मेथिलीन (यौगिक)

मेथिलीन (जिसे मेथिलिडीन और डाइहाइड्रोकार्बन के नाम से भी जाना जाता है; और रासायनिक रूप से इसे कार्बीन के नाम से भी जानते हैं) यह एक कार्बनिक यौगिक है जिसका रासायनिक सूत्र है (इसे  भी लिखा जा सकता है) यह एक रंगहीन गैस है जो मध्य-अवरक्त श्रेणी में प्रतिदीप्त होती है, और केवल तनुकरण में, या एक योगोत्पाद के रूप में अस्तित्व में रहती हैं।

मेथिलीन सबसे सरल कार्बीन है। यह सामान्यतः केवल निम्न ताप पर या रासायनिक अभिक्रियाओं में अल्पकालिक मध्यवर्ती के रूप में पाया जाता है।

नामकरण
सामान्यतया कार्बीन नाम IUPAC नाम है। व्यवस्थित नाम मेथिलिडीन और डाइहाइड्रोकार्बन है, वास्तविक आईयूपीएसी नाम, क्रमशः प्रतिस्थापन और योगात्मक नामकरण के अनुसार बनाए गए हैं।

मीथेन से दो हाइड्रोजन परमाणुओं को हटाकर मेथिलिडीन प्राप्त होता है। डिफ़ॉल्ट रूप से, यह नाम मेथिलीन की मूलकता पर कोई ध्यान नहीं देता। हालांकि एक ऐसे संदर्भ में जहां मूलकता पर विचार किया जाता है, इसे नॉन-मूलक उत्तेजित अवस्था का नाम भी दिया जा सकता है, जबकि दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों के साथ मूलक प्राम्भिक अवस्था को मेथेनेडिएल नाम दिया गया है।

मेथिलीन का उपयोग प्रतिस्थापन समूहों मेथेनेडिएल के लिए सामान्य नाम के रूप में भी किया जाता है, और मेथिलिडीन

खोज और निर्माण
सर्वप्रथम गेरहार्ड हर्ज़बर्ग और जैक शूस्मिथ ने यौगिक डाईएजोमीथेन के साथ फ्लैश फोटोलिसिस (प्रकाश-अपघटन) की तकनीक का उपयोग किया और मिथाइलीन अणु का उत्पादन और स्पेक्ट्रोस्कोपिक रूप से इसकी विशेषता का वर्णन किया। अपने कार्य में उन्होंने मेथिलीन के गैसीय अवस्था का 141.5 nm का पराबैंगनी स्पेक्ट्रम प्राप्त किया। उनके स्पेक्ट्रम का विश्लेषण उन्हें इस निष्कर्ष पर ले जाता है कि प्राम्भिक इलेक्ट्रॉनिक अवस्था एक त्रिक इलेक्ट्रॉनिक अवस्था थी और साम्य संरचना या तो रैखिक थी, या फिर उसके पास थी और इसका बंध कोण लगभग 140° का था। यह पता चला है कि बाद वाला सही है। फ्रोजन गैस मैट्रिक्स अलगाव प्रयोगों में अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा 1960 के आसपास मेथिलीन की अभिक्रियाओं का भी अध्ययन किया गया था। मेथिलीन, केटीन (एथेनोन) (=CO), डाईएजोमीथेन (रैखिक) =), डायज़िरिन (चक्रीय [--N=N-]) और डायोडोमिथेन (I-)-I) जैसे मिथाइलिडीन या मिथेनडियल समूह के यौगिकों के अपघटन द्वारा उपयुक्त परिस्थितियों में मेथिलीन तैयार किया जा सकता है। अपघटन को प्रकाश-अपघटन, प्रकाश संवेदीकरण अभिकर्मकों (जैसे बेंजोफिनोन), या तापीय अपघटन द्वारा प्रभावित किया जा सकता है।

1944 में डोनाल्ड डक ने मेथिलीन अणु (CH2) का पहली बार उल्लेख एक कॉमिक में किया था।

मूलकता
मेथिलीन की कई इलेक्ट्रॉनिक अवस्थायें एक-दूसरे के अपेक्षाकृत करीब होती हैं, जिससे अलग-अलग प्रकार के मूलक रसायन विज्ञान का ज्ञान होता है। प्राम्भिक अवस्था के त्रिक मूलक में दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन है (X̃3B1), और पहली उत्तेजित अवस्था में एक एकल नॉन-मूलक (ã1A1) है एकल नॉन-मूलक के साथ प्राम्भिक अवस्था से केवल 38 kJ ऊपर, मिथाइलीन का एक नमूना कमरे के तापमान पर भी इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाओं के मिश्रण के रूप में उपस्थित होता है, जिससे जटिल अभिक्रियाएं होती हैं। उदाहरण के लिए, नॉन-मूलक यौगिकों के साथ त्रिक मूलक की अभिक्रियाओं में सामान्यतः विलगन सम्मिलित है, जबकि एकल नॉन-मूलक की अभिक्रियाओं में न केवल विलगन सम्मिलित होता है, बल्कि सम्मिलन या जोड़ भी सम्मिलित होता है।
 * 2•(X̃3B1) +  → • + [HO]•
 * ((ã1A1) + →  +  या

एकल अवस्था त्रिक अवस्था की तुलना में अधिक स्टीरियोआइसोमर प्रदर्शित करती है।

अघुलनशील मेथिलीन विभिन्न उत्तेजित ओलिगोमर्स बनाने के लिए स्वचालित रूप से स्वाबहुलीकरण करेगा, जिनमें से सबसे सरल, एल्कीन एथिलीन का उत्तेजित रूप है। उत्तेजित ओलिगोमर्स, प्राम्भिक अवस्था में क्षय होने के बजाय विघटित हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, एथिलीन का उत्तेजित रूप एसिटिलीन और हाइड्रोजन में विघटित हो जाता है। :2  → → HCCH + 2 H

संरचना
मेथिलीन की प्राम्भिक अवस्था में 10.396 इलेक्ट्रॉनवोल्ट की आयनीकरण ऊर्जा होती है। इसमें 133.84 डिग्री (कोण) के H-C-H कोण के साथ एक तुला विन्यास है। और इस प्रकार यह अनुचुंबकीय है। (इस कोण की सही भविष्यवाणी क्वांटम रसायन विधियों की प्रारंभिक सफलता थी। हालांकि एक रैखिक विन्यास में रूपांतरण के लिए केवल 5.5 किलोकैलोरी /मोल (इकाई) की आवश्यकता होती है।

एकल अवस्था में त्रिक अवस्था की तुलना में थोड़ी अधिक ऊर्जा (लगभग 9 kcal/mol) होती है, और इसका H-C-H कोण कम होता है, यह लगभग 102° है। एक अक्रिय गैस के साथ तनु मिश्रण में, दोनों अवस्था एक दूसरे में तब तक परिवर्तित होंगे जब तक कि साम्य स्थापित नहीं हो जाता।

कार्बनिक रसायन
उदासीन मेथिलीन संकुल कार्बन केंद्र के समन्वय बंध के पाई लक्षण के आधार पर विभिन्न रासायनिक अभिक्रियाओं से गुजरते हैं। जिनका योगदान कम होता है, जैसे कि डाईएजोमेथेन में, मुख्य रूप से प्रतिस्थापन अभिक्रियाएं होती हैं, जबकि जिनका योगदान अधिक होता है, जैसे कि एथेनोन में, मुख्य रूप से योगात्मक अभिक्रियाएं होती हैं। एक मानक क्षार के साथ अभिक्रिया कराने पर, कम योगदान वाले संकुल धातु मेथॉक्साइड में परिवर्तित हो जाते है। प्रबल अम्ल (जैसे, फ्लोरोसल्फ्यूरिक अम्ल) के साथ, उन्हें प्रोटोनेटेड किया जा सकता है और प्राप्त होता है इन संकुलों के ऑक्सीकरण से फॉर्मेल्डीहाइड प्राप्त होता है, और अपचयन से मीथेन प्राप्त होता है।

मुक्त मेथिलीन की एक कार्बीन के साथ विशिष्ट रासायनिक अभिक्रिया होती है। योगात्मक अभिक्रियाएं बहुत तेज होतीं है और यह उष्माक्षेपी अभिक्रियाएं हैं। जब मेथिलीन अणु अपनी न्यूनतम ऊर्जा की अवस्था में होता है, तो अयुग्मित संयोजक इलेक्ट्रॉन स्वतंत्र चक्रण के साथ अलग परमाणु कक्षाओं में होते हैं, जिसे एक विन्यास या त्रिक अवस्था के रूप में जाना जाता है।

मेथिलीन एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करके एकसंयोजी ऋणायन मिथेनिडाइल प्राप्त कर सकता है, फिनाइल सोडियम  की अभिक्रिया ट्राइमेथाइलअमोनियम ब्रोमाइड के साथ                (4) कराने पर ट्राइमिथाइल अमोनियम लवण (4) प्राप्त किया जा सकता है, आयन में H-C-H कोण लगभग 103° है। और इसमें तुला ज्यामिति होती है।

अकार्बनिक यौगिकों के साथ अभिक्रियाएं
समन्वय यौगिकों में मेथिलीन भी एक सामान्य लिगेंड है जैसे कॉपर मेथिलीन. मेथिलीन जब एक टर्मिनल लिगेंड के रूप में बंध बनाता है, तो उसे मिथाइलिडीन कहा जाता है, या एक ब्रिजिंग लिगेंड के रूप में बंध बनाता है जिसे मेथेनेडिएल कहा जाता है।

यह भी देखें

 * मिथाइलिडीन मूलक
 * मेथिलिडीन मूलक
 * परमाणु कार्बन
 * एल्कीन
 * मेथिलीन समूह