Dispersion stabilized molecules
منتشر مستحکم مالیکیول وہ مالیکیول ہوتے ہیں جہاں لندن ڈسپریشن فورس (ایل ڈی ایف)، جو ایٹموں اور مالیکیولز کے درمیان ایک غیر ہم آہنگ پرکشش قوت ہے، مالیکیول کے استحکام کو فروغ دینے میں اہم کردار ادا کرتی ہے۔ سٹیرک رکاوٹ سے الگ، منتشر استحکام پر حال ہی میں نامیاتی اور غیر نامیاتی کیمسٹوں نے پروٹین سائنس اور سپرمولیکولر کیمسٹری میں اہمیت حاصل کرنے کے بعد گہرائی سے غور کیا ہے۔ اگرچہ عام طور پر کوولینٹ بانڈنگ اور غیر کوولینٹ تعاملات کی دیگر شکلوں جیسے ہائیڈروجن بانڈنگ سے کمزور ہوتے ہیں، لیکن منتشر قوتوں کو ایک اہم قوت کے طور پر جانا جاتا ہے اگر وہ بعض نامیاتی، غیر نامیاتی، اور مرکزی گروپ کے مالیکیولز میں مستحکم قوت پر غالب نہ ہوں، بصورت دیگر رد عمل والے موئٹیز اور غیر ملکی بانڈنگ کو مستحکم کرتی ہیں۔ منتشر کے ذریعے استحکام منتشر تعاملات کوانٹم مکینیکل الیکٹران ارتباط سے پیدا ہونے والی ایک مستحکم قوت ہیں۔ اگرچہ کوانٹم مکینیکل نوعیت کا ہے، لیکن منتشر تعاملات کی توانائی کا کلاسیکی انداز میں تخمینہ لگایا جا سکتا ہے، جو دو ایٹموں کے درمیان فاصلے پر R−6 انحصار کو ظاہر کرتا ہے۔ یہ فاصلہ انحصار انفرادی ایٹموں کے لیے بازی کے تعاملات کو کمزور بنانے میں مدد کرتا ہے اور اس کی وجہ سے خلل کے اثرات کو تاریخی طور پر سالماتی کیمسٹری میں نظر انداز کیا گیا ہے۔ تاہم، بڑے مالیکیولز میں منتشر ہونے کے اثرات نمایاں ہو سکتے ہیں۔ سالماتی کیمسٹری میں منتشر قوتیں بڑے، بڑے فعال گروپوں والے مالیکیولز میں سب سے زیادہ ظاہر ہوتی ہیں۔ منتشر استحکام کی نشاندہی اکثر کسی مالیکیول کے کرسٹل ڈھانچے میں ان کے وین ڈیر والس ریڈیائی کے نیچے جوہری رابطوں سے ہوتی ہے۔ خاص طور پر بڑے، سخت، پولرائز ایبل گروپوں کے درمیان ایچ ایچ رابطوں کے لیے، مختصر رابطے اس بات کی نشاندہی کر سکتے ہیں کہ ایک منتشر قوت دو ایچ ایٹموں کے درمیان موجود پالی پسپائی پر قابو پا رہی ہے۔ کسی مالیکیول کے اندر رد عمل والے حصے کو مستحکم کرنے والی منتشر قوتیں اس رد عمل والے حصے کی حفاظت کے لیے سٹیریک بلک کے استعمال سے الگ ہیں۔ بڑے گروپوں کے ذریعے مالیکیول کی رد عمل والی جگہ پر "سٹیرک رکاوٹ" شامل کرنا مالیکیول کیمسٹری میں ایک عام حکمت عملی ہے تاکہ مالیکیول کے اندر رد عمل والی موئٹیز کو مستحکم کیا جا سکے۔ اس صورت میں بڑے لگینڈ جیسے ٹیرفینائل، بڑے الکوکسائڈز، ایرل کے متبادل این ایچ سی وغیرہ۔ مالیکیول پر حفاظتی لفافے کے طور پر کام کرتا ہے۔ سٹیرک رکاوٹ ماڈل کے تحت، ایک بڑے گروپ کے بھرے ہوئے مدار دیگر مالیکیولز اور/یا فعال گروپوں کو پالی پسپائی کے ذریعے پسپا کرتے ہیں۔ یہ بڑے گروپ کسی مالیکیول کے رد عمل والے مقام تک رسائی کو روکتے ہیں، اور متحرک طور پر مالیکیول کو مستحکم کرتے ہیں۔ اس کے برعکس منتشر استحکام اس وقت ہوتا ہے جب یہ بڑے لگینڈ توانائی کے لحاظ سے سازگار غیر ہم آہنگ تعاملات تشکیل دیتے ہیں۔ مالیکیولز میں جہاں منتشر قوتیں ایک غالب عنصر ہوتی ہیں، بڑے گروپوں کے درمیان پرکشش تعاملات گروپوں کے درمیان پسپا تعاملات سے زیادہ ہوتے ہیں، جو مالیکیول کو مجموعی طور پر تھرموڈینامک استحکام فراہم کرتے ہیں۔ اگرچہ منتشر استحکام اور سٹیریک رکاوٹ الگ الگ ہیں، لیکن منتشر مستحکم مالیکیول اکثر مالیکیول کے رد عمل والے حصے کے سٹیریک تحفظ سے فائدہ اٹھاتے ہیں۔ کمپیوٹیشنل کیمسٹری میں مالیکیولر ڈسپریشن کوانٹم کمپیوٹیشنل کیمسٹری کے طریقوں میں پیشرفت نے مالیکیولر کیمسٹری میں ڈسپریشن کے اثرات کے تیز نظریاتی معائنے کی اجازت دی ہے۔ اسٹینڈرڈ ڈینسٹی فنکشنل تھیوری (ڈی ایف ٹی) منتشر اثرات کے لیے اچھی طرح سے ذمہ دار نہیں ہے، لیکن مقبول-ڈی 3 اصلاح جیسی اصلاحات کو ڈی ایف ٹی کے ساتھ موثر منتشر توانائی اصلاحات فراہم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ - D3 اصلاح ایک فورس فیلڈ قسم کی اصلاح ہے جو الیکٹرانک ڈھانچے کو مدنظر نہیں رکھتی ہے، لیکن اس کے باوجود مقبول اصلاح بہت سے افعال کے ساتھ کام کرتی ہے اور ایسی اقدار پیدا کرتی ہے جو اکثر زیادہ نفیس حسابات کے 5-10% کے اندر آتی ہیں۔ "گولڈ اسٹینڈرڈ" کمپیوٹیشنل طریقہ سی سی ایس ڈی (ٹی) جیسے جوڑے دار کلسٹر کے طریقے ہیں جو منتشر تعاملات کے الیکٹران ارتباط کی ابتدا کا سبب بنتے ہیں۔ رچرڈ بیڈر کا نظریہ ایٹم ان مالیکیولز (اے آئی ایم) بھی کمپیوٹیشنل طور پر منتشر تعاملات کی نشاندہی کرنے کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ بیڈر نے تجویز پیش کی کہ دو الیکٹرانک طور پر ایک جیسے، بند شیل ہائیڈروجن ایٹموں کے درمیان ایک بانڈ کریٹیکل پوائنٹ، یا الیکٹران کثافت میں ایک کریٹیکل پوائنٹ، ان دو ایٹموں کے درمیان مستحکم منتشر تعامل کا ثبوت ہے۔ اگرچہ بانڈ کے اہم نکات کو خالص پرکشش تعاملات کے ثبوت کے طور پر قبول کرنے کے بارے میں تنازعہ ہے، لیکن مختلف تحقیقی گروپوں نے مختلف مالیکیولز میں منتشر ہونے کے اثرات کو ظاہر کرنے کے لیے اے آئی ایم تجزیہ کو استعمال کیا ہے۔ کمپیوٹیشنل تجزیہ کے متبادل طریقوں میں یانگ کا الیکٹران کثافت پر مبنی غیر ہم آہنگ تعامل (این سی آئی) تجزیہ، اور منتشر تعامل کثافت (ڈی آئی ڈی) پلاٹ تیار کرنے کے لیے مقامی توانائی سڑنے (ایل ای ڈی) تجزیہ شامل ہیں۔ مثال مالیکیول نامیاتی کیمسٹری ڈسپریشن اسٹیبلائزیشن بھاری ہائیڈرو کاربن ریڈیکلز کے رد عمل کے نمونوں کی وضاحت کرتی ہے۔ سی پی ایچ 3 ریڈیکلز 1900 سے معلوم ہیں۔ 1960 کی دہائی کے وسط میں، ریڈیکل کی ڈائمر شکل کا مشاہدہ کیا گیا، اور متوقع پی ایچ 3 سی سی پی ایچ 3 پروڈکٹ بنانے کے بجائے، ریڈیکل سر سے دم کے اضافے سے گزرتا ہے۔ اس کے برعکس، فینائل بجتوں پر میٹا پوزیشنوں میں دو ٹی بی یو گروپوں کو شامل کرنے سے ریڈیکل آسانی سے (3,5-ٹی بی یو 2 ایچ 3 سی 6) 3 سی-سی (سی 6 ایچ 3-3,5-ٹی بی یو 2) 3 تک ڈائمرائز ہوجاتا ہے۔ ابتدائی طور پر اس دریافت نے محققین کو الجھن میں ڈال دیا کیونکہ سی پی ایچ 3 سر سے دم کے اضافے سے ایسا لگتا تھا کہ سٹیریک ریپلشن نے براہ راست اضافے کو ناپسند کیا ہے۔ تاہم، زیادہ سٹیریکل طور پر ہجوم والے مالیکیول میں سر سے سر کا اضافہ ہوا۔ حال ہی میں، کمپیوٹیشنل تجزیے سے پتہ چلا ہے کہ ٹی بی یو کے متبادل ڈائمر کی تشکیل کو منتشر تعاملات کے ذریعے مستحکم کیا جانا چاہیے۔ مطالعہ سے پتہ چلتا ہے کہ ٹی بی یو گروپوں کے درمیان منتشر تعاملات مالیکیول کو ~ 60 کیلوری/مول استحکام فراہم کرتے ہیں، جو اضافی ٹی بی یو گروپوں سے ناموافق سٹیریک تعاملات پر قابو پانے کے لیے کافی ہے۔ مزید برآں، ڈائمر میں ایک 1.67Å C-C سنگل بانڈ ہوتا ہے، جو کینونکل 1.54Å C-C سنگل بانڈ سے بہت لمبا ہوتا ہے۔ طویل سی-سی بندھن کے باوجود، یہ مالیکیول منتشر ہونے پر مبنی استحکام کے ذریعے کمرے کے درجہ حرارت پر مستحکم رہتا ہے۔ صرف ٹی بی یو کے متبادل ہیکسافینائلتھین کے علاوہ، شریینر اور ساتھی کارکنوں نے طویل سی-سی بانڈ اور مختصر ایچ-ایچ رابطے دونوں بنانے کے لیے "منتشر توانائی دینے والوں" کے ساتھ نئے مالیکیولز کی ترکیب کی ہے۔ منتشر استحکام کے اثر کی مزید تحقیقات میٹا کے متبادل ہیکسافینائلتھین مالیکیولز کی ایک سیریز کے ساتھ کی گئی جو می، آئی پی آر، ٹی بی یو، سی آئی، اور ایڈمنٹائل گروپوں کے ساتھ تبدیل کیے گئے تھے۔ ان مالیکیولز میں سے، صرف ٹی بی یو اور ایڈمنٹائل اینالاگس کو سر سے سر تک ڈائمر بنانے کے لیے مشاہدہ کیا گیا، جو سخت، پولرائزبل متبادلات کے لیے منتشر استحکام کی حساسیت کو ظاہر کرتے ہیں۔ بین سالماتی رابطوں کو مستحکم کرنے کے لیے منتشر استحکام کا اضافی استعمال کیا گیا ہے۔ جب (3,5-tBu2H3C6) 3CH مالیکیول [(3,5-tBu2H3C6) 3CH] 2 بنانے کے لیے ڈائمرائز ہوتا ہے، تو tBu گروپوں کے درمیان تعاملات کو مستحکم کرنے سے ہائیڈروجین کی مرکزی جوڑی کو 1.566Å کے رابطے کے فاصلے پر لایا جاتا ہے جیسا کہ نیوٹرون ڈفریکشن کے ذریعے طے ہوتا ہے۔ یہ فاصلہ دو ایچ ایٹموں کے مشترکہ وین ڈیر والس ریڈیائی کے اندر اچھی طرح سے ہے، اور اس وقت سب سے مختصر رپورٹ شدہ ایچ۔ ایچ۔ ایچ contact.Researchers نے یہ مؤقف اختیار کیا ہے کہ بھاری ہائیڈرو کاربن ٹیٹرا (ٹیرٹ-بیوٹیل) ٹیٹراہیڈرین کا استحکام جزوی طور پر منتشر قوتوں سے ہے۔ اصل میں، 135 ڈگری سیلسیس تک ہوا میں مالیکیول کے تھرمل استحکام کو کورسیٹ اثر سے منسوب کیا گیا تھا، جس میں رنگ اسٹرین کو جاری کرنے کے لیے سی-سی بانڈ کو لمبا کرنے سے حاصل ہونے والے کسی بھی استحکام کا مقابلہ باقی ٹی بی یو گروپوں کے درمیان بڑھتی ہوئی پسپائی سے کیا جائے گا۔ اگرچہ کورسیٹ اثر غالب قوت ڈرائیونگ استحکام ہے، اس وضاحت کو حال ہی میں ان حسابات کے ساتھ مکمل کیا گیا ہے جو ظاہر کرتے ہیں کہ ٹی بی یو گروپس مالیکیول کو 1.1 کلو کیلوری/مول استحکام فراہم کرتے ہیں۔ غیر نامیاتی کیمسٹری کی منتشر قوتیں دھاتی کمپلیکس میں بڑے لگینڈوں کا استعمال کرکے رد عمل والے آرگنامیٹالک مالیکیولز کو مستحکم کر سکتی ہیں۔ پہلا دو مربوط لکیری سی یو (II) کمپلیکس، سی یو {این (سی ایم ای 3) ڈپ} 2 (ڈپ = سی 6 ایچ 5-2,6 آئی پی آر 2)، لی این (سی ایم ای 3) ڈپ اور سی یو سی ایل کے 1:1 تناسب کو ملا کر تیار کیا گیا تھا۔ اس تعامل کا طریقہ کار معلوم نہیں ہے، لیکن خالص نتیجہ Cu (II) کمپلیکس اور Cu دھات بنانے کے لیے Cu کا غیر متناسب ہونا ہے۔ مصنفین تجویز کرتے ہیں کہ بڑے لگینڈوں سے تقریبا 25 کیلوری/مول کا منتشر استحکام ابتدائی غیر متناسب رد عمل میں مدد کرتا ہے اور یہ استحکام کمپلیکس کے کرسٹل کو ڈپ این = این ڈی آئی پی، این-(سی ایم ای 3) 2 ڈیپ، اور سی یو میٹل میں مزید غیر متناسب ہونے کے ذریعے سڑنے سے روکتا ہے۔ کمپلیکس کی گرتی ہوئی لگینڈ کی تشکیل سے مزید پتہ چلتا ہے کہ منتشر کم کوآرڈینیٹ کمپلیکس کو مستحکم کرتا ہے۔ دھاتی ٹیٹرینوربورنائلز، M (نور) 4 (1-نور = 4 بائی سائیکللو [2.2.1] ہیپٹ-1-یل، M = Fe، Co)، منتشر ہونے سے حاصل ہونے والے استحکام سے فائدہ اٹھاتے ہیں۔ یہ مرکبات رسمی طور پر 4 + آکسیڈیشن ریاستی دھات کے مرکز کے لیے اعلی استحکام ظاہر کرتے ہیں، جسے روایتی طور پر ناموافق β-اخراج سے منسوب کیا گیا ہے۔ کمپیوٹیشنل کام نے اس بات کا تعین کیا ہے کہ قریبی نوربورنائل رابط-45.9 کیلوری/مول توانائی کے قابل ہیں، جو مالیکیول کو نمایاں استحکام فراہم کرتے ہیں۔ اہم گروپ کیمسٹری کی تحقیق نے غیر معمولی مرکزی گروپ بانڈنگ کو فروغ دینے کے لیے منتشر استحکام کا استعمال کیا ہے۔ منتشر قوتوں کو ایک چکور سلیلیٹڈ پلمبیلین ڈائمر کو مستحکم کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے، جو پیرنٹ پیرنٹ ڈپلمبین (Pb2H4) کے مقابلے میں مختلف Pb-Pb بانڈنگ کو ظاہر کرتا ہے۔ سلیلیٹڈ پلمبیلین ڈائمر کے کرسٹل ڈھانچے میں ہر پی بی ایٹم کے بارے میں مختلف ہندسیں ہوتی ہیں، جو اس بات کی نشاندہی کرتی ہیں کہ انو ایک واحد ڈونر-قبولیت تعامل تشکیل دیتا ہے۔ اس کے برعکس، Pb2H4 میں Pb ایٹم ایک ڈبل ڈونر-ایکسیپٹر تعامل میں حصہ لیتے ہیں جس سے مالیکیول کو ایک ٹرانس-بینٹ سٹرکوٹر ملتا ہے۔ کمپیوٹیشنل تحقیقات سے پتہ چلتا ہے کہ سلیلیٹڈ ڈائمر میں پیرنٹ ڈپلمبین Pb2H4 کی بانڈ ڈس ایسوسی ایشن توانائی تقریبا دگنی ہوتی ہے حالانکہ پیرنٹ ڈپلمبین میں وائبرگ بانڈ انڈیکس زیادہ ہوتا ہے۔ مصنفین ڈی ایف ٹی حسابات کے ذریعے تجویز کرتے ہیں کہ بڑے ٹرائمیتھائلسیلل گروپوں کے درمیان منتشر قوتوں سے یہ طے ہوتا ہے کہ ڈائمر کے conformation.Dispersion کو [ایل (ایکس) گا] 2 ای 2 کی شکل کے گا-متبادل ڈبل بانڈڈڈ ڈپنیکٹینز کو مستحکم کرنے میں شامل کیا گیا ہے جہاں ای = اے ایس، ایس بی، بی اور ایل = سی [سی (می) این (2,6-آئی پی آر 2-سی 6 ایچ 3)۔ محققین نے مالیکیول کے اے ایس ورژن کی ترکیب کی اور کمپیوٹیشنل طور پر مکمل سیریز کا تجزیہ کیا۔ پھیلاؤ کے ساتھ اور اس کے بغیر مالیکیولز کی توانائی کا حساب لگا کر، یہ طے کیا گیا کہ مونومر سے بننے پر پھیلاؤ ڈائمر کے اینتھالپک استحکام کو تقریبا دگنا کر دیتا ہے۔ اس صورت میں، مالیکیول کو استحکام فراہم کرنے کے لیے الیکٹرانکس کے ساتھ منتشر جوڑے۔ tBu3SiSitBu3، یا سپرڈیسیلین میں ایک توسیعی Si-Si بانڈ کے تھرمل استحکام کو بھی منتشر تعاملات سے منسوب کیا گیا ہے۔ سپرڈیسیلین میں ٹھوس حالت میں 2.697Å کی سی-سی بانڈ کی لمبائی ہوتی ہے، جو پیرنٹ ڈائیلین H3SiSiH3 میں 2.331Å کے گیس فیز سی-سی بانڈ کی لمبائی کے مقابلے میں نمایاں طور پر بڑھ جاتی ہے۔ طویل بانڈ کی لمبائی کے باوجود، سپر ڈائیسلین 323K تک تھرمل استحکام ظاہر کرتا ہے۔ منتشر قوتیں مالیکیول کو غیر فعال رکھتی ہیں یہاں تک کہ جب اس کا بنیادی سی-سی بانڈ لمبا ہوتا ہے۔ اسی طرح، سب سے طویل معلوم جی-جی بانڈ tBu3GeGetBu3 میں پایا جاتا ہے اور اسے منتشر استحکام سے بھی سہولت ملتی ہے۔ ڈسپریشن اسٹیبلائزیشن کو (ٹی بی یو سی) 3 پی کے لیے بھی استعمال کیا گیا ہے، جو ہائیڈرو کاربن ٹیٹراہیڈرین کا ایک اہم گروپ اینالاگ ہے۔ مونو فاسفیٹیٹراہیڈرین، (ٹی بی یو سی) 3 پی، ڈائی فاسفیٹیٹراہیڈرین، (ٹی بی یو سی پی) 2 سے زیادہ تھرمل استحکام ظاہر کرتا ہے، جو صرف-32 ڈگری سیلسیس پر گل جاتا ہے۔ اضافی استحکام کو ملحقہ، بڑے tBu گروپوں کے درمیان منتشر تعاملات سے منسوب کیا گیا ہے۔ کمپیوٹیشنل تجزیے کے ذریعے، مصنفین نے 9 ایچ-ایچ تعاملات کی نشاندہی کی جو ہر ایک-0.7 کیلوری/مول توانائی فراہم کرتا ہے، جس سے ٹی بی یو گروپوں کو اکٹھا کرنے کے سٹیریک پینلٹی پر قابو پایا جاتا ہے۔ کم بڑے ہائیڈروجن کے لیے تبدیل کیے گئے ٹی بی یو گروپوں کے ساتھ جیومیٹری کی اصلاح مالیکیول کی شکل میں نمایاں تبدیلی کا سبب بنتی ہے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ پھیلاؤ مالیکیول کی ساخت کو مستحکم کرنے میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ ایپلی کیشنز منتشر مستحکم مالیکیول تحقیق کا ایک فعال شعبہ ہیں۔ موجودہ منتشر تعاملات کی جانچ زیادہ تر مالیکیولز کی ترکیب کے بعد کی گئی ہے، لیکن ذہن میں منتشر اثرات کے ساتھ مالیکیولر ڈیزائن نے مستقبل کے ممکنہ استعمال کے لیے کچھ جوش پیدا کیا ہے۔ منتشر تعامل کے اثر کا موازنہ مایوس لیوس جوڑوں پر ابھرتے ہوئے کام سے کیا گیا ہے، اور یہ قیاس کیا جاتا ہے کہ منتشر مستقبل کے اتپریرک میں مفید ثابت ہوسکتا ہے۔ حوالہ جات وان ڈیر والس مالیکیول