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स्टीरियोस्कोपिक
स्टीरियोरसायन विज्ञान कार्बनिक रसायन विज्ञान के अंदर एक मौलिक क्षेत्र है जो अणुओं में परमाणुओं की त्रि-आयामी व्यवस्था से संबंधित है। यह अणुओं के व्यवहार और गुणों को समझने के लिए महत्वपूर्ण है। इस स्पष्टीकरण में, हम स्टीरियोरसायन विज्ञान के विभिन्न पहलुओं, इसकी महत्त्वता, और कैसे ये यौगिकों के भौतिक और रासायनिक गुणों को प्रभावित करते हैं, का अन्वेषण करेंगे।
स्टीरियोरसायन की परिचय
स्टीरियोरसायन में अणुओं के भीतर परमाणुओं की स्थानिक व्यवस्था का अध्ययन शामिल है। उन प्रारूपकात्मक समजातियों के विपरीत जो परमाणुओं की संयोजकता में भिन्न होते हैं, स्टीरियोसमजातियों में एक ही संयोजकता होती है लेकिन उनके परमाणुओं की अंतरिक्ष में अभिविन्यास भिन्न होता है। यह स्थानिक व्यवस्था एक अणु के गलनांक, क्वथनांक, घुलनशीलता, और अधिक महत्वपूर्ण रूप से, इसकी जैविक गतिविधि को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकती है।
समजाति के प्रकार
समजाति एक घटना है जिसमें यौगिक एक ही आण्विक सूत्र रखते हैं लेकिन भिन्न संरचनात्मक या स्थानिक व्यवस्थाएं होती हैं। समजातियों को मोटे तौर पर दो मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: संरचनात्मक समजाति और स्टीरियोसमजाति। स्टीरियोसमजाति को आगे एनांटियोमर और डायस्टेरियोमर में विभाजित किया जा सकता है।
संरचनात्मक समजाति
संरचनात्मक समजाति परमाणुओं की संयोजकता में भिन्न होती है। प्रत्येक संरचनात्मक समजाति के भौतिक और रासायनिक गुण पूरी तरह से अलग हो सकते हैं।
उदाहरण: C4H10 निम्नलिखित रूप में मौजूद हो सकता है:
- एन-ब्यूटेन: CH3-CH2-CH2-CH3
- आइसोब्यूटेन (या 2-मेथिलप्रोपेन): (CH3)2CH-CH3
स्टीरियोसमजाति
स्टीरियोसमजाति में बंधित परमाणुओं का वही क्रम होता है, लेकिन इन परमाणुओं की त्रि-आयामी अभिविन्यास भिन्न होती है। स्टीरियोसमजातियों के दो मुख्य प्रकार हैं:
- एनांटियोमर: ओवरलैप मिरर छवि।
- डायस्टेरियोमर: मिरर छवि नहीं होते हैं और ओवरलैप नहीं होते हैं।
चिरालिटी और चिराल केंद्र
चिरालिटी स्टीरियोरसायन में एक महत्वपूर्ण अवधारणा है। एक अणु चिरल होता है यदि वह अपनी मिरर छवि पर ओवरलैप नहीं होता है। एक चिराल केंद्र की उपस्थिति, आमतौर पर एक कार्बन परमाणु जो चार अलग समूहों से बंधा होता है, अक्सर चिरालिटी देता है।
चिराल केंद्र
चिराल केंद्रों को एक तार (*) द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है और आमतौर पर चार विभिन्न स्थानापन्न समूहों के साथ एक कार्बन परमाणु शामिल होता है। यह अद्वितीय व्यवस्था दो अलग-अलग विन्यासों का परिणाम होती है, जिन्हें आमतौर पर 'R' या 'S' के रूप में दर्शाया जाता है, जो कान-इंगोल्ड-प्रेलॉग (CIP) प्रणाली में निर्धारित प्राथमिकता नियमों पर निर्भर करता है।
उदाहरण: CH3-CH(OH)-COOH
इस लेक्टिक एसिड अणु में, OH, COOH, H, और CH3 से बंधा केंद्रीय कार्बन एक चिराल केंद्र है।
दृष्टि सक्रियता
दृष्टि सक्रियता वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा चिरल अणु प्लेन-पोलराइज्ड प्रकाश के साथ सहभागिता करते हैं, जिससे अणु प्लेन में या तो दाईं ओर (दक्षिणावर्ती) या बाईं ओर (वामावर्ती) घुमाते हैं। यह दृष्टिक घुमाव चिरल पदार्थों की एक विशेषता है और इसका माप पोलरीमीटर का उपयोग करके किया जाता है।
एनांटियोमर और दृष्टि सक्रियता
एनांटियोमर अणुओं के युग्म होते हैं जो ओवरलैप नहीं होते मिरर छवियाँ होती हैं। वे भौतिक गुणों में समान होते हैं, सिवाय इसके कि वे प्लेन-पोलराइज्ड प्रकाश को किस दिशा में घुमाते हैं। एनांटियोमर प्रकाश को समान मात्रा में लेकिन विपरीत दिशाओं में घुमाते हैं।
उदाहरण: (R)-2-ब्यूटानोल और (S)-2-ब्यूटानोल
फिशर प्रक्षेपण
फिशर प्रक्षेपण त्रि-आयामी अणुओं को प्रदर्शित करने का दो-आयामी तरीका होता है। यह विशेष रूप से कार्बोहाइड्रेट और अमीनो एसिड का अध्ययन करने के लिए उपयोगी होता है। एक फिशर प्रक्षेपण में, लंबवत रेखाएँ विमा के अंदर जाने वाले बंधों को प्रदर्शित करती हैं, और क्षैतिज रेखाएँ विमा से बाहर आने वाले बंधों को प्रदर्शित करती हैं।
फिशर प्रक्षेपण को देखना
फिशर प्रक्षेपण को समझाने के लिए निम्नलिखित पर विचार करें:
- प्रतिच्छेदन कार्बन परमाणुओं का प्रतिनिधित्व करते हैं।
- कार्यात्मक समूहों को क्षैतिज और लंबवत रेखाओं के साथ खींचा जाता है।
उदाहरण:
H OH
/
C
/
COOH H3C
विन्यास और नामकरण
R/S नामकरण प्रणाली चिराल केंद्रों को संलग्न स्थानापन्नों की प्राथमिकता के आधार पर लेबल देती है। नामकरण में CIP प्राथमिकता नियम शामिल होते हैं:
- चिराल केंद्र की पहचान करें।
- परमाणु संख्या के आधार पर प्राथमिकता असाइन करें; उच्चतर परमाणु संख्या उच्च प्राथमिकता प्राप्त करेगा।
- इसे इस तरह से व्यवस्थित करें कि सबसे कम प्राथमिकता वाला समूह आपसे दूर हो।
- क्रम 1-2-3 निर्धारित करें; यदि यह घड़ी की दिशा में है, तो यह R है। यदि घड़ी की विपरीत दिशा में है, तो यह S है।
उदाहरण: 2-ब्रोमो-1-क्लोरोप्रोपेन को R/S विन्यास असाइन करना:
1. Br > Cl > CH3 > H
2. विन्यास R है।
डायस्टेरियोमर
डायस्टेरियोमर स्टीरियोसमजाति होते हैं जो मिरर छवि नहीं होते हैं। वे अनेक चिराल केंद्रों वाले अणुओं में उत्पन्न हो सकते हैं। डायस्टेरियोमर अक्सर विभिन्न भौतिक गुण और प्रतिक्रियात्मकता रखते हैं।
उदाहरण: टारटेरिक एसिड निम्नलिखित रूप में मौजूद हो सकता है:
- D-(+)-टारटेरिक एसिड
- L-(-)-टारटेरिक एसिड
- मेसो-टारटेरिक एसिड
मेसोकंपाउंड्स
मेसो यौगिकों में अनेक चिराल केंद्र होते हैं, लेकिन आंतरिक सममिति के कारण वे अपनी मिरर छवियों पर ओवरलैप हो सकते हैं। यद्यपि उनमें चिराल केंद्र होते हैं, मेसो यौगिक अचिरल होते हैं।
उदाहरण: मेसो-2,3-ब्यूटानेडियोल
ज्यामितीय समजाति
ज्यामितीय समजाति, डायस्टेरियोमर का एक उपसमूह, द्वैध बंध या रिंग संरचनाओं के आसपास प्रतिबंधित घूर्णन से उत्पन्न होती है। इन्हें आमतौर पर सिस-ट्रांस समजाति कहा जाता है।
सिस-ट्रांस समजाति
सिस-ट्रांस समजाति प्रतिबंधित घूर्णन वाले यौगिकों में उत्पन्न होती है, जहां विभिन्न समूह द्वैध बंध के कार्बन से बंधे होते हैं या रिंग संरचनाओं में होते हैं।
उदाहरण: ब्यूट-2-इने:
- सिस: CH3 एक ही तरफ़
- ट्रांस: CH3 विपरीत तरफ़
स्टीरियोरसायन का महत्त्व
स्टीरियोरसायन फार्मास्यूटिकल उद्योग में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जहां एक दवा की सक्रियता उसके स्टीरियोरसायन पर काफी निर्भर कर सकती है। एक एनांटियोमर उपचारकर्ता हो सकता है, जबकि दूसरा हानिकारक या निष्क्रिय हो सकता है। इस कारण से, सिंथेटिक रसायनज्ञों को यह सुनिश्चित करना पड़ता है कि सही एनांटियोमर का उत्पादन हो।
जैविकता में चिरालिटी
जैविक प्रणाली प्राकृतिक रूप से चिरल होती हैं और अक्सर चिरल अणु के केवल एक एनांटियोमर के साथ सहभागिता करती हैं। इस विपरीतता ने दवाओं की डिज़ाइन और क्रिया में स्टीरियोरसायन के महत्व को दर्शाया है।
निष्कर्ष
स्टीरियोरसायन एक विशाल और जटिल क्षेत्र है जिसका प्रभाव कई क्षेत्रों में गहरा होता है, जैसे कि मौलिक कार्बनिक रसायन से लेकर औषधि विकास तक। स्टीरियोरसायन के सिद्धांतों को समझकर, रसायनज्ञ अधिक प्रभावी ढंग से कार्बनिक यौगिकों के गुणों और प्रतिक्रियाओं का पूर्वानुमान, समझ और हेरफेर कर सकते हैं।
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