हाइड्रोसायनेशन

कार्बनिक रसायन विज्ञान में, हाइड्रोसाइनेशन एल्केनों को नाइट्राइल में बदलने की एक प्रक्रिया है। प्रतिक्रिया में हाइड्रोजन साइनाइड शामिल है और इसके लिए उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है। यह रूपांतरण नायलॉन के अग्रदूतों के उत्पादन के लिए औद्योगिक पैमाने पर आयोजित किया जाता है।

निष्क्रिय ऐल्कीनों का हाइड्रोसायनेशन
औद्योगिक रूप से, हाइड्रोसाइनेशन आमतौर पर फास्फाइट (P(OR)3) लिगैंड्स के निकल समन्वय परिसर द्वारा उत्प्रेरित अल्केन्स पर किया जाता है। एक सामान्य प्रतिक्रिया दिखाई गई है:

स्टोइकोमेट्री और कार्यविधि
प्रतिक्रिया में सब्सट्रेट में H+ और साइनाइड (-CN) शामिल है। आमतौर पर सब्सट्रेट एक एल्केन होता है और उत्पाद नाइट्राइल होता है।

हाइड्रिडो साइनाइड कॉम्प्लेक्स देने के लिए कम-वैलेंट मेटल कॉम्प्लेक्स में एचसीएन के ऑक्सीडेटिव जोड़ के माध्यम से प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है। एल्कीन के बाद के बंधन से मध्यवर्ती M(H)(CN)L_{n}(alkene) मिलता है, जो तब एक एल्काइलमेटल साइनाइड देने के लिए प्रवासी सम्मिलन से गुजरता है। चक्र नाइट्राइल के रिडक्टिव एलिमिनेशन द्वारा पूरा होता है।

ट्राइफेनिलबोरोन (B(C6H5)3) जैसे लुईस एसिड, नाइट्राइल उत्पाद के रिडक्टिव एलिमिनेशन को प्रेरित करते हैं, दरों में वृद्धि करते हैं।

निकेल-आधारित प्रणालियों के मामले में, उत्प्रेरक निष्क्रियकरण में डाइसायनोनिकेल (II) प्रजातियों का निर्माण शामिल है, जो अल्केन्स के प्रति अप्रतिक्रियाशील हैं। डाइसाइनाइड दो मार्गों (एल = फास्फाइट) के माध्यम से उत्पन्न होता है:



असममित हाइड्रोसायनेशन
अधिकांश अल्केन्स प्रोचिरल हैं, जिसका अर्थ इस संदर्भ में है कि उनका हाइड्रोसाइनेशन चिरल नाइट्राइल उत्पन्न करता है। परंपरागत हाइड्रोसाइनेशन उत्प्रेरक, उदा। Ni(P(OR)3)4, रेसमिक मिश्रण के गठन को उत्प्रेरित करता है। हालांकि जब सहायक लिगैंड्स चिरल होते हैं, तो हाइड्रोसाइनेशन अत्यधिक ऊर्जावान हो सकता है। असममित हाइड्रोसाइनेशन के लिए, लोकप्रिय चिराल लिगेंड आर्यल डिफोस्फाइट परिसरों को चेलेट कर रहे हैं।

अनुप्रयोग
सबसे महत्वपूर्ण औद्योगिक अनुप्रयोग बूटा-1,3-डाइन (CH2\dCH\sCH\dCH2) से आदिपोनिट्राइल (NC\s(CH2)4\sCN) संश्लेषण का निकेल-उत्प्रेरित संश्लेषण है। एडिपोनिट्राइल हेक्सामेथिलीनडाइएमीन (H2N\s(CH2)6\sNH2) का अग्रदूत है, जिसका उपयोग कुछ प्रकार के नायलॉन के उत्पादन के लिए किया जाता है। Adiponitrile देने के लिए ड्यूपॉन्ट एडीएन प्रक्रिया नीचे दिखाई गई है:


 * ButadieneHydrocyanation.svg
 * इस प्रक्रिया में तीन चरण होते हैं: 2-मिथाइल-ब्यूटेन-3-नाइट्राइल (2M3BM) और पेंटीन-3-नाइट्राइल (3PN) के मिश्रण के लिए ब्यूटाडीन का हाइड्रोसायनेशन, 2M3BM (वांछित नहीं) से 3PN तक एक आइसोमराइज़ेशन चरण और दूसरा एडिपोनाइट्राइल में हाइड्रोसाइनेशन (लुईस एसिड कोकैटलिस्ट जैसे एल्यूमीनियम ट्राइक्लोराइड या ट्राइफेनिलबोरोन द्वारा सहायता प्राप्त)।

असममित हाइड्रोसायनेशन
एल्काइल नाइट्राइल (RCN) की बहुमुखी प्रतिभा के कारण हाइड्रोसायनेशन महत्वपूर्ण है, जो एमाइड, एमाइन, कार्बोक्सिलिक अम्ल और एस्टर के संश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण मध्यवर्ती हैं।

नेपरोक्सन, एक सूजन-रोधी दवा, एक फ़ॉस्फ़िनाइट (OPR2) लिगैंड, एल का उपयोग करने वाले विनानाफथलीन के एक असममित संश्लेषण के माध्यम से तैयार की जाती है। इस प्रतिक्रिया की enantioselectivity महत्वपूर्ण है क्योंकि केवल S एनैन्टीओमर औषधीय रूप से वांछनीय है, जबकि R enantiomer हानिकारक स्वास्थ्य प्रभाव पैदा करता है। यह प्रतिक्रिया 90% स्टीरियोसेलेक्टिविटी के साथ एस एनेंटिओमर का उत्पादन कर सकती है। कच्चे उत्पाद के पुन: क्रिस्टलीकरण पर, वैकल्पिक रूप से शुद्ध नाइट्राइल प्राप्त किया जा सकता है।

इतिहास
1954 में आर्थर और प्रैट द्वारा पहली बार हाइड्रोसाइनेशन की सूचना दी गई थी, जब उन्होंने लीनियर अल्केन्स के हाइड्रोसायनेशन को समरूप रूप से उत्प्रेरित किया था। एडिपोनिट्राइल में ब्यूटाडाइन के उत्प्रेरक हाइड्रोसायनेशन की औद्योगिक प्रक्रिया का आविष्कार विलियम सी. ड्रिंकर्ड ने किया था।

ट्रांसहाइड्रोसायनेशन
ट्रांसहाइड्रोसायनेशन में, एचसीएन के समतुल्य को सायनोहाइड्रिन से स्थानांतरित किया जाता है, उदा। एसीटोन सायनोहाइड्रिन, दूसरे एचसीएन स्वीकर्ता के लिए। स्थानांतरण एक संतुलन प्रक्रिया है, जो आधार द्वारा शुरू की जाती है। प्रतिक्रिया को फँसाने वाली प्रतिक्रियाओं या एल्डिहाइड जैसे बेहतर एचसीएन स्वीकर्ता के उपयोग से संचालित किया जा सकता है।

असंतृप्त कार्बोनिल यौगिकों का हाइड्रोसायनेशन
धातु उत्प्रेरक की अनुपस्थिति में α, β-असंतृप्त कार्बोनिल यौगिक हाइड्रोसायनेशन से गुजरते हैं। एक अभिव्यक्ति माइकल प्रतिक्रिया का एक विशेष मामला है, जो β-सियानोकेटोन्स के लिए अग्रणी है। एक और अभिव्यक्ति विनाइल साइनोहाइड्रिन की ओर ले जाती है। β-साइनो-सायनोहाइड्रिन भी देखे जाते हैं। प्रतिक्रिया की स्थिति इनमें से किसी भी उत्पाद तक पहुंच की अनुमति देती है। आम तौर पर अम्लीय स्थितियां 1,2-व्यसनों का पक्ष लेती हैं, जबकि बुनियादी स्थितियां 1,4-व्यसनों का पक्ष लेती हैं। उदाहरण के लिए, क्षार धातु साइनाइड्स के परिवर्धन, विशेष रूप से 1,4-जोड़ की ओर ले जाते हैं। क्षार धातु साइनाइड्स और साइनोएलुमिनेट्स के विपरीत, लुईस अम्लीय साइनाइड्स, जैसे ट्राइमेथिलसिलिल साइनाइड (टीएमएससीएन), 1,2-अतिरिक्त का पक्ष लेते हैं। एसिटाइलीनिक सबस्ट्रेट्स प्रतिक्रिया से गुजरते हैं; हालाँकि इस प्रतिक्रिया का दायरा सीमित है और पैदावार अक्सर कम होती है। 1,4-इमाइन्स के अलावा कुछ मामलों में देखा गया है, हालांकि इमाइन्स अक्सर बेस लेबिल होते हैं। एस्टर, नाइट्राइल्स और अन्य कार्बोनिल डेरिवेटिव भी संयुग्मी हाइड्रोसायनेशन से गुजरते हैं।

जब क्षार धातु साइनाइड का उपयोग किया जाता है, तो प्रतिक्रिया माध्यम का कम से कम आंशिक रूप से निष्प्रभावीकरण आमतौर पर आवश्यक होता है। उदासीनीकरण एक अम्लीय समूह के माध्यम से उपराज्य पर ही पूरा किया जा सकता है (आंतरिक तटस्थता)। या एक बाहरी एसिड (बाहरी तटस्थता) के अतिरिक्त के माध्यम से। लैपवर्थ द्वारा शुरू की गई प्रक्रिया में एसिटिक एसिड का आमतौर पर इस उद्देश्य के लिए उपयोग किया जाता है। स्टेरायडल डी रिंग तैयार करने के लिए संयुग्मी हाइड्रोसायनेशन का उपयोग किया गया था। डायस्टेरोसेलेक्टिविटी आमतौर पर इन अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं में उच्च होती है, और परिणामी β-साइनो कार्बोनिल यौगिकों को कई स्टेरायडल उत्पादों में परिवर्तित किया जा सकता है।

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 * कार्बनिक रसायन शास्त्र
 * ऑक्सीडेटिव अतिरिक्त
 * प्रवासी प्रविष्टि
 * ट्राइफेनिलबोरोन
 * एनेंटियोसेलेक्टिव
 * कीलेट
 * सूजनरोधी
 * सजातीय उत्प्रेरण
 * अलकाली धातु