मैग्नेसोसीन

मैग्नेसोसीन, जिसे bis(cyclopentadienyl)magnesium(II) के रूप में भी जाना जाता है और कभी-कभी MgCp2 के रूप में संक्षिप्त किया जाता है, एक ऑर्गोमेटेलिक यौगिक है जिसका सूत्र Mg(η5-C5H5)2. यह एक s-block मुख्य-समूह तत्व   सैंडविच यौगिक  का एक उदाहरण है, जो संरचनात्मक रूप से d-block तत्व  मेटालोसीन  से संबंधित है, और इसमें दो  साइक्लोपेंटैडिएनिल कॉम्प्लेक्स  के छल्ले के बीच एक केंद्रीय  मैग्नीशियम  परमाणु सैंडविच होता है।

गुण
मैग्नेसीन कमरे के तापमान पर एक सफेद ठोस है। इसका गलनांक 176 °C होता है, हालांकि वायुमंडलीय दबाव में यह 100 °C पर उर्ध्वपातित हो जाता है। फेरोसीन  के विपरीत, मैग्नेसीन ध्रुवीय, इलेक्ट्रॉन-दान करने वाले विलायक (जैसे ईथर और THF) में मामूली पृथक्करण और बाद में आयन संघ को प्रदर्शित करता है।

जबकि फेरोसीन परिवेशी परिस्थितियों में स्थिर होता है, ऑक्सीजन या नमी के संपर्क में आने पर मैग्नेसोसीन तेजी से विघटित हो जाता है, और इस तरह संश्लेषित और निष्क्रिय परिस्थितियों में संग्रहित किया जाना चाहिए।

संरचना और संबंध
जैसा कि एक्स - रे क्रिस्टलोग्राफी  शोधन से पता चलता है, ठोस-चरण मैग्नेसोसीन क्रमशः 2.30 Å और 1.39 Å की औसत Mg-C और CC बॉन्ड दूरी प्रदर्शित करता है, और Cp छल्ला एक कंपित संरचना (बिंदु समूह D5d) को अपनाते हैं। गैस-चरण  इलेक्ट्रॉन विवर्तन  ने समान बंधन लंबाई दिखाई है, यद्यपि एक ग्रहण किए गए विरूपण (बिंदु समूह D5h) में Cp छल्ले के साथ।

Mg-Cp आबंधन की प्रकृति पर इस बात को लेकर गर्मागर्म बहस हुई है कि क्या बातचीत प्राथमिक रूप से आयन निक  या  सहसंयोजक बंधन  चरित्र में। सहसंयोजक नमूना के लिए बहस करने के लिए गैस-चरण इलेक्ट्रॉन विवर्तन मापन का आह्वान किया गया है, जबकि  अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी माप ने दोनों के लिए सबूत पेश किए हैं।

हार्ट्री-फॉक गणनाओं से पता चला है कि, संक्रमण धातु मेटालोसीन के विपरीत, Mg 3d ऑर्बिटल्स मेटल-छल्ला संबंध में कोई भूमिका नहीं निभाते हैं; इसके बजाय, Cp π प्रणाली के साथ अनुकूल बंधन अंतःक्रियाएं दो 3s इलेक्ट्रॉनों को 3px,y कक्षक में बढ़ावा देकर पूरा किया जाता है। आगे स्थिरीकरण Cp वलय से Mg 3s कक्षीय में बैक-डोनेशन द्वारा वहन किया जाता है। इस तरह की बातचीत में फेरोसिन की तुलना में कम डिग्री के कक्षीय ओवरलैप का वहन करती है, जिसके परिणामस्वरूप तुलनात्मक रूप से कमजोर धातु-अंगूठी बंधन और Mg पर काफी उच्च प्रभावी स्थानीय आवेश होता है। एक आयनिक बंधन मॉडल के पक्ष में प्रायोगिक साक्ष्य इस प्रकार बहुत कमजोर, अत्यधिक ध्रुवीय Mg-Cp अन्योन्यक्रियाओं द्वारा समझाया जा सकता है। इस बंधन मोड की कमजोर प्रकृति फेरोसिन की तुलना में मैग्नेसीन की सापेक्ष अस्थिरता और जोरदार प्रतिक्रियाशीलता के लिए जिम्मेदार है।

उच्च तापमान संश्लेषण
1954 में एफ.ए. कॉटन और जेफ्री विल्किंसन द्वारा रिपोर्ट किए गए मैग्नेसोसीन के पहले संश्लेषण में साइक्लोपेंटैडिएनिल ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक का थर्मल अपघटन शामिल था। डब्ल्यू ए बार्बर द्वारा इसी तरह की एक प्रक्रिया की पेशकश की गई थी जिसमें साइक्लोपेंटैडीन 500-600 °C पर ठोस मैग्नीशियम के साथ सीधे प्रतिक्रिया दी जाती है। पानी और ऑक्सीजन मुक्त परिस्थितियों में, ताजा डिस्टिल्ड मोनोमेरिक साइक्लोपेंटैडीन को एक ट्यूब फर्नेस के माध्यम से एक निष्क्रिय वाहक गैस (जैसे हीलियम,  आर्गन , या  नाइट्रोजन ) द्वारा निर्देशित किया जाता है और मैग्नीशियम टर्निंग या पाउडर से गुजरता है। भट्ठी के निकास छोर से पहले ठंडी सतहों पर मैग्नेसीन जमा होता है। इस प्रक्रिया का उत्पाद आम तौर पर ठीक माइक्रोक्रिस्टल का एक सफेद, भुलक्कड़ द्रव्यमान होता है, लेकिन तापमान और प्रवाह दर को समायोजित करके बड़े, रंगहीन एकल क्रिस्टल प्राप्त किए जा सकते हैं। यदि ठोस मैग्नेसीन की आवश्यकता नहीं है, तो प्राप्त करने वाले फ्लास्क को विलायक और समाधान में एकत्रित उत्पाद से भरा जा सकता है, जिसे बार्बर ने शुद्ध ठोस की तुलना में संभालने के लिए अधिक सुरक्षित बताया।



यह प्रक्रिया आदर्श परिस्थितियों में हर दो मिनट में एक ग्राम उत्पाद का उत्पादन करने में सक्षम है, और यह कि एक ऊर्ध्वाधर व्यवस्था के साथ (जिसमें साइक्लोपेंटैडीन को नीचे की ओर निर्देशित किया जाता है और उत्पाद नीचे एकत्र किया जाता है) लगभग शुद्ध उत्पाद> 80% उपज पर प्राप्त किया जा सकता है (साइक्लोपेंटैडीन द्वारा) ) उत्पाद संचय द्वारा गैस प्रवाह प्रतिबंध के कारण, उत्पाद की शुद्धता की कीमत पर एक क्षैतिज व्यवस्था संभव दिखाया गया था।

तरल चरण के तरीके
THF में मैग्नीशियम टर्निंग से हल्की परिस्थितियों में साइक्लोपेंटैडिएनिलिटेनियम ट्राइक्लोराइड (CpTiCl3) के उत्प्रेरक के रूप में कार्य करने से मैग्नोसिन का उत्पादन किया जा सकता है। मास्लेनिकोव एट अल। बाद में Cp2TiCl2, TiCl3, TiCl4, और VCl3 के साथ समान उत्प्रेरक गतिविधि दिखाई दी। तंत्र, जैसा कि  इलेक्ट्रॉन अनुचुंबकीय अनुनाद  द्वारा दिखाया गया है, एक Cp2TiH2MgCl  मध्यवर्ती के माध्यम से आगे बढ़ता है। तात्विक मैग्नीशियम से मैग्नेसोसीन का निर्माण THF में उत्प्रेरक के बिना नहीं देखा गया है। डायथाइल ईथर, डिग्लीमे, या बेंजीन के साथ THF को प्रतिस्थापित करने का प्रयास केवल साइक्लोपेंटैडिएन के पोलीमराइजेशन में हुआ।


 * New THF Graphic.svg
 * मैग्नेसीन और उसके डेरिवेटिव का संश्लेषण भी हाइड्रोकार्बन सॉल्वैंट्स में किया गया है, जैसे कि हेप्टेन, Cp and (nBu)(sBu)Mg


 * Heptane Synthesis.svg
 * 85% की अंतिम मैग्नेसोसीन उपज के साथ Mg-Al एल्किल परिसरों द्वारा साइक्लोपेंटैडिएन का धातुकरण भी पूरा किया जा सकता है।


 * Complex synthesis.svg

प्रतिक्रियाशीलता और संभावित अनुप्रयोग
मैग्नेशोसिन संक्रमण धातु मेटालोसीन की तैयारी में एक मध्यवर्ती के रूप में कार्य करता है:

मैग्नेसोसीन भी THF में CpMgX अर्ध-सैंडविच यौगिक बनाने के लिए MgX2 (X = halide) के साथ लिगैंड विनिमय प्रतिक्रियाओं से गुजरता है:

परिणामी आधा सैंडविच यौगिक कार्बनिक हैलाइड्स से प्रतिस्थापित साइक्लोपेंटैडियन को संश्लेषित करने के लिए प्रारंभिक सामग्री के रूप में काम कर सकते हैं।

इसकी उच्च प्रतिक्रियाशीलता के कारण, रासायनिक वाष्प जमाव और डोपिंग (अर्धचालक)  अनुप्रयोगों के लिए प्रारंभिक सामग्री के रूप में अर्धचालक अनुसंधान के लिए मैग्नेसीन एक आकर्षक लक्ष्य है।

अगली पीढ़ी के मैग्नीशियम आयन बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट के रूप में इसके संभावित उपयोग के लिए मैग्नेसीन की भी जांच की गई है।