आइसोसाइनाइड

एक आइसोसाइनाइड (जिसे आइसोनिट्राइल या कार्बाइलमाइन भी कहा जाता है) एक कार्बनिक यौगिक है जिसमें कार्यात्मक समूह -N+\tC- है। यह संबंधित नाइट्राइल (-C≡N) का समावयवी है, इसलिए उपसर्ग आइसोसाइनो है। कार्बनिक अंश नाइट्रोजन परमाणु के माध्यम से आइसोसायनाइड समूह से जुड़ा है, कार्बन के माध्यम से नहीं। उनका उपयोग अन्य यौगिकों के संश्लेषण के लिए बिल्डिंग ब्लॉक्स(इमारत के ब्लॉक) के रूप में किया जाता है।

संरचना और बंधन
मिथाइल आइसोसायनाइड में आइसोसाइनाइड्स में C-N दूरी 115.8 बजे है। C-N-C कोण 180° के निकट हैं।

कार्बन मोनोआक्साइड के समान, आइसोसाइनाइड्स को दो अनुनाद (रसायन विज्ञान) संरचनाओं द्वारा वर्णित किया गया है, एक नाइट्रोजन और कार्बन के बीच एक ट्रिपल बंधन के साथ और एक के बीच एक दोहरे बंधन के साथ। नाइट्रोजन की π अकेली जोड़ी संरचना को स्थिर करती है और आइसोसायनाइड्स की रैखिकता के लिए जिम्मेदार है, यद्यपि आइसोसाइनाइड्स की अभिक्रियाशीलता कम से कम एक औपचारिक अर्थ में कुछ कार्बेन चरित्र को दर्शाती है। इस प्रकार, दोनों अनुनाद संरचनाएं उपयोगी प्रतिनिधित्व हैं। वे बहुलकीकरण के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं।

स्पेक्ट्रोस्कोपी
आइसोसायनाइड्स 2165-2110 सेमी-1 की सीमा में अपने IR स्पेक्ट्रम में एक मजबूत अवशोषण प्रदर्शित करते हैं.

आइसोसाइनाइड 14N नाभिक के बारे में इलेक्ट्रॉनिक समरूपता धीमी चतुष्कोणीय विश्राम में परिणाम देती है ताकि13C-14N परमाणु स्पिन(घुमाव) युग्मन को CA के युग्मन स्थिरांक के साथ देखा जा सके। आइसोसाइनाइड 13C नाभिक के लिए 5 हर्ट्ज और 13C नाभिक के लिए 5–14 हर्ट्ज जिससे आइसोसाइनाइड समूह जुड़ा हुआ है।

गंध
उनकी अप्रिय गंध पौराणिक है। लाइक से उद्धृत करने के लिए, "एस बेज़िट्ज़ ईइनेन पेनेट्रेंटन, होचस्ट अनंगेनेहमेन गेरुच; दास ओफ्नेन ईन्स गेफसेस मिट सियानली रीच्ट हिन, डाई लुफ्ट ईन्स ज़िमर्स मेहरेरे टेज लैंग ज़ू वर्पेस्टेन, ..." (इसमें एक मर्मज्ञ, अत्यंत अप्रिय गंध है; उद्घाटन एलिल [आइसो] साइनाइड का एक फ्लास्क एक कमरे में कई दिनों तक हवा को खराब करने के लिए पर्याप्त है)। ध्यान दें कि लीके के दिनों में, आइसोसाइनाइड और नाइट्राइल के बीच के अंतर को पूरी तरह से नहीं समझा गया था।

इवर कार्ल यूगी का कहना है कि " आइसोसायनाइड्स के रसायन विज्ञान के विकास में वाष्पशील आइसोनिट्रिल्स की विशिष्ट गंध के माध्यम से शायद बहुत कम देरी हुई है, जिसे हॉफमैन और गौटियर द्वारा 'अत्यधिक विशिष्ट, लगभग प्रबल', 'भयानक' और 'अत्यंत अति विशिष्ट' के रूप में वर्णित किया गया है। यह अत्यंत कष्टदायक' है। यह सच है कि इस क्षेत्र के कई संभावित श्रमिकों को गंध से दूर कर दिया गया है, लेकिन यह इस तथ्य से बहुत अधिक है कि आइसोनिट्राइल्स को निशानों में भी पाया जा सकता है, और यह कि आइसोनिट्रिल्स के गठन के लिए जाने वाले अधिकांश मार्गों की खोज की गई थी इन यौगिकों की गंध। संभावित गैर-घातक हथियारों के रूप में आइसोसायनाइड्स की जांच की गई है।

कुछ आइसोसायनाइड्स माल्ट, प्राकृतिक रबर, क्रेओसोट, चेरी या पुरानी लकड़ी जैसी कम आक्रामक गंध देते हैं। गैर-वाष्पशील डेरिवेटिव(व्युत्पन्न) जैसे टोसिलमिथाइल आइसोसायनाइड में गंध नहीं होती है।

विषाक्तता
जबकि कुछ आइसोसाइनाइड्स (जैसे, साइक्लोहेक्सिल आइसोसाइनाइड) जहरीले होते हैं, अन्य स्तनधारियों के लिए कोई सराहनीय विषाक्तता नहीं दिखाते हैं। एथिल आइसोसाइनाइड का जिक्र करते हुए, बायर में 1960 के दशक में विष विज्ञान संबंधी अध्ययनों से पता चला है कि 500-5000 मिलीग्राम/किग्रा की मौखिक और चमड़े के नीचे की खुराक चूहों द्वारा सहन की जा सकती है।

संश्लेषण
आइसोसायनाइड्स के लिए कई मार्ग विकसित किए गए हैं।

फॉर्मामाइड्स से
समान्यता, आइसोसायनाइड्स को फॉर्मामाइड्स की निर्जलीकरण द्वारा संश्लेषित किया जाता है। फॉर्मामाइड को टोलुएनसल्फोनील क्लोराइड, फास्फोरस ऑक्सीक्लोराइड, फॉस्जीन, डिफॉस्जीन, या बर्गेस अभिकर्मक के साथ निर्जलित किया जा सकता है जैसे कि पाइरीडीन या ट्राइथाइलैमाइन जैसे आधार की उपस्थिति में निर्जलित किया जा सकता है।
 * RNHC(O)H + ArSO2Cl + 2 C5H5N -> RNC + [C5H5NH]+[ArSO3]– + [C5H5NH]+Cl-

फॉर्मामाइड अग्रदूत, बदले में, एमाइन से फॉर्मिक अम्ल या फॉर्मिल एसिटाइल एनहाइड्राइड के साथ फॉर्मिलेशन द्वारा एमाइन से तैयार किए जाते हैं। या एलकेन्स (और कार्बोकेशन के अन्य स्रोतों) और हाइड्रोजन साइनाइड की रिटर अभिक्रिया से।

डाइक्लोरोकार्बिन से
कार्बाइलमाइन अभिक्रिया में (हॉफमैन आइसोसाइनाइड संश्लेषण के रूप में भी जाना जाता है) क्षार आधार क्लोरोफार्म के साथ डाइक्लोरोकार्बिन का उत्पादन करने के लिए अभिक्रिया करता है। कार्बाइन तब प्राथमिक एमाइन को आइसोसाइनाइड में परिवर्तित करता है। उदाहरण चरण हस्तांतरण उत्प्रेरक बेंज़िलट्राइथाइलमोनियम क्लोराइड की उत्प्रेरक मात्रा की उपस्थिति में टर्ट-ब्यूटिल आइसोसाइनाइड का संश्लेषण है।
 * Me3CNH2 + CHCl3 + 3 NaOH → Me3CNC + 3 NaCl + 3 H2O

चूंकि यह केवल प्राथमिक एमाइन के लिए प्रभावी है, इस अभिक्रिया को उनकी उपस्थिति के लिए रासायनिक परीक्षण के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

सिल्वर साइनाइड मार्ग
ऐतिहासिक महत्व का लेकिन अक्सर व्यावहारिक मूल्य का नहीं, पहला आइसोसाइनाइड, एलिल आइसोसाइनाइड, एलिल आयोडाइड और सिल्वर साइनाइड की अभिक्रिया से तैयार किया गया था।

RI + AgCN → RNC + AgI

अन्य तरीके
आइसोसायनाइड्स के लिए एक अन्य मार्ग में 2-स्थिति में ऑक्साज़ोल्स और बेंज़ोक्साज़ोल्स का अवक्षेपण शामिल है। परिणामी ऑर्गेनोलिथियम यौगिक 2-आइसोसायनोफेनोलेट के साथ रासायनिक संतुलन में मौजूद है, जिसे एक अम्ल क्लोराइड जैसे इलेक्ट्रोफाइल द्वारा कैप्चर(पकड़ा) किया जा सकता है।

अभिक्रियाएं
आइसोसायनाइड्स में विविध अभिक्रियाशीलता होती है।

आइसोसायनाइड्स मजबूत आधार के लिए स्थिर होते हैं (वे अक्सर मजबूत बुनियादी परिस्थितियों में बने होते हैं), लेकिन वे अम्ल के प्रति संवेदनशील होते हैं। जलीय अम्ल की उपस्थिति में, आइसोसायनाइड्स संबंधित फॉर्मामाइड्स को हाइड्रोलाइज करते हैं:
 * RNC + H2O → RC(O)NH2

इस अभिक्रिया का उपयोग गंधयुक्त आइसोसाइनाइड मिश्रण को नष्ट करने के लिए किया जाता है। कुछ आइसोसायनाइड्स लुईस और ब्रोंस्टेड अम्ल की उपस्थिति में बहुलकीकरण कर सकते हैं।

आइसोसायनाइड्स कार्बनिक संश्लेषण में रुचि के कई बहुघटक अभिक्रियाओं में भाग लेते हैं, जिनमें से दो हैं: यूगी अभिक्रिया और पैसेरिनी अभिक्रिया।

आइसोसायनाइड्स साइक्लोएडिशन अभिक्रियाओं में भी भाग लेते हैं, जैसे [4 + 1] टेट्राज़िन के साथ साइक्लो एडिशन। आइसोसाइनाइड के प्रतिस्थापन की डिग्री के आधार पर, यह अभिक्रिया आइसोसाइनाइड्स को कार्बोनिल्स में परिवर्तित करती है या स्थिर साइक्लोडडक्ट्स देती है। वे नेफ आइसोसाइनाइड अभिक्रिया में एसील क्लोराइड के C-CL बॉन्ड में भी सम्मिलन से गुजरते हैं, एक प्रक्रिया जिसे ठोस माना जाता है और उनके कार्बेन चरित्र को दिखाता है।

आइसोसाइनाइड्स को पैलेडियम उत्प्रेरित अभिक्रियाओं में एक उपयोगी अभिकर्मक के रूप में भी दिखाया गया है, जिसमें इस पद्धति का उपयोग करके विभिन्न प्रकार के यौगिक बनते हैं।

आइसोसायनाइड्स की α स्थिति में पर्याप्त अम्लता होती है। उदाहरण के लिए, बेंज़िल आइसोसाइनाइड का pKa 27.4 है । इसकी तुलना में, बेंज़िल साइनाइड का pKa 21.9 होता है। गैस चरण में, CH3NC की तुलना में 1.8 किलो कैलोरी/मोल कम अम्लीय है|

आइसोसाइनाइड्स का क्लोरीनीकरण आइसोसाइनाइड डाइक्लोराइड्स देता है।

समन्वय रसायन विज्ञान में लिगेंड
आइसोसाइनाइड्स अधिकांश संक्रमण धातुओं के साथ समन्वय परिसर बनाते हैं। वे कार्बन मोनोऑक्साइड के इलेक्ट्रॉन-समृद्ध एनालॉग्स के रूप में व्यवहार करते हैं। उदाहरण के लिए टर्ट-ब्यूटाइल आइसोसायनाइडFe2(tBuNC)9 बनता है, जो Fe2(CO)9 के अनुरूप है| यद्यपि संरचनात्मक रूप से समान, समरूप कार्बोनिल्स कई तरीकों से भिन्न होते हैं, मुख्य रूप से क्योंकि t-BuNC CO की तुलना में एक बेहतर दाता लिगैंड है। इस प्रकार, Fe(tBuNC)5 आसानी से प्रोटोनेटेड होता है, जबकि इसका समकक्ष Fe(CO)5 नहीं है।

स्वाभाविक रूप से आइसोसाइनाइड्स
केवल कुछ प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले यौगिक आइसोसाइनाइड की कार्यक्षमता प्रदर्शित करते हैं। पहली बार 1957 में पेनिसिलियम नोटेटम मोल्ड के अर्क में खोजा गया था। यौगिक जैन्थोसिलिन को बाद में एक प्रतिजैविक के रूप में प्रयोग किया गया। तब से कई अन्य आइसोसाइनाइड्स को अलग किया गया है। अधिकांश समुद्री आइसोसायनाइड्स टेरपेनॉइड हैं, जबकि कुछ स्थलीय आइसोसाइनाइड्स α-एमाइनो अम्ल से उत्पन्न होते हैं।
 * Xantocillin.svg है जिसमें एक आइसोसाइनाइड समूह (वास्तव में दो) होता है।]]

नामकरण
आईयूपीएसी(IUPAC) आइसोसाइनाइड्स के व्यवस्थित नामकरण के लिए उपसर्ग आइसोसाइनो का उपयोग करता है: आइसोसाइनोमेथेन, आइसोसायनोमीथेन, आइसोसाइनोप्रोपेन इत्यादि।

कभी-कभी इस्तेमाल किया जाने वाला पुराना शब्द कार्बिलमाइन व्यवस्थित नामकरण के साथ संघर्ष करता है। एक एमाइन में हमेशा तीन एकल बंधन होते हैं, जबकि एक आइसोसाइनाइड में केवल एक एकल और एक बहु बंधन होता है।

आइसोसाइनामाइड कार्यात्मक समूह में एक आइसोसाइनो मौएटिटी से जुड़ा एक एमिनो समूह होता है।

नामकरण के लिए प्राथमिकता तालिका के आधार पर आइसोनिट्राइल के प्रत्यय या आइसोसाइनो के उपसर्ग का उपयोग किया जाता है।