Mesoionic carbene
রসায়নে, মেসোয়োনিক কার্বেন (এম. আই. সি) হল এক ধরনের প্রতিক্রিয়াশীল মধ্যবর্তী যা এন-হেটেরোসাইক্লিক কার্বেন (এন. এইচ. সি)-এর সাথে সম্পর্কিত; সুতরাং, এম. আই. সি-কে অস্বাভাবিক এন-হেটেরোসাইক্লিক কার্বেন (এ. এন. এইচ. সি) বা দূরবর্তী এন-হেটেরোসাইক্লিক কার্বেন (আর. এন. এইচ. সি) হিসাবেও উল্লেখ করা হয়। সাধারণ এন. এইচ. সি-র বিপরীতে, এই কার্বিনগুলির ক্যানোনিকাল অনুরণন কাঠামো মেসোয়োনিকঃ কিছু পরমাণুতে অতিরিক্ত চার্জ যোগ না করে একটি এম. আই. সি টানা যায় না। বিভিন্ন ধরনের মুক্ত কার্বিন পৃথক করা যেতে পারে এবং ঘরের তাপমাত্রায় স্থিতিশীল থাকে। অন্যান্য মুক্ত কার্বিন স্থিতিশীল নয় এবং আন্তঃআণবিক পচন পথের প্রতি সংবেদনশীল। সাধারণ এন. এইচ. সি-র মতো এম. আই. সি-গুলি ওয়ানজলিক ভারসাম্য অনুযায়ী ডাইমেরাইজ হয় না। এর ফলে এন. এইচ. সি-র তুলনায় মেসোয়োনিক কার্বেনগুলির জন্য শিথিল স্টেরিক প্রয়োজনীয়তা দেখা দেয়। বেশ কয়েকটি মেসোয়োনিক কার্বেন রয়েছে যা মুক্ত যৌগ হিসাবে তৈরি করা যায় না, তবে একটি রূপান্তরিত ধাতব কমপ্লেক্সে লিগ্যান্ড হিসাবে সংশ্লেষিত করা যেতে পারে। বেশিরভাগ এম. আই. সি ট্রানজিশন ধাতব কমপ্লেক্স ফসফিন বা সাধারণ এন. এইচ. সি কমপ্লেক্সের তুলনায় বায়ু এবং আর্দ্রতার প্রতি কম সংবেদনশীল। এগুলি জারণ প্রতিরোধীও। এম. আই. সি কমপ্লেক্সগুলির শক্তিশালী প্রকৃতি লিগ্যান্ডের শক্তিশালী σ-দান করার ক্ষমতার কারণে। এগুলি ফসফিনের তুলনায় শক্তিশালী σ-দাতা, পাশাপাশি হেটেরোআটম স্থায়িত্ব হ্রাসের কারণে স্বাভাবিক এন-হেটেরোসাইক্লিক কার্বেন। কার্বিন লিগ্যান্ডগুলির শক্তি বৈদ্যুতিন ধনাত্মক কার্বন কেন্দ্রের জন্য দায়ী যা ধাতুর সাথে সমযোজী প্রকৃতির শক্তিশালী বন্ধন তৈরি করে। এগুলি ধাতব কমপ্লেক্সে সিও প্রসারিত কম্পনের ফ্রিকোয়েন্সি হ্রাস করতে এবং বড় ট্রান্স প্রভাব প্রদর্শন করতে দেখানো হয়েছে। শ্রেণী ইমিডাজোলিন-4-আইলিডিন সর্বাধিক অধ্যয়নরত মেসোয়োনিক কার্বেনগুলি ইমিডাজোল ভিত্তিক এবং ইমিডাজোলিন-4-আইলিডিন হিসাবে উল্লেখ করা হয়। এই কমপ্লেক্সগুলি প্রথম 2001 সালে ক্র্যাবট্রি দ্বারা রিপোর্ট করা হয়েছিল। ইমিডাজোলিন-2-ইলিডেনের (এন. এইচ. সি) পরিবর্তে ইমিডাজোলিন-4-ইলিডেনের (এম. আই. সি) গঠন সাধারণত সি2 অবস্থানকে অবরুদ্ধ করার বিষয়। বেশিরভাগ ইমিডাজোলিন-4-আইলিডেনগুলি এন1, সি2 এবং এন3 অবস্থানে ট্রাইসবিস্টিটিউটেড বা টেট্রাসাবিস্টিটিউটেড হয়। এন3 এবং সি5 অবস্থানে ইলেক্ট্রন-উত্তোলনকারী গোষ্ঠীগুলি ইলেক্ট্রন-দানকারী গোষ্ঠীর তুলনায় কার্বিনগুলিকে বেশি স্থিতিশীল করে। মুক্ত কার্বেনগুলির পাশাপাশি অসংখ্য রূপান্তরিত ধাতব কমপ্লেক্স সংশ্লেষিত করা হয়েছে। 1,2,3-ট্রায়াজোলাইডেন এছাড়াও 1,2,3-ট্রায়াজোলের উপর ভিত্তি করে মেসোয়োনিক কার্বেনগুলি ভালভাবে অধ্যয়ন করা হয়, যা 1,2,3-ট্রায়াজোল-4 (বা 5)-আইলিডেন হিসাবে উল্লেখ করা হয়। 2008 সালে আলব্রেক্ট প্রথম ট্রায়াজোলাইলিডেনের কথা জানান। এই কার্বেনগুলি সাধারণত এন1 এবং এন3 অবস্থানে অ্যালকাইল গ্রুপ এবং সি4 বা সি5 অবস্থানে একটি অ্যারিল গ্রুপ দিয়ে প্রতিস্থাপিত হয়। মুক্ত কার্বেনগুলির পাশাপাশি অসংখ্য রূপান্তরিত ধাতব কমপ্লেক্সের খবর পাওয়া গেছে। মুক্ত কার্বেনগুলি যেগুলি এন3-তে অ্যালকাইলেটেড হয় সেগুলি পচন প্রতিক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায় যেখানে অ্যালকাইল গ্রুপ কার্বিন অবস্থানে নিউক্লিওফিলিক আক্রমণে অংশ নেয়। যদি N3 একটি ভারী অ্যালকাইল গ্রুপ বা একটি অ্যারিল গ্রুপের সাথে প্রতিস্থাপিত হয়, তবে কার্বিনের স্থায়িত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। পাইরাজোলিনিলিডেনস পাইরাজোলের উপর ভিত্তি করে প্রথম মেসোয়োনিক কার্বেন 2007 সালে হুইনহ দ্বারা রিপোর্ট করা হয়েছে। এই কার্বেনগুলিকে পাইরাজোলিন-3 (বা 4)-আইলিডেন বলা হয়। পাইরাজোলিন-4-আইলিডিনগুলি প্রায়শই অ্যালকাইল বা অ্যারিল গ্রুপের সাথে টেট্রাসাবস্টিট্যুট করা হয়; তবে, সি 3 এবং সি 5 অবস্থানগুলি নাইট্রোজেন-বা অক্সিজেন-ভিত্তিক গোষ্ঠীর সাথে প্রতিস্থাপন করা যেতে পারে। সি3 এবং সি5 অবস্থানের গোষ্ঠীগুলির বৈদ্যুতিন বৈশিষ্ট্যগুলি লিগ্যান্ডের সামগ্রিক ইলেক্ট্রন বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করে এবং অনুঘটক ক্রিয়াকলাপকে প্রভাবিত করে। মুক্ত কার্বিন উৎপাদনের পাশাপাশি রূপান্তরিত ধাতব কমপ্লেক্সও তৈরি করা হয়েছে। টেট্রাজোলের উপর ভিত্তি করে টেট্রাজোল-5-আইলিডেনের অন্যান্য উদাহরণ আরাকি দ্বারা প্রস্তুত করা হয়েছে। এন1 এবং এন3 অবস্থানগুলি অ্যালকাইল বা অ্যারিল গ্রুপের সাথে প্রতিস্থাপিত হয়। এই কার্বেনগুলির ট্রানজিশন ধাতব কমপ্লেক্সগুলি সিটুতে তৈরি করা হয়েছে। আইসোক্সাজোল এবং থায়াজোলের উপর ভিত্তি করে মেসোয়োনিক কার্বেনগুলি যথাক্রমে আলব্রেক্ট এবং বার্ট্রান্ড দ্বারা রিপোর্ট করা হয়েছে। আইসোক্সাজোল-4-আইলিডিনগুলি অ্যালকাইল গ্রুপের সাথে এন2, সি3 এবং সি5 অবস্থানে ট্রাইসবিস্টিটিউট করা হয়। থায়াজোল-5-আইলিডিনগুলি সি2, এন3 এবং সি4 অবস্থানে অ্যারিল গ্রুপের সাথে ট্রাইসবিস্টিটিউট করা হয়। উভয় ধরনের কার্বিনের ট্রানজিশন ধাতব কমপ্লেক্সগুলি সিটুতে তৈরি করা হয়েছে। বার্ট্রান্ড 1,3-ডাইথিওলেনের উপর ভিত্তি করে একটি 1,3-ডাইথিওল-5-আইলিডিনের কথাও উল্লেখ করেছিলেন, তবে এটি শুধুমাত্র একটি রূপান্তরিত ধাতব জটিল হিসাবে পৃথক করা যেতে পারে। মুক্ত কার্বিনের সংশ্লেষণ অনেক মুক্ত মেসোয়োনিক কার্বিন তাদের প্রোটোনেটেড লবণ থেকে সংশ্লেষিত হয় ডিপ্রোটোনেশন দ্বারা শক্তিশালী পটাসিয়াম ক্ষার ব্যবহার করে, যেমন পটাসিয়াম বিস (ট্রাইমিথাইলসিলিল) অ্যামাইড (কেএইচএমডিএস) বা পটাসিয়াম টার্ট-বিউটক্সাইড (কোট-বু)। পটাসিয়াম ক্ষার ব্যবহার করা হয় কারণ তারা স্থিতিশীল কার্বাইন-ক্ষার ধাতু সংযোজন গঠন করে না। সি2 অবস্থানকে অবরুদ্ধ করার কারণে ইমিডাজোলিন-2-ইলিডেনের (এন. এইচ. সি) পরিবর্তে ইমিডাজোলিন-4-ইলিডেন্স (এম. আই. সি) গঠিত হবে। অনুনাদ এবং ইন্ডাক্টিভ কার্বন-নাইট্রোজেন মিথস্ক্রিয়ার কারণে সি2 কার্বেনগুলি তাদের সি4 প্রতিরূপগুলির তুলনায় তাপগতিবিদ্যার দিক থেকে আরও স্থিতিশীল। এছাড়াও, গণনাগুলি দেখায় যে সি4 হাইড্রোজেন ইমিডাজোলের সি2 হাইড্রোজেনের তুলনায় কম অম্লীয়। এই তথ্য থেকে বোঝা যায় যে সি2 অবস্থানটি সি4 অবস্থানের তুলনায় অগ্রাধিকার ভিত্তিতে সক্রিয় করা উচিত যদি না সি2 অবস্থানটি অবরুদ্ধ থাকে। আরিল এবং ভারী অ্যালকাইল গ্রুপ (যেমন আইসোপ্রোপিল) সি2 অবস্থানকে সক্রিয় হতে বাধা দিতে ভাল। কার্বিন ধাতব কমপ্লেক্স অনেক মেসোয়োনিক কার্বিন মুক্ত কার্বিন হিসাবে বিচ্ছিন্ন হতে পারে না; তবে, এই এম. আই. সিগুলি রূপান্তরিত ধাতব কমপ্লেক্সগুলির জন্য লিগ্যান্ড হিসাবে তৈরি করা যেতে পারে। ফে, ওস, আরএইচ, আইআর, নি, পিডি, পিটি, কিউ এবং এজি সহ অসংখ্য মেসোয়োনিক কার্বাইন রূপান্তর ধাতু কমপ্লেক্স ধাতুগুলির সাথে পরিচিত। এস. এম এবং ওয়াই সহ ধাতব কমপ্লেক্সগুলিও পরিচিত। এম. আই. সি কমপ্লেক্সগুলি বিভিন্ন প্রক্রিয়া দ্বারা গঠিত হয়। মেসায়োনিক কার্বেনগুলি তাদের লবণের আকারে একটি শক্তিশালী ক্ষার যোগ করে সিটুতে তৈরি করা যেতে পারে। কার্বেনগুলি অবিলম্বে লিগ্যান্ড বিনিময়ের মাধ্যমে প্রতিক্রিয়া মিশ্রণে উপস্থিত ধাতুগুলির সাথে জটিল গঠন করে। সি-এইচ বন্ধন সক্রিয়করণ বা সি-এইচ জারণ যোগের মাধ্যমে সরাসরি ধাতুকরণ একটি পদ্ধতি যা প্রায়শই ব্যবহৃত হয়। একটি সি-এইচ বন্ধন সক্রিয় হওয়ার ফলে ধাতব কেন্দ্রে কার্বিন লিগ্যান্ডের জারণ যোগ হয়। সাধারণত, সরাসরি ধাতুকরণের জন্য এমন স্থানগুলির অবরোধের প্রয়োজন হয় যা স্বাভাবিক এন. এইচ. সি কমপ্লেক্সের দিকে নিয়ে যায়-ফিনাইল এবং আইসোপ্রোপিল গ্রুপগুলি ভাল ব্লকিং বিকল্প, যেমনটি আগে আলোচনা করা হয়েছে। ছোট বিকল্পগুলি ছেঁটে ফেলা যেতে পারে। ইমিডাজোলিয়াম লবণের সাথে সিলভার (I) দ্বারা সরাসরি ধাতুকরণ C2 অবস্থানে ফাটল সৃষ্টি করতে পারে যদি মিথাইলকে ব্লকিং গ্রুপ হিসাবে ব্যবহার করা হয়। এর ফলে স্বাভাবিক এনএইচসি কার্বেন তৈরি হয়। এন-অ্যালকাইল এবং বেঞ্জাইল গ্রুপ মিথাইল গ্রুপের মতো একই পরিণতির সম্মুখীন হতে পারে। স্টেরিক বাল্ক এনএইচসি কমপ্লেক্সগুলির উপর এমআইসি কমপ্লেক্স গঠনের উপরও প্রভাব ফেলতে পারে। ইমিডাজোলিয়াম লবণের জন্য, নাইট্রোজেন বিকল্পগুলি (এন1 বা এন3) স্টেরিক্যালি-ডিমান্ডিং হলে সি2 অবস্থানটি ব্লক করার প্রয়োজন নাও হতে পারে। নাইট্রোজেন প্রতিস্থাপক এবং ধাতব কেন্দ্রের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া স্বাভাবিক এনএইচসি কমপ্লেক্স গঠন করতে বাধা দেয়। যদি কার্বিন একটি জোরপূর্বক জ্যামিতি সহ একটি বাইডেন্টেট লিগ্যান্ডের অংশ হয়, তবে এম. আই. সি কমপ্লেক্সও অগ্রাধিকারের সাথে গঠন করতে পারে। ইমিডাজোলিয়াম লবণের পাল্টা এন. এইচ. সি বনাম এম. আই. সি গঠনে অংশগ্রহণ করে। এনএইচসি গঠন সাধারণত হেটেরোলাইটিক বন্ড ক্লিভেজ দ্বারা ঘটে, তাই ছোট, সমন্বয়কারী অ্যানায়নগুলি এই পথকে সমর্থন করে। এমআইসি গঠন সাধারণত একটি জারণ সংযোজন পথ দ্বারা ঘটে, তাই অ-সমন্বয়কারী এবং অপোলার অ্যানায়নগুলি পছন্দ করা হয়, যেমন বিএফ 4-বা এসবিএফ 6-। অন্যান্য কৌশলগুলি অবাঞ্ছিত কার্বনগুলিকে অবরুদ্ধ করার পরিবর্তে কাঙ্ক্ষিত কার্বনকে সক্রিয় করার দিকে মনোনিবেশ করে। একটি কার্বন হ্যালোজেন দ্বারা সক্রিয় হতে পারে। একটি সি-এইচ বন্ধনের তুলনায় একটি সি-এক্স বন্ধন (এক্স = হ্যালাইড) সক্রিয়করণের জন্য বেশি অনুকূল। এই পথের ফলে একটি নিম্ন ভ্যালেন্ট ধাতব কেন্দ্রে এম. আই. সি কার্বিন হ্যালাইডের জারণ যোগ হয়। ট্রান্সমেটালেশন হল আরেকটি পদ্ধতি যা সাধারণত ব্যবহৃত হয়। সাধারণত, একটি সিলভার কার্বাইন কমপ্লেক্স সরাসরি ধাতুকরণ দ্বারা উত্পাদিত হয়। এই সিলভার কমপ্লেক্সটি কাঙ্ক্ষিত ধাতুর লবণের সাথে ট্রান্সমেটালেশনের মাধ্যমে বিক্রিয়া করা হয়। ধাতব এম. আই. সি কমপ্লেক্স তৈরি করা হয় এবং রৌপ্য লবণ সাধারণত অবক্ষেপিত হয়। অনুঘটকের ক্ষেত্রে প্রয়োগ যেহেতু মেসোয়োনিক কার্বাইন লিগ্যান্ডগুলি খুব শক্তিশালী σ-দাতা এবং একটি ধাতব কেন্দ্রের জন্য জারণমূলক সংযোজনের মধ্য দিয়ে যাওয়া সহজ করে তোলে, তাই এমআইসি লিগ্যান্ডগুলির অনুঘটকের ক্ষেত্রে কার্যকর হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে। এমআইসি ট্রানজিশন মেটাল কমপ্লেক্সগুলি ওলেফিন মেটাথেসিস, রিং ক্লোজার মেটাথেসিস এবং রিং ওপেনিং পলিমারাইজেশন মেটাথেসিস-এ অনুঘটক হিসাবে পরীক্ষা করা হয়েছে। এম. আই. সি কমপ্লেক্সগুলি খুব ভাল কাজ করে এবং অনেক ক্ষেত্রে তারা তাদের এন. এইচ. সি-র সমকক্ষদের ছাড়িয়ে যায়। এমআইসি কমপ্লেক্সগুলি সুজুকি-মিয়াউরা এবং হেক-মিজোরোকি ক্রস-কাপলিং প্রতিক্রিয়ার অনুঘটক হিসাবে সফল হয়েছে। আবার, অনেক ক্ষেত্রে, এম. আই. সি অনুঘটকগুলি তাদের এন. এইচ. সি সমতুল্যগুলির চেয়ে উচ্চতর। উদাহরণস্বরূপ, ওলেফিন মেটাথেসিস-এ, এমআইসি অনুঘটকগুলি এনএইচসি অনুঘটকের জন্য প্রয়োজনীয় প্রচুর পরিমাণে তাপীয় সক্রিয়করণের তুলনায় হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড বা ট্রাইফ্লুওরোসেটিক অ্যাসিডের মতো ব্রনস্টেড অ্যাসিড যোগ করার পরে ঘরের তাপমাত্রায় সক্রিয় থাকে। এম. আই. সি কমপ্লেক্সগুলি ওলেফিন হাইড্রোজনেশনে অনুঘটক হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছে। এগুলি হাইড্রোজেনেট টার্মিনাল এবং সিস-অ্যালকেনে দেখানো হয়েছে। এমআইসি লিগ্যান্ডের শক্তিশালী ইলেক্ট্রন-দানের বৈশিষ্ট্যের কারণে এগুলি তাদের এনএইচসি সমকক্ষদের তুলনায় ভাল কাজ করে। ধাতুতে হাইড্রোজেন গ্যাসের জারণ যোগ করার জন্য এগুলি ইলেক্ট্রন ঘনত্ব প্রদান করতে আরও ভালভাবে সক্ষম। স্থানান্তর হাইড্রোজনীকরণ বিক্রিয়ায় এম. আই. সি কমপ্লেক্স ব্যবহার করা হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, এগুলি হাইড্রোজেনের উৎস হিসাবে আইসোপ্রোপানল ব্যবহার করে একটি ডায়েরিল কিটোনকে হাইড্রোজেনেট করতে ব্যবহৃত হয়েছে। এমআইসি কমপ্লেক্সগুলিকে সবুজ রসায়ন অনুঘটক হিসাবে বিবেচনা করা হচ্ছে। এগুলি অ্যালকোহল এবং অ্যামাইনের ক্ষার-এবং জারক-মুক্ত জারণের জন্য অনুঘটক হিসাবে কাজ করে। কিছু জটিল যৌগ নির্দিষ্ট কিছু অ্যারিল অ্যামাইড সংশ্লেষ করতেও দেখা গেছে। অন্যান্য এম. আই. সি কমপ্লেক্সগুলি হাইড্রোরিলেশনে ব্যবহার করা হয়েছে, যার মধ্যে একটি ইলেক্ট্রন সমৃদ্ধ অ্যারিল গ্রুপ এবং একাধিক বন্ধন জুড়ে একটি হাইড্রোজেন যোগ করা হয়েছে। মেসোয়োনিক কার্বাইন কমপ্লেক্সগুলি যে প্রতিক্রিয়াগুলি অনুঘটক করে তা আরও গবেষণা করার সাথে সাথে প্রসারিত হতে থাকবে। তথ্যসূত্র কার্বেনস জৈব-ধাতব রসায়ন লিগ্যান্ডস