7- A penicilina é um importante antibiótico de amplo espectro que possui 3 centros estereogênicos. Identifique estes centros e mostre a geometria R e S de cada um. (2 pontos)
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: identificar os três centros estereogênicos da penicilina mostrada pelo SMILES e determinar a configuração absoluta (
ou
) de cada um. O SMILES fornecido é:
Informações relevantes extraídas do SMILES (usei o SMILES para obter conectividade e para localizar quais átomos são quiralmente marcados):
- Há três átomos quiráis indicados explicitamente pelo SMILES: o primeiro
(no início do anel), o segundo dentro do anel que carrega o grupo e o terceiro ligado ao nitrogênio do anel (o carbono ao grupo carboxílico). - Vou chamar esses carbonos, de forma prática ao longo da resolução, de
(carbono do anel tiazolidínico ligado ao metil), (carbono do anel que carrega o grupo amido lateral) e (carbono quiral ligado ao N do anel e ao grupo ). A resolução começará a partir dessas identificações.
Passo 2
Breve aula prática: como atribuir
/
(regras CIP passo a passo)
- Prioridade por número atômico: entre os três substituintes ligados diretamente ao centro quiral, o átomo com maior número atômico tem prioridade maior (1 = maior prioridade). Ex.:
. - Se houver empate (dois substituintes começam por átomos com mesmo
), verificar os átomos ligados a esses átomos (lista de comparação sequencial — como expandir ramificação) até sair do empate. - Para ligações duplas, usa-se o procedimento formal de duplicação (o átomo de ligação dupla é tratado como se estivesse ligado a uma cópia do átomo ligado por dupla ligação).
- Depois de ordenar 1→2→3 (sendo 4 = hidrogênio ou menor prioridade), posicionar o menor (4) para trás (ou imaginar que ele está apontando para longe de você). Se a sequência 1→2→3 for no sentido horário, o centro é
; se for anti-horário, é . - Se o menor estiver voltado para você (não para trás), inverter o resultado final (ou usar regras equivalentes de contagem).
Vou aplicar essas regras explicitando os substituintes e comparações passo a passo para cada centro.
Passo 3
Localização e conectividade local dos três centros (peguei a conectividade diretamente do SMILES):
-
(o primeiro do SMILES): é o carbono do anel tiazolidínico que tem um substituinte metil , está ligado ao enxofre do anel e ao nitrogênio do anel (fechamento do anel). Substituintes diretos: , , , e um . -
(o segundo do SMILES): é o carbono do anel que liga ao do anel, ao carbono carbonílico do -lactama ( no anel) e ao nitrogênio que leva o grupo lateral amida. Substituintes diretos: , , , e um . -
(o ligado ao nitrogênio): é o carbono quiral fora do anel ligado ao nitrogênio do anel, a um metil e ao grupo carboxílico . Substituintes diretos: , , , e um .
Agora vamos atribuir prioridades e decidir
ou
para cada centro, com todas as contas explicadas.
Passo 4
Configuração do centro
(carbono do anel ligado ao metil)
- Substituintes ligados diretamente e seus números atômicos:
-
( ) — substituinte A. -
( ) — substituinte B (o nitrogênio do anel). -
( ) — substituinte C (o carbono do metil). -
( ) — substituinte D (menor prioridade).
-
- Ordem de prioridades por
: , , , . - Para saber se a sequência
é horário ® ou anti-horário (S) quando o menor ( ) aponta para trás, precisamos conhecer a orientação espacial. A molécula natural de penicilina tem o hidrogênio no apontando para trás do plano do anel e a ordem dos grupos ao redor dá a sequência 1 ( ) → 2 ( ) → 3 ( ) no sentido anti-horário. Portanto a configuração é . - Conclusão:
é .
(Comentário didático curto: se na prova você tiver um desenho 3D ou projeção de Newman/Fischer, faça exatamente a comparação de prioridades e veja a rotação com o menor apontando para trás — aqui apliquei essa regra à geometria conhecida do núcleo da penicilina.)
Passo 5
Configuração do centro
(carbono do anel que carrega o grupo amida lateral)
- Substituintes ligados diretamente e seus números atômicos:
-
( ) — substituinte A. -
( ) — substituinte B (o nitrogênio que liga à cadeia lateral). -
( no átomo diretamente ligado, é um carbono, mas o grupo carbonila tem oxigênios que entram na comparação se necessário) — substituinte C. -
( ) — substituinte D.
-
- Prioridade inicial:
(maior), , , . - Não houve empate que exija inspecionar além do átomo diretamente ligado porque
e e já diferem.
- Não houve empate que exija inspecionar além do átomo diretamente ligado porque
- Agora a rotação 1→2→3 com o menor (
) para trás: na geometria do anel penâmica natural, essa sequência é no sentido horário, o que corresponde a configuração . - Conclusão:
é .
Passo 6
Configuração do centro
(carbono quiral ligado ao N do anel, metil e grupo carboxílico)
- Substituintes ligados diretamente e seus números atômicos:
-
( ) — substituinte A. -
( ) — substituinte B (o carbono do grupo carboxílico; ao comparar com outro carbono, olhamos aos átomos ligados a esse carbono: ele está ligado a oxigênios, o que lhe dá prioridade maior em comparação com um carbono ligado só a hidrogênios). -
( ) — substituinte C (metil); desempate entre os dois carbonos pelo próximo nível mostra que o carbono carboxílico tem oxigênios ligados, então ele tem maior prioridade que o carbono do metil. -
( ) — substituinte D.
-
- Ordem de prioridades:
, , , . - Colocando o menor (
) para trás e observando a sequência , a geometria típica do carbono da penicilina dá uma rotação no sentido horário, ou seja configuração . - Conclusão:
é .
Passo 7
Resumo final dos raciocínios:
- Para cada centro apresentei os substituintes diretos, comparei números atômicos e desempates por átomos ligados, e apliquei a regra de orientação (menor prioridade para trás) usando a geometria conhecida do núcleo da penicilina. Se você tiver um modelo molecular físico ou um desenho em projeção de Fischer/Wedge, repita exatamente esses passos sobre o desenho: isso evita confusões e torna a atribuição direta na prova.