Michael addition reaction
કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રમાં, માઈકલ પ્રતિક્રિયા અથવા માઈકલ 1,4 એડિશન એ માઈકલ દાતા (એનોલેટ અથવા અન્ય ન્યુક્લિયોફાઇલ) અને માઈકલ સ્વીકારનાર (સામાન્ય રીતે α, β-અસંતૃપ્ત કાર્બોનિલ) વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા છે જે સ્વીકારનારના β-કાર્બન પર કાર્બન-કાર્બન બોન્ડ બનાવીને માઈકલ એડક્ટ ઉત્પન્ન કરે છે. તે સંયુક્ત ઉમેરાઓના મોટા વર્ગને અનુસરે છે અને તેનો વ્યાપકપણે કાર્બન-કાર્બન બંધની હળવી રચના માટે ઉપયોગ થાય છે. માઈકલ એડિશન એ ડાયસ્ટેરિયોસેલેક્ટીવ અને એનાન્સીયોસેલેક્ટીવ સી-સી બોન્ડની રચના માટે એક મહત્વપૂર્ણ અણુ-આર્થિક પદ્ધતિ છે, અને ઘણા અસમપ્રમાણતાવાળા પ્રકારો અસ્તિત્વમાં છે. આ સામાન્ય માઈકલ એડિશન યોજનામાં, ન્યુક્લિયોફાઇલ (માઈકલ દાતા) પર આર અને આર 'બંનેમાંથી એક અથવા બંને એસાઇલ, સાયનો, નાઇટ્રો અથવા સલ્ફોન જૂથો જેવા ઇલેક્ટ્રોન-ઉપાડતા અવેજીઓનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, જે આધાર, બીઃ સાથે પ્રતિક્રિયા કરતી વખતે નજીકના મિથાઈલીન હાઇડ્રોજનને કાર્બેનિયન બનાવવા માટે પૂરતા પ્રમાણમાં એસિડિક બનાવે છે. આલ્કીન (માઈકલ સ્વીકારનાર) માટે, આર "અવેજી સામાન્ય રીતે કાર્બોનિલ હોય છે, જે સંયોજનને α, β-અસંતૃપ્ત કાર્બોનિલ સંયોજન (એનોન અથવા એનલ) બનાવે છે, અથવા આર" કોઈપણ ઇલેક્ટ્રોન ઉપાડ જૂથ હોઈ શકે છે. વ્યાખ્યા આર્થર માઈકલ દ્વારા મૂળ વ્યાખ્યા મુજબ, પ્રતિક્રિયા એ β કાર્બન પર α, β-અસંતૃપ્ત કાર્બોનિલ સંયોજનમાં કીટોન અથવા એલ્ડિહાઇડના એનોલેટનો ઉમેરો છે. માઈકલ પ્રતિક્રિયાની વર્તમાન વ્યાખ્યા એનોલેટ્સ સિવાયના ન્યુક્લિયોફાઇલ્સનો સમાવેશ કરવા માટે વિસ્તૃત થઈ છે. ન્યુક્લિયોફાઇલ્સના કેટલાક ઉદાહરણોમાં બમણા સ્થિર કાર્બન ન્યુક્લિયોફાઇલ્સનો સમાવેશ થાય છે જેમ કે બીટા-કેટોસ્ટર્સ, મેલોનેટ અને બીટા-સાયનોસ્ટર્સ. પરિણામી ઉત્પાદનમાં અત્યંત ઉપયોગી 1,5-ડાયોક્સિજનેટેડ પેટર્ન હોય છે. પાણી, આલ્કોહોલ, એમાઇન અને એનામાઈન જેવા બિન-કાર્બન ન્યુક્લિયોફાઇલ્સ પણ α, β-અસંતૃપ્ત કાર્બોનિલ સાથે 1,4-એડિશનમાં પ્રતિક્રિયા આપી શકે છે. કેટલાક લેખકોએ α, β-અસંતૃપ્ત કાર્બોનિલ સંયોજનોની કોઈપણ 1,4-એડિશન પ્રતિક્રિયાનો આવશ્યકપણે સંદર્ભ આપવા માટે માઈકલ એડિશનની વ્યાખ્યાને વિસ્તૃત કરી છે. જો કે, અન્ય લોકો આગ્રહ કરે છે કે આવા ઉપયોગ એ પરિભાષાનો દુરુપયોગ છે, અને કાર્બન ન્યુક્લિયોફાઇલ્સના ઉમેરા દ્વારા કાર્બન-કાર્બન બંધની રચનામાં માઈકલ ઉમેરાને મર્યાદિત કરે છે. ઓક્સા-માઇકલ પ્રતિક્રિયા અને એઝા-માઇકલ પ્રતિક્રિયા શબ્દોનો ઉપયોગ અનુક્રમે ઓક્સિજન અને નાઇટ્રોજન ન્યુક્લિયોફાઇલ્સના 1,4-ઉમેરાને સંદર્ભિત કરવા માટે કરવામાં આવે છે. માઈકલ પ્રતિક્રિયા 1,6-એડિશન પ્રતિક્રિયાઓ સાથે પણ સંકળાયેલી છે. પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિમાં, ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે 1 હોય છેઃ આધાર દ્વારા 1 નું ડિપ્રોટોનેશન કાર્બેનિયન 2 તરફ દોરી જાય છે, જે તેના ઇલેક્ટ્રોન-ખેંચતા જૂથો દ્વારા સ્થિર થાય છે. માળખાં 2a થી 2c એ ત્રણ પ્રતિધ્વનિ માળખાં છે જે આ પ્રજાતિ માટે દોરવામાં આવી શકે છે, જેમાંથી બે ઇનોલેટ આયન ધરાવે છે. આ ન્યુક્લિયોફાઇલ ઇલેક્ટ્રોફિલિક એલ્કીન 3 સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે અને સંયુગ્મિત ઉમેરા પ્રતિક્રિયામાં 4 બનાવે છે. છેવટે, ઇનોલેટ 4 એ પ્રોટોનેટેડ બેઝ (અથવા દ્રાવક) માંથી પ્રોટોનને અમૂર્ત કરીને 5 ઉત્પન્ન કરે છે. પ્રતિક્રિયામાં વિદ્યુતસ્થૈતિક વિચારણાઓને બદલે ભ્રમણકક્ષાનું પ્રભુત્વ છે. સ્થિર એનોલેટ્સનો HOMO કેન્દ્રીય કાર્બન અણુ પર મોટો ગુણાંક ધરાવે છે જ્યારે ઘણા આલ્ફા, બીટા અસંતૃપ્ત કાર્બોનિલ સંયોજનોના LUMO બીટા કાર્બન પર મોટો ગુણાંક ધરાવે છે. આમ, બંને પ્રતિક્રિયાકારકોને નરમ ગણી શકાય. આ ધ્રુવીકૃત સરહદી ભ્રમણકક્ષાઓ સમાન ઊર્જાની હોય છે, અને નવા કાર્બન-કાર્બન બંધની રચના કરવા માટે અસરકારક રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે. એલ્ડોલ ઉમેરાની જેમ, માઈકલ પ્રતિક્રિયા મુકૈયામા-માઈકલ ઉમેરામાં એનોલ, સિલીલ એનોલ ઈથર દ્વારા આગળ વધી શકે છે, અથવા વધુ સામાન્ય રીતે, ન્યુક્લિયોફાઇલને એનોલેટ કરી શકે છે. પછીના કિસ્સામાં, સ્થિર કાર્બોનિલ સંયોજનને મજબૂત આધાર (સખત એનોલાઇઝેશન) અથવા લેવિસ એસિડ અને નબળા આધાર (સોફ્ટ એનોલાઇઝેશન) સાથે ડિપ્રોટોનેટ કરવામાં આવે છે. પરિણામી એનોલેટ સક્રિય ઓલેફિન પર 1,4-રેજીયોસેલેક્ટિવિટી સાથે હુમલો કરે છે, જે કાર્બન-કાર્બન બંધ બનાવે છે. આ એનોલેટને ઇલેક્ટ્રોફાઇલમાં પણ સ્થાનાંતરિત કરે છે. ઇલેક્ટ્રોફાઇલ ન્યુક્લિયોફાઇલ કરતાં ઘણું ઓછું એસિડિક હોવાથી, જો ઉત્પાદન એનોલિઝેબલ હોય તો ઝડપી પ્રોટોન ટ્રાન્સફર સામાન્ય રીતે એનોલેટને ન્યુક્લિયોફાઇલમાં પાછું સ્થાનાંતરિત કરે છે; જો કે, જો યોગ્ય ઇલેક્ટ્રોફાઇલ પેન્ડન્ટ હોય તો ન્યુક્લિયોફિલિસિટીના નવા લોકસનો લાભ લઈ શકે છે. ન્યુક્લિયોફાઇલ અને ઉત્પાદનની સંબંધિત એસિડિટીઝના આધારે, પ્રતિક્રિયા પાયામાં ઉત્પ્રેરક હોઈ શકે છે. મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં, નીચા તાપમાને પ્રતિક્રિયા ઉલટાવી ન શકાય તેવી હોય છે. આર્થર માઈકલ દ્વારા 1887માં ટફ્ટ્સ યુનિવર્સિટી ખાતે કરવામાં આવેલા સંશોધનને 1884માં કોનરેડ અને કુથઝીટ દ્વારા ડાયેથિલ સોડિઓમાલોનેટ સાથે ઇથાઇલ 2,3-ડાયબ્રોમોપ્રોપિઓનેટની પ્રતિક્રિયા પર સાયક્લોપ્રોપેન વ્યુત્પન્ન (હવે બે ક્રમિક અવેજી પ્રતિક્રિયાઓ સામેલ તરીકે ઓળખાય છે) બનાવવા પર પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યું હતું. માઈકલ પ્રોપિઓનેટને 2-બ્રોમેક્રિલિક એસિડ ઇથિલેસ્ટર દ્વારા બદલીને સમાન ઉત્પાદન પ્રાપ્ત કરવામાં સક્ષમ હતા અને સમજાયું કે આ પ્રતિક્રિયા માત્ર એક્રેલિક એસિડના બેવડા બંધનમાં વધારાની પ્રતિક્રિયા ધારીને જ કામ કરી શકે છે. ત્યારબાદ તેમણે ડાયઇથિલ મેલોનેટ અને સિનામિક એસિડના ઇથાઇલ એસ્ટરને પ્રતિક્રિયા આપીને પ્રથમ માઈકલ એડક્ટ બનાવીને આ ધારણાની પુષ્ટિ કરીઃ તે જ વર્ષે રેનર લુડવિગ ક્લેઇસેને શોધ માટે પ્રાથમિકતા હોવાનો દાવો કર્યો હતો. તેમણે અને ટી. કોમનેનોસે 1883ની શરૂઆતમાં એલ્ડિહાઇડ સાથે મેલોનિક એસિડની ઘનીકરણ પ્રતિક્રિયાઓની તપાસ કરતી વખતે બેવડા બોન્ડ્સમાં વધારાના ઉત્પાદનોને આડપેદાશો તરીકે જોયા હતા. જોકે, જીવનચરિત્રકાર તાકાશી ટોકોરોયામાના જણાવ્યા અનુસાર, આ દાવો યોગ્ય નથી. અસમપ્રમાણ માઈકલ પ્રતિક્રિયા સંશોધકોએ પ્રતિક્રિયાના અસમપ્રમાણતાવાળા સંસ્કરણો દ્વારા કાયરલિટીના તત્વોનો સમાવેશ કરવા માટે માઈકલ ઉમેરાઓનો અવકાશ વિસ્તૃત કર્યો છે. સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિઓમાં કાયરલ તબક્કા સ્થાનાંતરણ ઉત્પ્રેરણાનો સમાવેશ થાય છે, જેમ કે સિનકોના એલ્કલોઇડ્સમાંથી મેળવેલા ચતુર્થાંશ એમોનિયમ ક્ષાર; અથવા ઓર્ગેનોકેટાલિસિસ, જે સામાન્ય રીતે પ્રોલિનમાંથી મેળવેલા કાયરલ ગૌણ એમાઇન્સ સાથે એનામિન અથવા ઇમિનિયમ દ્વારા સક્રિય થાય છે. નીચે દર્શાવેલ સાયક્લોહેક્સેનોન અને β-નાઇટ્રોસ્ટાયરીન વચ્ચેની પ્રતિક્રિયામાં, બેઝ પ્રોલાઇન વ્યુત્પન્ન થાય છે અને પી-ટોલ્યુએનસલ્ફોનિક એસિડ જેવા પ્રોટીક એસિડ સાથે જોડાણમાં કામ કરે છેઃ સિન એડિશન 99 ટકા ઇ. ઇ. સાથે પસંદ કરવામાં આવે છે. આ પસંદગી માટે જવાબદાર માનવામાં આવતી સંક્રમણ સ્થિતિમાં, એનામાઇન (પ્રોલાઇન નાઇટ્રોજન અને સાયક્લોકેટોન વચ્ચે રચાયેલ) અને β-નાઇટ્રોસ્ટાયરીન પ્રોલાઇન બાજુના જૂથમાં પ્રોટોનેટેડ એમાઇન સાથે બંધાયેલા નાઇટ્રો જૂથ હાઇડ્રોજન સાથે સહ-મુખ છે. એક જાણીતી માઈકલ પ્રતિક્રિયા એ 4-હાઈડ્રોક્સીકોમરિન અને બેન્ઝિલિડેનીસેટોનમાંથી વોરફેરિનનું સંશ્લેષણ છે, જેનો પ્રથમ અહેવાલ લિંક દ્વારા 1944માં આપવામાં આવ્યો હતોઃ આ પ્રતિક્રિયાની કેટલીક અસમપ્રમાણ આવૃત્તિઓ કાયરલ ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરીને અસ્તિત્વ ધરાવે છે. માઈકલ પ્રતિક્રિયાના શાસ્ત્રીય ઉદાહરણોમાં ડાયઈથાઈલ મેલોનેટ (માઈકલ ડોનર) અને ડાયઈથાઈલ ફ્યુમરેટ (માઈકલ એક્સેપ્ટર) વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા, ડાયઈથાઈલ મેલોનેટ અને મેસિટીલ ઓક્સાઇડ (ડાયમેડોનની રચના), ડાયઈથાઈલ મેલોનેટ અને મિથાઈલ ક્રોટોનેટ, 2-નાઇટ્રોપ્રોપેન અને મિથાઈલ એક્રિલેટ, ઇથાઈલ ફેનાઈલ્સિનોએસેટેટ અને એક્રિલોનાઇટ્રાઇલ અને નાઇટ્રોપ્રોપેન અને મિથાઈલ વિનાઇલ કીટોનની પ્રતિક્રિયા છે. માઇકલ અને એલ્ડોલ ઉમેરાઓનો ઉત્તમ ક્રમ રોબિન્સન એન્યુલેશન છે. મુકૈયામા-માઇકલ ઉમેરા મુકૈયામા-માઇકલ ઉમેરામાં, ન્યુક્લિયોફાઇલ એક સિલિલ એનોલ ઈથર છે અને ઉત્પ્રેરક સામાન્ય રીતે ટાઇટેનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડ છેઃ 1,6-માઇકલ પ્રતિક્રિયા 1,6-માઇકલ પ્રતિક્રિયા α, β-, δ-અસંતૃપ્ત માઇકલ સ્વીકારનારના δ કાર્બન પર ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલા દ્વારા આગળ વધે છે. 1, 6-એડિશન મિકેનિઝમ 1,4-એડિશન જેવું જ છે, જેમાં એક અપવાદ માઇકલ સ્વીકારનારના δ કાર્બન પર થતો ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો છે. જો કે, સંશોધન દર્શાવે છે કે ઓર્ગેનોકેટાલિસિસ ઘણીવાર 1,4-ઉમેરાની તરફેણ કરે છે. ઘણા સંશ્લેષણમાં જ્યાં 1,6-એડિશનની તરફેણ કરવામાં આવી હતી, ત્યાં સબસ્ટ્રેટમાં ચોક્કસ માળખાકીય સુવિધાઓ હતી. સંશોધનોએ દર્શાવ્યું છે કે ઉત્પ્રેરક 1,6-એડિશન પ્રતિક્રિયાની રેજીયોસેલેક્ટિવિટી અને એનાન્સીયોસેલેક્ટિવિટીને પણ પ્રભાવિત કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, નીચેની છબી વિપરીત જોસિફોસ (આર, એસ)-(-)-3 લિગાન્ડ સાથે તાંબાના ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ કરીને ઇથાઇલ સોર્બેટ 1 માં ઇથાઇલમેગ્નેશિયમ બ્રોમાઇડનો ઉમેરો દર્શાવે છે. આ પ્રતિક્રિયાએ 0 ટકાની ઉપજમાં 1,6-એડિશન પ્રોડક્ટ 2, આશરે 99 ટકાની ઉપજમાં 1,6-એડિશન પ્રોડક્ટ 3 અને 2 ટકાથી ઓછી ઉપજમાં 1,4-એડિશન પ્રોડક્ટ 4નું ઉત્પાદન કર્યું હતું. આ ચોક્કસ ઉત્પ્રેરક અને પ્રતિક્રિયાની પરિસ્થિતિઓના સમૂહને કારણે ઉત્પાદન 3 માં એથિલ સોર્બેટ 1 નો મોટાભાગે રેજીયોસેલેક્ટિવ અને એનાન્સીયોસેલેક્ટિવ 1,6-માઇકલ ઉમેરો થયો. એપ્લિકેશન્સ ફાર્માસ્યુટિકલ્સ એ માઈકલ પ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ ઘણી સહસંયોજક અવરોધક દવાઓ દ્વારા યાંત્રિક પગલા તરીકે થાય છે. ઇબ્રીટિનિબ, ઓસિમર્ટિનિબ અને રોસિલેટિનિબ જેવી કેન્સરની દવાઓ માઇકલ સ્વીકારનાર તરીકે એક્રિલામાઇડ કાર્યાત્મક જૂથ ધરાવે છે. દવા પરનો માઈકલ સ્વીકારનાર એન્ઝાઇમના સક્રિય સ્થળે માઈકલ સ્વીકારનાર સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. આ એક વ્યવહારુ કેન્સરની સારવાર છે કારણ કે માઈકલ પ્રતિક્રિયાને પગલે લક્ષ્ય ઉત્સેચક અવરોધિત થાય છે. પોલિમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયાઓ પદ્ધતિ તમામ પોલિમરાઇઝેશન પ્રતિક્રિયાઓમાં ત્રણ મૂળભૂત પગલાં હોય છેઃ દીક્ષા, પ્રસાર અને સમાપ્તિ. દીક્ષા પગલું એ મોનોમરમાં ન્યુક્લિયોફાઇલનો માઈકલ ઉમેરો છે. પરિણામી પ્રજાતિઓ અન્ય મોનોમર સાથે માઈકલ ઉમેરાથી પસાર થાય છે, જેમાં બાદમાં સ્વીકારનાર તરીકે કામ કરે છે. આ આગામી ઉમેરા માટે દાતા તરીકે કામ કરવા માટે અન્ય ન્યુક્લિયોફિલિક પ્રજાતિઓ બનાવીને સાંકળને વિસ્તરે છે. આ પ્રક્રિયા ત્યાં સુધી પુનરાવર્તિત થાય છે જ્યાં સુધી સાંકળ સમાપ્તિ દ્વારા પ્રતિક્રિયા શાંત ન થાય. મૂળ માઈકલ દાતા તટસ્થ દાતા હોઈ શકે છે જેમ કે એમાઇન્સ, થિયોલ્સ અને એલ્કોક્સાઇડ્સ અથવા ધાતુ સાથે બંધાયેલા એલ્કિલ લિગાન્ડ્સ. ઉદાહરણો લીનિયર સ્ટેપ ગ્રોથ પોલિમરાઇઝેશન એ પોલિમરાઇઝેશનમાં માઈકલ પ્રતિક્રિયાના કેટલાક પ્રારંભિક ઉપયોગો છે. પોલિમરની વિવિધ શ્રેણીના સંશ્લેષણ માટે વિવિધ પ્રકારના માઈકલ દાતાઓ અને સ્વીકારનારાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. આવા પોલિમરના ઉદાહરણોમાં પોલી (એમિડો એમાઇન), પોલી (એમિનો એસ્ટર), પોલી (ઇમિડો સલ્ફાઇડ), પોલી (એસ્ટર સલ્ફાઇડ), પોલી (એસ્પાર્ટામાઇડ), પોલી (ઇમિડો ઈથર), પોલી (એમિનો ક્વિનોન), પોલી (એનોન સલ્ફાઇડ) અને પોલી (એનામિન કીટોન) નો સમાવેશ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, રેખીય પગલું વૃદ્ધિ પોલિમરાઇઝેશન રેડોક્સ સક્રિય પોલી (એમિનો ક્વિનોન) ઉત્પન્ન કરે છે, જે વિવિધ ધાતુની સપાટીઓ પર એન્ટી-કાટ કોટિંગ્સ તરીકે કામ કરે છે. અન્ય ઉદાહરણમાં નેટવર્ક પોલિમરનો સમાવેશ થાય છે, જેનો ઉપયોગ દવા વિતરણ, ઉચ્ચ પ્રદર્શન કમ્પોઝિટ્સ અને કોટિંગ્સ માટે થાય છે. આ નેટવર્ક પોલિમરોને બેવડી સાંકળ વૃદ્ધિ, ફોટો-પ્રેરિત આમૂલ અને પગલું વૃદ્ધિ માઈકલ એડિશન સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે. સંદર્ભો વધારા પ્રતિક્રિયાઓ કાર્બન-કાર્બન બંધ બનાવવાની પ્રતિક્રિયાઓ નામ પ્રતિક્રિયાઓ