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ओलेफिन मेटाथेसिस
ओलेफिन मेटाथेसिस ऑर्गेनोमेटैलिक रसायन शास्त्र और जैविक संश्लेषण के क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली और बहुपरवाहक प्रतिक्रिया है। इसमें अल्कीन टुकड़ों का पुनर्वितरण होता है, जो कार्बन-कार्बन डबल बॉन्ड्स के विखंडन और पुनरुद्धार द्वारा होता है। यह प्रतिक्रिया अकादमिक और उद्योग में जटिल अणुओं के संश्लेषण के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।
मूल अवधारणा
ओलेफिन मेटाथेसिस में, दो अल्केनों को एक साथ लाया जाता है, और उनके बैकबोन कार्बन-कार्बन डबल बॉन्ड्स की अदला-बदली होती है, जिससे नए ओलेफिन्स बनते हैं। बुनियादी विचार यह है कि ओलेफिन्स, जो कार्बन-कार्बन डबल बॉन्ड्स के साथ हाइड्रोकार्बन होते हैं, को तोड़ा जाता है और फिर विभिन्न ओलेफिनिक उत्पादों को प्राप्त करने के लिए पुनः संयोजित किया जाता है।
सामान्य प्रतिक्रिया निम्नलिखित रूपरेखा में प्रकट की जा सकती है:
R 1 CH=CHR 2 + R 3 CH=CHR 4 ↔ R 1 CH=CHR 3 + R 2 CH=CHR 4
ऐतिहासिक पृष्ठभूमि
ओलेफिन मेटाथेसिस पहली बार 20वीं शताब्दी के मध्य में देखी गई थी। "मेटाथेसिस" शब्द का नामकरण कैलडेरॉन और अन्य लोगों द्वारा 1967 में किया गया था। ओलेफिन मेटाथेसिस के क्षेत्र में तब तक कोई महत्वपूर्ण प्रगति नहीं हुई जब तक कि चौविन, श्रॉक और ग्रब्स जैसे शोधकर्ताओं द्वारा सुव्यवस्थित धातु-कार्बेन कॉम्प्लेक्स का विकास नहीं किया गया। इन शोधकर्ताओं को 2005 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।
ओलेफिन मेटाथेसिस प्रतिक्रियाओं के प्रकार
ओलेफिन मेटाथेसिस प्रतिक्रियाओं के कई प्रकार हैं, जिनमें से प्रत्येक के अपने विशेष गुण और अनुप्रयोग होते हैं:
1. क्रॉस मेटाथेसिस (CM)
क्रॉस मेटाथेसिस में दो विभिन्न ओलेफिन्स की प्रतिक्रिया दो विभिन्न ओलेफिनिक उत्पादों के गठन की ओर ले जाती है। क्रॉस मेटाथेसिस की चयनता और उपज शुरूआती पदार्थों की संरचना और प्रतिक्रियाशीलता पर दृढ़ता से निर्भर करती है।
R 2 C=CHR + R'CH=CR' → R 2 C=CR' + R'CH=CHR
2. रिंग बंद मेटाथेसिस (RCM)
रिंग बंद मेटाथेसिस वह प्रतिक्रिया है जो एक डायन के सिरों को जोड़कर रिंग संरचनाओं के गठन का परिणाम होती है। आरसीएम मध्यम और बड़े रिंग्स के संश्लेषण में अत्यंत उपयोगी है।
RN=CHCH=CHR' → R-CH=CHR'
3. रिंग खोलने मेटाथेसिस (ROM)
रिंग खोलने मेटाथेसिस में एक चक्रीय ओलेफिन का विखंडन होता है जो एक डायन को उत्पन्न करता है। इस प्रतिक्रिया का उपयोग पॉलिमर संश्लेषण में किया जाता है और यह नोर्बॉर्नीन जैसे चक्रीय ओलेफिन्स के तनाव का लाभ उठाती है।
साइक्लोअल्केने → खुली श्रृंखला डायन
4. रिंग खोलने मेटाथेसिस पॉलिमराइजेशन (ROMP)
ROMP पॉलिमर्स तैयार करने की एक शक्तिशाली विधि है। इसमें, पॉलीओलेफिन्स एक उत्प्रेरक की उपस्थिति में चक्रीय ओलेफिन्स के पॉलिमराइजेशन द्वारा बने होते हैं।
n(साइक्लोअल्केने) → पॉलिमर
ओलेफिन मेटाथेसिस में उत्प्रेरक
ओलेफिन मेटाथेसिस की दक्षता और व्यावहारिकता प्रसिद्धि के लिए प्रयोग किए गए उत्प्रेरकों पर अत्यधिक निर्भर करती है। सबसे सफल उत्प्रेरक धातु एल्किलिडीन होते हैं, जिनमें मोलिब्डेनम (Mo), टंगस्टन (W), और रुथेनियम (Ru)-आधारित कॉम्प्लेक्सेज के महत्वपूर्ण योगदान होते हैं।
श्रॉक उत्प्रेरक
श्रॉक उत्प्रेरक मोलिब्डेनम या टंगस्टन युक्त होते हैं, जो अत्यधिक सक्रिय होते हैं परंतु वायु और आर्द्रता के प्रति संवेदनशील होते हैं।
सामान्य संरचना:
M(alkylidene)(OR) n
ग्रब्स उत्प्रेरक
ग्रब्स उत्प्रेरक रुथेनियम कार्बेन्स होते हैं जो विविध प्रकार के कार्यात्मक समूहों और पर्यावरणीय परिस्थितियों के लिए सहनशीलता के लिए जाने जाते हैं। वे अपनी उपयोग की सरलता और स्थिरता के कारण सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले और अध्ययन किए गए उत्प्रेरक में से एक हैं।
सामान्य संरचना:
RS(=CHR)(L) 2 (X) 2
ओलेफिन मेटाथेसिस के अनुप्रयोग
ओलेफिन मेटाथेसिस का प्रभाव रासायनिक शोध और निर्माण के विविध क्षेत्रों में विस्तारित होता है। यह बहुमुखी और कुशल मार्ग प्रदान करता है जिससे विविध ऑर्गेनिक यौगिकों, जिनमें पॉलिमर्स, प्राकृतिक उत्पाद, और फार्मास्युटिकल्स शामिल हैं, का संश्लेषण किया जा सकता है।
1. पॉलिमर संश्लेषण
ROMP का उपयोग करके, विभिन्न कार्यात्मक और गैर-कार्यात्मक पॉलिमर्स संश्लेषित किए जाते हैं। इसमें कोटिंग्स, जैविक उपकरणों, और इलास्टोमर्स के लिए सामग्री शामिल हैं।
2. प्राकृतिक उत्पादों और फार्मास्युटिकल्स का संश्लेषण
जटिल आणविक संरचनाओं को बनाने की ओलेफिन मेटाथेसिस की क्षमता बायोएक्टिव अणुओं और फार्मास्युटिकल्स के संश्लेषण में अनमोल रही है। विशेष रूप से, आरसीएम का उपयोग चक्रवातित पेप्टाइड्स और मैक्रोचाक्रीय दवाओं के संश्लेषण के लिए किया जाता है।
3. सामग्री विज्ञान
उत्कृष्टता और बहुमुखी प्रतिभा के कारण ओलेफिन मेटाथेसिस उन्नत सम्मिश्र सामग्री, नैनोस्ट्रक्चर्स, और प्रतिक्रियाशील सामग्री के विकास के लिए सामग्री विज्ञान में लागू होता है।
ओलेफिन मेटाथेसिस की यांत्रिकी
ओलेफिन मेटाथेसिस की यांत्रिकी एक श्रृंखला की मध्यवर्ती प्रक्रिया के माध्यम से होती है, जो एक उत्प्रेरक द्वारा सुगम बनाई जाती है।
आरंभ
यह उत्प्रेरक और ओलेफिन के बीच अंतःक्रिया के साथ शुरू होती है, जो एक मेटलासाइक्लोबुटेन मध्यवर्ती के निर्माण की ओर ले जाती है।
प्रचार
यह मध्यवर्ती पुनर्विन्यास करता है, जिससे ओलेफिन के कार्बन-कार्बन डबल बॉन्ड्स के टूटने और पुनःनिर्माण का कारण होता है, जिसे [2+2] संयोजन और साइक्लोरिवर्सन कहा जाता है।
समापन
अंततः, प्रतिक्रिया उत्पाद ओलेफिन के विमुक्ति और उत्प्रेरक के पुनःउत्पादान से समाप्त होती है, जो एक और चक्र में प्रवेश करने के लिए तैयार होती है। एक स्थिर धातु-कार्बेन उत्प्रेरक प्रजातियों की उपस्थिति मेटाथेसिस प्रक्रिया की निरंतरता सुनिश्चित करती है।
निष्कर्ष
ओलेफिन मेटाथेसिस आधुनिक रासायनिक संश्लेषण में एक अविस्मरणीय उपकरण है, जो आणविक डिजाइन और सामग्री उत्पादन में महत्वपूर्ण योगदान देता है। उत्प्रेरक डिजाइन और यांत्रिक समझ में निरंतर प्रगति केवल ओलेफिन मेटाथेसिस अनुप्रयोगों की सीमाओं का विस्तार करेगी।
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