कार्बीन: Difference between revisions

{{About|the chemical class|the compound|Methylene (compound)}}

[[File:Carbene.svg|thumb|60px|[[ मेथिलीन (यौगिक) ]] सबसे सरल कार्बाइन है।]][[ कार्बन ]]िक रसायन विज्ञान में, एक कार्बाइन एक [[ अणु ]] होता है जिसमें दो और दो असंबद्ध [[ रासायनिक संयोजन इलेक्ट्रॉन ]]ों के [[ वैलेंस (रसायन विज्ञान) ]] के साथ एक तटस्थ कार्बन परमाणु होता है। सामान्य सूत्र है {{chem2|R\s:C\sR'}} या {{chem2|R\dC:}} जहाँ R प्रतिस्थापकों या हाइड्रोजन परमाणुओं का प्रतिनिधित्व करता है।

कार्बाइन शब्द विशिष्ट यौगिक का भी उल्लेख कर सकता है {{chem2|:CH2}}, जिसे [[ मेथिलीन रेडिकल ]] भी कहा जाता है, मूल [[ हाइड्राइड ]] जिससे अन्य सभी कार्बाइन यौगिक औपचारिक रूप से प्राप्त होते हैं।<ref>{{Cite book|title=संक्रमण धातु परिसरों की आणविक कक्षाएँ|isbn=978-0-19-853093-0|page=7|last=Hoffmann|first=Roald|author-link=Roald Hoffmann|publisher=Oxford|year=2005}}</ref><ref>{{GoldBookRef|title=carbenes|file=C00806}}</ref> कार्बेन को उनकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना के आधार पर या तो [[ एकल अवस्था ]] या [[ ट्रिपल स्टेट ]] के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। अधिकांश कार्बेन बहुत कम समय तक जीवित रहते हैं, हालांकि लगातार कार्बेन <ref>For detailed reviews on stable carbenes, see: (a) {{cite journal | last1 = Bourissou | first1 = D. | last2 = Guerret | first2 = O. | last3 = Gabbai | first3 = F. P. | last4 = Bertrand | first4 = G. | year = 2000 | title =  Stable Carbenes| journal = [[Chem. Rev.]] | volume = 100 | issue = 1 | pages = 39–91 | doi = 10.1021/cr940472u | pmid = 11749234 }} (b) {{cite journal | last1 = Melaimi | first1 = M. | last2 = Soleilhavoup | first2 = M. | last3 = Bertrand | first3 = G. | title = Stable cyclic carbenes and related species beyond diaminocarbenes | year = 2010 | journal = [[Angew. Chem. Int. Ed.]] | volume = 49 | issue = 47 | pages = 8810–8849 | doi = 10.1002/anie.201000165 | pmid = 20836099 | pmc = 3130005 }}</ref> ज्ञात हैं। एक अच्छी तरह से अध्ययन किया गया कार्बाइन [[ डाइक्लोरोकार्बीन ]] है {{chem2|Cl2C:}}, जो [[ क्लोरोफार्म ]] और एक मजबूत [[ आधार (रसायन विज्ञान) ]] से सीटू में उत्पन्न हो सकता है।

[[Image:Carbenes.svg|thumb|right|सिंगलेट और ट्रिपल कार्बेन]]कार्बेन के दो वर्ग डायराडिकल और [[ तिरछा ]] कार्बेन हैं। सिंगलेट कार्बेन स्पिन-पेयर होते हैं। [[ संयोजकता बंधन सिद्धांत ]] की भाषा में, अणु एक sp . को अपनाता है² [[ कक्षीय संकरण ]]। ट्रिपल कार्बेन में दो अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं। नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, या सल्फर वाले लोगों को छोड़कर, अधिकांश कार्बेन में एक नॉनलाइनियर ट्रिपल ग्राउंड अवस्था होती है, और डाइवलेंट कार्बन से बंधे हुए हैलाइड्स के विकल्प होते हैं। ऐसे पदार्थ जो [[ इलेक्ट्रॉन अनुचुंबकीय अनुनाद ]] कर सकते हैं, जोड़ी को खाली पी कक्षीय में स्थानांतरित करके सिंगलेट राज्य को स्थिर कर सकते हैं। यदि एकल अवस्था की ऊर्जा पर्याप्त रूप से कम हो जाती है तो यह वास्तव में जमीनी अवस्था बन जाएगी।

ट्रिपल मेथिलीन के लिए बॉन्ड कोण 125-140 डिग्री और सिंगल मेथिलीन के लिए 102 डिग्री ([[ इलेक्ट्रॉन जोड़ी ]]ामैग्नेटिक रेजोनेंस द्वारा निर्धारित) हैं।

साधारण हाइड्रोकार्बन के लिए, ट्रिपल कार्बेन आमतौर पर सिंगलेट कार्बेन की तुलना में 8 [[ किलोकैलोरी ]]/मोल (इकाई) (33 [[ किलोजूल ]]/मोल) अधिक स्थिर होते हैं। स्थिरीकरण आंशिक रूप से हुंड के अधिकतम बहुलता के नियम के लिए जिम्मेदार है।

ट्रिपल कार्बेन को स्थिर करने की रणनीतियाँ मायावी हैं। [[ 9-फ्लोरीनाइलिडीन ]] नामक कार्बाइन को लगभग 1.1 kcal/mol (4.6 kJ/mol) ऊर्जा अंतर के साथ सिंगलेट और ट्रिपलेट अवस्थाओं का एक तेजी से [[ रासायनिक संतुलन ]] मिश्रण के रूप में दिखाया गया है।<ref>{{Cite journal| last4 = Kaufmann | first1 = P. B.| last2 = Brauer| last5 = Schuster| last3 = Zupancic | first2 = B. E.| first3 = J. J.| last1 = Grasse| first4 = K. J.| first5 = G. B.| title = फ़्लोरेनाइलिडीन के रासायनिक और भौतिक गुण: सिंगलेट और ट्रिपल कार्बेन का संतुलन| journal = Journal of the American Chemical Society| volume = 105| issue = 23| pages = 6833| year = 1983 | doi = 10.1021/ja00361a014}}</ref> हालाँकि, यह बहस का विषय है कि क्या [[ फ्लोरीन ]] कार्बाइन जैसे डायरिल कार्बेन सच्चे कार्बेन हैं क्योंकि इलेक्ट्रॉन इस हद तक निरूपित कर सकते हैं कि वे वास्तव में द्विवार्षिक बन जाते हैं। सिलिको के प्रयोगों से पता चलता है कि ट्रिपल कार्बेन को [[ thermodynamic ]] रूप से [[ विद्युत धन ]] हेटेरोएटम जैसे कि सिलील और [[ सिलोक्सी ]] कार्बेन, विशेष रूप से ट्राइफ्लोरो[[ मूर्ख ]] कार्बेन के साथ स्थिर किया जा सकता है।<ref name="nemirowski">{{cite journal | title=ग्राउंड स्टेट ट्रिपल कार्बेन्स का इलेक्ट्रॉनिक स्थिरीकरण| author=Nemirowski, A. | author2=Schreiner, P. R. | journal=J. Org. Chem. |date=November 2007 | volume=72 | issue=25 | pages=9533–9540 | doi=10.1021/jo701615x | pmid=17994760}}</ref>

[[File:Singlettriplet.svg|thumb|353x353px]]

किसी विशेष कार्बाइन की प्रतिक्रियाशीलता प्रतिस्थापन समूहों पर निर्भर करती है। उनकी प्रतिक्रियाशीलता [[ धातु ]]ओं से प्रभावित हो सकती है। कुछ प्रतिक्रियाएं कार्बेन कर सकती हैं कार्बेन सी-एच सम्मिलन | सी-एच बॉन्ड में सम्मिलन, कंकाल पुनर्व्यवस्था, और डबल बॉन्ड में जोड़। कार्बेन को न्यूक्लियोफिलिक, इलेक्ट्रोफिलिक या एम्बीफिलिक के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि कोई प्रतिस्थापक इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी दान करने में सक्षम है, तो सबसे अधिक संभावना है कि कार्बाइन इलेक्ट्रोफिलिक नहीं होगा। [[ एल्काइल ]] कार्बेन मेथिलीन की तुलना में बहुत अधिक चुनिंदा रूप से सम्मिलित करते हैं, जो प्राथमिक, द्वितीयक और तृतीयक सीएच बांड के बीच अंतर नहीं करता है।

{{main|Cyclopropanation}}

[[File:Cyclopropanation.svg|thumb|265x265px]]

कार्बाइन साइक्लोप्रोपेनेशन

कार्बेन दोहरे बंधनों में जुड़कर साइक्लोप्रोपेन#साइक्लोप्रोपेन बनाते हैं। सिंगलेट कार्बेन के लिए एक समेकित तंत्र उपलब्ध है। ट्रिपल कार्बेन उत्पाद अणु में [[ त्रिविम | त्रिविम]] को बरकरार नहीं रखते हैं। जोड़ प्रतिक्रियाएं आमतौर पर बहुत तेज और [[ एक्ज़ोथिर्मिक | एक्ज़ोथिर्मिक]] होती हैं। ज्यादातर मामलों में धीमा कदम कार्बाइन का उत्पादन है। एल्केन-टू-साइक्लोप्रोपेन प्रतिक्रियाओं के लिए नियोजित एक प्रसिद्ध अभिकर्मक [[ सीमन्स-स्मिथ अभिकर्मक | सीमन्स-स्मिथ अभिकर्मक]] है। यह अभिकर्मक तांबा, [[ जस्ता | जस्ता]] और [[ आयोडीन | आयोडीन]] की एक प्रणाली है, जहां सक्रिय अभिकर्मक को आयोडोमेथिलज़िन आयोडाइड माना जाता है। अभिकर्मक को [[ हाइड्रॉकसिल | हाइड्रॉकसिल]] समूहों द्वारा जटिल किया जाता है जैसे कि जोड़ आमतौर पर ऐसे समूह के साथ-साथ होता है।

{{main|Carbene C−H insertion}}

[[File:Insertion.png|thumb|221x221px]]

कार्बाइन सम्मिलन

कार्बाइन सी-एच सम्मिलन एक अन्य सामान्य प्रकार की कार्बाइन प्रतिक्रियाएं हैं। कार्बाइन मूल रूप से खुद को मौजूदा बॉन्ड में इंटरपोज करता है। वरीयता का क्रम आमतौर पर होता है:

# सी-एच बांड

# सी-सी बांड।

सम्मिलन एकल चरण में हो भी सकता है और नहीं भी।

[[ इंट्रामोल्युलर प्रतिक्रिया ]] इंसर्शन रिएक्शन नए सिंथेटिक सॉल्यूशन पेश करते हैं। आम तौर पर, कठोर संरचनाएं इस तरह के सम्मिलन के पक्ष में होती हैं। जब एक इंट्रामोल्युलर सम्मिलन संभव है, तो कोई अंतर-[[ आणविक ]] सम्मिलन नहीं देखा जाता है। लचीली संरचनाओं में, छह-सदस्यीय रिंग गठन के लिए पांच-सदस्यीय रिंग गठन को प्राथमिकता दी जाती है। धातु केंद्रों पर चिरल लिगैंड्स को चुनकर अंतर- और इंट्रामोल्युलर सम्मिलन दोनों असममित प्रेरण के लिए संशोधन योग्य हैं।

:[[File:Carbene intra.svg|thumb]][[image:carbene intra.svg|left|frame

:|कार्बाइन इंट्रामोल्युलर प्रतिक्रिया

:[[File:Carbene intermolecular insertion.svg|thumb]][[image:Carbene_intermolecular_insertion.svg|left|frame|

:कार्बाइन इंटरमॉलिक्युलर रिएक्शन

एल्काइलिडीन कार्बेन आकर्षक हैं क्योंकि वे [[ साइक्लोपेंटेन ]] मौएट्स के गठन की पेशकश करते हैं। एक एल्किलिडीन कार्बाइन उत्पन्न करने के लिए एक केटोन को [[ ट्राइमेथिलसिलिल ]] डायज़ोमीथेन के संपर्क में लाया जा सकता है।

:[[File:Alkylidene carbene.svg|thumb]][[image:alkylidene carbene.svg|left|frame

===कार्बीन डिमराइजेशन ===

{{main|Carbene dimerization}}

[[File:Wanzlick equilibrium lemal Hahn 1999.svg|thumb]]

[[image:Wanzlick equilibrium lemal Hahn 1999.svg|right|frame

|[[ Wanzlick संतुलन | Wanzlick संतुलन]]

कार्बेन और [[ कारबेनॉइड | कारबेनॉइड]] पूर्वगामी [[ एल्केन | एल्केन]] बनाने के लिए [[ डिमर (रसायन विज्ञान) | डिमर (रसायन विज्ञान)]] करण प्रतिक्रियाओं से गुजर सकते हैं। हालांकि यह अक्सर एक अवांछित पक्ष प्रतिक्रिया होती है, इसे सिंथेटिक उपकरण के रूप में नियोजित किया जा सकता है और एक प्रत्यक्ष धातु कार्बाइन डिमराइजेशन का उपयोग पॉलीएल्किनिलेथेन के संश्लेषण में किया गया है।

लगातार कार्बेन अपने संबंधित डिमर के साथ संतुलन में मौजूद हैं। इसे Wanzlick संतुलन के रूप में जाना जाता है।

==ऑर्गेनोमेटेलिक रसायन विज्ञान में कार्बाइन लिगैंड ==

ऑर्गेनोमेटेलिक रसायन विज्ञान प्रजातियों में, सूत्र एल के साथ धातु परिसरों_nMCRR' को अक्सर कार्बाइन कॉम्प्लेक्स के रूप में वर्णित किया जाता है।<ref>For a concise tutorial on the applications of carbene ligands also beyond diaminocarbenes, see {{cite journal | last1 = Munz | first1 = D | year = 2018 | title =  Pushing Electrons—Which Carbene Ligand for Which Application?| journal = [[Organometallics]] | volume = 37 | issue = 3 | pages = 275–289 | doi = 10.1021/acs.organomet.7b00720 }}</ref> हालांकि ऐसी प्रजातियां मुक्त कार्बेन की तरह प्रतिक्रिया नहीं करती हैं और लगातार कार्बेन को छोड़कर, कार्बाइन अग्रदूतों से शायद ही कभी उत्पन्न होती हैं। [[ संक्रमण धातु कार्बाइन परिसर ]]ों को उनकी प्रतिक्रियाशीलता के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है, जिसमें पहले दो वर्ग सबसे स्पष्ट रूप से परिभाषित हैं:

*[[ फिशर कार्बाइन ]], जिसमें कार्बाइन एक धातु से बंधा होता है जो एक इलेक्ट्रॉन-निकासी समूह (आमतौर पर एक कार्बोनिल) को सहन करता है। ऐसे मामलों में कार्बेनॉइड कार्बन हल्का इलेक्ट्रोफिलिक होता है।

*[[ श्रॉक कार्बाइन ]], जिसमें कार्बाइन एक धातु से बंधा होता है जो एक इलेक्ट्रॉन-दान करने वाले समूह को धारण करता है। ऐसे मामलों में कार्बेनॉइड कार्बन न्यूक्लियोफिलिक होता है और विटिग अभिकर्मक (जिसे कार्बाइन डेरिवेटिव नहीं माना जाता है) जैसा दिखता है।

*कार्बीन रेडिकल्स, जिसमें कार्बाइन एक ओपन-शेल धातु से बंधा होता है जिसमें कार्बाइन कार्बन एक रेडिकल चरित्र रखता है। [[ कार्बाइन रेडिकल ]]्स में फिशर और श्रॉक कार्बेन दोनों की विशेषताएं होती हैं, लेकिन आमतौर पर लंबे समय तक रहने वाले प्रतिक्रिया मध्यवर्ती होते हैं।

[[Image:Grubbs_catalyst_Gen2.svg|thumb|right|220px|[[ एल्केन मेटाथिसिस ]] के लिए [[ ग्रब्स उत्प्रेरक ]] की दूसरी पीढ़ी में एक एनएचसी लिगैंड है।]]*पर्सिस्टेंट कार्बाइन|एन-हेटरोसाइक्लिक कार्बेन (NHCs) <ref>For a general review with a focus on applications with diaminocarbenes, see: {{cite journal | last1 = Hopkinson | first1 = M. N. | last2 = Richter | first2 = C. | last3 = Schedler | first3 = M. | last4 = Glorius | first4 = F. | year = 2014 | title =  An overview of N-heterocyclic carbenes| journal = [[Nature (journal)|Nature]] | volume = 510 | issue = 7506 | pages = 485–496 | doi = 10.1038/nature13384 | pmid = 24965649 | bibcode = 2014Natur.510..485H | s2cid = 672379 }}</ref> C-deprotonation imidazolium या dihydroimidazolium लवण द्वारा व्युत्पन्न होते हैं। उन्हें अक्सर ऑर्गेनोमेटेलिक रसायन विज्ञान में [[ लिगैंड ]]्स के रूप में तैनात किया जाता है। इस तरह के कार्बेन [[ दर्शक लिगैंड ]] होते हैं जो आमतौर पर बहुत मजबूत सिग्मा दाता होते हैं, अक्सर फॉस्फीन की तुलना करते हैं।<ref>S. P. Nolan "N-Heterocyclic Carbenes in Synthesis" 2006, Wiley-VCH, Weinheim. Print {{ISBN|9783527314003}}. Online {{ISBN|9783527609451}}. {{doi|10.1002/9783527609451}}</ref><ref>{{cite journal | last1 = Marion | first1 = N. | last2 = Diez-Gonzalez | first2 = S. | last3 = Nolan | first3 = S. P. | year = 2007 | title = एन-हेटरोसायक्लिक कार्बेन ऑर्गेनोकैटलिस्ट्स के रूप में| journal = Angew. Chem. Int. Ed. | volume = 46 | issue = 17 | pages = 2988–3000 | doi = 10.1002/anie.200603380 | pmid = 17348057 }}</ref> लिगेंड्स स्वयं, विशेष रूप से जब वे धातु से मुक्त होते हैं, कभी-कभी [[ एंथोनी जोसेफ अर्डुएंगो III ]] या वानज़लिक इक्विलिब्रियम कार्बेन के रूप में जाने जाते हैं।

* एक विधि जो मोटे तौर पर कार्बनिक संश्लेषण पर लागू होती है, वह है [[ ऑर्गेनोलिथियम अभिकर्मक ]]ों को नियोजित करने वाले जेम-डाय[[ हैलाइड्स ]] से हैलाइड्स का उन्मूलन। यह अनिश्चित बना रहता है कि इन परिस्थितियों में मुक्त कार्बेन बनते हैं या धातु-कार्बेन परिसर। फिर भी, ये मेटलोकार्बिन (या कार्बेनोइड्स) अपेक्षित जैविक उत्पाद देते हैं।

:आर₂सीबीआर₂ + बुली → आर₂सीएलआई (बीआर) + बुब्री