Desenhe a conformação mais estável da seguinte substância e atribua configuração R ou S a cada centro quiral.
SHBr

Passo 1

O enunciado pede duas coisas:
  • Desenhar (ou descrever) a conformação mais estável da molécula dada pelo SMILES CC1CCC(C\text{(C)}\text{(C)}C)C[C@@H]1Br.
  • Atribuir configuração absoluta (R ou S) a cada centro quiral da molécula.
Informações relevantes extraídas do SMILES:
  • A cadeia principal é um ciclo de seis carbonos (um cicloxano no formato de ciclobutano? não — é um cicloxano em conformação cadeira: um cicloehexano), i.e., um anel de seis carbonos (um ciclohexano).
  • Substituintes no anel:
    • No carbono que chamaremos de C1 há um grupo metil (smiles começa com C ligado ao C1).
    • No carbono que chamaremos de C4 há um grupo tert‑butil (C\text{(C)}\text{(C)}C ligado ao anel) — esse é muito volumoso.
    • No carbono que chamaremos de C6 está o átomo de bromo ligado a um carbono quiral representado por [C@@H] (há exatamente um centro quiral, o carbono com o Br).
  • O SMILES indica uma estereoquímica absoluta no carbono com Br (@@), ou seja, a molécula tem um centro quiral e sua configuração é especificada no SMILES, mas o objetivo é que você saiba determinar R/S por conta própria.
O que o enunciado pede explicitamente:
  • A conformação mais estável (na prática: a cadeira do ciclohexano em que os grupos volumosos ficam em posição equatorial).
  • A configuração R ou S para cada centro quiral (aqui só há um centro quiral: o carbono ligado ao Br).

Passo 2

Vamos entender a regra física para escolher a conformação mais estável do ciclohexano (resumo didático e prático).
  • Ciclohexano prefere a conformação cadeira porque minimiza tensões angulares e de torção.
  • Em uma cadeira, cada carbono tem duas posições possíveis para um substituinte: axial (para cima/baixo, perpendicular ao “anel”) ou equatorial (aproximadamente ao longo do anel, mais externo).
  • Grupos grandes preferem a posição equatorial porque aí há menos interação 1,3‑diaxial (menos repulsão estérica). O efeito é mais pronunciado quanto maior o grupo; por isso o grupo tert‑butil quase sempre fixa a cadeira com ele em posição equatorial (a energia de colocar t‑Bu axial é altíssima).
  • Consequência prática: para achar a conformação mais estável, escolha a cadeira em que o grupo tert‑butil (C4) esteja equatorial. Isso determina qual das duas cadeiras possíveis a molécula adota como mais estável (o anel “vira” para colocar t‑Bu equatorial).
Aplicação ao nosso caso:
  • Como o grupo tert‑butil (em C4) é muito volumoso, a conformação mais estável é a cadeira em que o t‑Bu está em posição equatorial.
  • Depois de “fixar” essa cadeira, os outros substituintes (metil em C1 e bromo em C6) terão as suas posições (axial ou equatorial) determinadas por essa mesma cadeira; normalmente o metil também prefere equatorial — frequentemente será equatorial nessa cadeira estável. O bromo, sendo relativamente grande, também prefere equatorial se possível, mas sua posição final é a que corresponde à cadeira que dá t‑Bu equatorial.
Observação prática para desenho em prova:
  • Desenhe a cadeira do ciclohexano e marque os carbonos 1→6 em volta.
  • Coloque o grupo t‑Bu em C4 na posição equatorial (isto “fixa” qual das duas cadeiras você está usando).
  • Em seguida coloque o metil em C1 e o Br em C6 nas posições que aparecem naturalmente nessa cadeira (explicito na próxima etapa).

Passo 3

Descrevendo a conformação mais estável (instrução de desenho passo a passo — como fazer no papel):
  1. Desenhe uma cadeira de ciclohexano (dois “píncaros” opostos, a clássica forma de cadeira).
  2. Numere os carbonos ao redor do anel em sequência: escolha um vértice como C1 e siga no sentido horário C2, C3, C4, C5, C6 (essa numeração coincide com a ordem do SMILES onde o carbono quiral é o último antes do fechamento do anel).
  3. Coloque o grupo tert‑butil em C4 na posição equatorial (isto é o ponto-chave: C4 — equatorial — t‑Bu).
    • Dica: em uma representação típica da cadeira, em C4 a posição axial estará para baixo (ou para cima dependendo do desenho), então coloque o t‑Bu no posto lateral (equatorial).
  4. Coloque o metil em C1 preferencialmente na posição equatorial (esta é a forma energeticamente favorável e geralmente compatível com o t‑Bu equatorial).
  5. Coloque o Br ligado a C6 na posição que resulta da cadeira escolhida — na cadeira escolhida (a que torna t‑Bu equatorial) o substituinte em C6 que ocupará a posição correspondente é o que desenhe (na maioria das vezes, neste arranjo, o Br ficará equatorial também — veja comentário abaixo).
  6. Escreva explicitamente o hidrogénio presente no carbono quiral (C6) para poder usá‑lo na determinação de R/S.
Resumo da conformação mais estável (forma curta, para a sua folha de prova):
  • Conformação: cadeira do ciclohexano com o grupo tert‑butil em C4 em posição equatorial (isto minimiza repulsões 1,3‑diaxial). Colocar metil em C1 equatorial quando compatível; o bromo em C6 assume a posição dada por essa cadeira (no desenho padrão resultante ficará equatorial).

Passo 4

Agora vamos ensinar direitinho como atribuir R/S a um centro quiral — passo a passo didático e aplicando ao carbono que tem o Br.
Regra CIP (a forma prática):
  1. Liste os quatro substituintes ligados ao carbono quiral e compare os átomos diretamente ligados a ele pelo número atômico (maior número atômico = maior prioridade).
  2. Se houver empate (dois substituentes ligados por átomos do mesmo tipo, por exemplo dois carbonos), compare os átomos ligados a esses átomos (faça a comparação em “camadas” até desempatar).
  3. Dê prioridades: 1 (maior) a 4 (menor).
  4. Oriente a molécula de modo que o substituinte de menor prioridade ( 4) fique apontando para trás (afastado do observador).
  5. Observe a sequência do grupo de maior prioridade 1 2 3.
    • Se essa sequência for no sentido horário: configuração R.
    • Se for antissorário (counterclockwise): configuração S.
Aplicando ao carbono quiral (C6, ligado a Br):
  • Substituintes ligados diretamente ao C6 são:
    • Bromo: \mathrm{Br} (átomo ligado = Br)
    • Hidrogénio: \mathrm{H}
    • Carbono C5 (vizinho do anel)
    • Carbono C1 (outro vizinho do anel)
  • Compare direto (átomos ligados): \mathrm{Br} (Z=35) > \mathrm{C} (Z=6) > \mathrm{H} (Z=1). Logo o Br tem prioridade 1; H prioridade 4; as prioridades 2 e 3 estão entre os dois carbonos (C1 e C5) — precisamos desempatar examinando os átomos ligados a C1 e C5.
  • Para comparar C1 vs C5 (ambos são carbonos ligados ao carbono quiral), olhamos, para cada um, os três átomos ligados a ele (em ordem decrescente por número atômico):
    • Para C1: ele está ligado a (i) C0 (o metil substituinte que aparece antes do anel no SMILES — um carbono), (ii) C2 (carbono do anel), (iii) C6 (o próprio carbono quiral). Portanto, seus substituintes (além de C6 que empata) incluem dois carbonos (C0 e C2).
    • Para C5: ele está ligado a (i) C4 (que tem o tert‑butil ligado, ou seja, C4 é ligado a outro carbono volumoso — importante), (ii) C6 (o centro quiral), (iii) um hidrogénio. Assim, C5 tem, entre seus ligantes, um hidrogénio (mais leve) e um carbono (C4).
  • Ao comparar as listas “átomos ligados” para desempatar C1 vs C5, ordene cada lista por número atômico e compare elemento a elemento:
    • Para C1 a lista relevante (excluindo o C6 comum) tem dois átomos carbono (C e C).
    • Para C5 a lista tem carbono (C) e hidrogénio (H).
    • Comparando em ordem: primeiro elemento igual (C vs C) → empate; segundo elemento (C vs H): C > H, então o conjunto ligado a C1 é maior que o conjunto ligado a C5.
  • Conclusão das prioridades segundo CIP:
    • Prioridade 1: \mathrm{Br}
    • Prioridade 2: carbono C1 (o lado do anel que tem o metil)
    • Prioridade 3: carbono C5 (o lado do anel ligado ao C4 com t‑Bu)
    • Prioridade 4: \mathrm{H}

Passo 5

Como decidir R ou S no desenho da cadeira (procedimento para a prova, com explicação prática):
  1. No desenho da cadeira que você fez (em que t‑Bu está equatorial), desenhe explicitamente o hidrogénio no carbono quiral (C6). Na conformação estável que escolhemos o H do C6 fica axial (isto é típico quando o substituinte maior, Br, está equatorial — o H fica axial), e em muitos desenhos esse hidrogénio axial aponta para trás do plano do papel (ou para fora) dependendo do seu traço; o importante é: coloque o H na posição correta e imagine-o apontando para longe de você (na maior parte das representações o H axial descendente fica para trás).
  2. Coloque mentalmente (ou desenhe) o grupo de menor prioridade (H) para trás (se não estiver já).
  3. Olhe na face do carbono para ver a ordem de prioridade 1 \to 2 \to 3 dos substituintes restantes (Br → C1 → C5).
  4. Trace a sequência Br (1) → C1 (2) → C5 (3) e observe se essa volta é no sentido horário ou anti‑horário quando o H está para trás.
Determinação prática (resumida, que é o que você deve aplicar na prova):
  • Já estabelecemos as prioridades: \mathrm{Br} (1) > C1 (2) > C5 (3) > H (4).
  • Na cadeira estável (t‑Bu equatorial) o hidrogénio em C6 fica axial afastado do observador; com o H para trás, ao olhar para o átomo quiral a sequência de prioridades 1→2→3 descreve um movimento no sentido horário.
  • Movimento horário com o substituinte de menor prioridade apontando para trás corresponde à configuração \mathbf{R}.
Observações didáticas finais:
  • A parte mais importante (e que dá medo mas é simples na prova) é: (a) identificar prioridades CIP; (b) colocar o grupo de menor prioridade para trás (se não estiver, faça uma rotação mental ou use trocas/permutações de grupos para colocar H para trás); (c) observar o sentido 1→2→3. Se fizer isso com calma, não erra.
  • No caso concreto, a presença do t‑Bu força a cadeira escolhida; depois as prioridades e a posição do H definem o giro que resulta em R.

Resposta

Conformação mais estável: cadeira do ciclohexano com o grupo tert‑butil em C4 na posição equatorial (desenho: cadeira com t‑Bu equatorial; metil em C1 em posição equatorial compatível; Br em C6 na posição correspondente dessa cadeira).
Configuração do centro quiral (carbono ligado a Br): R

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