बिजली और प्रकाश ने रसायनज्ञों को कार्बन-हाइड्रोजन बंधन को दो बार तोड़ने में मदद की

2023 लेखक: Bryan Walter | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-05-21 22:25

रसायनज्ञ एथिलबेन्जीन डेरिवेटिव में दो बार हाइड्रोजन को नाइट्रोजन से बदलने में सक्षम थे। ऐसा करने के लिए उन्होंने एक उत्प्रेरक का इस्तेमाल किया, जो प्रकाश और विद्युत प्रवाह से उत्तेजित होकर काम करना शुरू कर देता है। विज्ञान में वर्णित विधि से उपयोगी जैव रासायनिक अणु प्राप्त करना आसान हो जाएगा।

कार्बन-हाइड्रोजन बंधन को चुनिंदा रूप से तोड़ने और बाद को एक कार्यात्मक समूह या परमाणु के साथ बदलने में सक्षम रासायनिक प्रतिक्रियाएं हाल ही में कार्बनिक संश्लेषण का एक लोकप्रिय क्षेत्र बन गई हैं। उन्हें आमतौर पर सीएच-सक्रियण प्रतिक्रियाएं कहा जाता है। इस तथ्य के बावजूद कि इस तरह की प्रतिक्रियाओं के अलग-अलग उदाहरण लंबे समय से ज्ञात हैं, उनकी प्रयोज्यता चयनात्मकता की कमी और कार्यात्मक समूहों के प्रति उच्च संवेदनशीलता से ग्रस्त है। फिर भी, इस प्रकार की प्रतिक्रियाएं जटिल अणुओं, विशेष रूप से जैव रासायनिक वाले के उत्पादन को बहुत सरल कर सकती हैं। इस दिशा में विशेष रुचि कार्बन-नाइट्रोजन बंधन के गठन के साथ प्रतिक्रियाएं हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि नाइट्रोजन अक्सर जैविक रूप से सक्रिय अणुओं में पाया जाता है और उनकी जैविक गतिविधि को निर्धारित करता है। और, हालांकि नाइट्रोजन को अणु में पेश करने के लिए कई तरीके विकसित किए गए हैं, उनमें से अधिकतर आपको केवल एक बार ऐसा करने की अनुमति देते हैं। इसके अलावा, कई सिंथेटिक समस्याओं के लिए कई नाइट्रोजन युक्त अंशों की शुरूआत की आवश्यकता होती है। एक और कठिनाई इस तथ्य में निहित है कि एक अणु में कार्यात्मक समूहों की शुरूआत अक्सर पड़ोसी पदों को निष्क्रिय कर देती है, जो उनके साथ संभावित जोड़तोड़ को बहुत जटिल करता है। आज तक, कई सीएच सक्रियण के लिए केवल कुछ ही दृष्टिकोण ज्ञात हैं।

सीएच-सक्रियण के पहले उदाहरणों में से एक: सुगंधित वलय में एक कम-मोबाइल हाइड्रोजन परमाणु को एक कार्यात्मक समूह द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है

सीएच सक्रियण का उल्लेखनीय उदाहरण: एक निष्क्रिय बेंजीन अणु की क्रियाशीलता

सीएच सक्रियण के लिए आशाजनक रणनीतियों में से एक इलेक्ट्रोफोटोकैटलिसिस का उपयोग है। इस प्रक्रिया में इलेक्ट्रोड का उपयोग करके उत्प्रेरक अणु का आयनीकरण होता है, जिसके परिणामस्वरूप आयन प्रकाश स्रोत का उपयोग करके अतिरिक्त रूप से उत्तेजित होता है। परिणामी कण एक बहुत प्रभावी ऑक्सीकरण एजेंट है और मूल अणु से हाइड्रोजन परमाणु को हटाने में मदद करता है। इसके लिए अपनी उत्तेजना की ऊर्जा को छोड़कर, उत्प्रेरक अपनी मूल स्थिति में लौट आता है और चक्र को दोहराता है। साइक्लोप्रोपेन डेरिवेटिव के उद्धरण उत्कृष्ट उत्प्रेरक हैं। ऐसे धनायन को और अधिक स्थिर बनाने के लिए, बाहरी वातावरण से इसे बंद करने के लिए इसकी संरचना में भारी प्रतिस्थापन पेश किए जाते हैं। अक्सर इन पदार्थों में नाइट्रोजन परमाणु होते हैं, जिनमें अधिक इलेक्ट्रॉन घनत्व होता है और वे आंशिक रूप से धनायन के धनात्मक आवेश की भरपाई करते हैं। इसके कारण, यह अधिक स्थिर हो जाता है।

ट्राइसामिनोसाइक्लोप्रोपेनियम आयन (टीएसी)

कॉर्नेल विश्वविद्यालय के ताओ शेन और ट्रिस्टन लैम्बर्ट उदाहरण के रूप में एथिलबेंजीन डेरिवेटिव का उपयोग करके डबल सीएच सक्रियण प्राप्त करने में सफल रहे। ऐसा करने के लिए, उन्होंने विद्युत चालकता बनाने के लिए इलेक्ट्रोलाइट के रूप में एक इलेक्ट्रोलाइटिक सेल, एक दृश्य सफेद प्रकाश स्रोत, आठ प्रतिशत ट्राइसामिनोसाइक्लोप्रोपेन (टीएसी), और ट्राइथाइलमोनियम टेट्राफ्लोरोबोरेट का उपयोग किया। एसीटोनिट्राइल का उपयोग विलायक के रूप में किया जाता था। यह प्रतिक्रिया में दूसरे अभिकर्मक और नाइट्रोजन स्रोत के रूप में भी काम करता है। प्रतिक्रिया मिश्रण को एक सफेद प्रकाश स्रोत से विकिरणित किया गया था।

(ए) ट्राइसामिनोसाइक्लोप्रोपीन आयन का उत्प्रेरक चक्र (बी) एकल अतिरिक्त उत्पाद (सी) दो प्रकार के डबल अतिरिक्त उत्पाद

प्रारंभिक सामग्री और ट्राइसामिनोसाइक्लोपेन को एनोड कक्ष में रखा गया था। डबल सीएच एक्टिवेशन भी वहीं हुआ। शेष घटकों को समान रूप से प्रतिक्रिया मिश्रण की मात्रा में वितरित किया गया था।इस मामले में, कैथोड कक्ष में हाइड्रोजन का विकास हुआ। कैथोड और एनोड कक्षों के स्थानिक पृथक्करण के कारण, हाइड्रोजन ने किसी भी तरह से प्रतिक्रिया में हस्तक्षेप नहीं किया। इस पद्धति का उपयोग करके, वैज्ञानिक डबल सीएच-सक्रियण के उत्पाद प्राप्त करने में सक्षम थे, जो उत्प्रेरक या प्रकाश स्रोत की अनुपस्थिति में प्राप्त नहीं होते हैं। इसके अलावा, यदि अन्य ऑक्सीकरण उत्प्रेरक का उपयोग किया जाता है, तो वांछित उत्पाद प्राप्त नहीं होते हैं: पोटेशियम पेरोक्सोडिसल्फेट, पोटेशियम पेरोक्सीमोनोसल्फेट, डाय-टर्ट-ब्यूटाइल पेरोक्साइड, और अन्य।

प्रतिक्रिया फ्लास्क की उपस्थिति: लाल आधा - एनोड कक्ष, पीला - कैथोड

नतीजतन, केमिस्टों ने कई इमिडाज़ोल डेरिवेटिव प्राप्त किए हैं, जो कि वाइसिनल अटैचमेंट के उत्पाद हैं, जो कि आसन्न कार्बन परमाणुओं से लगाव है। इसके अलावा, प्रतिक्रिया सुगंधित रिंग और साइड चेन दोनों में विभिन्न प्रतिस्थापन के साथ अच्छी तरह से पुन: पेश की जाती है। लेखक ध्यान दें कि भले ही बेंजीन की साइड चेन में दो से अधिक कार्बन हों, फिर भी एरोमैटिक रिंग से पहली और दूसरी स्थिति में जोड़ होता है। पहली स्थिति में एक प्रतिस्थापन की अनुपस्थिति में, प्रतिक्रिया में दो आइसोमर्स प्राप्त होते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि बाधाओं की अनुपस्थिति में, परिणामस्वरूप इमिडाज़ोल की मात्रा 180 डिग्री हो सकती है।

प्राप्त इमिडाज़ोल डेरिवेटिव की प्रतिक्रिया और संरचना की योजना

लिथियम परक्लोरेट के साथ इलेक्ट्रोलाइट (ट्राइथाइलमोनियम टेट्राफ्लोरोबोरेट) को बदलने की कोशिश करते समय, एक दिलचस्प प्रभाव देखा गया: इमिडाज़ोल डेरिवेटिव के बजाय, एज़िरिडीन डेरिवेटिव प्राप्त किए गए थे। रसायनज्ञों का सुझाव है कि परक्लोरेट आयन मध्यवर्ती उत्पादों की स्थिरता को प्रभावित करता है और दूसरे एसीटोनिट्राइल अणु में बस संलग्न होने का समय नहीं होता है, जिससे एक नाइट्रोजन परमाणु पर चक्र बंद हो जाता है और तीन-सदस्यीय रिंग का निर्माण होता है।

प्राप्त aziridines की प्रतिक्रिया और संरचना की योजना

रसायनज्ञों द्वारा विकसित दृष्टिकोण भविष्य में विभिन्न जैविक रूप से सक्रिय अणुओं को प्राप्त करना आसान बना देगा। पहले से प्राप्त उत्पादों में सेलेकोक्सीब का व्युत्पन्न है - दवा सेलेब्रेक्स का सक्रिय पदार्थ और कुछ रिसेप्टर्स के प्रतिपक्षी के डेरिवेटिव।

कार्बनिक यौगिकों में मध्यवर्ती चरणों के बिना हाइड्रोजन परमाणु का चयनात्मक प्रतिस्थापन एक बहुत ही लोकप्रिय और जरूरी समस्या है। शायद विकसित तरीके न केवल पदार्थों के नए वर्ग प्राप्त करने या पहले से ज्ञात लोगों की तैयारी को सरल बनाने की अनुमति देंगे, बल्कि इन प्रक्रियाओं की लागत को भी बहुत कम कर देंगे। उदाहरण के लिए, रसायनज्ञों ने हाल ही में एक हाइड्रोजन परमाणु को एक कार्यात्मक बोरॉन युक्त टुकड़े के साथ चुनिंदा रूप से बदलना सीखा है।