Exercício 03. Para cada par de moléculas abaixo, identifique se elas são enantiômeros, diastereoisômeros, isômeros constitucionais ou o mesmo composto. Dê o nome para todos os compostos.
Br

Passo 1

O enunciado pede, para cada par de moléculas fornecidas, que eu identifique se são enantiômeros, diastereoisômeros, isômeros constitucionais ou o mesmo composto, e que eu dê o nome de todos os compostos.
Informações fornecidas: a string SMILES <smiles>C/C=C\C(C)Br</smiles>.
Observação importante: só foi enviada uma única molécula (uma única SMILES). Portanto não há um “par” explícito para comparar — eu vou explicar o que essa SMILES representa, nomear o composto e descrever quais relações estereoisoméricas seriam possíveis caso o segundo membro do par fosse uma de suas variantes (espécies relacionadas por inversão de centros estereogénicos ou mudança na geometria da dupla ligação).

Passo 2

Interpretando a SMILES passo a passo para obter a estrutura:
  • A leitura linear é: \mathrm{CH_3}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}-\mathrm{CH}(\mathrm{CH_3})\text{Br}. Escrevendo de forma explícita: o fragmento é \mathrm{CH_3}-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}-\mathrm{CH}(\mathrm{CH_3})\mathrm{Br}.
  • Isso é uma cadeia de cinco carbonos contínuos (é possível percorrer cinco carbonos consecutivos, veja o Passo 3 sobre nomenclatura). O bromo está ligado ao carbono que é substituído por um metil (o carbono terminal da porção direita é quaternário em ligações? não — é \mathrm{CH} ligado a \mathrm{CH_3}, \mathrm{Br}, \mathrm{CH} e \mathrm{H}).
    Portanto a fórmula esqueleto que obtemos é a de um penteno substituído por bromo e metil.

Passo 3

Nomeando o composto (como pensar na prova): escolha a cadeia mais longa que contenha a dupla ligação. Aqui existe uma cadeia de cinco carbonos que contém a dupla ligação, então o hidrocarboneto base é um penteno. Numeramos a cadeia de modo que a dupla ligação tenha o menor número possível. Se numerarmos da extremidade esquerda da SMILES, a dupla fica entre os carbonos 2 e 3, logo é um pent-2-eno. O bromo está localizado no carbono 4 da cadeia numerada dessa forma. Logo o nome comum sistemático é 4-bromo-2-penteno.
A SMILES usa barras (/ e ) que codificam a configuração geométrica da dupla ligação: C/C=C\C indica que os dois grupos carbono ligados à dupla (= os substituintes principais em cada carbono da dupla) estão em lados opostos da dupla — isto é a configuração (E). Assim, o nome completo com configuração da dupla é (E)-4-bromo-2-penteno.

Passo 4

Identificação de centro(s) estereogénicos (como pensar na prova): examine os carbonos que têm quatro substituintes diferentes. O carbono ligado ao bromo — o carbono terminal direito na minha representação — é \mathrm{CH}(\mathrm{CH_3})\mathrm{Br}. Seus quatro substituintes são: um hidrogénio, um bromo, um grupo metila (\mathrm{CH_3}) e o resto da cadeia (-\mathrm{CH}=\mathrm{CH}-\mathrm{CH_3}). Esses quatro substituintes são todos distintos, logo esse carbono é um centro estereogénico (quiral). Vou chamá-lo de C_4.
Conclusão: a molécula tem uma dupla ligação com configuração (E) e um centro quiral em C_4. Portanto existem duas enantiômeros correspondentes (configurações R e S em C_4) com a mesma geometria da dupla. A SMILES dada não especifica configuração absoluta do centro quiral (não há símbolo @), portanto ela descreve apenas a conectividade e a configuração da dupla; o centro quiral fica não especificado (podemos interpretar como desenho sem estereoespecificação ou uma das duas enantioméricas).

Passo 5

Relações possíveis entre “pares” envolvendo essa estrutura (explicação didática para a prova):
  • Se o par fosse a molécula dada e o seu espelho não sobreponível (mesma geometria E da dupla e configuração oposta em C_4), então seriam enantiômeros — exemplos: (E)-®-4-bromo-2-penteno versus (E)-(S)-4-bromo-2-penteno.
  • Se o par fosse a molécula dada e a mesma molécula com a configuração da dupla invertida (isto é, (Z)-4-bromo-2-penteno, mantendo o mesmo arranjo no centro quiral), então seriam diastereoisômeros (porque diferem numa estereoquebra — geometria da dupla — mas não apenas por inversão total do espaço como num par de enantiômeros).
  • Se o par tivesse diferente conectividade de átomos (por exemplo, o bromo ligado a outro carbono da cadeia), seriam isômeros constitucionais.
  • Se forem exatamente a mesma representação estereoquímica e conectividade, são o mesmo composto.

Passo 6

Resumo prático e nome oficial (o que escrever rapidamente na prova): a SMILES dada representa a molécula (E)-4-bromo-2-penteno. Como há um centro quiral em C_4 sem configuração absoluta especificada na SMILES, existem os dois enantiômeros (E)-®-4-bromo-2-penteno e (E)-(S)-4-bromo-2-penteno. Para identificar a relação entre dois desenhos em uma questão da prova você deve verificar (i) se a conectividade é igual (se não for, é isômero constitucional), (ii) se todas as configurações (centros quirais e geometria de duplas) coincidem (mesmo composto), (iii) se só todos os centros estereogénicos e geometrias mudam de forma que um seja o espelho do outro (enantiômeros), e (iv) se diferem em alguma mas não em todas as configurações (diastereómeros).

Resposta

Não é possível determinar a relação (enantiômeros / diastereoisômeros / etc.) entre um par porque foi fornecida apenas uma molécula.
A molécula dada é (E)-4-bromo-2-penteno.
Os enantiômeros possíveis (devido ao centro quiral em C_4) são (E)-®-4-bromo-2-penteno e (E)-(S)-4-bromo-2-penteno.

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