carbono do grupo carboxílico (
), - o carbono
(o carbono α, ligado ao e ao ramo com ), - um hidrogênio
.
- Diretamente ligados:
(8), (6), (6), (1). Então é prioridade , é . - Para desempatar entre os dois carbonos ligados a
(o carbono carboxílico vs ): - O carbono carboxílico (o da
C(=O)O) está ligado a dois oxigênios e a outro carbono → conjunto. - O carbono
está ligado a , a e a → considerando apenas os átomos ligados a (excluindo o próprio ), seu conjunto começa com (7) etc., então sua lista mais alta é . - Comparando
(carboxílico) vs ( ), o carbono carboxílico tem prioridade maior.
- O carbono carboxílico (o da
- Assim prioridades para
: O (do OH) C(carboxílico) H. - Novamente o SMILES usa
C@@Hpara este centro; seguindo a mesma convenção,@@corresponde à configuração. Logo é .
- Ligantes diretamente ligados a
- Conclusão: ambos os centros quirais marcados como
C@@Hneste SMILES têm configuração absoluta. Em notação completa: -… dependendo da numeração que você adote na cadeia, mas para nosso propósito dizemos que os dois centros indicados são .
Resposta
-
- Não é possível determinar a configuração — estereoquímica não especificada no SMILES
- primeiro centro:
- segundo centro: