Enumerador de Estereoisômeros (Regra 2ⁿ, Formas Meso, Enantiômeros)

Em resumo: Desenhe uma molécula ou cole o SMILES dela. A ferramenta encontra todos os estereocentros e ligações duplas estereogênicas, monta todos os 2ⁿ arranjos, remove as duplicatas para que formas meso contem uma vez só, rotula cada isômero como R/S e E/Z e os separa em pares de enantiômeros e diastereoisômeros.

Use-a para responder a questões de "quantos estereoisômeros?", para ver por que o ácido tartárico tem 3 e não 4, ou para desenhar todas as 16 aldo-hexoses. As marcas estereoquímicas que você der no SMILES são mantidas como filtro: os isômeros correspondentes ficam marcados.

Como usar o enumerador de estereoisômeros

1. Desenhe a molécula no editor, cole um SMILES e pressione Enter, ou clique em um exemplo como Ácido tartárico. As marcas estereoquímicas são opcionais.
2. Leia a contagem: o número de estereocentros e de ligações duplas estereogênicas, o limite superior 2ⁿ e quantos estereoisômeros reais restam.
3. Cada estereoisômero é desenhado com seus rótulos R/S e E/Z e marcado como quiral, meso ou aquiral. Os enantiômeros aparecem em pares especulares.
4. A tabela no final diz se dois isômeros quaisquer são enantiômeros ou diastereoisômeros. Clique em Abrir no MolDraw abaixo de uma estrutura para editá-la ou exportá-la.

Contando estereoisômeros: a regra 2ⁿ

Um estereocentro geralmente é um carbono com quatro grupos diferentes. Uma ligação dupla estereogênica tem dois grupos diferentes em cada extremidade, então pode ser E ou Z. Cada um tem duas opções, então n deles dão no máximo 2ⁿ estereoisômeros.

O número real é menor quando a molécula é simétrica:

• Formas meso. Se as duas metades da molécula forem iguais, um arranjo como (2R,3S) pode ter um plano de simetria interno. Ele é então idêntico à sua imagem especular, por isso é contado uma vez e é opticamente inativo.
• Dienos simétricos. No hexa-2,4-dieno, (2E,4Z) e (2Z,4E) são a mesma molécula, então há 3 isômeros, não 4.
• Anéis. O cis-1,2-dimetilciclo-hexano é meso; a forma trans é um par de enantiômeros, então são 3 no total. Anéis 1,4-dissubstituídos têm apenas cis e trans, sem R/S.

Enantiômeros, diastereoisômeros e compostos meso

• Enantiômeros são imagens especulares não sobreponíveis. Todos os estereocentros estão invertidos: (2R,3R) e (2S,3S). Têm as mesmas propriedades físicas, exceto o sentido em que desviam a luz polarizada.
• Diastereoisômeros são estereoisômeros que não são imagens especulares. Alguns centros diferem e outros não: (2R,3R) e (2R,3S). Isômeros cis/trans (E/Z) também são diastereoisômeros. Eles têm pontos de fusão, pontos de ebulição e solubilidades diferentes.
• Compostos meso têm estereocentros, mas são aquirais por causa de um plano de simetria interno (ou centro de inversão).
• Epímeros são diastereoisômeros que diferem em apenas um centro, como a glicose e a galactose (C4).

Como a ferramenta os encontra

Ela testa todas as combinações R/S e E/Z e escreve cada uma como um código canônico que considera a estereoquímica. Dois arranjos com o mesmo código são a mesma molécula, então uma forma meso é mantida uma vez e dois enantiômeros continuam sendo dois. Centros que só se tornam estereogênicos quando os vizinhos são fixados (centros pseudoassimétricos, rotulados r ou s) são encontrados repetindo a busca.

Exemplos resolvidos

Erros comuns

• Usar 2ⁿ como resposta para uma molécula simétrica. Verifique antes se há formas meso.
• Esquecer ligações duplas E/Z. Elas contam em n assim como os estereocentros.
• Contar uma C=C de um anel pequeno como E/Z. Em anéis com menos de oito átomos só pode existir a forma cis (Z).
• Chamar (2R,3S) e (2S,3R) de dois isômeros quando a molécula é simétrica. Eles são um único composto meso.
• Contar o nitrogênio de uma amina como estereocentro. Ele se inverte rápido demais para manter R e S separados.

Elementos: C, H, N, O, S, F, Cl, Br, I. Até 40 átomos além do hidrogênio e 256 estereoisômeros.

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