न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएँ

न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएँ जैविक रसायन विज्ञान में प्रतिक्रियाओं की एक आवश्यक श्रेणी हैं। इन प्रतिक्रियाओं में एक न्यूक्लियोफाइल संतृप्त कार्बन परमाणु पर छोड़ने वाले समूह के लिए प्रतिस्थापित होता है। न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन का उपयोग विभिन्न ऑर्गेनिक यौगिकों के संश्लेषण में व्यापक रूप से होता है। इन प्रतिक्रियाओं के अंतर्निहित सिद्धांतों, तंत्रों और अनुप्रयोगों को समझना जैविक रसायन विज्ञान में निपुणता प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है।

न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के प्रकार

न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के दो प्रमुख तंत्र होते हैं: _SN1 और _SN2।

S_N2 तंत्र

_SN2 तंत्र का अर्थ है "द्वि-अणुभीय न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन"। यह प्रक्रिया एक समन्वयित चरण में होती है, जहाँ न्यूक्लियोफाइल इलेक्ट्रोफिलिक कार्बन पर हमला करता है, और छोड़ने वाला समूह एक साथ छोड़ देता है। चूँकि प्रतिक्रिया की दर न्यूक्लियोफाइल और सब्सट्रेट दोनों पर निर्भर करती है, इसे द्वि-अणुभीय प्रक्रिया कहा जाता है।

एक सामान्य कृत्ति _S2 प्रतिक्रिया का चित्रण नीचे दिखाया गया है, जहाँ Nu: न्यूक्लियोफाइल और LG छोड़ने वाला समूह दर्शाता है:

R-LG + न्यू: → R-न्यू + LG

सब्सट्रेट की सक्रिय शैलरसायनी को S_N2 तंत्र में महत्वपूर्ण माना जाता है, और प्रतिक्रिया आमतौर पर पृष्ठ पक्ष के आक्रमण के साथ होती है, जिसका परिणाम कार्बन केंद्र पर विन्यास का उलटफेर होता है।

दृश्य उदाहरण

मिथाइल क्लोराइड और हाइड्रोक्साइड आयन के साथ S_N2 प्रतिक्रिया तंत्र का निम्नलिखित एसवीजी पर विचार करें।

₃ Cl yes^- CH₃ OH

_SN1 तंत्र

_SN1 तंत्र का अर्थ है "एक-अणुभीय न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन"। यह एक दो चरण प्रक्रिया द्वारा विशेषीकृत है। पहले, छोड़ने वाला समूह अलग हो जाता है, जिससे एक कार्बोक्शन मध्यवर्ती बनता है। फिर, न्यूक्लियोफाइल कार्बोक्शन पर हमला करता है, प्रतिस्थापन को पूरा करता है।

प्रतिक्रिया की दर केवल सब्सट्रेट की सांद्रता पर निर्भर करती है, जिससे यह एक एक-अणुभीय प्रतिक्रिया बनती है। the S_N1 प्रतिक्रिया के लिए सामान्य प्रतिक्रिया योजना इस प्रकार दिखाया जा सकता है:

R-lg → R+ + lg R+ + nu: → R-nu

एक कार्बोक्शन मध्यवर्ती के निर्माण के कारण, the S_N1 प्रतिक्रिया रेसीमाइजेशन से ग्रस्त होती है जब कार्बन केंद्र चिरल होता है, क्योंकि न्यूक्लियोफाइल किसी भी तरफ से हमला कर सकता है।

दृश्य उदाहरण

टेर्ट-ब्यूटाइल क्लोराइड और पानी के साथ _SN1 प्रतिक्रिया के निम्नलिखित परिदृश्य पर विचार करें।

₃)₃ CCl C⁺ (CH₃)₃ COH

न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं को प्रभावित करने वाले कारक

सब्सट्रेट

सब्सट्रेट की प्रकृति यह निर्धारित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है कि the _SN1 या _SN2 पथ पसंदीदा है। प्राथमिक सब्सट्रेट्स अक्सर the _SN2 तंत्र को मानते हैं, जबकि तृतीयक सब्सट्रेट्स आमतौर पर _SN1 प्रतिक्रियाओं से गुजरते हैं।

ग्रुप छोड़ना

एक अच्छा छोड़ने वाला समूह न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण है। आमतौर पर, छोड़ने वाले समूह जो पृथक होने के बाद ऋणात्मक चार्ज को स्थिर कर सकते हैं, अच्छे माने जाते हैं। सामान्य छोड़ने वाले समूहों में हैलाइड्स जैसे ^Cl-, ^Br-, और आई-^. शामिल हैं।

न्यूक्लियोफाइल

न्यूक्लियोफाइल की शक्ति और सांद्रता भी प्रतिक्रिया मार्ग को प्रभावित कर सकती है। शक्तिशाली न्यूक्लियोफाइल्स the S_N2 तंत्र का समर्थन करते हैं, जबकि कमजोर न्यूक्लियोफाइल्स अक्सर S_N1 प्रतिक्रियाओं की ओर ले जाते हैं।

सॉल्वेंट

सॉल्वेंट का प्रकार यह दृढ़ता से प्रभावित कर सकता है कि कौन सा प्रतिस्थापन तंत्र प्रबल होता है। ध्रुवीय प्रोटिक सॉल्वेंट्स कार्बोक्शन को स्थिर करते हैं, S_N1 प्रतिक्रियाओं को सुगम करते हैं, जबकि ध्रुवीय एप्रोटिक सॉल्वेंट्स न्यूक्लियोफिलिक ताकत को बढ़ाते हैं, S_N2 तंत्र का समर्थन करते हैं।

_SN1 और _SN2 तंत्र का तुलनात्मक सारांश

विशेषताएँ	SN1	SN2
अणुभीयता	एकोच्च	द्वार्णुभीय
चरण	दो चरण	एक चरण
दर निर्धारण कारक	सब्सट्रेट सांद्रता	सब्सट्रेट और न्यूक्लियोफाइल सांद्रता
प्रतिक्रिया दर	K[r-lg]	k[r-lg][new]
स्थिरोष्णी	रेसीमाइजेशन	विन्यास का उलटफेर
सब्सट्रेट की प्राथमिकता	तृतीयक	प्राथमिक

यह पाठ न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं का व्यापक और सुलभ अवलोकन प्रदान करता है, जो जैविक रसायन विज्ञान में उनके तंत्र और अनुप्रयोगों को समझने में आपकी मदद करता है।

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