Química Orgânica · 1.º ano (indicativo)

Como atribuir a configuração R ou S?

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Resposta curta

Atribua prioridades 1 a 4 aos quatro grupos do centro quiral pelas regras CIP (maior número atómico, primeiro átomo ligado, primeiro ponto de diferença). Olhe com o grupo 4 afastado de si e siga 1 → 2 → 3: sentido horário é R, anti-horário é S. Se o grupo 4 estiver virado para si, inverta o resultado.

Quando se aplica

A designação R/S descreve a configuração absoluta de um centro estereogénico (centro quiral): um carbono ligado a quatro grupos diferentes. Os dois enantiómeros de um composto quiral têm descritores opostos (um R, o outro S). O sistema baseia-se nas regras de Cahn-Ingold-Prelog (CIP).

Pré-requisitos

  • Reconhecer um centro quiral: carbono sp3 com quatro substituintes todos diferentes.
  • Ler estruturas condensadas e saber os números atómicos dos elementos comuns.
  • Visualizar a molécula tridimensionalmente (cunhas e traços, ou modelos moleculares).

Regras de prioridade CIP (resumo)

  1. Maior número atómico do átomo diretamente ligado ao centro > menor.
  2. Se há empate, compare os átomos seguintes, conjunto a conjunto, a partir do mais alto.
  3. Ligação dupla ou tripla conta como átomos duplicados (C=O conta O, O no carbono; C=C conta C, C).

Números atómicos úteis: H = 1, C = 6, N = 7, O = 8, F = 9, S = 16, Cl = 17, Br = 35, I = 53. Prioridade crescente: H < C < N < O < F < Cl < Br < I.

Método passo a passo

  1. Confirme o centro quiral: quatro grupos diferentes.
  2. Atribua prioridades 1 a 4 a cada grupo:
    • compare o primeiro átomo de cada grupo (maior número atómico = maior prioridade);
    • em caso de empate, compare os átomos ligados a esses, como conjuntos ordenados (por exemplo, CH2OH tem (O, H, H) e vence CH2CH3 com (C, H, H));
    • duplas e triplas contam como átomos repetidos.
  3. Oriente a molécula de modo a que o grupo de prioridade 4 aponte para trás, afastado de si.
  4. Trace o percurso 1 → 2 → 3. Sentido horário (como o ponteiro do relógio): R (do latim rectus). Sentido anti-horário: S (sinister).
  5. Se o grupo 4 estiver virado para si, o que vê está invertido: troque o resultado (horário aparente significa S real, e anti-horário aparente significa R real).
  6. Escreva o descritor entre parênteses, antes do nome: (R)-, (S)-. Troque dois grupos quaisquer e o descritor muda.

Nota

Em projeções de Fischer, as ligações horizontais apontam para o observador. Se o grupo de menor prioridade estiver numa ligação horizontal, o sentido aparente 1 → 2 → 3 deve ser invertido.

Exemplos resolvidos

Exemplo 1 — Prioridades por número atómico

Enunciado: O carbono de CHFClBr tem os grupos Br, Cl, F e H. Com H atrás, o percurso Br → Cl → F faz-se no sentido horário. Qual a configuração?

Resolução:

  1. Prioridades por número atómico: Br (35) = 1; Cl (17) = 2; F (9) = 3; H (1) = 4.
  2. O grupo 4 (H) está atrás, afastado do observador: lê-se diretamente.
  3. O percurso 1 → 2 → 3 (Br → Cl → F) é horário.

Resposta: R. Verificação: com H atrás não é necessária qualquer inversão. O outro enantiómero, com percurso anti-horário, seria S.

Exemplo 2 — Butan-2-ol

Enunciado: O C2 do butan-2-ol está ligado a OH, CH2CH3, CH3 e H. Com H atrás, o percurso OH → etil → metil é anti-horário. Qual a configuração?

Resolução:

  1. OH: o átomo ligado é O (8), prioridade 1.
  2. Etil e metil: ambos começam por C. Compare os conjuntos: etil (C, H, H) contra metil (H, H, H); o etil vence. Etil = 2, metil = 3.
  3. H = 4, atrás do plano.
  4. O percurso 1 → 2 → 3 (OH → etil → metil) é anti-horário.

Resposta: (S)-butan-2-ol. Verificação: prioridades 1 = OH, 2 = etil, 3 = metil, 4 = H; sem inversão necessária.

Exemplo 3 — H virado para o observador

Enunciado: No ácido láctico, o carbono central tem OH, COOH, CH3 e H. Numa representação em que o H está virado para o observador, o percurso OH → COOH → CH3 parece horário. Qual a configuração real?

Resolução:

  1. OH: átomo O, prioridade 1.
  2. COOH: átomo C ligado a (O, O, O) (a dupla conta duas vezes); CH3: C ligado a (H, H, H). Logo COOH = 2 e CH3 = 3.
  3. H = 4, mas está virado para o observador: o sentido lido está invertido.
  4. O sentido aparente é horário, logo o real é anti-horário.

Resposta: S. Verificação: vista do lado oposto, com o H atrás, a mesma molécula mostraria o percurso OH → COOH → CH3 em sentido anti-horário.

Exemplo 4 — Nível de exame: empate ao primeiro átomo

Enunciado: Um centro quiral tem os grupos CH2OH, CH=CH2, CH3 e H. Estabeleça as prioridades. Se, com H atrás, CH2OH → CH=CH2 → CH3 for horário, qual a configuração?

Resolução:

  1. Os três grupos carbonados empatam no primeiro átomo (C). Compare os átomos ligados.
  2. CH2OH: (O, H, H). CH=CH2: (C, C, H), pois a dupla conta C duplicado. CH3: (H, H, H).
  3. Comparam-se os conjuntos pelo primeiro elemento: O > C > H. Logo CH2OH = 1, CH=CH2 = 2, CH3 = 3, e H = 4.
  4. Com H atrás, 1 → 2 → 3 é horário.

Resposta: R. Verificação: o CH2OH vence o vinilo, embora o vinilo tenha mais carbonos, porque se compara o átomo de maior número atómico primeiro.

Erros frequentes

  • Ordenar pela massa ou pelo tamanho do grupo. A prioridade depende do número atómico dos átomos, não do tamanho: CH2OH vence CH=CH2.
  • Ler o sentido com o H virado para si e não inverter. É o erro mais comum: horário aparente com o grupo 4 à frente significa S.
  • Comparar só o primeiro átomo quando há empate. Desça pela cadeia, conjunto a conjunto, até ao primeiro ponto de diferença.
  • Não duplicar átomos nas ligações múltiplas. C=O conta como C ligado a (O, O).
  • Confundir R/S com (+)/(−) ou d/l. O descritor R/S vem da estrutura e das regras CIP; o sinal da rotação óptica é medido experimentalmente e não se deduz do descritor.
  • Aplicar R/S a carbonos que não são quirais (dois grupos iguais): o descritor só existe para centros estereogénicos.

Exercícios propostos

Tente resolver primeiro no caderno; depois confira.

1Exercício 1

Ordene por prioridade os grupos OH, CH3, NH2 e H ligados a um centro quiral.

Ver solução

Pelo primeiro átomo: O (8) > N (7) > C (6) > H (1). Ordem: OH (1) > NH2 (2) > CH3 (3) > H (4).

2Exercício 2

Ordene os grupos CH2Cl, CH2CH3, CH3 e H.

Ver solução

Os três grupos carbonados empatam no primeiro átomo. CH2Cl tem (Cl, H, H); CH2CH3 tem (C, H, H); CH3 tem (H, H, H). Ordem: CH2Cl (1) > CH2CH3 (2) > CH3 (3) > H (4).

3Exercício 3

Ordene os grupos COOH, CHO, CH2OH e H.

Ver solução

COOH tem (O, O, O); CHO tem (O, O, H); CH2OH tem (O, H, H). Ordem: COOH (1) > CHO (2) > CH2OH (3) > H (4).

4Exercício 4

Num centro quiral, o percurso 1 → 2 → 3 parece anti-horário, mas o grupo de menor prioridade está virado para o observador. Qual é a configuração?

Ver solução

Com o grupo 4 à frente, o sentido está invertido: anti-horário aparente significa horário real, ou seja, R.

5Exercício 5

Para o 3-metilhexano, (a) existe centro quiral? (b) Ordene os grupos do C3. (c) Se, com H atrás, o percurso 1 → 2 → 3 for anti-horário, qual o descritor?

Ver dica

Os grupos de C3 são: H, CH3, CH2CH3 (etilo) e CH2CH2CH3 (propilo).

Ver solução

(a) Sim: C3 tem quatro grupos diferentes. (b) Etil e propil começam por CH2 com (C, H, H) cada um: empate. Passando ao átomo seguinte, o etil termina em CH3 com (H, H, H), mas o propil tem CH2 com (C, H, H); logo propil > etil > metil > H. (c) Anti-horário com H atrás: S.

Perguntas frequentes

Quando se usa a notação R/S?

Para especificar a configuração absoluta de centros quirais em moléculas orgânicas, sobretudo para distinguir enantiómeros. Aparece no nome IUPAC, como (R)-2-clorobutano, e é pedida em exercícios de estereoquímica.

O que fazer se o grupo de menor prioridade estiver à frente?

Leia o sentido normalmente e inverta o resultado. Alternativa: troque mentalmente dois grupos quaisquer (o que inverte o descritor), leia, e inverta de novo o resultado. Se vir uma molécula em cunhas, o H numa cunha cheia (à frente) exige inversão.

R corresponde sempre a dextrógiro (+)?

Não. R e S derivam das regras de prioridade; o sentido de rotação da luz polarizada é medido experimentalmente. Um composto (R) pode ser (+) ou (−), e é preciso consultar os dados.

Que erros são mais comuns?

Ordenar por tamanho em vez de número atómico, esquecer a inversão quando o H está à frente e não duplicar átomos nas ligações múltiplas. Veja «Erros frequentes».

Resumo

  • R/S descreve a configuração absoluta de um centro com quatro grupos diferentes.
  • Prioridade CIP: maior número atómico primeiro; empate, descer pela cadeia conjunto a conjunto.
  • Ligações duplas e triplas contam como átomos duplicados.
  • Com o grupo de prioridade 4 atrás: 1 → 2 → 3 horário é R, anti-horário é S.
  • Com o grupo 4 à frente, inverta o resultado.
  • R/S não está ligado ao sinal (+) ou (−) da rotação óptica.

Onde aprofundar

  • O manual e o programa de Química da sua classe ou faculdade (INIDE / Ministério da Educação de Angola, no secundário) — confirme a edição em vigor.
  • John McMurry, Organic Chemistry, capítulo sobre estereoquímica.
  • T. W. Graham Solomons e Craig Fryhle, Química Orgânica; e as recomendações de nomenclatura da IUPAC.

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