Coordination cage
ہم آہنگی کے پنجرے حل میں تین جہتی ترتیب شدہ ڈھانچے ہیں جو میزبان مہمان کیمسٹری میں میزبان کے طور پر کام کرتے ہیں۔ وہ نامیاتی دھاتی پیشروؤں کے حل میں خود جمع ہوتے ہیں، اور اکثر کوولینٹ بانڈز کے بجائے مکمل طور پر غیر کوولینٹ تعاملات پر انحصار کرتے ہیں۔ مربوط بانڈز ان کی ورسٹائل جیومیٹریز کی وجہ سے اس طرح کے سپرمولیکولر سیلف اسمبلی میں مفید ہیں۔ تاہم، کوآرڈینیٹ بانڈز کو غیر ہم آہنگ کہنے پر تنازعہ ہے، کیونکہ وہ عام طور پر مضبوط بندھن ہوتے ہیں اور ان کا ہم آہنگ کردار ہوتا ہے۔ کوآرڈینیشن پنجرے اور مہمان کا امتزاج شمولیت مرکب کی ایک قسم ہے۔ کوآرڈینیشن کمپلیکس کو ترکیب کے لیے "نینو لیبارٹریز" کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے، اور دلچسپ انٹرمیڈیٹس کو الگ کرنے کے لیے۔ کوآرڈینیشن پنجرے کے اندر مہمان کی شمولیت کے کمپلیکس دلچسپ کیمسٹری بھی دکھاتے ہیں ؛ اکثر، مہمان کے لحاظ سے پنجرے کی خصوصیات بدل جائیں گی۔ کوآرڈینیشن کمپلیکس سالماتی موئٹیز ہیں، لہذا وہ کلاتھریٹس اور دھاتی نامیاتی فریم ورک سے الگ ہیں۔ تاریخ کے کیمسٹ طویل عرصے سے فطرت میں کیمیائی عمل کی نقل کرنے میں دلچسپی رکھتے رہے ہیں۔ ہم آہنگی کے پنجرے تیزی سے ایک گرما گرم موضوع بن گئے کیونکہ انہیں خود جمع کرکے بنایا جا سکتا ہے، جو فطرت میں کیمسٹری کا ایک ذریعہ ہے۔ ایک مہمان کو شامل کرنے کے قابل بند سطح کے مالیکیول کا تصور 1985 میں ڈونلڈ کرم نے بیان کیا تھا۔ ابتدائی پنجروں کو نیچے سے اوپر تک ترکیب کیا گیا تھا۔ ماکوٹو فوجیٹا نے خود جمع ہونے والے پنجرے متعارف کروائے، جو تیار کرنے میں کم تکلیف دہ ہوتے ہیں۔ یہ پنجرے پولی پوڈل لگینڈز کا استعمال کرتے ہوئے مربع طیارہ کمپلیکس کے گاڑھا ہونے سے پیدا ہوتے ہیں۔ اسمبلی کے نقطہ نظر کوآرڈینیشن پنجرے بنانے کے لیے پانچ اہم طریقے ہیں۔ دشاتمک بندھن میں، جسے کنارے کی طرف خود اسمبلی بھی کہا جاتا ہے، پولی ہیڈرا کو لگینڈ اور دھات کے پیش رو کے اسٹوچیومیٹرک تناسب کا استعمال کرتے ہوئے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ سمیٹری انٹرایکشن کے طریقہ کار میں برہنہ دھاتی آئنوں کو ملٹی برانچڈ چیلیٹنگ لگینڈز کے ساتھ جوڑنا شامل ہے۔ اس کے نتیجے میں انتہائی ہم آہنگ پنجرے بنتے ہیں۔ سالماتی پینلنگ کا طریقہ، جسے چہرے کی طرف جانے والا طریقہ بھی کہا جاتا ہے، وہ طریقہ تھا جو فوجیٹا نے تیار کیا تھا۔ یہاں، سخت لگینڈ 'پینل' کے طور پر کام کرتے ہیں اور کوآرڈینیشن کمپلیکس شکل بنانے کے لیے ان کے ساتھ مل جاتے ہیں۔ بائیں طرف کی شکل میں، پیلے رنگ کے مثلث پینل لگینڈ کی نمائندگی کرتے ہیں، اور نیلے نقطے دھاتی کمپلیکس ہیں۔ کمپلیکس کے لگینڈ خود حتمی جیومیٹری کو نافذ کرنے میں مدد کرتے ہیں۔ کمزور ربط کے طریقہ کار میں، ایک ہیمیلابائل لگینڈ استعمال کیا جاتا ہے: ایک کمزور دھاتی-ہیٹروآٹم بانڈ 'کمزور ربط' ہے۔ کمپلیکس کی تشکیل سپیسرز اور لگینڈز کے درمیان سازگار π-π تعاملات کے ساتھ ساتھ دھات کی چیلیشن سے چلتی ہے۔ اسمبلی میں استعمال ہونے والی دھاتیں پنجرے کے ڈھانچے سے سمجھوتہ کیے بغیر حتمی ڈھانچے میں مزید کارکردگی کے لیے دستیاب ہونی چاہئیں۔ ابتدائی ڈھانچے کو 'کنڈینسڈ' کہا جاتا ہے۔ گاڑھا ڈھانچہ میں، کمزور M-X بانڈ کو منتخب طور پر ایک اعلی بائنڈنگ وابستگی کے ساتھ ایک ذیلی لگینڈ متعارف کروا کر تبدیل کیا جا سکتا ہے، جس سے ایک کھلا پنجرا ڈھانچہ بنتا ہے۔ دائیں طرف کی شکل میں، M دھات ہے، نارنجی ایلیپسس لگینڈ ہیں، اور A ذیلی لگینڈ ہے۔ ڈائی میٹلک بلڈنگ بلاک کے طریقہ کار کے لیے، دو ٹکڑوں کی ضرورت ہوتی ہے: میٹل ڈائمر اور اس کے نان لنکنگ لگینڈ، اور لنکنگ لگینڈ۔ نان لنکنگ لگینڈس کو نسبتا نان لیبائل ہونا چاہیے، اور زیادہ بھاری نہیں ہونا چاہیے ؛ مثال کے طور پر، امیڈینیٹس اچھی طرح سے کام کرتے ہیں۔ منسلک لگینڈ یا تو استوائی یا محوری ہوتے ہیں: استوائی لگینڈ چھوٹے پولی کاربوکسائلاٹو آئن ہوتے ہیں، اور محوری لنکر عام طور پر سخت خوشبودار ڈھانچے ہوتے ہیں۔ مطلوبہ پنجرے کی ساخت کے لحاظ سے محوری اور استوائی لگینڈ الگ سے یا امتزاج میں استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ درجہ بندی ہم آہنگی کے پنجروں کی بہت سی قسمیں موجود ہیں۔ عام طور پر، ہم آہنگی والے پنجرے یا تو ہومولیپٹک یا ہیٹرولیپٹک ہوتے ہیں۔ یعنی وہ یا تو ایک ہی قسم کے لگینڈ سے یا متعدد اقسام سے جمع ہوتے ہیں۔ عام کوآرڈینیشن پنجروں کو اکثر MxLy فارمولے کے ساتھ کوآرڈینیشن کمپلیکس کے طور پر درجہ بند کیا جاتا ہے۔ ہیٹرولیپٹک کمپلیکس عام طور پر زیادہ پیچیدہ ہندسیں بناتے ہیں، جیسا کہ مندرجہ ذیل پنجروں کے ساتھ دکھایا گیا ہے: [M16 (Lp-Ph) 24] 32 + اور [M12 (μ-Lp-Ph) 12 (μ3-Lmes) 4] (BF4) 24۔ سابقہ پنجرے کو دھات (ایم) اور لگینڈ (ایل) کے 2:3 کے تناسب سے جمع کیا جاتا ہے، جہاں دھات تانبے، زنک یا کیڈیمیم ہو سکتی ہے۔ یہ پنجرا ہومولیپٹک ہے اور ہیکساڈیکینیوکلیئر فریم ورک میں جمع ہوتا ہے۔ دوسرا پنجرا ایم بی ایف 4، لگینڈ ایل پی-پی اور لگینڈ ایل مییس کے 4:1:4 کے تناسب سے جمع کیا جاتا ہے۔ یہ پنجرا ہیٹرولیپٹک ہے اور ڈوڈیکینیوکلیئر کیوبکٹوہیڈرل فریم ورک میں جمع ہوتا ہے۔ اس شکل کے سہ رخی چہروں میں سے چار پر لیمس کا قبضہ ہے، جو ٹرائپلی بریجنگ لگینڈ کے طور پر کام کرتا ہے۔ بارہ بقیہ کناروں کو ایج لگینڈس، ایل پی-پی کے ساتھ پھیلایا گیا ہے۔ لگینڈ کوآرڈینیشن پنجروں کے بلڈنگ بلاکس ہیں، اور لگینڈوں کا انتخاب اور تناسب حتمی ساخت کا تعین کرتا ہے۔ ان کی انتہائی ہم آہنگ نوعیت کی وجہ سے، ہم آہنگی کے پنجروں کو اکثر ان کی جیومیٹری کے ذریعے بھی حوالہ دیا جاتا ہے۔ اعلی ہم آہنگی والے پنجروں کی جیومیٹری اکثر پلاٹونک یا آرکیمیڈین ٹھوسوں کی ہوتی ہے۔ بعض اوقات پنجروں کو ان کی جیومیٹریز کے ذریعے اتفاق سے حوالہ دیا جاتا ہے۔ کوآرڈینیشن پنجروں کے نامزد زمروں میں سے، کیویٹینڈ پنجرے اور میٹالوپریزم کچھ زیادہ عام ہیں۔ کیویٹینڈ پنجرے کیویٹینڈ پنجرے کٹوری کی شکل کے نامیاتی مالیکیولز کو جوڑ کر بنائے جاتے ہیں جنہیں کیویٹینڈ کہتے ہیں۔ دو "پیالے" نامیاتی دھاتی کمپلیکس سے جڑے ہوئے ہیں۔ کیویٹینڈ پنجرے کو مؤثر طریقے سے خود جمع کرنے کے لیے، درج ذیل تقاضوں کو پورا کرنا ضروری ہے: کیویٹینڈ اسکیفولڈ سخت ہونا چاہیے، آنے والے دھاتی کمپلیکس کو سی آئی ایس جیومیٹری لگانی چاہیے، اور ڈھانچے میں کافی پری آرگنائزیشن ہونی چاہیے تاکہ پنجرا بنانے کے لیے اینٹروپک رکاوٹ پر قابو پایا جا سکے۔ کھوپڑی اور پنجروں کو جمع کرنے کے لیے استعمال ہونے والے کمپلیکس مربع سطح کے ہوتے ہیں جن میں ایک η2 لگینڈ ہوتا ہے ؛ اس سے حتمی جیومیٹری کو نافذ کرنے میں مدد ملتی ہے۔ سی آئی ایس جیومیٹری کے بغیر، صرف چھوٹے اولیگومر بنتے ہیں۔ سیلف اسمبلی کے لیے لگینڈ کے تبادلے کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔ کمزور پابند آئن جیسے بی ایف 4-اور پی ایف 6-اسمبلی کو فروغ دیتے ہیں کیونکہ وہ کمپلیکس کو چھوڑ دیتے ہیں تاکہ یہ باقی ڈھانچے پر نائٹریلز کے ساتھ باندھ سکے۔ میٹالوپریزم کوآرڈینیشن کیج کی ایک اور عام قسم ہے۔ انہیں کالم نما لگینڈس سے منسلک پلانر ماڈیولز سے جمع کیا جا سکتا ہے۔ ایک مثالی ترکیب [(η6-p-cymene) 6Ru6 (μ3-tpt-κN) 2 (μ-C6HRO4-κO) 3] 6 + سے شروع ہوتی ہے جس میں 2,4,6-tri (پائریڈین-4-yl)-1,3,5-triazine (tpt) کے لنکر کا استعمال کیا جاتا ہے۔ میٹالپریزم کی ہائیڈروفوبک گہا میں مختلف مہمان مالیکیولز کو بند کر دیا گیا ہے۔ مہمانوں کی چند مثالیں بائیوکونجوگیٹ مشتقات، دھاتی کمپلیکس، اور نائٹرو ایرومیٹکس ہیں۔ کیپلریٹس کیپلریٹس ایسے پنجرے ہیں جو A4X3 سٹوچیومیٹری کے ساتھ ایج ٹرانجسٹیو (Cu2) ایم او ایف سے ملتے جلتے ہیں۔ درحقیقت، انہیں دھاتی نامیاتی پولی ہیڈرا سمجھا جا سکتا ہے۔ یہ پنجرے ان اقسام سے بالکل مختلف ہیں جن کے بارے میں پہلے بات کی گئی تھی کیونکہ وہ بہت بڑے ہوتے ہیں، اور ان میں بہت سی گہا ہوتی ہیں۔ بڑے قطر والے کمپلیکس مطلوب ہو سکتے ہیں کیونکہ ٹارگٹ گیسٹ مالیکیول زیادہ بڑے اور پیچیدہ ہوتے جا رہے ہیں۔ ان پنجروں میں پیاز کی طرح متعدد خول ہوتے ہیں۔ ثانوی بلڈنگ یونٹس جیسے ڈائنوکلیئر (Cu2) ایسیٹیٹ پرجاتیوں کو بلڈنگ بلاکس کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ اوپر کے پنجرے میں، بیرونی خول ایک کیوبکٹوہیڈرون ہے ؛ اس کی ساخت ایم-بی ٹی ای بی لگینڈ سے دو ملحقہ بینزوئیٹ موئٹیز سے آتی ہے۔ تیسرا بینزوئٹ اندرونی خول سے منسلک ہوتا ہے۔ اندرونی دائرے میں {Cu2} اکائیاں کئی مختلف سمتوں کو اپناتی ہیں۔ اندرونی دائرے میں لیبائل کمپلیکس نینو میٹر پیمانے پر بڑے ہدف والے مہمانوں کو پابند کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ اس سائز کا ایک کمپلیکس بنانا جو اب بھی گھلنشیل ہے ایک چیلنج ہے۔ تعاملات کوآرڈینیشن پنجروں کا استعمال مہمان-مہمان اور میزبان-مہمان تعاملات اور رد عمل کا مطالعہ کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ کچھ مثالوں میں، پلانر خوشبودار مالیکیول میٹالوپریزم کے اندر اسٹیک ہوتے ہیں، جیسا کہ یو وی مرئی سپیکٹروسکوپی کے ذریعے مشاہدہ کیا جا سکتا ہے۔ دھاتی-دھاتی تعاملات کا بھی مشاہدہ کیا جا سکتا ہے۔ مخلوط ویلینس پرجاتیوں کو کوآرڈینیشن پنجروں کے اندر بھی پھنس لیا گیا ہے۔ حوالہ جات کوآرڈینیشن کیمسٹری سپرمولیکولر کیمسٹری