Superelectrophilic anion
সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নগুলি আণবিক আয়নগুলির একটি শ্রেণী যা তাদের সামগ্রিক নেতিবাচক চার্জ সত্ত্বেও অত্যন্ত ইলেক্ট্রোফিলিক প্রতিক্রিয়া আচরণ প্রদর্শন করে। এইভাবে, তারা কক্ষ তাপমাত্রায় প্রতিক্রিয়াশীল নয়বল গ্যাস বা আণবিক নাইট্রোজেনকেও বাঁধতে সক্ষম হয়। এখন পর্যন্ত পরিচিত একমাত্র প্রতিনিধি হ 'ল [বি12এক্স11] প্রকারের খণ্ড আয়নগুলি-ক্লোজো-ডোডকোবোরেট ডায়ানিয়ন [বি12এক্স12] 2-থেকে উদ্ভূত। এক্স একটি বোরন পরমাণুর সাথে সংযুক্ত একটি প্রতিস্থাপককে উপস্থাপন করে (সিএফ। চিত্র। 1)। এই কারণে, নিম্নলিখিত নিবন্ধটি একচেটিয়াভাবে এই ধরনের সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়ন নিয়ে আলোচনা করে। অ্যানায়নগুলি ঋণাত্মক আধানযুক্ত আয়ন এবং তাই সাধারণত নিউক্লিওফিলিক প্রতিক্রিয়া আচরণ প্রদর্শন করে। যাইহোক, এটি দেখানো হয়েছে যে এমন কিছু অ্যানায়ন রয়েছে যা তাদের ঋণাত্মক চার্জ সত্ত্বেও দৃঢ় ইলেক্ট্রোফিলিক পদ্ধতিতে আচরণ করে। এর মানে হল যে তারা রাসায়নিক বিক্রিয়ায় প্রতিক্রিয়া অংশীদারদের সাথে তাদের কাছ থেকে ইলেক্ট্রন ঘনত্ব গ্রহণ করে বন্ধন তৈরি করে। ইলেকট্রনের প্রতি তাদের অনুরাগ এতটাই বেশি যে তারা কক্ষ তাপমাত্রায় নাইট্রোজেন (এন2) বা নোবল গ্যাস পরমাণুর মতো খুব প্রতিক্রিয়াশীল ছোট অণুগুলিকেও বাঁধতে সক্ষম হয়। এই কারণে এগুলিকে "সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়ন" বলা হয়। উপরন্তু, এই সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নগুলি মিথেনের মতো ছোট অ্যালকেনের সাথে সরাসরি প্রতিক্রিয়া ঘটায়। অন্যান্য অ্যানায়নের সাথে প্রতিক্রিয়াও সম্ভব এবং উচ্চ আধানযুক্ত আয়ন গঠনের দিকে পরিচালিত করে। এখন পর্যন্ত জানা একমাত্র সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নগুলি হল আণবিক সূত্র [বি12এক্স11]-সহ খণ্ড আয়ন, যা ক্লোজো-ডোডেক্যাবোরেট ডায়ানিয়ন [বি12এক্স12] 2-থেকে তৈরি করা যেতে পারে। এক্স একটি বোরন পরমাণুর সাথে সংযুক্ত একটি প্রতিস্থাপনের প্রতিনিধিত্ব করে, যেমন। সি. এল বা বি. আর। তাদের উচ্চ প্রতিক্রিয়াশীলতার কারণে, এই খণ্ড আয়নগুলি এখন পর্যন্ত কেবল একটি ভর স্পেকট্রোমিটারের খালি করা গ্যাস পর্যায়ে তৈরি করা যেতে পারে। অতএব, এই শ্রেণীর যৌগগুলির প্রতিক্রিয়া মূলত গ্যাস পর্যায়ে অধ্যয়ন করা হয়েছে। ঘনীভূত পর্যায়ে, সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নের প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলি আয়ন নরম-অবতরণ পদ্ধতি ব্যবহার করে অল্প পরিমাণে সংশ্লেষিত করা হয়েছিল। এই গবেষণার সম্ভাব্য প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে মৌলিক রাসায়নিক গবেষণার জন্য আগ্রহের বহিরাগত যৌগ (যেমন, উন্নত গ্যাস যৌগ) প্রস্তুত করা। যদি সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নগুলির সাথে সংশ্লেষণ বৃহত্তর আকারে সম্ভব হয়, তবে এগুলি প্রয়োগের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে, উদাহরণস্বরূপ বোরন নিউট্রন ক্যাপচার থেরাপির (বি. এন. সি. টি) জন্য ক্যান্সারের ওষুধের বিকাশ। ধারণার উৎপত্তি মূলত, সুপারইলেক্ট্রোফিলিক শব্দটি একচেটিয়াভাবে ডাইকেশনগুলির জন্য ব্যবহৃত হত। এটি জর্জ এ. ওলাহ দ্বারা প্রবর্তিত হয়েছিল যখন তিনি আবিষ্কার করেছিলেন যে নির্দিষ্ট ইলেক্ট্রোফিলিক মনোকেশনগুলি ঘনীভূত পর্যায়ে বিশেষত শক্তিশালী অ্যাসিডের উপস্থিতি দ্বারা সক্রিয় করা যেতে পারে-তথাকথিত সুপারঅ্যাসিড। এটি এই ক্যাটায়নগুলিকে স্বাভাবিক অবস্থার তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি প্রতিক্রিয়াশীল করে তোলে। তিনি এই বর্ধিত প্রতিক্রিয়াশীলতার জন্য দ্বিগুণ ধনাত্মক চার্জযুক্ত ডাইকেশন গঠনের জন্য দায়ী করেছিলেন, যাকে তিনি "সুপারইলেকট্রোফিলিক" বলে অভিহিত করেছিলেন। পরে, গ্যাস পর্যায় অধ্যয়নে সুপারইলেক্ট্রোফিলিক শব্দটি প্রায়শই অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল ডাইকেশনগুলিতে প্রয়োগ করা হয়েছিল যা ঘরের তাপমাত্রায় নিষ্ক্রিয় গ্যাসগুলিকে আবদ্ধ করতে পারে। নোবল গ্যাসগুলিকে সাধারণত বিশেষভাবে নিষ্ক্রিয় বলে মনে করা হয়-একটি নোবল গ্যাস পরমাণুর সাথে একটি স্থিতিশীল বন্ধন গঠনের জন্য, এক জোড়া ইলেকট্রন অবশ্যই এটি থেকে বিমূর্ত করতে হবে। শুধুমাত্র শক্তিশালী ইলেক্ট্রোফাইলগুলি এটি করতে সক্ষম হয়, এবং এগুলি সাধারণত ডাইকেশন বা, খুব কমই, মনোকেশন হয়, কারণ উচ্চ ইলেক্ট্রোফিলিসিটির সাথে ইলেকট্রনের যথেষ্ট অভাব থাকে। এর বিপরীতে, নিউক্লিওফাইলগুলির জন্য, যা বন্ধন গঠনের জন্য ইলেকট্রন সরবরাহ করে, একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাসকে দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ করা অসম্ভব, কারণ নিষ্ক্রিয় গ্যাসগুলির ঋণাত্মক ইলেক্ট্রন সাদৃশ্য রয়েছে। শুধুমাত্র দুর্বল মিথস্ক্রিয়া (আয়ন-প্ররোচিত দ্বিমেরু এবং বিচ্ছুরণ) সাধারণত উপস্থিত থাকে এবং ঘরের তাপমাত্রায় একটি স্থিতিশীল বন্ধনে পরিণত হয় না। যেহেতু অ্যানায়নগুলি নেতিবাচকভাবে চার্জ করা হয় এবং আনুষ্ঠানিকভাবে একটি ইলেক্ট্রন অতিরিক্ত থাকে, তাই তারা সাধারণত নিউক্লিওফিলিক প্রতিক্রিয়া আচরণ প্রদর্শন করে এবং তাই উত্তম গ্যাস পরমাণুর সাথে স্থিতিশীল বন্ধন তৈরি করতে সক্ষম হওয়া উচিত নয়। যাইহোক, এই স্বজ্ঞাত ধারণার সরাসরি বিপরীতে, 2017 সালে এটি দেখানো হয়েছিল যে নেতিবাচকভাবে চার্জ করা গ্যাস-পর্যায়ের খণ্ড অ্যানায়ন [বি12সিএল11]-কক্ষ তাপমাত্রায় নিষ্ক্রিয় গ্যাস ক্রিপ্টন এবং জিননকে আবদ্ধ করতে পারে এবং তাই, অবশ্যই দৃঢ়ভাবে ইলেক্ট্রোফিলিক হতে হবে। উপরন্তু, সায়ানো গ্রুপের (সি. এন) সাথে ক্লোরিন পরমাণু (সি. এল) বিনিময় করে এই খণ্ড অ্যানায়নের তড়িৎপ্রবাহ বৃদ্ধি করা যেতে পারে। ফলস্বরূপ [বি12 (সি. এন.) 11]-অ্যানায়নটি ঘরের তাপমাত্রায় বিশেষভাবে প্রতিক্রিয়াশীল নয়বল গ্যাস আর্গনকে এবং সর্বোচ্চ 50 কেলভিন তাপমাত্রায় নিয়নকে স্বতঃস্ফূর্তভাবে আবদ্ধ করে। সুতরাং, এটি এখন পর্যন্ত জানা সবচেয়ে ইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়ন। যদিও অ্যানায়নগুলি আনুষ্ঠানিকভাবে ওলাহ দ্বারা প্রকাশিত সুপারইলেকট্রোফিলিক ধারণাটি পূরণ করতে পারে না (যা শুধুমাত্র ক্যাটায়নগুলিকে বোঝায়), এই নির্দিষ্ট অ্যানায়নগুলি প্রতিক্রিয়াশীলতা প্রদর্শন করে যা গ্যাস পর্যায়ে সুপারইলেকট্রোফিলিক ডাইকেশনগুলির সাথে দৃঢ়ভাবে সাদৃশ্যপূর্ণ। এইভাবে, সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়ন শব্দটি ব্যবহার করা হয়েছিল। সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়ন [বি12এক্স11]-গ্যাস পর্যায়ে খণ্ডিত হয়ে খুব স্থিতিশীল ক্লোজো-ডড-কোবোরেট ডায়ানিয়ন [বি12এক্স12] 2-থেকে উৎপন্ন হতে পারে। ক্লোজো-ডোডেক্যাবোরেট ডায়ানিয়নগুলি, যা অগ্রদূত হিসাবে কাজ করে, একটি অত্যন্ত প্রতিসম, খাঁচার মতো ক্লোজো কাঠামোতে সাজানো বারোটি বোরন পরমাণু নিয়ে গঠিত। সমস্ত বারোটি বোরন পরমাণু একটি বিকল্প বহন করে (যেমন। একটি হ্যালোজেন পরমাণু), যা একসঙ্গে আয়নটির বাইরের আবরণ গঠন করে (চিত্র দেখুন। 3)। তাদের ত্রিমাত্রিক σ-অ্যারোমেটিক কাঠামোর কারণে, ক্লোজো-ডড-ডাইক্যাবোরেট ডায়ানিয়নগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে স্থিতিশীল যৌগ এবং প্রতিক্রিয়াশীল ক্যাটায়নগুলিকে স্থিতিশীল করতে ব্যবহার করা যেতে পারে (সিএফ। দুর্বলভাবে সমন্বয়কারী অ্যানায়ন)। [বি12এক্স12] 2-আয়ন সহ হ্যালোজেন (এফ, সিএল, বিআর, আই) বা সায়ানো গ্রুপ (সিএন) প্রতিস্থাপন (এক্স) হিসাবে এখনও পর্যন্ত সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নগুলির অগ্রদূত হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছে। ক্লোজো-ডোডেক্যাবোরেট ডায়ানিয়ন [বি12এক্স12] 2-থেকে সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়ন তৈরি করতে, সংঘর্ষ-প্ররোচিত বিচ্ছিন্নতা (সিআইডি) ব্যবহার করে ভর স্পেকট্রোমিটারে বিভাজন করা হয়। এই প্রক্রিয়ায়, একটি প্রতিস্থাপক (এক্স-) ডায়ানিয়ন অগ্রদূত থেকে বিচ্ছিন্ন করা হয়। ফলস্বরূপ, বারোটি বোরন পরমাণুর মধ্যে মাত্র এগারোটি একটি বিকল্প বহন করে। অন্যদিকে, একটি বোরন পরমাণু খালি রয়েছে এবং একটি মুক্ত বাঁধাই সাইট (সিএফ। চিত্র 1 এবং 4)। প্রতিস্থাপনের প্রকৃতির উপর নির্ভর করে, এই বিভাজন হয় সরাসরি অগ্রদূত [বি12এক্স12] 2-এর সিআইডি দ্বারা ঘটতে পারে, অথবা একটি তথাকথিত অ্যানায়োনিক আয়ন জোড়া এম + [বি12এক্স12] 2-এর বিভাজন দ্বারা ঘটতে পারে, যা সিআইডি ব্যবহার করে নিরপেক্ষ কণা এমএক্স হারায়। ক্যাটায়ন এম +, উদাহরণস্বরূপ, একটি এইচ + আয়ন বা একটি ক্ষার ক্যাটায়ন হতে পারে। ক্লোরিন, ব্রোমিন এবং আয়োডিন ভ্যারিয়েন্টের (এক্স = সিএল, বিআর, আই) জন্য অগ্রদূতের সরাসরি বিভাজন সম্ভব, অন্যদিকে ফ্লোরিন এবং সায়ানো গ্রুপকে বিকল্প হিসাবে (এক্স = এফ, সিএন) সহ অগ্রদূত ভ্যারিয়েন্টের জন্য অ্যানিয়নিক আয়ন জুটির উৎপাদন প্রয়োজন। বৈশিষ্ট্য বিভাজনের সময় তৈরি বোরন পরমাণুর একটিতে শূন্য বন্ধন স্থানটি একটি উল্লেখযোগ্য আংশিক ধনাত্মক আধান বহন করে এবং তাই দৃঢ়ভাবে তড়িৎ-ফিলিক, যদিও আয়নটির সামগ্রিক আধান ঋণাত্মক (সিএফ। চিত্র। 4)। এই খালি বোরন পরমাণুতে, ঋণাত্মক কক্ষীয় শক্তি সহ সর্বনিম্ন অব্যবহৃত আণবিক কক্ষপথ (এল. ইউ. এম. ও) অবস্থিত এবং বিচ্ছিন্ন σ-ইলেকট্রন ব্যবস্থা বিঘ্নিত হয়, যা ইলেক্ট্রন স্থানীয়করণ সূচক (ই. এল. আই) গবেষণায় দেখানো হয়েছে। শক্ত এবং খুব স্থিতিশীল ডোডেক্যাবোরেট কাঠামো সম্ভাব্য আন্তঃআণবিক পুনর্বিন্যাস প্রতিক্রিয়া প্রতিরোধ করে, যাতে অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল ইলেক্ট্রোফিলিক কেন্দ্র অক্ষত এবং রাসায়নিকভাবে অ্যাক্সেসযোগ্য থাকে। প্রতিক্রিয়াশীলতা এবং বন্ধন গঠন নিষ্ক্রিয় গ্যাসগুলির সাথে প্রতিক্রিয়া সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নগুলি বিশেষ বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে যা একসাথে খুব অস্বাভাবিক এবং ফলস্বরূপ স্থিতিশীল নিষ্ক্রিয় গ্যাস বন্ধন গঠনের অনুমতি দেয়। এর মধ্যে অ্যানায়নগুলির শক্তিশালী ইলেক্ট্রোফিলিসিটি এবং কাঠামোগত স্থায়িত্ব অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, যা ইতিমধ্যে বৈশিষ্ট্য বিভাগে আলোচনা করা হয়েছে। উপরন্তু, আরও তিনটি দিক নিয়ে আলোচনা করা হয়েছিল যা নিষ্ক্রিয় গ্যাসগুলির সাথে বন্ধন গঠনের জন্য অনুকূল হতে পারেঃ সংঘর্ষ জটিলতার অনুকূল গঠন এবং স্থিতিশীলতা সামগ্রিক অ্যানায়োনিক কাঠামোর মধ্যে দৃঢ় ইলেক্ট্রোফিলিক (ধনাত্মক) বাঁধাই সাইট প্রতিক্রিয়াশীল বোরন পরমাণুর কাছে একটি অস্বাভাবিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে। পছন্দসই অভিযোজনে অ্যানায়নের কাছে আসা পোলার নিউক্লিওফাইলগুলিকে অবশ্যই তাদের অভিযোজন পরিবর্তন করতে হবে যাতে নিউক্লিওফিলিক সাইটটি অ্যানায়নের সাথে প্রতিক্রিয়া করতে পারে। এর ফলে একটি উল্লেখযোগ্য কেন্দ্রত্যাগী বাধা তৈরি হতে পারে এবং প্রতিক্রিয়াশীল সংঘর্ষের সংখ্যা হ্রাস পেতে পারে। এই প্রভাবটি নিষ্ক্রিয় গ্যাসের মতো অ-মেরু অণুগুলির উপর কোনও প্রভাব ফেলে না (চিত্র দেখুন। 5)। এই পলিঅ্যাটমিক কেজের অ্যানায়নগুলির বৃহৎ আণবিক কাঠামো অনেকগুলি, বিশেষত স্বল্প-শক্তি, কম্পনের স্বাধীনতার মাত্রার উপর বিক্রিয়াকারীদের সংঘর্ষের মাধ্যমে সংঘর্ষের শক্তিকে পুনরায় বিতরণ করার অনুমতি দেয়, যাতে সংঘর্ষের জটিলটি দীর্ঘস্থায়ী হয় যাতে সংঘর্ষ শীতলকরণ দ্বারা স্থিতিশীল করা যায়। প্রতিস্থাপন সুরক্ষা অভিজাত গ্যাসটি বোরন পরমাণুর সাথে আবদ্ধ হওয়ার পরে, একটি সাধারণ এসএন 2 বিক্রিয়ায় একটি নিউক্লিওফাইল দ্বারা এর প্রতিস্থাপন বোরেটের খাঁচার কাঠামো দ্বারা প্রতিরোধ করা হয়, কারণ অভিজাত গ্যাস-বোরন বন্ধনটি স্টেরিকভাবে রক্ষা করা হয় (সিএফ। চিত্র। 6)। অনুকূল তড়িৎস্থিরবিদ্যা এবং বিচ্ছুরণ শক্তি সমন্বিত নোবল গ্যাস-বোরন বন্ধন ছাড়াও, বিচ্ছুরণ মিথস্ক্রিয়া এবং তড়িৎস্থিরবিদ্যা নোবল গ্যাস কমপ্লেক্সের স্থিতিশীলতায় অবদান রাখে। ইলেক্ট্রোফিলিক বন্ধন স্থানটি পাঁচটি আংশিক ঋণাত্মক আধানযুক্ত বিকল্প এক্স দ্বারা সংজ্ঞায়িত একটি গর্তের মধ্যে অবস্থিত, যা আকর্ষণীয় লন্ডন-বিচ্ছুরণ শক্তি গঠনের জন্য একটি বড় মিথস্ক্রিয়া অঞ্চল সরবরাহ করে। অন্যদিকে, আবদ্ধ নিষ্ক্রিয় গ্যাস পরমাণু পার্শ্ববর্তী বোরন পরমাণুকে ইলেকট্রন ঘনত্ব প্রদান করে এবং এইভাবে দুর্বলভাবে ধনাত্মক হয়ে ওঠে, যা পার্শ্ববর্তী প্রতিস্থাপনের সাথে একটি আকর্ষণীয় এবং স্থিতিশীল তড়িৎস্থায়ী মিথস্ক্রিয়ায় ভূমিকা পালন করতে পারে (চিত্র দেখুন। 6)। বিভিন্ন নিষ্ক্রিয় গ্যাসের সাথে পৃথক খণ্ড আয়ন রূপগুলির প্রতিক্রিয়ার জন্য, বিভাগ রূপগুলিও দেখুন। ডায়াটমিক অণুগুলির সাথে প্রতিক্রিয়াঃ সি ও, এন 2 ডায়াটমিক অণু সি ও এবং এন 2-এর সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নের সাথে বন্ধনকে ভর বর্ণালীবিদ্যা, ইনফ্রারেড ফটোডিসোসিয়েশন (আই. আর. পি. ডি) বর্ণালীবিদ্যা এবং তাত্ত্বিক গণনা ব্যবহার করে অধ্যয়ন করা হয়েছিল। সিও তার নিউক্লিওফিলিক কার্বনের মাধ্যমে ইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নের খালি বোরন পরমাণুর সাথে আবদ্ধ হয়। যাইহোক, নিষ্ক্রিয় গ্যাসগুলির সাথে প্রতিক্রিয়ার বিপরীতে, বন্ধন শুধুমাত্র নিউক্লিওফাইলের সিও এবং এন 2-এর একটি σ-বন্ধনের মাধ্যমে ঘটে না। ইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নটি π-ব্যাকবন্ডিংয়ের মাধ্যমে N2 এবং CO-এর অ্যান্টিবন্ডিং π-অরবিটালগুলিতে ইলেক্ট্রন ঘনত্বকে ধাক্কা দেয়, যা ইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নের সাথে বন্ধনকে আরও শক্তিশালী করে। সিও এবং এন2-এর সাথে পৃথক খণ্ড আয়ন রূপগুলির প্রতিক্রিয়াগুলির জন্য, বিভাগ রূপগুলিও দেখুন। স্যাচুরেটেড হাইড্রোকার্বনের সাথে প্রতিক্রিয়া [বি12এক্স11]-অ্যানায়নগুলির উচ্চ প্রতিক্রিয়াশীলতা কেবল উত্তম গ্যাসগুলির সাথে প্রতিক্রিয়ার অনুমতি দেয় না, তবে স্যাচুরেটেড হাইড্রোকার্বনের সরাসরি কার্যকারিতাও দেয়। প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়াটি স্পষ্ট করার জন্য, গ্যাস পর্যায়ে মিথেনের সাথে [B12Br11]-এবং [B12Cl11]-এর প্রতিক্রিয়াশীলতার উপর বিস্তারিত তদন্ত করা হয়েছিল। আইআর স্পেকট্রোস্কোপির সাহায্যে আণবিক কাঠামো তদন্ত করা হয়েছিল। এটি দেখানো হয়েছিল যে ইলেক্ট্রোফিলিক বোরন পরমাণু কম মেরু সি-এইচ বন্ধনের সাথে প্রতিক্রিয়া করে। কার্বন বন্ধনের আংশিক ঋণাত্মক (নিউক্লিওফিলিক) অংশের প্রতিনিধিত্ব করে। সি-এইচ বন্ধনের একটি হেটেরোলাইটিক বন্ধন বিভাজন ঘটে, যা আনুষ্ঠানিকভাবে একটি কার্ব্যানিয়ন [সিএইচ3]-এবং একটি প্রোটন এইচ +-এর দিকে নিয়ে যায়। কার্বনিয়নটি [B12X11]-এর ইলেক্ট্রোফিলিক বোরন পরমাণুর সাথে আবদ্ধ হয়ে ডায়ানিয়ন [B12X11CH3] 2-গঠন করে, যেখানে H + আয়নটি গ্যাস পর্যায়ে এই ডায়ানিয়নের সাথে বৈদ্যুতিনভাবে আবদ্ধ থাকে। সামগ্রিকভাবে একক আধানযুক্ত আয়ন [B12X11CH3] 2-[H] + হল একটি ব্রনস্টেড অ্যাসিড। জলের সংস্পর্শে আসার পর, [B12X11CH3] 2-[H3O] + গঠিত হয়, যা সমন্বিত হাইড্রোনিয়াম আয়ন (H3O) + (cf। ফিগস। 8 এবং 9)। উপরন্তু, খণ্ড আয়নগুলি [B12Br11]-এবং [B12Cl11]-আয়ন নরম-অবতরণ পদ্ধতি দ্বারা পৃষ্ঠে জমা হয়েছিল, যেখানে তারা জৈব যৌগের অ্যালকাইল চেইনের সাথে প্রতিক্রিয়া জানায়। অ-মেরু অ্যালকাইল শৃঙ্খলের সাথে সংযুক্তি সুগন্ধি এবং এস্টার গোষ্ঠীর মতো অনেক বেশি প্রতিক্রিয়াশীল কার্যকরী গোষ্ঠীর উপস্থিতিতে নির্বাচিতভাবে ঘটেছিল। প্রতিক্রিয়াশীল হিসাবে সি-এইচ গোষ্ঠীগুলির জন্য এই বিস্ময়কর পছন্দটি এই সত্যের সাথে সম্পর্কিত হতে পারে যে হাইড্রোফোবিক অ্যালকাইল গোষ্ঠীগুলি এই ধরনের পৃষ্ঠ স্তরগুলিতে ভ্যাকুয়ামের দিকে উন্মুখ। চিত্র 8-এ দেখানো মিথেন বাঁধাইয়ের প্রক্রিয়া অনুসারে সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নগুলি থ্যালেট অ্যালকাইল গ্রুপের সি-এইচ গ্রুপের সাথে ভ্যাকুয়াম ইন্টারফেসে সরাসরি প্রতিক্রিয়া দেখায়। অ্যানায়নগুলির সাথে বিক্রিয়া গ্যাস পর্যায়ে, আয়ন-আয়ন বিক্রিয়া সাধারণত শুধুমাত্র বিপরীত মেরুকরণের আয়নগুলির মধ্যে ঘটতে পারে-অর্থাৎ। অ্যানায়ন এবং ক্যাটায়নের মধ্যে। প্রতিক্রিয়া অংশীদাররা দীর্ঘ-পরিসীমা কুলম্ব বল দ্বারা একে অপরকে আকর্ষণ করে এবং নিউক্লিওফিলিক অ্যানায়ন এবং ইলেক্ট্রোফিলিক ক্যাটায়নের পরিপূরক প্রতিক্রিয়াশীলতা একটি স্থিতিশীল বন্ধন গঠনের কারণ হয়। অন্যদিকে, একটি অ্যানায়নের সাধারণত দুটি কারণে অন্যান্য অ্যানায়নের সাথে আবদ্ধ হওয়ার কোনও সম্পর্ক থাকে না। প্রথমত, বড় কুলম্ব বাধা একই মেরুকরণের আয়নগুলিকে দূরত্বে রাখে এবং দ্বিতীয়ত, দুটি নিউক্লিওফাইলের মধ্যে বন্ধন গঠনের জন্য কোনও তাপগতিবিদ্যার চালিকা শক্তি নেই। যাইহোক, [বি12এক্স11]-আয়নগুলির শক্তিশালী তড়িৎ-ফিলিসিটি এমন একটি চালিকা শক্তি তৈরি করে, যা কিছু অ্যানায়নের সাথে স্থিতিশীল বন্ধন তৈরি করতে সক্ষম করে যা উচ্চ আধানযুক্ত আয়ন তৈরি করে। যাইহোক, বিকর্ষণকারী স্থিতিশীল মিথস্ক্রিয়া দীর্ঘ পরিসীমা এবং তাই এই ইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নগুলি দ্বারা গ্যাস পর্যায়ে অতিক্রম করা যায় না। সুতরাং, অ্যানায়নগুলি দূরে রাখা হয় এবং একে অপরের সাথে বিক্রিয়া করতে পারে না। এই সমস্যাটি এড়ানোর জন্য, আয়ন সফট-ল্যান্ডিং পদ্ধতি ব্যবহার করে সংশ্লিষ্ট অ্যানায়নগুলিকে নির্বাচিতভাবে গ্রাউন্ডেড পৃষ্ঠগুলিতে একত্রিত করা হয়েছিল। উদাহরণস্বরূপ, অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল খণ্ড অ্যানায়ন [B12I11]-এবং স্থিতিশীল ডায়ানিয়ন [B12I12] 2-ট্রায়ানিয়ন [B12I11-I-B12I11] 3-তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। বিকল্পগুলি (এক্স) বিনিময় করার মাধ্যমে, ক্লোজো-ডোডেক্যাবোরেট পূর্বসূরীদের বিভিন্ন রূপ এবং এইভাবে খণ্ড অ্যানায়নগুলিও তৈরি করা যেতে পারে। এ পর্যন্ত, গ্যাস পর্যায়ে পরীক্ষামূলকভাবে পাঁচটি রূপ তৈরি করা হয়েছে এবং তাদের প্রতিক্রিয়াশীলতা তদন্ত করা হয়েছেঃ এক্স = এফ, সিএল, বিআর, আই এবং সিএন বিকল্প সহ খণ্ড অ্যানায়ন [বি12এক্স11]। প্রতিস্থাপনের প্রকৃতি খণ্ড অ্যানায়নের ইলেক্ট্রোফিলিসিটিকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করে। অগ্রদূত ডায়ানিয়নের তাপগতিবিদ্যার স্থায়িত্ব একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে বলে মনে হয়। একটি গুণগত সাধারণ নির্দেশিকা হ 'লঃ অগ্রদূত ডায়ানিয়ন যত বেশি বৈদ্যুতিনভাবে স্থিতিশীল হবে, গ্যাস-পর্যায়ের বিভাজন দ্বারা সংশ্লিষ্ট মনোয়ানিয়ন তত বেশি ইলেক্ট্রোফিলিক হবে। সারণি 1 বিভিন্ন নিষ্ক্রিয় গ্যাস এবং সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নগুলির পরীক্ষামূলকভাবে অ্যাক্সেসযোগ্য রূপগুলির মধ্যে ঘরের তাপমাত্রায় সম্ভাব্য প্রতিক্রিয়াগুলির একটি সংক্ষিপ্ত বিবরণ প্রদান করে। উপরন্তু, এটি দেখায় যে কীভাবে রূপগুলির প্রতিক্রিয়াশীলতা অগ্রদূতের বৈদ্যুতিন স্থিতিশীলতা এবং খালি বোরনের গণনা করা পারমাণবিক চার্জের সাথে সম্পর্কিত। সারণি 1: শূন্য বোরনের পূর্ববর্তী স্থিতিশীলতা এবং পারমাণবিক আধানের সাথে সম্পর্কিত কক্ষ তাপমাত্রায় বিভিন্ন নিষ্ক্রিয় গ্যাসের সাথে রূপগুলির প্রতিক্রিয়া (পরেরটি প্রাকৃতিক জনসংখ্যা বিশ্লেষণ (এনপিএ) পদ্ধতি ব্যবহার করে নির্ধারিত হয়)। এটি দেখা যায় যে [B12Cl11]-এবং [B12Br11]-এর প্রতিক্রিয়াশীলতা একই হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে, যখন [B12F11]-এবং [B12I11]-কম প্রতিক্রিয়াশীল। এক্স = এফ-এর ক্ষেত্রে কম ইলেক্ট্রোফিলিক শূন্য বোরন পরমাণুর কারণে নিষ্ক্রিয় গ্যাসের বন্ধন শক্তি হ্রাস পায়, কারণ প্রাকৃতিক জনসংখ্যা বিশ্লেষণ (এন. পি. এ) পদ্ধতি ব্যবহার করে গণনা করা শূন্য বোরনের পারমাণবিক আধান হল + 0.45 ই, যেখানে অন্যান্য হ্যালোজেনের জন্য এটি অনেক বেশি (এক্স = সি. এল-এর জন্য, উদাহরণস্বরূপ, + 0.64 ই)। এক্স = আই-এর ক্ষেত্রে, বোরন পরমাণু এক্স = সিএল এবং এক্স = বিআর-এর মতো একইভাবে ইলেক্ট্রোফিলিক, তবে স্টেরিকভাবে খুব চাহিদাপূর্ণ আয়োডিন লিগ্যান্ডগুলি বন্ধন গঠনের জন্য একটি বাধা। [বি12 (সিএন) 11]-এ, তবে, + 0.82 ই পারমাণবিক চার্জ সহ খালি বোরন পরমাণু হ্যালোজেনেটেড রূপগুলির (সিএফ। চিত্র। 11)। চিত্র 11 বিভিন্ন [বি12এক্স11]-বৈকল্পিকের আণবিক পৃষ্ঠের তড়িৎস্থায়ী সম্ভাব্যতা দেখায়, যা খালি বোরন পরমাণুর বিভিন্ন প্রতিক্রিয়াশীলতা চিত্রিত করে, যা একদিকে ইলেকট্রনের ঘাটতির শক্তি (লাল রঙে দেখানো ধনাত্মক তড়িৎস্থায়ী সম্ভাব্যতা) এবং অন্যদিকে তড়িৎ-ফিলিক কেন্দ্রের অ্যাক্সেসযোগ্যতা দ্বারা প্রভাবিত হয়। পরেরটি উল্লেখযোগ্যভাবে এক্স প্রতিস্থাপনের আকারের উপর নির্ভর করে, কারণ এগুলি খালি বোরন পরমাণুর স্থানিক সুরক্ষায় অবদান রাখে। তবে, এটি লক্ষ করা উচিত যে, প্রতিক্রিয়াশীলতাগুলি অনেকাংশে ব্যবহৃত প্রতিক্রিয়া অংশীদারের ধরণের উপর নির্ভর করে। একটি সরলীকৃত উপায়ে প্রকাশ করা, রূপগুলির তাদের নিউক্লিওফিলিক প্রতিক্রিয়া অংশীদারদের ক্ষেত্রে বিভিন্ন পছন্দ রয়েছে। উপরন্তু, যদি একটি বৈকল্পিক অন্য বৈকল্পিকের তুলনায় একটি নির্দিষ্ট প্রতিক্রিয়া অংশীদারের প্রতি বেশি প্রতিক্রিয়াশীল হয়, তবে এর অর্থ এই নয় যে এটি সর্বজনীনভাবে আরও প্রতিক্রিয়াশীল। উদাহরণস্বরূপ, [বি12সিএল11]-[বি12এফ11]-এর চেয়ে বেশি দৃঢ়ভাবে নিষ্ক্রিয় গ্যাসগুলিকে আবদ্ধ করে, কিন্তু পরেরটি সিও এবং এন2-কে আরও দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ করে। এই পার্থক্যটি এই সত্য দ্বারা ব্যাখ্যা করা যেতে পারে যে নিষ্ক্রিয় গ্যাসগুলির সাথে বন্ধন শক্তি খালি বোরন পরমাণুর বৈদ্যুতিন নমনীয়তা দ্বারা প্রভাবিত হয়, যেখানে N2 বা CO-এর সাথে বন্ধন π-ব্যাকবন্ড গঠনের দ্বারা উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত হয় (বিভাগটি দেখুন ডায়াটমিক অণুগুলির সাথে প্রতিক্রিয়া)। π-ব্যাকবন্ডিংয়ের সময়, [B12X11]-এর অধিকৃত আণবিক কক্ষপথ থেকে যথাক্রমে N2 বা CO-এর অ্যান্টিবন্ডিং π-কক্ষপথে ইলেক্ট্রন স্থানান্তর ঘটে। যাইহোক, যেহেতু খালি বোরন পরমাণুর একটি নিম্ন তড়িৎপ্রবাহে শক্তির দিক থেকে উচ্চতর অবস্থিত অধিকৃত কক্ষপথ থাকে এবং এইভাবে ইলেকট্রন ঘনত্ব দান করার ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়, তাই সবচেয়ে দুর্বল নোবল গ্যাস বাইন্ডার একই সাথে সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নগুলির মধ্যে সবচেয়ে শক্তিশালী এন2 এবং সিও বাইন্ডার, এবং তদ্বিপরীত। তাত্ত্বিক অধ্যয়ন/কম্পিউটার সিমুলেশন বর্ণিত পরীক্ষামূলক গবেষণার পরিপূরক, সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নগুলির প্রতিক্রিয়াশীলতাও তাত্ত্বিক "গণনামূলক রসায়ন" পদ্ধতি দ্বারা ব্যাপকভাবে তদন্ত করা হয়েছে। মহৎ গ্যাস-বোরন বন্ধন যৌথ পরীক্ষামূলক-তাত্ত্বিক অধ্যয়ন এবং স্বাধীন তাত্ত্বিক অধ্যয়ন উভয় ক্ষেত্রেই বিশ্লেষণ করা হয়েছে। এই উদ্দেশ্যে, অণুতে পরমাণুর কোয়ান্টাম তত্ত্ব (কিউটিএআইএম) এবং শক্তি ক্ষয় বিশ্লেষণ (ইডিএ) এর মতো পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়েছে। ঘনীভূত পর্যায়ে নিষ্ক্রিয় গ্যাসের সাথে সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নের যৌগগুলিকে স্থিতিশীল করার সম্ভাবনা নিয়েও আলোচনা করা হয়েছে এবং তাত্ত্বিকভাবে তদন্ত করা হয়েছে। উপরন্তু, অন্যান্য তাত্ত্বিক গবেষণা এইচ2-এর প্রতি প্রতিক্রিয়াশীলতা বা ইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নগুলির সাথে সম্পর্কিত যা এখনও পর্যন্ত পরীক্ষামূলকভাবে অ্যাক্সেসযোগ্য নয়ঃ এর মধ্যে রয়েছে বেরিলিয়ামযুক্ত সুপারইলেক্ট্রোফিলিক ডায়ানিয়ন এবং অ্যানায়ন [বি12 (বিও) 11]-এবং [বি12 (ওবিও) 11]-। বৈজ্ঞানিক প্রাসঙ্গিকতা এবং সম্ভাব্য প্রয়োগ সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নগুলির অসাধারণ প্রতিক্রিয়াশীলতা তাদের খুব প্রতিক্রিয়াশীল পরমাণু বা অণুর সাথে বন্ধন তৈরি করতে সক্ষম করে। সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়ন এবং অপ্রক্রিয়াশীল পদার্থের মধ্যে এই ধরনের বিক্রিয়া অনেক ক্ষেত্রেই আগ্রহের বিষয়ঃ অপ্রক্রিয়াশীল সম্পদের সরাসরি কার্যকারিতার জন্য নতুন প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া অন্বেষণ করাঃ অনেক প্রাকৃতিক সম্পদ যেমন এন2, সিও2 বা ছোট হাইড্রোকার্বন অণুগুলির মধ্যে স্থিতিশীল বন্ধনের কারণে খুব নিষ্ক্রিয়। এটি এই সম্পদগুলির দক্ষ ব্যবহার রোধ করে, যা উচ্চ পরিবেশগত এবং অর্থনৈতিক স্বার্থের হবে। সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়নগুলির সাহায্যে, এই ধরনের প্রতিক্রিয়াশীল নয় এমন যৌগগুলির সরাসরি কার্যকারিতার প্রক্রিয়া সম্পর্কে নতুন জ্ঞান অর্জন করা যেতে পারে, যা ভবিষ্যতে প্রতিক্রিয়াশীল নয় এমন সম্পদ ব্যবহারের পদ্ধতি অনুসন্ধানে সম্ভাব্যভাবে সহায়ক হতে পারে। মৌলিক রাসায়নিক গবেষণার জন্য বহিরাগত যৌগগুলির উৎপাদনঃ [বি12এক্স11]-অ্যানায়নগুলির সাথে বিক্রিয়া মৌলিক রাসায়নিক গবেষণার জন্য আগ্রহী বিভিন্ন বহিরাগত যৌগ প্রস্তুত করতে সক্ষম করে। এর মধ্যে রয়েছে, উদাহরণস্বরূপ, উত্তম গ্যাস-ধারণকারী আণবিক অ্যানায়ন বা উচ্চ চার্জযুক্ত ক্লাস্টার আয়ন যা সাধারণত কৃত্রিমভাবে অ্যাক্সেসযোগ্য নয়। নোবল গ্যাস-ধারণকারী আণবিক অ্যানায়ন নিয়ে কিছু গবেষণা হয়েছে, তবে এর বেশিরভাগই বিশুদ্ধভাবে তাত্ত্বিক। এর বিপরীতে, [বি12এক্স11-এনজি]-(এনজি = নোবল গ্যাস) ধরনের নোবল গ্যাস-ধারণকারী অ্যানায়নগুলি আসলে পরীক্ষামূলকভাবে প্রস্তুত করা যেতে পারে, শুধুমাত্র দুর্বলভাবে আবদ্ধ কমপ্লেক্সগুলির জন্য প্রয়োজনীয় পরম শূন্যের (0 কেলভিন) কাছাকাছি তাপমাত্রায় নয়, বরং ঘরের তাপমাত্রাতেও (298 কেলভিন)। উপরন্তু, এগুলি জলের মতো নিউক্লিওফাইলের আক্রমণের বিরুদ্ধে তুলনামূলকভাবে শক্তিশালী। ঘরের তাপমাত্রায়, ভ্যাকুয়াম যন্ত্রগুলিতে জলের মতো অল্প পরিমাণে নিউক্লিওফাইলগুলি খুব কমই এড়ানো যায় এবং প্রতিস্থাপন প্রতিক্রিয়াগুলির মাধ্যমে উত্তম গ্যাসযুক্ত প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলিকে পচিয়ে ফেলার প্রবণতা থাকে। যাইহোক, এই সমস্যাটি এখানে বর্ণিত [বি12এক্স11-এনজি] ধরনের নিষ্ক্রিয় গ্যাস-ধারণকারী অ্যানায়নের ক্ষেত্রে বড় ভূমিকা পালন করে না। সম্ভাব্য ওষুধের প্রোটোটাইপ হিসাবে নতুন পদার্থের উৎপাদনঃ [বি12এক্স11]-আয়নগুলি এইভাবে সম্পূর্ণ নতুন বোরনযুক্ত জৈব অণু তৈরি করতে সরাসরি বৃহত্তর জৈব কাঠামোর সাথে আবদ্ধ হতে পারে। এই ধরনের নতুন অণুগুলি ভবিষ্যতে আকর্ষণীয় বিকারকগুলির প্রতিনিধিত্ব করতে পারে, উদাহরণস্বরূপ, বোরন নিউট্রন ক্যাপচার থেরাপির প্রসঙ্গে ক্যান্সারের ওষুধের জন্য। তবে, এর জন্য প্রথমে সংশ্লেষণ পদ্ধতির উন্নতি করতে হবে যাতে ঘনীভূত পর্যায়ে উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি ফলন অর্জন করা যায়। ইলেক্ট্রোস্প্রে ভর স্পেকট্রোমেট্রি বিশ্লেষণের জন্য স্থায়ী আয়ন তৈরিঃ [বি12এক্স11]-কে নিরপেক্ষ, অ-মেরু অণুতে আবদ্ধ করে এগুলিকে স্থায়ী আয়নগুলিতে রূপান্তরিত করা যেতে পারে। ইলেক্ট্রোস্প্রে মাস স্পেকট্রোমেট্রি দিয়ে এই অ-মেরু অণুগুলির বিশ্লেষণের জন্য নতুন দৃষ্টিভঙ্গি খোলার সুবিধা রয়েছে, যা [বি12এক্স11]-আয়নগুলির সাথে বন্ধন ছাড়া সম্ভব হত না। গবেষণার স্থান গ্যাস পর্যায়ে সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়ন নিয়ে গবেষণার উৎপত্তি ব্রেমেন বিশ্ববিদ্যালয় এবং লাইপজিগ বিশ্ববিদ্যালয়ের (জার্মানি) উইলহেলম অস্টওয়াল্ড ইনস্টিটিউটে (ডব্লিউওআই)। বর্তমানে মূল ফোকাসটি ডাব্লুওআই-তে রয়েছে, যেখানে বেশিরভাগ পরীক্ষামূলক গবেষণা হয়। রিচল্যান্ডের প্যাসিফিক নর্থওয়েস্ট ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি (পি. এন. এন. এল) এবং ওয়েস্ট লাফায়েটের পারডিউ বিশ্ববিদ্যালয়ের মার্কিন গবেষণা দলগুলিও ডব্লিউ. ও. আই-এর সহযোগিতার মাধ্যমে সুপারইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়ন অধ্যয়নে গুরুত্বপূর্ণ পরীক্ষামূলক অবদান রেখেছে। পূর্ববর্তীগুলি, যা ইলেক্ট্রোফিলিক অ্যানায়ন তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়, বেশিরভাগই বার্জিশে ইউনিভার্সিটাট উপারটাল (জার্মানি)-এ সংশ্লেষিত হয়। এই শ্রেণীর যৌগগুলির উপর তাত্ত্বিক গবেষণা ইতিমধ্যে বিশ্বজুড়ে অনেক গোষ্ঠী দ্বারা পরিচালিত হয়েছে-যেমন মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, চীন, ভারত বা জার্মানিতে। তথ্যসূত্র বাইরের লিঙ্ক ডঃ জোনাস ওয়ার্নেকের হোমপেজ, লাইপজিগ বিশ্ববিদ্যালয়ের উইলহেলম-অস্টওয়াল্ড-ইনস্টিটিউট (জার্মানি) অধ্যাপক কার্স্টেন জেনের হোমপেজ, উপারটাল বিশ্ববিদ্যালয় (জার্মানি) রসায়ন