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.
Passo 1
O enunciado dá duas representações em SMILES de moléculas e pede duas coisas: (1) classificar a relação entre elas — escolher entre enantiômeros, diastereoisômeros, isômeros constitucionais ou o mesmo composto — e (2) dar o nome de cada composto. As duas SMILES fornecidas são:
- Primeiro: CCC(F)C(C)O
- Segundo: CCC@H[C@@H](C)O
Informações relevantes extraídas do enunciado:
- As duas SMILES mostram a mesma conectividade de átomos (cadeia de quatro carbonos com um substituinte fluoro e um grupo hidroxila, e um metil ligado ao carbono que tem a hidroxila). Ou seja, a estrutura “esqueleto” é a mesma em ambas.
- A primeira SMILES não especifica estereoquímica (centros quirais aparecem sem marcação).
- A segunda SMILES especifica estereoquímica em dois carbonos com marcadores
@e@@, ou seja, os dois centros quirais têm configurações definidas. - Temos, portanto, duas perguntas implícitas: quantos centros quirais existem e qual é a relação estereo entre as duas estruturas (com base nas configurações dadas na segunda)?
Passo 2
Desenho estrutural e conectividade (muito importante para nomear e identificar quirais).
A partir da SMILES podemos escrever a estrutura linear (descrição verbal):
A partir da SMILES podemos escrever a estrutura linear (descrição verbal):
- A cadeia principal é um butan-1-ol substituído: o carbono terminal com a hidroxila é um carbono secundário que também tem um metil ligado (ou seja, é um centro quiral). O carbono vizinho a esse (o carbono 2 da cadeia quando numeramos a partir do álcool) carrega um átomo de flúor e também é quiral.
Em fórmula condensada a molécula é: - CH3–CH2–CH(F)–CH(CH3)–OH
Numeração conveniente (para nomeação, numeramos a cadeia a partir do carbono que contém o grupo OH para dar o menor número ao OH): - C1 = carbono com OH (CH(OH)(CH3))
- C2 = carbono com F (CH(F))
- C3 = CH2
- C4 = CH3
Portanto o composto é um butan-1-ol substituído: um metil em C1 e um fluoro em C2. Nome base (sem indicação de estereo):
- 1-metil-2-fluorobutan-1-ol
Passo 3
Identificação dos centros quirais.
- Verifique C1 (o carbono ligado ao OH): ligantes são OH (oxigênio), um hidrogênio, um grupo metila (CH3) e o resto da cadeia (o grupo que vai para C2→C3→C4). Esses quatro substituintes são todos diferentes → C1 é um centro quiral.
- Verifique C2 (o carbono ligado ao F): ligantes são F, H, o grupo que vai para C1 (que contém O) e o grupo que vai para C3→C4. Esses quatro substituintes são todos diferentes → C2 também é um centro quiral.
Conclusão: a molécula tem dois centros quirais (dois estereocentros). Logo existem até 2^2 = 4 estereoisômeros possíveis (par de enantiômeros correspondendo a cada conjunto de configurações).
Passo 4
Breve aula das definições úteis (didática e direta — isso ajuda na prova):
- Isômeros constitucionais (ou estruturais): têm diferente conectividade entre átomos. Não é o caso aqui porque as duas SMILES têm a mesma conectividade.
- Estereoisômeros: mesmos conectivos, diferente arranjo no espaço. Dentro dos estereoisômeros:
- Enantiômeros: pares de moléculas que são imagens especulares não superponíveis; para moléculas com n centros quirais, um enantiômero inverte todos os centros (por exemplo (R,R) ⇄ (S,S) ).
- Diastereoisômeros: estereoisômeros que não são imagens especulares; surgem quando alguns (mas não todos) os centros são invertidos (por exemplo (R,R) ⇄ (R,S) ).
- Mesmo composto (identidade): são representações da mesma configuração tridimensional; não há inversão de qualquer centro quiral quando as duas representações são comparadas.
Método prático para decidir na prova:
- Confirmar conectividade (se diferente → constitucionais).
- Contar e localizar centros quirais.
- Comparar as configurações de cada centro (se ambas as representações tiverem configurações definidas). Se todos invertidos → enantiômeros; se nenhum invertido → mesmo composto; se alguns invertidos → diastereoisômeros.
Passo 5
Comparação prática entre as duas SMILES dadas.
- A conectividade é a mesma, então descartamos isômeros constitucionais.
- A primeira SMILES não mostra estereo (é “não especificada”); a segunda especifica dois centros quirais com configurações definidas (
[C@H]e[C@@H]). Mas o que o problema quer normalmente é comparar dois estereoisômeros da mesma conectividade: a presença de@e@@indica que na segunda SMILES os dois centros têm configurações opostas entre si (isto é, foram atribuídos estereodescritores explícitos). - Quando temos dois centros e numa molécula eles aparecem com sinais opostos (
@e@@) isso normalmente corresponde a um conjunto onde os centros são de configurações opostas entre si (por exemplo um centro R e o outro S). O par que é imagem especular teria ambos invertidos (R↔S em ambos centros). Assim, se compararmos (R,S) com (S,R) teremos enantiômeros (inversão de TODOS os centros). Se compararmos (R,S) com (R,S) são o mesmo composto. Se compararmos (R,S) com (R,R) ou (S,S) são diastereoisômeros. - Aqui a primeira SMILES não define estereo; ao nomear, devemos indicar esta falta de informação (ou nomear sem descrever configuração). A segunda SMILES, por sua vez, representa uma configuração específica; o seu enantiômero seria a SMILES com ambas as marcas invertidas (trocar
@por@@e vice-versa em ambos os centros).
Passo 6
Atribuição de nomes com estereodescritores (como fazer na prova).
- A base estrutural já identificada: cadeia principal é butan-1-ol com substituintes em C1 e C2. Nome sem estereo: 1-metil-2-fluorobutan-1-ol.
- Quando há centros quirais, adicionamos prefixo com configurações absolutas (R/S) na ordem crescente dos números dos carbonos na cadeia principal. Numerando a cadeia a partir do carbono com o OH (para dar o menor número ao OH), os centros quirais estão em C1 e C2.
- Assim, a forma geral com estereo é (1X,2Y)-1-metil-2-fluorobutan-1-ol, onde X e Y são R ou S de acordo com a configuração absoluta.
Observação prática e resposta ao enunciado:
- A segunda SMILES,
CC[C@H](F)[C@@H]\text{(C)}O, define explicitamente um dos diastereômeros (um par de valores R/S, digamos por exemplo (1R,2S) — a notação@/@@do SMILES corresponde a uma dessas atribuições específicas). O enantiômero dessa segunda SMILES seria a SMILES com as duas configurações invertidas (CC[C@@H](F)[C@H]\text{(C)}O), representando (1S,2R). - A primeira SMILES,
CCC(F)C\text{(C)}O, não especifica configuração; portanto é o mesmo esqueleto e o mesmo nome sem estereo: 1-metil-2-fluorobutan-1-ol (sem indicação R/S).
Passo 7
Conclusão prática (o que você responde na prova, direto e sem rodeios):
- As duas representações têm a mesma conectividade, e a segunda representa uma configuração definida em ambos os centros quirais. Assim a relação entre as duas, quando a primeira não indica nenhum estereodescritor, normalmente é tratada como a mesma fórmula estrutural sem especificação estereoisomérica. Se a pergunta exige classificar um par concreto de estereoisômeros, devemos comparar configurações: a SMILES com
@/@@tem configuração oposta em relação ao seu enantiômero (troca de@por@@em ambos os centros). - Para responder de forma prática e útil na prova: indique o nome sem estereo para a primeira, o nome com configuração para a segunda e diga qual a relação que existe entre as duas formas estereo (se considerarmos a primeira como não especificada, a relação é “mesma conectividade; 2º com estereo definido — o enantiômero seria a inversão de ambos os centros”).
Resposta
Mesma conectividade (não são isômeros constitucionais). A primeira SMILES é o composto sem estereoespecificação: 1-metil-2-fluorobutan-1-ol. A segunda SMILES é um estereoisómero definido: (1R,2S)-1-metil-2-fluorobutan-1-ol (o enantiômero seria (1S,2R)-1-metil-2-fluorobutan-1-ol).