O lapachol (1) é um substância natural extraída dos Ipês roxos, amarelos e rosas, que tem atividade anti-tumoral, embora não possa ser usada como medicamento, por ser tóxica e não ser muito solúvel no no meio biológico. A \beta-lapachona (2) é um derivado semi-sintético do lapachol, também com atividade anti-tumoral, mas ainda tóxica.
OHOO
1
OOO
2
Em relação a essas substâncias, pede-se:
a) (1,0 ponto) Determine a configuração Z, E das duplas ligações.

Passo 1

O enunciado pede que se determine a configuração Z/E das duplas ligações nas duas substâncias fornecidas. Os dados que tenho são os SMILES fornecidos no enunciado:
  • Para a substância 1 (lapachol): \texttt{CC\text{(C)}=CCC1=C(O)C(=O)c2ccccc2C1=O}.
  • Para a substância 2 ( \beta-lapachona): \texttt{CC1\text{(C)}CCC2=C(O1)c1ccccc1C(=O)C2=O}.
Vou identificar todas as duplas ligações relevantes em cada estrutura (peguei essas informações dos SMILES acima) e verificar, para cada uma, se há possibilidade de existir isomeria geométrica E/Z.

Passo 2

Relembrando a regra prática para existência de isomeria E/Z:
  • Uma dupla ligação \mathrm{C}=\mathrm{C} admite notação E/Z somente se cada carbono da dupla tiver dois substituintes diferentes entre si.
  • Para decidir E ou Z aplica-se a regra CIP (prioridade pelos átomos diretamente ligados; se empate, olha-se os átomos seguintes na cadeia).
    Vou explicar e aplicar isso passo a passo.

Passo 3

Análise da molécula 1 (lapachol), usando o SMILES: \texttt{CC\text{(C)}=CCC1=\dots}.
  • O fragmento inicial corresponde ao grupo alquílico contendo a dupla: a sequência \texttt{CC\text{(C)}=C C C} descreve um fragmento tipo (\mathrm{CH_3})_2\mathrm{C}=\mathrm{CH}- ligado à cadeia que vai ao anel. Ou seja, a dupla está entre dois carbonos que, olhando localmente, são:
    • carbono da esquerda (vou chamar de C_L): é a carbonila vinylica (\mathrm{CH_3})_2\mathrm{C}=, isto é, um carbono ligado a duas metilas idênticas;
    • carbono da direita (vou chamar de C_R): é o carbono vinylico que leva uma cadeia -\mathrm{CH_2CH_2}- que vai para o anel e um hidrogénio (ou outro substituinte diferente).
  • Aplicando a condição para E/Z: o carbono C_L tem dois substituintes idênticos (duas metilas \mathrm{CH_3} e \mathrm{CH_3}). Como os dois grupos ligados a C_L são iguais, NÃO se pode ter isomeria geométrica E/Z nessa dupla — não há dois substituintes diferentes naquele carbono, logo não há configuração geométrica distinguível.
  • Conclusão intermediária para (1): a dupla presente no grupo alquílico é não-estereogênica (não admite E/Z) porque um dos carbonos da dupla tem substituintes idênticos.

Passo 4

Análise da molécula 2 ( \beta-lapachona), usando o SMILES: \texttt{CC1\text{(C)}CCC2=C(O1)c1ccccc1C(=O)C2=O}.
  • Olhando a string SMILES, as “duplas” explícitas que aparecem são:
    • ligações carbono-oxigênio duplas das carbonilas ( \mathrm{C}= \mathrm{O});
    • duplas internas do sistema aromático/quinona (representadas por = dentro do anel na notação SMILES), que fazem parte do sistema conjugado/fused ring (naphthoquinone).
  • Observações importantes sobre essas duplas:
    • Carbonilas \mathrm{C}= \mathrm{O} não são alkenos \mathrm{C}=\mathrm{C} e portanto a noção E/Z não se aplica a \mathrm{C}= \mathrm{O}.
    • As duplas representadas dentro do anel pertencem ao sistema conjulgado/aromático (naphthoquinona). Essas ligações são parte de um sistema cíclico conjugado e não se tratam de alifático \mathrm{C}=\mathrm{C} livre cuja geometria E/Z fosse relevante na forma habitual. Em termos práticos de estereoquímica E/Z para alcenos, não se atribui E ou Z às ligações do anel aromático/quinona.
  • Além disso, o que caracterizou lapachol (1) — um duplo em cadeia alifática que poderia admitir E/Z — em \beta-lapachona foi consumido pela ciclagem (o substituinte alquílico ciclizou formando o anel oxigenado). Ou seja, não há uma dupla alifática externa com dois carbonos cada um portando dois substituintes distintos passível de receber rótulo E ou Z.
  • Conclusão intermediária para (2): não existem duplas \mathrm{C}=\mathrm{C} alifáticas na molécula que satisfaçam as condições para isomeria E/Z; as duplas presentes são carbonilas ou fazem parte do sistema aromático/quinona, para as quais a designação E/Z não se aplica.

Passo 5

Resumo didático (como aplicar essa verificação numa prova, passo a passo rápido):
  1. Localize todas as ligações \mathrm{C}=\mathrm{C} “alifáticas” (não-as carbonilas, não-as ligações aromaticamente conjugadas).
  2. Para cada \mathrm{C}=\mathrm{C} verifique os dois substituintes ligados a cada carbono da dupla.
  3. Se em qualquer carbono da dupla os dois substituintes forem idênticos, a dupla não tem isomeria E/Z.
  4. Se ambos os carbonos tiverem dois substituintes diferentes, use a regra CIP (prioridade pelo átomo ligado diretamente; se empate, compare os próximos átomos da cadeia) para decidir qual substituinte em cada carbono tem maior prioridade; se os dois de maior prioridade ficarem no mesmo lado da dupla é Z (do alemão zusammen = juntos), se ficarem em lados opostos é E (entgegen = opostos).

Resposta

(1) A dupla presente no grupo alquílico não admite configuração E/Z (não-estereogênica), pois um dos carbonos da dupla tem dois substituintes idênticos (duas metilas).
(2) Não se aplica E/Z; as duplas na molécula são carbonilas ou fazem parte do sistema aromático/quinona (não se rotulam como E ou Z).

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