Organoberyllium chemistry
ઓર્ગેનોબેરિલિયમ રસાયણશાસ્ત્રમાં ઓર્ગેનોમેટાલિક સંયોજનોના સંશ્લેષણ અને ગુણધર્મોનો સમાવેશ થાય છે જે જૂથ 2 આલ્કલાઇન અર્થ મેટલ બેરિલિયમ (Be) દર્શાવે છે. અન્ય મુખ્ય જૂથના તત્વોના રસાયણશાસ્ત્રની તુલનામાં આ વિસ્તારનો ઓછો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે, કારણ કે ધાતુના બેરિલિયમ પ્રમાણમાં પ્રતિક્રિયાશીલ નથી, તેમ છતાં તેની ધૂળ બેરિલિયોસિસનું કારણ બને છે અને સંયોજનો ઝેરી હોય છે. ઓર્ગેનોબેરિલિયમ સંયોજનો સામાન્ય રીતે બેરિલિયમ ક્લોરાઇડના ટ્રાન્સમેટલેશન અથવા એલ્કિલેશન દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે. ઓર્ગેનોબેરિલિયમ સંયોજનોમાં બેરિલિયમ કાર્યાત્મક જૂથ સામાન્ય રીતે અન્ય ઘટકો અને લિગાન્ડનું સંકલન કરે છે. બેરિલિયમ, સામયિક કોષ્ટક પરના સૌથી નાના અણુઓમાંથી એક, લગભગ હંમેશા + 2 ઓક્સિડેશન સ્થિતિ દર્શાવે છે. Be2 + કેટાયન સૌથી વધુ જાણીતી ચાર્જ ઘનતા (Z/r = 6.45) દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જે તેને સૌથી મુશ્કેલ કેટાયનમાંથી એક અને ખૂબ જ મજબૂત લેવિસ એસિડ બનાવે છે. બેરિલિયમમાં સંકલન બેથી ચારની સંકલન સંખ્યાની શ્રેણીમાં હોઈ શકે છે. બેરિલિયમ સાથે જોડાયેલા સૌથી સામાન્ય લિગાન્ડ્સ હેલાઈડ્સ, હાઇડ્રાઇડ (જેમ કે ત્રણ-કેન્દ્ર બે-ઇલેક્ટ્રોન બોન્ડમાં બેરિલિયમ બોરોહાઇડ્રાઇડ), મિથાઈલ, એરિલ અને આલ્કાઈલ છે. બેરિલિયમ જાણીતા કાર્બનિક સંયોજનો જેમ કે ફોસ્ફાઇન્સ, એન-હેટરોસાયક્લિક કાર્બેન (એન. એચ. સી.), ચક્રીય આલ્કાઈલ એમિનો કાર્બેન (સી. એ. એ. સી.) અને β-ડાઇકેટિમિનેટ (એન. એ. સી. એન. એ. સી.) સાથે સંકુલ બનાવી શકે છે. સામાન્ય લાક્ષણિકતાઓ ઓર્ગેનોબેરિલિયમ રસાયણશાસ્ત્ર બેરિલિયમની કિંમત અને ઝેરીકરણને કારણે શૈક્ષણિક સંશોધન સુધી મર્યાદિત છે. ઓર્ગેનોબેરિલિયમ સંયોજનો કાર્બનિક જૂથ સાથે જોડાયેલા બેરિલિયમ અણુ ધરાવે છે. Be (I) અને Be (0) ઓક્સિડેશન સ્થિતિના ખૂબ ઓછા કેસ નોંધાયા છે. તેના બદલે, Be એ + 2 ઓક્સિડેશન સ્થિતિ ધરાવે છે, અને અન્ય કોઈપણ જૂથ 2 તત્વ કરતાં વધુ ચાર્જ ઘનતા ધરાવે છે. ઓર્ગેનોમેટાલિક બેરિલિયમ સંયોજનો અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ મજબૂત એસિડ છે. અન્ય જૂથ 2 તત્વોની તુલનામાં બેરિલિયમમાં ઉચ્ચ ઇલેક્ટ્રોનગેટિવિટી હોય છે; આમ પરિણામી C-Be બોન્ડ્સ અન્ય C-MII બોન્ડ્સની તુલનામાં ઓછા અત્યંત ધ્રુવીકૃત હોય છે, જો કે જોડાયેલ કાર્બન હજુ પણ નકારાત્મક દ્વિધ્રુવ ક્ષણ ધરાવે છે. હળવા ઓર્ગેનોબેરિલિયમ સંયોજનોને ઘણીવાર સહસંયોજક ગણવામાં આવે છે, પરંતુ કેટલીક આયનીય બંધન લાક્ષણિકતાઓ સાથે. આ દ્રષ્ટિકોણથી, સી-બી બોન્ડ્સ અન્ય સી-આર બોન્ડ્સ કરતાં વધુ આયનીય અને અત્યંત ધ્રુવીકૃત હોય છે. આ ઉચ્ચ આયનીય પાત્ર અને બોન્ડ ધ્રુવીકરણ ઉચ્ચ સંકલન સંખ્યાઓ ઉત્પન્ન કરે છે. ઘણા સંયોજનો, ખાસ કરીને ડાયલકલી, દ્રાવણમાં અત્યંત જટિલ રચનાઓ સાથે નક્કર અથવા પ્રવાહી સ્થિતિમાં પોલિમરીક હોય છે; વાયુયુક્ત સ્થિતિમાં, તેઓ ઘણીવાર મોનોમર્સમાં પાછા ફરે છે. એક સારું ઉદાહરણ બેરિલિયમ બોરોહાઇડ્રાઇડ છે, જે ત્રણ-કેન્દ્ર બે-ઇલેક્ટ્રોન બંધ રચવા માટે ડાયમેરાઇઝ થાય છે. આ હાઇડ્રાઇડ્સ જેવા સંયોજનો સ્ફટિકો બનાવવા માટે એન-હેટરોસાયક્લિક કાર્બાઇન જેવા કાર્બેન સાથે સંકલન કરી શકે છે. સહ-સ્ફટિકીકરણ માટેનું વલણ ઓર્ગેનોકેટાલિસિસમાં ઉપયોગ સૂચવે છે. બેરિલિયમ સંયોજનો વિવિધ પ્રકારના ઓર્ગેનોબેરિલિયમ સંયોજનો બનાવી શકે છે, જેમાં રિંગ સ્ટ્રક્ચર્સ, આલ્કાઈલ્સ, આલ્કાઈનાઈલ્સ, હાઈડ્રાઈડ્સ, મિથાઈલ્સ, હેલાઈડ્સ, ફોસ્ફાઇન્સ, કાર્બીન અને નાઇટ્રોજન આધારિત સંકલન જેવા કે એનએસીએનએસીનો સમાવેશ થાય છે. ડાઇમિથાઇલબેરિલિયમ ડાયમિથાઇલમેગ્નેશિયમ જેવું જ સ્ફટિક માળખું ધરાવે છે અને તેનો ઉપયોગ બેરિલિયમ એઝાઇડ અને બેરિલિયમ હાઇડ્રાઇડનું સંશ્લેષણ કરવા માટે થઈ શકે છે. રિંગ માળખું ઓર્ગેનોબેરિલિયમ માળખામાં એરિલ, ડિનોપેન્ટિલબેરિલિયમ, બેરિલોસીન, ફિનાઇલ અથવા ટર્ફેનિલનો સમાવેશ થઈ શકે છે. હેલાઈડ્સ બેરિલિયમ હેલાઈડ્સ બેરિલિયમ અણુ સાથે હેલોજનના સંયોજન દ્વારા રચાય છે. ફ્લોરાઇડ સિવાય બેરિલિયમ હેલાઈડ્સ પ્રકૃતિમાં મોટે ભાગે સહસંયોજક હોય છે જે વધુ આયનીય હોય છે. તેનો ઉપયોગ લુઈસ એસિડ ઉત્પ્રેરક તરીકે થઈ શકે છે. આ સંયોજનો માટેની તૈયારી હેલોજન દ્વારા બદલાય છે. બેરિલિયમ હેલાઈડ્સ અન્ય પ્રકારના લિગાન્ડ સાથે સંકુલ રચવા માટેના સૌથી સામાન્ય પ્રારંભિક બિંદુઓમાંના એક છે. હેલાઈડ્સ-1 ચાર્જ સાથે બેરિલિયમ કેન્દ્રમાં 2 ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરી શકે છે. ફોસ્ફિન્સ ઓર્ગેનોબેરિલિયમ ફોસ્ફિન્સ એ સંયોજનોનો બીજો વર્ગ છે જેનો ઉપયોગ સંશ્લેષણમાં થાય છે. ફોસ્ફીન બેરિલિયમ કેન્દ્રમાં બે ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરે છે. ફોસ્ફીન એ એલ-પ્રકારનાં લિગાન્ડ છે. મોટાભાગના ધાતુના અમ્મીન સંકુલથી વિપરીત, ધાતુના ફોસ્ફીન સંકુલ લિપોફિલિક હોય છે, જે કાર્બનિક દ્રાવકોમાં સારી દ્રાવ્યતા દર્શાવે છે. ફોસ્ફીન લિગાન્ડ્સ પણ π-સ્વીકારનારા છે. તેમની π-એસિડિટી પી-સી σ * એન્ટી-બોન્ડિંગ ઓર્બિટલ્સના ભરેલા ધાતુના ઓર્બિટલ્સ સાથે ઓવરલેપ થવાથી ઉદ્ભવે છે. બેરિલિયમ તેની સારી π-સ્વીકારક ક્ષમતાને કારણે ફોસ્ફીન સાથે સંકલન કરી શકે છે, જેનો ઉપયોગ બેરિલિયમ રસાયણશાસ્ત્ર સાહિત્યમાં વ્યાપકપણે થાય છે. ઓર્ગેનોબેરિલિયમ ફોસ્ફીનને બેરિલિયમ હેલાઇડ સાથે સંકલન દ્વારા ચાર-સંકલિત ટેટ્રાહેડ્રલ સંયોજન બનાવવા માટે તૈયાર કરી શકાય છે. કાર્બેન ઓર્ગેનોબેરિલિયમ કાર્બાઇનમાં બેરિલિયમ સાથે જોડાયેલ કાર્બાઇન હોય છે. કાર્બીનના પ્રકારોમાં એન-હેટરોસાયક્લિક કાર્બેન (એન. એચ. સી.) અને ચક્રીય આલ્કાઈલ એમિનો કાર્બેન (સી. એ. એ. સી.) નો સમાવેશ થાય છે. એન-હેટરોસાયક્લિક કાર્બીન બેરિલિયમ એન-હેટરોસાયક્લિક કાર્બાઇન (એન. એચ. સી.) સાથે સંકલન કરી શકે છે. એન. એચ. સી. ને હેટેરોસાયક્લિક પ્રજાતિઓ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે જેમાં રિંગ માળખામાં કાર્બાઇન કાર્બન અને ઓછામાં ઓછો એક નાઇટ્રોજન અણુ હોય છે. એન. એચ. સી. ને રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં કેટલાક સૌથી મહત્વપૂર્ણ ઉત્પ્રેરક પરિવર્તનમાં અસંખ્ય ઉપયોગો મળ્યા છે, પરંતુ મુખ્ય જૂથ તત્વો સાથે સંકલનમાં તેમની પ્રતિક્રિયાશીલતા, ખાસ કરીને પ્રતિક્રિયાશીલ ઓર્ગેનોકેટાલિસ્ટ તરીકે બેરિલિયમની ક્ષમતા સાથે, સંશોધનના નવા ક્ષેત્રો ખોલ્યા છે. ચક્રીય આલ્કાઈલ એમિનો કાર્બીન (સી. એ. એ. સી.) બેરિલિયમ ચક્રીય આલ્કાઈલ એમિનો કાર્બાઇન (સી. એ. એ. સી.) લિગાન્ડ્સ સાથે સંકલન કરી શકે છે અને બેરિલિયમ રેડિકલ બનાવી શકે છે જે બેરિલિયમ કોમ્પ્લેક્સ (બી. આર. 2) સાથે હાજર હોઈ શકે છે. સી. એ. એ. સી. લિગાન્ડ બેરિલિયમ કેન્દ્રમાં 2 ઇલેક્ટ્રોન-1 ચાર્જનું સંકલન કરે છે. સી. એ. એ. સી. માં "એમિનો" અવેજી અને "આલ્કાઈલ" એસ. પી. 3 કાર્બન અણુ છે. એન. એચ. સી. ની સરખામણીમાં સી. એ. એ. સી. ખૂબ જ સારા σ દાતાઓ (ઉચ્ચ એચ. ઓ. એમ. ઓ.) અને π સ્વીકારનારાઓ (નીચા એલ. યુ. એમ. ઓ.) છે. વધુમાં, એન. એચ. સી. ની સરખામણીમાં સી. એ. એ. સી. માં કાર્બીન કેન્દ્રની ઓછી હેટેરોઆટમ સ્થિરતા ઓછા δE માં પરિણમે છે. β-Diketiminates (NacNac) β-Diketiminates (BDI, જેને NacNac તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) એ સહાયક લિગાન્ડ્સનો સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતો વર્ગ છે, જેને બહુવિધ ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં s, p, d અને f-બ્લોકમાંથી ધાતુના આયનોની વ્યાપક શ્રેણીને સ્થિર કરવા માટે સફળતાપૂર્વક અપનાવવામાં આવ્યા છે. આ મોનોએનિયોનિક એન-ડોનર લિગાન્ડ્સની લોકપ્રિયતાને તેમની અનુકૂળ પહોંચ અને ઉચ્ચ સ્ટીરિયોઇલેક્ટ્રોનિક સંકલન દ્વારા સમજાવી શકાય છે. આ અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ સંકલિત અસંતૃપ્ત સંકુલને અલગ કરવામાં સક્ષમ બનાવે છે. વધુમાં, અભ્યાસોએ વિવિધ પરિવર્તન માટે સક્રિય ઉત્પ્રેરકની રચના કરવા માટે આ વર્ગના લિગાન્ડ્સની ઉપયોગિતા દર્શાવી છે. તેથી, તેના કારણે, બેરિલિયમ સાથે ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયાશીલતા અને સ્ટીરિયો ઇલેક્ટ્રોનિક સંકલનને કારણે બેરિલિયમ β-ડાઇકેટિમિનેટ સંયોજનો સાથે યોગ્ય રીતે સંકલન કરી શકે છે, આમ ઓર્ગેનોબેરિલિયમ રસાયણશાસ્ત્રમાં Be NacNac સંયોજન પણ સામાન્ય છે. ઓર્ગેનોબેરિલિયમ સંયોજનોના સંશ્લેષણનું સંશ્લેષણ મર્યાદિત છે પરંતુ સાહિત્ય દર્શાવે છે કે બેરિલિયમ હેલાઈડ્સ, આલ્કાઈલ્સ, એલોક્સાઇડ અને અન્ય કાર્બનિક સંયોજનો સાથે પ્રતિક્રિયા કરી શકે છે. બેરિલિયમ હેલાઇડનું આલ્કાઈલેશન એ બેરિલિયમ રસાયણશાસ્ત્રમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિઓમાંની એક છે. ટ્રાન્સમેટલેશન એ ટ્રાન્સમેટલેશનમાં એકબીજા સાથે લિગાન્ડ ટ્રાન્સફરનો સમાવેશ થાય છે જેમ કેઃ M 'R2 + Be → BeR2 + M' M કોઈ પણ મુખ્ય જૂથ અને/અથવા સંક્રમણ ધાતુ સુધી મર્યાદિત નથી. આર લગભગ કોઈપણ ફોસ્ફીન, એરિલ, આલ્કાઈલ, હેલોજન, હાઇડ્રાઇડ અને/અથવા કાર્બાઇન સુધી મર્યાદિત હોઈ શકે છે. આ કિસ્સામાં ઓર્ગેનોબેરિલિયમ પ્રતિક્રિયાઓ બનાવી શકે છે જેમ કેઃ બેરિલિયમ હેલાઇડનું આલ્કિલેશન આલ્કિલેશન એ ઓર્ગેનોબેરિલિયમ સંયોજન બનાવવા માટે પ્રતિક્રિયા કરવાની બીજી સામાન્ય પદ્ધતિ છે જેમ કેઃ 2 એમ. આર. 1 + બી. આર. 2 → બી. આર. 1 + એમ. આર. 2 એમ કોઈ મુખ્ય જૂથ અને/અથવા સંક્રમણ ધાતુ સુધી મર્યાદિત નથી. આર 1 ફિનાઇલ, મિથાઈલ, મિથાઈલ ઓક્સાઇડ, કાર્બીન વગેરે સુધી મર્યાદિત નથી. R2 ફ્લોરાઇડ, બ્રોમાઇડ, આયોડાઇડ અથવા ક્લોરાઇડ જેવા કોઈપણ હેલાઇડ હોઈ શકે છે. આવી પ્રતિક્રિયાનું ઉદાહરણ બિસ (સાયક્લોપેન્ટાડાયનીલ) બેરિલિયમ (Cp2Be) અથવા BeCl2 અને પોટેશિયમ સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઇડમાંથી બેરિલોસીનનું સંશ્લેષણ છેઃ 2 K [Cp] + BeCl2 → (Cp) 2Be + 2 Kcl લો ઓક્સિડેશન બેરિલિયમ રસાયણશાસ્ત્ર જ્યારે Be (II) વધુ સામાન્ય ઓક્સિડેશન સ્થિતિઓમાંની એક છે, ત્યાં Be (I) અને Be (0) સંકુલ પર વધુ સંશોધન પણ છે. લો-વેલેન્ટ મુખ્ય જૂથ સંયોજનો તાજેતરમાં સંક્રમણ ધાતુ સંકુલ સાથે તુલનાત્મક તેમની રસપ્રદ પ્રતિક્રિયાને કારણે ઇચ્છનીય કૃત્રિમ લક્ષ્યો બની ગયા છે. એક કાર્યમાં, સ્થિર ચક્રીય (આલ્કાઈલ) (એમિનો) કાર્બીન લિગાન્ડ્સનો ઉપયોગ બેરિલિયમ ધરાવતા પ્રથમ તટસ્થ સંયોજનોને અલગ કરવા અને લાક્ષણિકતા આપવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો, જેમાં Be (0) સંયોજનને મજબૂત σ-દાન અને π-સ્વીકારતા ચક્રીય CAAC લિગાન્ડ દ્વારા સ્થિર કરવામાં આવ્યું હતું. Be (I) એ એક દુર્લભ ઘટનાનું બીજું ઉદાહરણ છે અને થોડા પ્રકાશનો નોંધવામાં આવ્યા હતા, પરંતુ Be (I) નું એક ઉદાહરણ CAAC લિગાન્ડ હતું જે પહેલેથી જ Be સાથે સંકલિત હતું. ગિલિયર્ડ અને તેના જૂથે વધુ સ્થિર બેરિલિયમ રેડિકલ કેટાયન બનાવ્યું. Be (II) થી Be (I) ના ઘટાડાને લગતા સુસ્થાપિત પડકારોને કારણે, તેઓએ TEMપીઓ ((2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-yl) ઓક્સિલનો ઉપયોગ કરીને ઓક્સિડેશન વ્યૂહરચના દ્વારા રેડિકલનો પીછો કર્યો. આ પ્રતિક્રિયા ફક્ત બી રેડિકલને સ્થિર કરીને બી (આઇ) સંયોજનમાં પરિણમી હતી. જૂથ 2 ઓર્ગેનોમેટાલિક રસાયણશાસ્ત્ર બેરિલિયમ સંદર્ભો બેરિલિયમ સંયોજનો ઓર્ગેનોમેટાલિક રસાયણશાસ્ત્ર પણ જુઓ.