Quaternary ammonium cation
कार्बनिक रसायन विज्ञान में, चतुर्धातुक अमोनियम धनायन, जिन्हें क्वाट्स के रूप में भी जाना जाता है, संरचना के सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए बहुआयामी आयन हैं, जहां आर एक अल्काइल समूह, एक एरिल समूह या ऑर्गेनाइल समूह है। अमोनियम आयन () और प्राथमिक, द्वितीयक या तृतीयक अमोनियम धनायनों के विपरीत, चतुर्थक अमोनियम धनायन स्थायी रूप से आवेशित होते हैं, जो उनके विलयन के पी. एच. से स्वतंत्र होते हैं। क्वाटरनेरी अमोनियम लवण या क्वाटरनेरी अमोनियम यौगिक (तेल क्षेत्र की भाषा में क्वाटरनेरी एमाइन कहा जाता है) क्वाटरनेरी अमोनियम कैटायन के लवण हैं। पॉलीक्वेट विभिन्न प्रकार के इंजीनियर बहुलक रूप हैं जो एक बड़े अणु के भीतर कई क्वाट अणु प्रदान करते हैं। क्वाट्स का उपयोग उपभोक्ता अनुप्रयोगों में किया जाता है जिसमें रोगाणुरोधी (जैसे डिटर्जेंट और कीटाणुनाशक), कपड़े नरम करने वाले और बाल कंडीशनर शामिल हैं। एक रोगाणुरोधी के रूप में, वे ढके हुए वायरस (जैसे SARS-CoV-2) को निष्क्रिय करने में सक्षम हैं। क्वाट्स ब्लीच-आधारित कीटाणुनाशकों की तुलना में सतहों पर कोमल होते हैं, और आम तौर पर कपड़े-सुरक्षित होते हैं। संश्लेषण चतुर्धातुक अमोनियम यौगिक तृतीयक अमाइन के अल्काइलेशन द्वारा तैयार किए जाते हैं। जिंस क्वाट लवण के औद्योगिक उत्पादन में आमतौर पर वसायुक्त नाइट्राइल का हाइड्रोजनीकरण शामिल होता है, जो प्राथमिक या द्वितीयक एमाइन उत्पन्न कर सकता है। इन ऐमीनों को फिर मिथाइल क्लोराइड के साथ उपचारित किया जाता है। एल्किल हैलाइड द्वारा एल्किल ऐमीनों का चतुर्धातुकरण व्यापक रूप से प्रलेखित है। पुराने साहित्य में इसे अक्सर मेनशुटकिन प्रतिक्रिया कहा जाता है, हालांकि आधुनिक रसायनज्ञ आमतौर पर इसे केवल चतुर्थक के रूप में संदर्भित करते हैं। अभिक्रिया का उपयोग असमान अल्काइल श्रृंखला लंबाई के साथ एक यौगिक का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है; उदाहरण के लिए जब कैटैनिक सर्फैक्टेंट बनाते हैं तो अमाइन पर अल्काइल समूहों में से एक आमतौर पर दूसरों की तुलना में लंबा होता है। एक विशिष्ट संश्लेषण बेंजाल्कोनियम क्लोराइड के लिए एक लंबी-श्रृंखला एल्किलडिमिथाइलामाइन और बेंजाइल क्लोराइड से हैः CH3 (CH2) _ \mathit {n} N (CH3) 2 {} + ClCH2C6H5-> {} [CH3 (CH2) _ \mathit {n} N (CH3) 2CH2C6H5] + Cl-प्रतिक्रियाएं चतुर्थक अमोनियम धनायन भी मजबूत इलेक्ट्रोफाइल, ऑक्सीडेंट और एसिड के प्रति प्रतिक्रियाशील नहीं हैं। वे अधिकांश न्यूक्लियोफाइल के प्रति भी स्थिर हैं। बाद वाला उच्च तापमान पर भी हाइड्रॉक्साइड लवणों जैसे टेट्रामीथाइलमोनियम हाइड्रॉक्साइड और टेट्राब्यूटिलमोनियम हाइड्रॉक्साइड की स्थिरता द्वारा इंगित किया जाता है। 160 डिग्री सेल्सियस पर 6M NaOH में Me4NOH का अर्ध-जीवन 61 घंटे से अधिक है। उनके लचीलेपन के कारण, कई असामान्य आयनों को चतुर्धातुक अमोनियम लवणों के रूप में अलग किया गया है। उदाहरणों में टेट्रामाइथाइलेमोनियम पेंटाफ्लोरॉक्सीनेट शामिल है, जिसमें अत्यधिक प्रतिक्रियाशील पेंटाफ्लोरॉक्सीनेट () आयन होता है। परमैंगनेट को कार्बनिक विलायकों में घुलनशील किया जा सकता है, जब इसे नमक के रूप में लगाया जाता है। असाधारण रूप से मजबूत आधारों के साथ, क्वाट धनायनों का क्षरण होता है। वे सोमलेट-हौसर पुनर्व्यवस्था और स्टीवंस पुनर्व्यवस्था के साथ-साथ कठोर परिस्थितियों में या थियोलेट्स जैसे मजबूत न्यूक्लियोफाइल की उपस्थिति में डील्किलेशन से गुजरते हैं। एन-सी-सी-एच इकाइयों वाले चतुर्धातुक अमोनियम धनायनों से भी हॉफमैन उन्मूलन और एमडे क्षरण हो सकता है। उदाहरण टेट्रामीथाइलेमोनियम आयनः, जिसे (मी = मिथाइल समूह) टेट्रामीथाइलेमोनियम आयन भी दर्शाया जाता है, जिसे (ईटी = एथिल समूह) टेट्राप्रोपिलमोनियम आयन भी दर्शाया जाता है, जिसे (पीआर = प्रोपाइल समूह) टेट्राब्युटाइलमोनियम आयन भी दर्शाया जाता है, जिसे (बीयू = ब्यूटाइल समूह) भी दर्शाया जाता है। शैंपू में)। तरल कपड़े के सॉफ्टनरों में, क्लोराइड लवणों का अक्सर उपयोग किया जाता है। ड्रायर एंटीक्लिंग स्ट्रिप्स में अक्सर सल्फेट लवण का उपयोग किया जाता है। पुराने एल्यूमीनियम इलेक्ट्रोलाइटिक कैपेसिटर और शुक्राणुनाशक जेली में भी चतुर्धातुक अमोनियम लवण होते हैं। क्वाट्स का उपयोग गर्भनिरोधक फॉर्मूलेशन, पशु चिकित्सा उत्पादों, नैदानिक परीक्षण, टीका उत्पादन और नाक फॉर्मूलेशन में भी किया जाता है। कुछ वैज्ञानिकों ने लोगों पर कीटाणुनाशकों के सुरक्षा प्रोफाइल की समझ के स्तर के बारे में चिंता जताई है। अगस्त 2020 तक, संयुक्त राज्य पर्यावरण संरक्षण एजेंसी ने कोविड-19 के खिलाफ प्रभावी के रूप में सुझाए गए आधे कीटाणुनाशकों में से एक क्वाट्स था, और अक्सर एकमात्र घटक के रूप में एक क्वाट्स था। साल्मोनेला और ई. कोलाई ओ157: क्वाट्स के संपर्क में आने पर एच7 ने एंटीबायोटिक दवाओं के लिए क्रॉस प्रतिरोध विकसित किया है। चिंता का विषय प्रकृति और इंजीनियर वातावरण में एक बड़े सूक्ष्मजीव समुदाय में एंटीबायोटिक प्रतिरोध पर कोविड-19 महामारी से संबंधित क्वाट्स के बढ़ते उपयोग का संभावित प्रभाव है। क्वाटरनेरी अमोनियम यौगिकों में रोगाणुरोधी गतिविधि होती है। चतुर्धातुक अमोनियम यौगिक, विशेष रूप से लंबी अल्काइल श्रृंखला वाले, का उपयोग रोगाणुरोधी और कीटाणुनाशक के रूप में किया जाता है। उदाहरण हैं बेंजाल्कोनियम क्लोराइड, बेंज़ीथोनियम क्लोराइड, मिथाइलबेंज़ेथोनियम क्लोराइड, सेटल्कोनियम क्लोराइड, सेटिलपाइरिडिनियम क्लोराइड, सेट्रिमोनियम, सेट्रिमाइड, डोफ़ेनियम क्लोराइड, टेट्राइथाइलेमोनियम ब्रोमाइड, डाइडाइसिल्डाइमिथाइलमोनियम क्लोराइड और डोमीफ़ेन ब्रोमाइड। ऐसा माना जाता है कि कवक, अमीबा और ढके हुए वायरस (जैसे सार्स-कोव-2) के खिलाफ भी अच्छा है, अधिकांश चतुर्थक अमोनियम यौगिक कोशिका झिल्ली या वायरल लिफाफे को बाधित करके कार्य करते हैं। (कुछ क्यू. ए. सी., जैसे कि डेक्वालिनियम और इसी तरह के बिस-क्यू. ए. सी., कार्रवाई के एक अलग तरीके के प्रमाण दिखाते हैं।) चतुर्धातुक अमोनियम यौगिक एंडोस्पोर्स और गैर-लिपटे वायरस को छोड़कर विभिन्न प्रकार के जीवों के लिए घातक होते हैं, दोनों में हमला करने के लिए कोई सुलभ झिल्ली कोट नहीं होता है। एंडोस्पोर समस्या को उन रसायनों को जोड़कर हल करना संभव है जो उन्हें अंकुरित करने के लिए मजबूर करते हैं। बायोफिल्म में ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया, माइकोबैक्टीरिया और बैक्टीरिया के खिलाफ उनकी प्रभावकारिता कम हो गई है क्योंकि उनमें अतिरिक्त परतें होती हैं जिन्हें भेदने या बाधित करने की आवश्यकता होती है। कुछ बैक्टीरिया जैसे कि एम. आर. एस. ए. ने प्रतिरोध जीन, क्यू. ए. सी. ए./बी. और क्यू. ए. सी. सी./डी. प्राप्त कर लिए हैं, जो कोशिका से कैटायन को बाहर निकालते हैं। चरण स्थानांतरण उत्प्रेरक कार्बनिक रसायन विज्ञान में, चतुर्थक अमोनियम लवणों को चरण स्थानांतरण उत्प्रेरक (पी. टी. सी.) के रूप में नियोजित किया जाता है। इस तरह के उत्प्रेरक अमिश्रणीय विलायकों में घुलनशील अभिकर्मकों के बीच प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं। अत्यधिक प्रतिक्रियाशील अभिकर्मक डाइक्लोरोकार्बीन पी. टी. सी. के माध्यम से क्लोरोफॉर्म और जलीय सोडियम हाइड्रॉक्साइड की प्रतिक्रिया से उत्पन्न होता है। फैब्रिक सॉफ्टनर और हेयर कंडीशनर 1950 के दशक में, डिस्टियरल्डिमिथाइलमोनियम क्लोराइड (डी. एच. टी. डी. एम. ए. सी.) को कपड़े के सॉफ्टनर के रूप में पेश किया गया था। इस यौगिक को बंद कर दिया गया था क्योंकि कैटायन बहुत धीरे-धीरे बायोडिग्रेड हो जाता है। समकालीन कपड़े नरम करने वाले चतुर्धातुक अमोनियम धनायनों के लवणों पर आधारित होते हैं जहां वसायुक्त अम्ल को एस्टर लिंकेज के माध्यम से चतुर्धातुक केंद्र से जोड़ा जाता है; इन्हें आमतौर पर बीटेन-एस्टर या एस्टर-क्वाट्स के रूप में संदर्भित किया जाता है और क्षरण के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, उदाहरण के लिए, हाइड्रोलिसिस द्वारा। विशेष रूप से, धनायनों में एक या दो लंबी अल्काइल श्रृंखलाएं होती हैं जो एक एथोक्सिलेटेड अमोनियम नमक से जुड़े वसा एसिड से प्राप्त होती हैं। अन्य कैटेनिक यौगिक इमिडाज़ोलियम, ग्वानिडिनियम, प्रतिस्थापित एमाइन लवण, या चतुर्थक एल्कोक्सी अमोनियम लवण से प्राप्त किए जा सकते हैं। चतुर्धातुक अमोनियम लवणों को कपड़े के सॉफ्टनर के रूप में उपयोगी बनाने वाले एंटीस्टैटिक गुण उन्हें हेयर कंडीशनर और शैम्पू में भी उपयोगी बनाते हैं। इस विचार का नेतृत्व हेन्केल ने 1984 के पेटेंट के साथ किया था। उदाहरणों में सेट्रिमोनियम क्लोराइड और बेहेनट्रिमोनियम क्लोराइड शामिल हैं। पादप वृद्धि मंदक साइकोसेल (क्लोर्मेक्वेट क्लोराइड) जिब्बेरेलिन के उत्पादन को रोककर पादप की ऊंचाई को कम करता है, जो कोशिका विस्तार के लिए जिम्मेदार प्राथमिक पादप हार्मोन हैं। इसलिए, उनका प्रभाव मुख्य रूप से तने, पेटीओल और फूल के डंठल के ऊतकों पर होता है। पत्ती के विस्तार में कमी के कम प्रभाव देखे जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप गहरे हरे रंग के साथ मोटी पत्तियां बनती हैं। प्राकृतिक घटना प्रकृति में कई चतुर्थक अमोनियम व्युत्पन्न मौजूद हैं। प्रमुख उदाहरणों में ग्लाइसिन बीटेन, कोलीन, कार्निटाइन शामिल हैं। ब्यूटिरोबेटाइन, होमरीन और ट्राइगोनेलीन। ग्लाइसिन बीटेन, एक ऑस्मोलाइट, कोशिकाओं में ऑस्मोटिक दबाव को स्थिर करता है। कोलीन न्यूरोट्रांसमीटर एसिटाइलकोलाइन के लिए एक अग्रदूत है। कोलीन लेसिथिन का एक घटक भी है, जो कई पौधों और पशु अंगों में मौजूद होता है। यह फॉस्फोलिपिड्स में पाया जाता है। उदाहरण के लिए, जैविक झिल्ली का एक प्रमुख घटक, फॉस्फेटिडिलकोलाइन, पशु और पौधे के ऊतकों में वसायुक्त पदार्थों के लेसिथिन समूह के सदस्य हैं। कार्निटाइन फैटी एसिड के बीटा-ऑक्सीकरण में भाग लेता है। स्वास्थ्य प्रभाव चतुर्धातुक अमोनियम यौगिक स्वास्थ्य प्रभावों की एक श्रृंखला प्रदर्शित कर सकते हैं, जिनमें हल्की त्वचा और श्वसन जलन से लेकर त्वचा और गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल दीवार पर गंभीर कास्टिक जलन (एकाग्रता के आधार पर), गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल लक्षण (जैसे, मतली और उल्टी), कोमा, ऐंठन, हाइपोटेंशन और मृत्यु शामिल हैं। उन्हें एनाफिलेक्टिक प्रतिक्रियाओं के लिए जिम्मेदार रासायनिक समूह माना जाता है जो सर्जरी में सामान्य संज्ञाहरण के दौरान न्यूरोमस्कुलर ब्लॉकिंग दवाओं के उपयोग के साथ होता है। क्वाटर्नियम-15 हाथों की एलर्जी संपर्क डर्मेटाइटिस का सबसे अधिक पाया जाने वाला कारण है (959 मामलों में 16.5%)। प्रयोगशाला जानवरों में संभावित प्रजनन प्रभाव चतुर्थक अमोनियम-आधारित कीटाणुनाशक (वीरेक्स और क्वाट्रिसाइड) को पिंजरे में बंद प्रयोगशाला चूहों में जन्म दोषों और प्रजनन समस्याओं में उछाल के सबसे संभावित कारण के रूप में पहचाना गया था। कीटाणुनाशकों में क्वाट अवयवों में एल्किल डाइमिथाइल बेंजाइल अमोनियम क्लोराइड (एडीबीएसी) और डाइडसिल डाइमिथाइल अमोनियम क्लोराइड (डीडीएसी) शामिल हैं। नर्सों में भी इसी तरह की कड़ी की पहचान की गई थी। अध्ययन अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (यू. एस. ई. पी. ए.) और ई. यू. आयोग द्वारा समीक्षा किए गए पहले के विष विज्ञान डेटा का खंडन करते हैं। मात्रात्मकता चतुर्धातुक अमोनियम यौगिकों की मात्रात्मकता चुनौतीपूर्ण हो सकती है। कुछ विधियों में टेट्राफिनाइलबोरेट के साथ ठोस लवणों की वर्षा शामिल है। एक अन्य विधि, एक एप्टॉन अनुमापन, में एक आयनिक रंग की उपस्थिति में जल-क्लोरोफॉर्म के बीच विभाजन शामिल है। ई. एस. आई.-एम. एस. और एन. एम. आर. स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा अलग-अलग धनायों का पता लगाया जा सकता है। यह भी देखें अमोनियम बेंजाइलट्राइमिथाइलमोनियम फ्लोराइड इमीनियम संदर्भ आगे पढ़ने के लिए बाहरी लिंक कीटाणुनाशक खाद्य सुरक्षा