एट्रोपिसोमर

एट्रोपिसोमर्स, सहसंयोजक बंधन के विषय में अवरूद्ध घूर्णन के कारण उत्पन्न होने वाले स्टीरियोआइसोमर हैं जहां स्टेरिक तनाव या अन्य योगदानकर्ताओं के कारण गिब्स मुक्त ऊर्जा अंतर घूर्णन के लिए बाधा उत्पन्न करते हैं जो कि अलग-अलग गठनात्मक समरूपता के अलगाव की अधिकतम अनुमति देने के लिए पर्याप्त है। वे स्वाभाविक रूप से प्रकट होते हैं और फार्मास्युटिकल अभिकल्पना में महत्वपूर्ण होते हैं। जब स्थानापन्न काइरल होते हैं तब ये कन्फर्मर्स एनेंटिओमर (एट्रोपोएनेंटिओमर्स) होते हैं जो अक्षीय काइरल  प्रदर्शित करते हैं अन्यथा वे डायस्टेरेमर्स (एट्रोपोडायस्टेरोमर्स) हैं।

व्युत्पत्ति और इतिहास
एट्रोपिसोमर शब्द (άτροπος, atropos, अर्थ बिना मोड़ के) सन 1933 में कार्ल फ्रायडेनबर्ग के सेमिनल स्टीरियोकेमी वॉल्यूम के लिए जर्मन जैवरसायनशास्त्री रिचर्ड कुह्न द्वारा सैद्धांतिक अवधारणा के लिए आवेदन में गढ़ा गया था। सन 1922 में जॉर्ज क्रिस्टी और जेम्स केनर द्वारा एट्रोपिसोमेरिज़्म को प्रथम बार टेट्रा प्रतिस्थापित बाइफिनाइल, डाईकार्बोक्सिलिक अम्ल में पाया गया था। मिचिनोरी ओकी ने कन्फर्मर्स के अंतरापरिणमन से सम्बंधित तापमान-निर्भरता को ध्यान में रखते हुए एट्रोपिसोमर्स की परिभाषा को और परिष्कृत किया एवं यह निर्दिष्ट करते हुए कि एट्रोपिसोमर्स किसी दिए गए तापमान पर न्यूनतम 1000 सेकंड के आधे जीवन के साथ परिवर्तनशील हैं जो 93 kJ मोल-1 (22 किलो कैलोरी मोल -1) 300 K (27 डिग्री सेल्सियस) पर की सक्रियण ऊर्जा के अनुरूप है।

ऊर्जा विज्ञान
भिन्न-भिन्न एट्रोपिसोमर्स की स्थिरता प्रतिकारक अंतःक्रियाओं द्वारा प्रदान की जाती है जो घूर्णन को रोकती है। स्टेरिक बल्क और सिद्धांत रूप में दोनों उपइकाइयों को सम्बद्ध करने वाले बंधन की लंबाई और कठोरता दोनों योगदान देते हैं। सामान्य रूप से एट्रोपिसोमेरिज्म का अध्ययन गतिशील परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा किया जाता है क्योंकि एट्रोपिसोमेरिज्म प्रवाहशीलता का एक रूप है। हैमेट समीकरण से निष्कर्ष और प्रतिक्रिया के परिणाम और पैदावार के परिणाम भी योगदान देते हैं।

एट्रोपिसोमर्स अक्षीय काइरल (रसायन विज्ञान में प्लानर काइरल ) प्रदर्शित करते हैं। जब रैसिमिकीकरण की बाधा अधिक होती है जैसा कि बीआईएनएपी संलग्नी द्वारा दिखाया गया है तब असममित संश्लेषण में घटना व्यावहारिक मूल्य बन जाती है। मेथक्वलोन जोकि चिंताजनक और कृत्रिम निद्रावस्था-शामक दवा अणु का पारम्परिक उदाहरण है जो एट्रोपिसोमेरिज्म की घटना को प्रदर्शित करता है।

स्टीरियोकेमिकल असाइनमेंट
बायरिल एट्रोपिसोमर्स की अक्षीय रूढ़िवादिता का निर्धारण अवरूद्ध घूर्णन के अक्ष के साथ न्यूमैन प्रक्षेपण के उपयोग के माध्यम से पूरा किया जा सकता है। एरिनि प्रतिस्थापन प्रतिरूप और कुछ स्थितियों में एरिनि प्रतिस्थापन प्रतिरूप प्रतिस्थापन को प्रथमतया कान-इंगोल्ड-प्रीलॉग प्राथमिकता नियमों के आधार पर प्राथमिकता दी जाती है। नामकरण की योजना इन समूहों द्वारा परिभाषित कुंडलता की कल्पना पर आधारित है। निकटतम रिंग में उच्चतम प्राथमिकता के स्थानापन्न के साथ आरम्भ करना और अन्य रिंग में सर्वोच्च प्राथमिकता के स्थानापन्न के लिए सबसे छोटे रास्ते के साथ आगे बढ़ते हुए पूर्ण विन्यास को दक्षिणावर्त हेतु P या Δ और वामावर्त के लिए M या Λ निर्दिष्ट किया गया है। वैकल्पिक रूप से सभी चार समूहों को कान-इंगोल्ड-प्रीलॉग प्राथमिकता नियमों द्वारा श्रेणीवार किया जा सकता है जिसमें न्यूमैन प्रोजेक्शन के "फ्रंट" एटम पर समूहों को समग्र प्राथमिकता दी गई है। पारंपरिक टेट्राहेड्रल स्टीरियोसेंटर के लिए पारंपरिक R/S के अनुरूप दो विन्यासों को Ra और Sa कहा जाता है।

संश्लेषण
अक्षीय रूप से काइरल बायरिल यौगिकों को युग्मन प्रतिक्रियाओं द्वारा निर्मित किया जाता है उदाहरण के लिए उल्मन प्रतिक्रिया, सुजुकी-मियौरा प्रतिक्रिया या पैलेडियम-उत्प्रेरित एरिलेशन ऑफ एरेन्स। संश्लेषण के पश्चात रेसमिक बायरिल को पारम्परिक समाधान द्वारा हल किया जाता है। डायस्टेरोसेलेक्टिव कपलिंग को काइरल ब्रिज के उपयोग के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है जो दो एरील समूहों को सम्बद्ध करता है या अक्षीय पुल के समीपस्थ पदों में से एक पर काइरल सहायक के उपयोग के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। एनटीओसेलेक्टिव युग्मन बायरिल पर या ऑक्सीडेटिव स्थितियों के अंतर्गत काइरल छोड़ने वाले समूह के उपयोग के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है जो अक्षीय विन्यास को व्यवस्थित करने के लिए काइरल एमाइन का उपयोग करता है। रेसमेट्स के सीड-निर्देशित क्रिस्टलीकरण द्वारा भिन्न-भिन्न एट्रोपिसोमर्स को पृथक किया जा सकता है। इस प्रकार, 1,1'-बिनाफथिल भिन्न-भिन्न एंटीनिओमर के रूप में पिघलन से क्रिस्टलीकृत होता है।

क्षेत्र
एक अनुप्रयोग में एट्रोपिसोमर में विषमता को रासायनिक प्रतिक्रिया में नए स्टीरियोसेंटर में स्थानांतरित किया जाता है। एट्रोपिसोमर एक आयोडोरील यौगिक है जो (एस)-वेलिन से आरम्भ होता है और (एम, एस) आइसोमर तथा (पी, एस) आइसोमर के रूप में उपस्थित होता है। दोनों के मध्य अंतर्रूपांतरण अवरोध 24.3 किलोकैलोरी/मोल (यूनिट) (101.7 किलोजूल/मोल) है। (एम, एस) आइसोमर विशेष रूप से इस मिश्रण से हेक्सेन से क्रिस्टलीकरण द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। आयोडीन समूह होमोलिसिस (रसायन विज्ञान) है जिसे बार्टन-मैककॉम्बी प्रतिक्रिया के रूप में ट्रिब्यूटाइलटिन हाइड्राइड /ट्राइथाइलबोरोन/ऑक्सीजन मिश्रण द्वारा एरियल रेडिकल बनाने के लिए हटा दिया गया है। जबकि एरील रेडिकल में अब बाधित घूर्णन को हटा दिया गया है एवं एल्केन के साथ इंट्रामोल्युलर प्रतिक्रिया कार्बन-नाइट्रोजन बॉन्ड के घूर्णन की तुलना में इतना तीव्र है कि स्टिरियोकेमेस्ट्री संरक्षित है। इस प्रकार (एम, एस) आइसोमर (एस, एस) डायहाइड्रोइंडोलोन उत्पन्न करता है।

एट्रोपिसोमर्स का सबसे महत्वपूर्ण वर्ग बायरिल है जैसे कि डिफेनिक एसिड जो एरेन प्रतिस्थापन पैटर्न प्रतिस्थापन के पूर्ण समूह के साथ बाइफिनाइल का व्युत्पन्न है। बाइफिनाइल यौगिकों के हेटेरोएरोमैटिक एनालॉग्स भी उपलब्ध हैं जहां कार्बन-नाइट्रोजन या नाइट्रोजन-नाइट्रोजन बंधन के विषय में बाधा उत्पन्न होती है। अन्य नेफ़थलीन डेरिवेटिव जैसे 1,1'-bi-2-नैपथॉल के डिमर हैं। इसी प्रकार एकल बंधन के माध्यम से जुड़े साइक्लोहैक्सेन जैसे एलिफैटिक रिंग सिस्टम एट्रोपिसोमेरिज़्म प्रदर्शित कर सकते हैं परंतु भारी पदार्थ उपलब्ध हों। बाइनैप, क्विनैप और बाइनॉल जैसे अक्षीय रूप से काइरल बायरिल यौगिकों का उपयोग असममित कटैलिसीस के क्षेत्र में काइरल लिगेंड के रूप में उपयोगी पाया गया है।

स्टीरियोइंडक्शन प्रदान करने की उनकी क्षमता ने धातु उत्प्रेरित हाइड्रोजनीकरण, एपॉक्सीडेशन, वृद्धि और एलिलिक एल्केलाइजेशन प्रतिक्रियाओं में उपयोग किया है। अन्य प्रतिक्रियाएँ जो काइरल बायरिल यौगिकों के उपयोग से उत्प्रेरित हो सकती हैं वे ग्रिग्नार्ड प्रतिक्रिया, उल्मन प्रतिक्रिया और सुज़ुकी प्रतिक्रिया हैं। काइरल बायरिल असममित कटैलिसीस के क्षेत्र में एक नवीन उदाहरण एट्रोपिसोमर मचान के भाग के रूप में पांच सदस्यीय इमिडाज़ोल को नियोजित करता है। यह विशिष्ट फॉस्फोरस नाइट्रोजन-लिगैंड को एनेंटियोसेलेक्टिव A3-युग्मन प्रदर्शन करने के लिए दिखाया गया है।

प्राकृतिक उत्पाद, दवा रचना
कई एट्रोपिसोमर्स प्रकृति में होते हैं और कुछ में ड्रग रचना के अनुप्रयोग होते हैं। प्राकृतिक उत्पाद मास्टिगोफोरिन ए तंत्रिका विकास में सहायता करने के लिए पाया गया है। स्वाभाविक रूप से पाए जाने वाले एट्रोपिसोमर्स के अन्य उदाहरणों में एक एक्टिनोबैक्टीरियम से पृथक वैनकॉमायसिन और नाइफोलोन सम्मिलित हैं जो एस्फोडेलेसी समूह के निफोफिया फोलियोसा की जड़ों में पाया जाता है। वैनकोमाइसिन में संरचना की जटिलता महत्वपूर्ण है क्योंकि यह पेप्टाइड्स के साथ अपनी स्टिरियोकैमिस्ट्री की जटिलता के कारण बाँध सकता है जिसमें कई स्टिरियोसेंटर एवं इसके स्टीरियोजेनिक बायरिल अक्ष में दो काइरल सतहें सम्मिलित हैं। निफोलोन इसकी अक्षीय काइरल के साथ प्रकृति में होता है और विशेष रूप से एम फॉर्म में अच्छी मलेरिया-रोधी और ट्यूमर-रोधी गतिविधियों के प्रस्ताव हेतु दिखाया गया है।

एट्रोपिसोमेरिक दवाओं का उपयोग दवाओं के लिए स्टीरियोकेमिकल विविधताओं और प्रारूपों में विशिष्टता के लिए अतिरिक्त उपाय प्रदान करता है। एक उदाहरण  दवा है जिसे कीमोथेरेपी कैंसर उपचार में सहायता के लिए खोजा गया था।

टेलेंज़ेपाइन अपने केंद्रीय थिएनोबेंजोडायजेपाइन रिंग की रचना में एट्रोपिसोमेरिक है। दो एनेंटिओमर्स को सुलझाया गया है और यह प्राप्त हुआ कि (+)- आइसोमर जो चूहे के सेरेब्रल कॉर्टेक्स में मस्करीनिक रिसेप्टर्स में (-)- आइसोमर की तुलना में लगभग 500 गुना अधिक सक्रिय है। जबकि दवा रचना सदैव एट्रोपिसोमेरिज्म द्वारा सहायता प्राप्त नहीं होती है। कुछ स्थितियों एट्रोपिसोमर्स से ड्रग्स बनाना चुनौतीपूर्ण होता है क्योंकि आइसोमर्स अपेक्षा से अधिक तीव्रता से अन्तर्संबद्ध कर सकते हैं। एट्रोपिसोमर्स भी शरीर में भिन्न प्रकार से संपर्क कर सकते हैं और अन्य प्रकार के स्टीरियोआइसोमर के साथ रोगियों को दवा देने से पहले इन गुणों की जांच करना महत्वपूर्ण है।

यह भी देखें

 * द्वितल कोण