Coordination cage
समन्वय पिंजरे समाधान में त्रि-आयामी क्रमबद्ध संरचनाएँ हैं जो मेजबान-अतिथि रसायन विज्ञान में मेजबान के रूप में कार्य करती हैं। वे ऑर्गेनोमेटेलिक अग्रदूतों से विलयन में स्व-एकत्रित होते हैं, और अक्सर सहसंयोजक बंधनों के बजाय पूरी तरह से गैर-सहसंयोजक अंतःक्रियाओं पर निर्भर करते हैं। समन्वित बंधन अपनी बहुमुखी ज्यामिति के कारण इस तरह के अतिआण्विक स्व-संयोजन में उपयोगी होते हैं। हालांकि, समन्वय बंधनों को गैर-सहसंयोजक कहने पर विवाद है, क्योंकि वे आम तौर पर मजबूत बंधन होते हैं और उनमें सहसंयोजक चरित्र होता है। एक समन्वय पिंजरे और एक अतिथि का संयोजन एक प्रकार का समावेशन यौगिक है। समन्वय परिसरों का उपयोग संश्लेषण के लिए "नैनो-प्रयोगशालाओं" के रूप में और दिलचस्प मध्यवर्ती को अलग करने के लिए किया जा सकता है। एक समन्वय पिंजरे के अंदर एक अतिथि के समावेश परिसर भी दिलचस्प रसायन विज्ञान दिखाते हैं; अक्सर, पिंजरे के गुण अतिथि के आधार पर बदल जाएंगे। समन्वय परिसर आणविक मोएटीज होते हैं, इसलिए वे क्लैथ्रेट और धातु-कार्बनिक ढांचे से अलग होते हैं। रसायनशास्त्री लंबे समय से प्रकृति में रासायनिक प्रक्रियाओं की नकल करने में रुचि रखते हैं। समन्वय पिंजरे जल्दी से एक गर्म विषय बन गए क्योंकि उन्हें स्व-संयोजन द्वारा बनाया जा सकता है, जो प्रकृति में रसायन विज्ञान का एक उपकरण है। 1985 में डोनाल्ड क्रैम द्वारा एक अतिथि को शामिल करने में सक्षम एक बंद-सतह अणु की अवधारणा का वर्णन किया गया था। प्रारंभिक पिंजरों को नीचे से ऊपर तक संश्लेषित किया गया था। माकोटो फुजीता ने स्वयं को इकट्ठा करने वाले पिंजरों की शुरुआत की, जो तैयार करने में कम थकाऊ होते हैं। ये पिंजरे पॉलीपोडल लिगेंड का उपयोग करके वर्गाकार समतल परिसरों के संघनन से उत्पन्न होते हैं। संयोजन के लिए दृष्टिकोण समन्वय पिंजरे बनाने के लिए पाँच मुख्य विधियाँ हैं। दिशात्मक बंधन में, जिसे किनारे-निर्देशित स्व-संयोजन भी कहा जाता है, पॉलीहेड्रा को लिगैंड और धातु अग्रदूत के स्टोइकियोमेट्रिक अनुपात का उपयोग करके डिज़ाइन किया जाता है। सममिति अंतःक्रिया विधि में बहुशाखीय चिलेटिंग लिगेंड के साथ नग्न धातु आयनों का संयोजन शामिल है। इसके परिणामस्वरूप अत्यधिक सममित पिंजरे बनते हैं। आणविक पैनलिंग विधि, जिसे चेहरा-निर्देशित विधि भी कहा जाता है, फुजिता द्वारा विकसित विधि थी। यहाँ, कठोर लिगेंड 'पैनलों' के रूप में कार्य करते हैं और आकार बनाने के लिए समन्वय परिसर उन्हें एक साथ जोड़ते हैं। बाईं ओर की आकृति में, पीले त्रिकोण पैनल लिगेंड का प्रतिनिधित्व करते हैं, और नीले बिंदु धातु परिसर हैं। परिसर के लिगेंड स्वयं अंतिम ज्यामिति को लागू करने में मदद करते हैं। कमजोर कड़ी विधि में, एक हेमिलाबाइल लिगैंड का उपयोग किया जाता हैः एक कमजोर धातु-हेटरोआटम बंधन 'कमजोर कड़ी' है। परिसरों का निर्माण स्पेसर और लिगेंड के बीच अनुकूल π-π अंतःक्रियाओं के साथ-साथ धातु के चीलेशन द्वारा संचालित होता है। असेंबली में उपयोग की जाने वाली धातुओं को पिंजरे की संरचना से समझौता किए बिना अंतिम संरचना में आगे प्रदर्शन करने के लिए उपलब्ध होना चाहिए। प्रारंभिक संरचना को 'संघनित' कहा जाता है। संघनित संरचना में, कमजोर एम-एक्स बंधन को एक उच्च बाध्यकारी आत्मीयता के साथ एक सहायक लिगैंड पेश करके चुनिंदा रूप से प्रतिस्थापित किया जा सकता है, जिससे एक खुली पिंजरे की संरचना होती है। दाहिनी ओर की आकृति में, एम धातु है, नारंगी दीर्घवृत्त लिगेंड हैं, और ए सहायक लिगेंड है। डाइमेटेलिक बिल्डिंग ब्लॉक विधि के लिए, दो टुकड़ों की आवश्यकता होती हैः मेटल डाइमर और इसके नॉन-लिंकिंग लिगैंड, और लिंकिंग लिगैंड। गैर-जोड़ने वाले लिगेंडों को अपेक्षाकृत गैर-लेबाइल होना चाहिए, और बहुत भारी नहीं होना चाहिए; उदाहरण के लिए, एमिडिनेट अच्छी तरह से काम करते हैं। जोड़ने वाले लिगेंड या तो भूमध्यरेखीय या अक्षीय होते हैंः भूमध्यरेखीय लिगेंड छोटे पॉलीकार्बोक्सिलेटो आयन होते हैं, और अक्षीय लिंकर आमतौर पर कठोर सुगंधित संरचना होते हैं। वांछित पिंजरे की संरचना के आधार पर अक्षीय और भूमध्यरेखीय लिगेंड का अलग से या संयोजन में उपयोग किया जा सकता है। वर्गीकरण समन्वय पिंजरों की कई किस्में मौजूद हैं। सामान्य तौर पर, समन्वय पिंजरे या तो समस्थानिक या विषमस्थानिक होते हैं। अर्थात्, वे या तो एक प्रकार के लिगैंड या कई प्रकार के लिगैंड से इकट्ठे होते हैं। सामान्य समन्वय पिंजरों को अक्सर एमएक्सएलवाई सूत्र के साथ समन्वय परिसरों के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। हेटेरोलेप्टिक कॉम्प्लेक्स आम तौर पर अधिक जटिल ज्यामिति बनाते हैं, जैसा कि निम्नलिखित पिंजरों के साथ चित्रित किया गया हैः [M16 (Lp-Ph) 24] 32 + और [M12 (μ-Lp-Ph) 12 (μ3-Lmes) 4] (BF4) 24। पूर्व पिंजरे को धातु (एम) और लिगैंड (एल) के 2ः3 अनुपात से इकट्ठा किया जाता है, जहां धातु तांबा, जस्ता या कैडमियम हो सकती है। यह पिंजरा समस्थानिक है और एक हेक्साडेकैन्यूक्लियर ढांचे में इकट्ठा होता है। दूसरे पिंजरे को एमबीएफ4, लिगैंड एलपी-पीएच और लिगैंड एलमेस के 4:1:4 अनुपात से इकट्ठा किया जाता है। यह पिंजरा हेटेरोलेप्टिक है और एक डोडेकैन्यूक्लियर क्यूबोक्टोहेड्रल ढांचे में इकट्ठा होता है। इस आकार के चार त्रिकोणीय चेहरे एलमेस द्वारा कब्जा कर लिए गए हैं, जो एक तिपाई ब्रिजिंग लिगैंड के रूप में कार्य करता है। बारह शेष किनारों को किनारे के लिगेंड, एलपी-पीएच के साथ फैलाया गया है। लिगेंड समन्वय पिंजरों के निर्माण खंड हैं, और लिगेंडों का चयन और अनुपात अंतिम संरचना को निर्धारित करता है। उनकी अत्यधिक सममित प्रकृति के कारण, समन्वय पिंजरों को अक्सर उनकी ज्यामिति द्वारा भी संदर्भित किया जाता है। उच्च-सममिति पिंजरों की ज्यामिति अक्सर प्लेटोनिक या आर्किमिडियन ठोस की होती है; कभी-कभी पिंजरों को उनकी ज्यामिति द्वारा आकस्मिक रूप से संदर्भित किया जाता है। समन्वय पिंजरों की नामित श्रेणियों में से, कैविटैंड पिंजरे और मेटालोप्रिज्म कुछ अधिक सामान्य हैं। कैविटैंड पिंजरे कैविटैंड पिंजरे कटोरी के आकार के कार्बनिक अणुओं को जोड़कर बनाए जाते हैं जिन्हें कैविटैंड कहा जाता है। दो "कटोरियाँ" ऑर्गेनोमेटेलिक कॉम्प्लेक्स से जुड़ी हुई हैं। कैविटैंड पिंजरे को कुशलता से स्व-इकट्ठा करने के लिए, निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा किया जाना चाहिएः कैविटैंड मचान कठोर होना चाहिए, आने वाले धातु परिसर को सीआईएस ज्यामिति लागू करनी चाहिए, और संरचना में पर्याप्त पूर्व-संगठन होना चाहिए ताकि पिंजरे को बनाने के लिए एन्ट्रोपिक बाधा को दूर किया जा सके। गुहा और पिंजरों को इकट्ठा करने के लिए उपयोग किए जाने वाले परिसर एक η2 लिगैंड के साथ वर्गाकार समतल होते हैं; यह अंतिम ज्यामिति को लागू करने में मदद करता है। सिस ज्यामिति के बिना, केवल छोटे ऑलिगोमर्स बनेंगे। स्व-संयोजन के लिए भी एक लिगैंड विनिमय की आवश्यकता होती है; कमजोर रूप से बंधे आयन जैसे बी. एफ. 4-और पी. एफ. 6-संयोजन को बढ़ावा देते हैं क्योंकि वे परिसर को छोड़ देते हैं ताकि यह शेष संरचना पर नाइट्राइल के साथ जुड़ सके। मेटालोप्रिज्म मेटालोप्रिज्म एक अन्य सामान्य प्रकार का समन्वय पिंजरा है। उन्हें स्तंभ जैसे लिगेंड से जुड़े समतल मॉड्यूल से इकट्ठा किया जा सकता है। एक सचित्र संश्लेषण [(η6-p-सिमेन) 6Ru6 (μ3-tpt-κN) 2 (μ-C6HRO4-κO) 3] 6 + के साथ शुरू होता है जिसमें 2,4,6-tri (पायरिडिन-4-yl)-1,3,5-triazine (tpt) के लिंकर का उपयोग किया जाता है। मेटालाप्रिसम के हाइड्रोफोबिक गुहा में विभिन्न अतिथि अणुओं को समाहित किया गया है। मेहमानों के कुछ उदाहरण जैवसंयुग्म व्युत्पन्न, धातु परिसर और नाइट्रोएरोमैटिक्स हैं। केप्लेरेट्स केप्लेरेट्स ऐसे पिंजरे हैं जो ए4एक्स3 स्टोइकिओमेट्री के साथ एज-ट्रांज़िस्टिव एम. ओ. एफ. के समान हैं। वास्तव में, उन्हें धातु-कार्बनिक पॉलीहेड्रा के रूप में सोचा जा सकता है। ये पिंजरे पहले चर्चा किए गए प्रकारों से काफी अलग हैं क्योंकि ये बहुत बड़े हैं, और इनमें कई गुहाएँ हैं। बड़े व्यास वाले परिसर वांछनीय हो सकते हैं क्योंकि लक्षित अतिथि अणु अधिक बड़े और जटिल होते जा रहे हैं। इन पिंजरों में प्याज की तरह कई खोल होते हैं। डाइन्यूक्लियर (Cu2) एसीटेट प्रजातियों जैसी माध्यमिक निर्माण इकाइयों का उपयोग निर्माण खंडों के रूप में किया जाता है। ऊपर के पिंजरे में, बाहरी खोल एक क्यूबोक्टोहेड्रॉन है; इसकी संरचना एम-बीटीईबी लिगैंड से दो आसन्न बेंजोएट मोइटीज से आती है। तीसरा बेंजोएट आंतरिक कवच से जुड़ा होता है। आंतरिक गोले में {Cu2} इकाइयाँ कई अलग-अलग अभिविन्यासों को अनुकूलित करती हैं। आंतरिक गोले में अस्थिर परिसर नैनोमीटर पैमाने पर बड़े लक्षित मेहमानों को बांधने की अनुमति देते हैं। इस आकार का एक परिसर बनाना जो अभी भी घुलनशील है, एक चुनौती है। अंतःक्रिया समन्वय पिंजरों का उपयोग अतिथि-अतिथि और मेजबान-अतिथि अंतःक्रियाओं और प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। कुछ उदाहरणों में, समतल सुगंधित अणु धातुओं के अंदर ढेर हो जाते हैं, जैसा कि यूवी-दृश्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा देखा जा सकता है। धातु-धातु अंतःक्रियाओं को भी देखा जा सकता है। मिश्रित संयोजकता प्रजातियाँ भी समन्वय पिंजरों के अंदर फंसी हुई हैं। संदर्भ समन्वय रसायन सुपरमॉलिक्यूलर रसायन विज्ञान