Utilize os descritores estereoquímicos cis/trans e atribua os nomes IUPAC completos para os compostos abaixo.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para cada composto: (a) usar os descritores estereoquímicos cis/trans quando aplicável e (b) dar o nome IUPAC completo. As moléculas são dadas por SMILES:
- Molécula A:
CCCC\text{(C)}=C\text{(C)}CC - Molécula B:
CC1CCCC\text{(C)}C1
Informações relevantes que temos (a partir dos SMILES):
- Cada SMILES dá a conectividade atômica (quais carbonos estão ligados a quais), mas não há barras
"/" "\"que indiquem estereoquímica explícita. Ou seja, o SMILES não especifica uma configuração tridimensional concreta. - Para aplicar “cis/trans” precisamos entender que tipo de estereometria está em jogo: alkenos (duplas) usam tradicionalmente cis/trans quando cada carbono duplo tem um hidrogênio; cicloalcanos (anéis) usam cis/trans para indicar se substituintes estão no mesmo lado do anel (mesma face) ou em faces opostas.
- A resolução a seguir vai: identificar a estrutura conectiva, determinar o nome IUPAC (numeração, cadeia principal, posições dos substituintes) e discutir a possibilidade/necessidade de usar cis/trans (ou quando devemos usar E/Z).
Passo 2
Analisando a Molécula A (
CCCC\text{(C)}=C\text{(C)}CC) — montar a estrutura e escolher a cadeia principal:- Leitura do SMILES: há uma cadeia linear que contém uma ligação dupla; expandindo mentalmente obtemos uma sequência de carbonos que atravessa a dupla: é possível encontrar uma cadeia de 7 carbonos que inclui a dupla. Uma forma prática é seguir a cadeia longa que atravessa a dupla para maximizar o comprimento (vai resultar em hept-…).
- Ao selecionar a cadeia mais longa que contém a dupla chegamos a um alceno com 7 carbonos onde a dupla fica no carbono 3 (numeração escolhida para dar o menor locante à dupla). Assim a base do nome será
hept-3-ene(ouhept-3-eneem notação IUPAC). - Substituintes: analisando a conectividade, cada carbono da dupla tem um grupo metil ligado (ou seja, existem metilinos em ambos os carbonos do alceno). Ao numerar para
hept-3-eneos metil ficam nas posições 3 e 4, portanto os substituintes são3,4-dimethyl-(em IUPAC seria3,4-dimethylhept-3-ene).
Passo 3
Regra importante sobre o uso de cis/trans em alcenos (aula curta e prática):
- O rótulo cis/trans clássico para alcenos funciona bem quando cada carbono do duplo tem exatamente um hidrogênio vínílico, porque então podemos comparar a posição relativa desses hidrogênios (ex.: cis = Hs do mesmo lado, trans = Hs em lados opostos).
- Se um dos carbonos de dupla não tem hidrogênio (ou nenhum dos dois tiver), o critério cis/trans relativo a hidrogênios não pode ser aplicado. Nesses casos IUPAC prefere os descritores E/Z baseados em regras de prioridade CIP (Cahn–Ingold–Prelog).
- No nosso caso, na Molécula A os dois carbonos do duplo são substituídos por grupos carbônicos (cada carbono do duplo liga a uma cadeia e a um metil), ou seja, cada carbono vínil não tem hidrogênio livre — é um alceno tetrasubstituído. Logo, a nomenclatura “cis/trans” baseada em hidrogênios não é apropriada aqui.
Passo 4
Falando de E/Z (porque aparece ao invés de cis/trans) — mini-aula:
- E/Z compara as prioridades CIP dos dois substituintes ligados a cada carbono vínil. Em cada carbono do duplo você identifica os dois grupos ligados (excluindo a ligação dupla), dá prioridade (maior número atômico do átomo ligado diretamente, etc.), e depois vê se os dois grupos de maior prioridade (um em cada carbono do duplo) estão no mesmo lado (Z, do alemão zusammen = junto) ou em lados opostos (E = entgegen).
- Para atribuir E ou Z é preciso conhecer a geometria 3D (ou a especificação no SMILES). Como o SMILES fornecido não indica barras estereoquímicas, a configuração E/Z não está especificada e portanto não podemos atribuir E nem Z de forma única a partir do SMILES dado.
Passo 5
Conclusão para a Molécula A (resumo prático):
- Nome IUPAC base (sem informação de estereoisomeria): 3,4-dimethylhept-3-ene.
- Quanto a cis/trans: não aplicável porque ambos os carbonos do duplo não têm hidrogênios vinyílicos; a designação correta seria E/Z — mas o SMILES não especifica a configuração, então não é possível afirmar (E)- ou (Z)-; portanto o nome IUPAC completo, dadas as informações disponíveis, é simplesmente
3,4-dimethylhept-3-ene. Se a configuração estivesse especificada, usaríamos(E)-3,4-dimethylhept-3-eneou(Z)-3,4-dimethylhept-3-ene(nãocis/trans).
Passo 6
Analisando a Molécula B (
CC1CCCC\text{(C)}C1) — montar a estrutura e nomeá-la:- O SMILES descreve um ciclo de seis carbonos (ciclohexano) porque aparece
1 ... 1com seis átomos de carbono no interior. Há um substituinteCCligado a um dos carbonos do anel (ou seja, um grupo etil) e há um substituinte metil em outro carbono do anel. - Lendo a ordem do SMILES: o grupo
CCaparece antes do1, então esse grupo etil está ligado ao carbono que chamamos de posição 1 do anel. Seguindo a sequência dos átomos no anel, o\text{(C)}(metil) aparece em posição 5 (isto é, são substituintes em 1 e 5 do anel). Logo os substituintes são etil em C-1 e metil em C-5: substituições em posições 1 e 5.
Passo 7
Numeração e ordem alfabética (regra de nomenclatura de cicloalcanos):
- Para um ciclo substituído sem dupla, damos o menor conjunto de locantes possível e numeramos de modo que o substituinte de maior prioridade (alfabética) fique em 1 ou, se preferirmos, podemos tomar como 1 o carbono com precedência. Neste caso já temos convenção natural do SMILES que coloca o etil em 1; além disso, o conjunto {1,5} é simétrico ao {1,5} em outra direção — portanto o nome de base será
1-ethyl-5-methylcyclohexane. - Ordem alfabética: “ethyl” vem antes de “methyl”, mas como os números já são 1 e 5, nome completo (sem estereo) é
1-ethyl-5-methylcyclohexane.
Passo 8
Aplicação do cis/trans a cicloalcanos (mini-aula) e situação concreta:
- Para cicloalcanos cis/trans é apropriado sempre que há dois substituintes em posições diferentes do anel: “cis” significa que os dois substituintes estão no mesmo lado do plano médio do anel (mesma face, ambos para cima ou ambos para baixo), “trans” significa que estão em faces opostas (um para cima e outro para baixo).
- Na Molécula B os substituintes estão em 1 e 5; isso permite isomeria geométrica cis e trans (são isômeros diastereoméricos). Portanto é correto usar os descritores
cis-etrans-antes do nome, por exemplocis-1-ethyl-5-methylcyclohexaneoutrans-1-ethyl-5-methylcyclohexane. - Contudo, o SMILES dado não especifica estereo (não há símbolos de estereoconfiguração), então não é possível afirmar qual dos dois (cis ou trans) corresponde ao SMILES fornecido. Assim, apenas o nome sem prefixo estereoquímico é determinado unicamente; se o problema pede explicitamente usar cis/trans, então devemos reconhecer que existem duas formas possíveis e escrever os dois nomes (uma para cada estereoisômero).
Passo 9
Resumo final das decisões (o que podemos afirmar univocamente com o SMILES dado):
- Molécula A: conectividade ->
3,4-dimethylhept-3-ene. Não se usa cis/trans aqui (dupla tetrasubstituída); a estereoquímica correta, se especificada, deve ser indicada por (E)/(Z), mas o SMILES não a especifica. - Molécula B: conectividade ->
1-ethyl-5-methylcyclohexane. Como o anel permite dois isômeros geométricos, se quisermos usar descritores cis/trans devemos indicar que existem as duas formas possíveis:cis-1-ethyl-5-methylcyclohexaneetrans-1-ethyl-5-methylcyclohexane. O SMILES não especifica qual é.
Resposta
3,4-dimethylhept-3-ene
cis-1-ethyl-5-methylcyclohexane; trans-1-ethyl-5-methylcyclohexane
cis-1-ethyl-5-methylcyclohexane; trans-1-ethyl-5-methylcyclohexane