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 "…)
SHOH

Br

NH2RHSHRHOHOOH

\square

Passo 1

O enunciado pede que eu determine se cada molécula é R ou S, 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 @ em C@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
  1. listar os ligantes que chegam ao carbono quiral;
  2. aplicar a regra Cahn–Ingold–Prelog (CIP) para definir prioridades;
  3. usar a indicação do SMILES (@ ou @@) para ligar isso à configuração R ou S;
  4. justificar cada escolha passo a passo.

Passo 2

Breve aula sobre a regra Cahn–Ingold–Prelog (CIP) e sobre como decidir R/ S — da forma mais prática possível.
  • Regra básica: para um carbono quiral ligado a quatro substituintes diferentes, atribuimos prioridades 1 (maior) a 4 (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 1\to2\to3\to4, colocamos o grupo de menor prioridade ( 4) apontando para trás (ou assumimos essa condição) e observamos a sequência 1\to2\to3.
    • Se a sequência 1\to2\to3 aparece no sentido horário (quando o 4 está para trás), a configuração é R.
    • Se aparecer no sentido anti-horário, a configuração é S.
  • 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 R/ S 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 que C@ indique a configuração R e C@@ indique a configuração S para 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).
  • Vou sempre mostrar quais átomos ligados diretamente ao carbono quiral e a comparação detalhada quando necessário.

Passo 3

  1. Identificação do centro quiral: o SMILES marca C@H, então há um carbono quiral. Esse átomo (vou chamá‑lo de C^*) está ligado a quatro substituintes diferentes. Listando os ligantes diretamente ligados a C^*:
    • um átomo de oxigênio na hidroxila -\!O\!H (vou chamar de grupo OH),
    • um grupo etila -\!CH_2CH_3 (o lado esquerdo da cadeia),
    • um grupo metila -\!CH_3 (o branch indicado em \text{(C)}),
    • um hidrogênio H (implícito).
  2. Aplicando CIP (árvore de decisão):
    • Primeiro nível (átomos diretamente ligados a C^*): O (número atômico 8), C (6), C (6), H (1). Logo a prioridade 1 é o oxigênio (\text{OH}), e 4 é H.
    • Para decidir entre os dois carbonos (o etil vs o metil) comparamos os átomos ligados a esses carbonos:
      • O carbono do grupo etila (o CH_2 que leva ao CH_3 terminal) está ligado a: C (o próximo carbono), H, H → conjunto (6,1,1).
      • O carbono do grupo metila (o CH_3 branch) está ligado a: H, H, H → conjunto (1,1,1).
      • Comparando os conjuntos pela primeira diferença: 6 (etil) > 1 (metil), logo o grupo etila tem prioridade maior que o metil.
    • Assim as prioridades são: \text{(1)} OH > \text{(2)} Etila > \text{(3)} Metila > \text{(4)} H.
  3. Determinar R ou S:
    • Com H como prioridade \text{(4)}, se a sequência \text{(1)}\to\text{(2)}\to\text{(3)} for no sentido horário (quando olhamos com o 4 para trás) a configuração é R.
    • O SMILES usa C@H para 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 R.
    • Conclusão: o centro marcado em CC[C@H]\text{(C)}O é (R). (Trata‑se do álcool secundário em 2‑butanol na forma (R)-2‑butanol.)

Passo 4

  1. 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.
  2. Identificação de centros que poderiam ser quirais:
    • Vamos identificar carbonos tetraédricos ligados a quatro substituintes diferentes. Na sequência CC[C](CCBr)[C]\text{(C)}C há, 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.
  3. Conclusão para este item:
    • Não é possível atribuir R ou S somente com o SMILES dado, porque a estereoquímica não está especificada. Para determinar R/ S seria preciso:
      • um SMILES com @/@@ nos carbonos quirais, ou
      • uma representação 3D (fórmula com wedges/dashes) ou nome sistemático que especifique a configuração.
    • Portanto, sem informação extra, a resposta correta é que a estereoquímica é não especificada/indeterminada a partir do SMILES fornecido.

Passo 5

  1. Identificação dos centros quirais: no SMILES aparecem dois C@@H, então há dois centros estereogênicos, vou chamá‑los de C_1 (o próximo ao nitrogênio, o carbono α tipicamente) e C_2 (o carbono seguinte, ligado ao grupo O e ao grupo carboxílico).
  2. Primeiro centro ( C_1, o que está em N[C@@H](CS)...):
    • Ligantes diretamente ligados a C_1:
      • um átomo de nitrogênio (o grupo amino, N),
      • um carbono da cadeia lateral C_{\text{side}}= o grupo CS (isto é, esse carbono está ligado a um enxofre S no segundo nível),
      • o carbono que é C_2 (o próximo carbono da cadeia, ligado a O e ao \mathrm{C(=O)O}),
      • um hidrogênio H.
    • Comparando átomos diretamente ligados: N (7), C (6), C (6), H (1). Logo N é prioridade 1; H é 4.
    • Para decidir entre os dois carbonos ligados ( C_{\text{side}} vs C_2), aplicamos o tie‑break CIP olhando aos átomos ligados a esses carbonos:
      • C_{\text{side}} (o carbono do CS) está ligado a \,S e dois H (conjunto (16,1,1)).
      • C_2 (o carbono adjacente, o que tem o O e o grupo carboxílico) está ligado a O, C, H (conjunto (8,6,1)).
      • Comparando o primeiro elemento das listas: 16 (para S) é maior que 8 (para O), então C_{\text{side}} tem prioridade maior que C_2.
    • Assim prioridades para C_1: \text{(1)} N > \text{(2)} C_{\text{side}} (o ramo com S) > \text{(3)} C_2 > \text{(4)} H.
    • O SMILES marca este carbono como C@@H. Conforme a convenção usada acima (e consistente com SMILES gerados por ferramentas comuns), @@ corresponde à configuração S quando as prioridades CIP são aplicadas na ordem natural dos vizinhos do SMILES. Portanto C_1 é (S).
  3. Segundo centro ( C_2, o que aparece em [C@@H](O)C(=O)O):
    • Ligantes diretamente ligados a C_2:
      • um átomo de oxigênio (do grupo OH),
      • o carbono do grupo carboxílico ( \mathrm{C(=O)O}),
      • o carbono C_1 (o carbono α, ligado ao N e ao ramo com S),
      • um hidrogênio H.
    • Diretamente ligados: O (8), C (6), C (6), H (1). Então O é prioridade 1, H é 4.
    • Para desempatar entre os dois carbonos ligados a C_2 (o carbono carboxílico vs C_1):
      • O carbono carboxílico (o da C(=O)O) está ligado a dois oxigênios e a outro carbono → conjunto (8,8,6).
      • O carbono C_1 está ligado a N, a C_{\text{side}} e a C_2 → considerando apenas os átomos ligados a C_1 (excluindo o próprio C_2), seu conjunto começa com N (7) etc., então sua lista mais alta é 7.
      • Comparando 8 (carboxílico) vs 7 ( C_1), o carbono carboxílico tem prioridade maior.
    • Assim prioridades para C_2: \text{(1)} O (do OH) > \text{(2)} C(carboxílico) > \text{(3)} C_1 > \text{(4)} H.
    • Novamente o SMILES usa C@@H para este centro; seguindo a mesma convenção, @@ corresponde à configuração S. Logo C_2 é (S).
  4. Conclusão: ambos os centros quirais marcados como C@@H neste SMILES têm configuração absoluta (S). Em notação completa: (2S,3S)-… dependendo da numeração que você adote na cadeia, mas para nosso propósito dizemos que os dois centros indicados são S.

Resposta

  1. R
  2. Não é possível determinar a configuração — estereoquímica não especificada no SMILES
  3. primeiro centro: S
  4. segundo centro: S

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