Carbones
کاربن انووں کی ایک کلاس ہے جس میں 1 ڈی پرجوش حالت میں کاربن ایٹم ہوتا ہے جس کی رسمی آکسیکرن حالت صفر ہوتی ہے جہاں چاروں ویلنس الیکٹران غیر بند شدہ تنہا جوڑوں کے طور پر موجود ہوتے ہیں۔ یہ کاربن پر مبنی مرکبات فارمولا CL2 کے ہیں جہاں L ایک مضبوطی سے σ عطیہ کرنے والا لگینڈ ہے، عام طور پر ایک فاسفین (کاربوڈی فاسفورانیز) یا ایک N-ہیٹروسائکلک کاربینی/NHC (کاربوڈی کاربینیز)، جو مرکزی کاربن ایٹم کو ڈونر-ایکسیپٹر بانڈز کے ذریعے مستحکم کرتا ہے۔ کاربنز میں σ-اور π-سمیٹری دونوں کے ساتھ اعلی توانائی کے مدار ہوتے ہیں، جو انہیں مضبوط لیوس بیس اور مضبوط π-بیک ڈونر متبادل بناتے ہیں۔ کاربون اعلی پروٹون وابستگی رکھتے ہیں اور مضبوط نیوکلیوفائل ہوتے ہیں جو انہیں مختلف قسم کے مرکزی گروپ اور منتقلی دھاتی کمپلیکس میں لگینڈ کے طور پر کام کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ کاربن کوآرڈینیٹڈ عناصر بھی مختلف قسم کے رد عمل کی نمائش کرتے ہیں اور مختلف نامیاتی اور اہم گروپ رد عمل کو متحرک کرتے ہیں۔ ساخت اور بندھن کاربوڈی فاسفورنز کی ابتدائی ترکیبوں میں، اس ڈھانچے کو مجموعی طور پر غیر جانبدار انواع کے درمیان گونج ہائبرڈ کے طور پر بیان کیا گیا تھا جس میں مرکزی کاربن ایٹم اور دو پیچیدہ فاسفورس ایٹموں کے درمیان ڈبل بانڈ موجود ہوتے ہیں اور ایک زوٹیریونک نوع جو فاسفورس کے دونوں ایٹموں پر مثبت چارج اور مرکزی کاربن ایٹم پر-2 کا مجموعی چارج رکھتی ہے۔ تاہم، ہیکسافینیلکاربوڈی فاسفورائن پر کمپیوٹیشنل مطالعات سے پتہ چلا ہے کہ سب سے زیادہ قبضے والے سالماتی مدار دونوں بنیادی طور پر کاربن پر مقامی تھے اور ان میں ایسی شکلیں تھیں جو سالماتی مداروں کو بانڈ کرنے کے بجائے σ-اور π-ہم آہنگ تنہا جوڑوں کی نشاندہی کرتی تھیں۔ اضافی حسابات نے مرکزی کاربن ایٹم اور پیچیدہ فاسفورس ایٹموں کے درمیان σ-بانڈنگ آربیٹلز کو دکھایا لیکن فاسفورس پر کوئی آربیٹل مقامی نہیں تھا، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ فاسفورس ایٹم اپنے تنہا جوڑوں کو کاربن پر غیر آباد ویلینس آربیٹلز میں عطیہ کر رہے تھے تاکہ ڈونر-ایکسیپٹر کمپلیکس تشکیل پائے۔ کرسٹلگرافک ڈیٹا سے یہ بھی پتہ چلتا ہے کہ ہیکسافینیلکاربوڈی فاسفورائن ڈھانچہ 131.7 ° کے P-C-P بانڈ اینگل کے ساتھ لکیری کے بجائے نمایاں طور پر جھکا ہوا تھا۔ کاربوڈی کاربینیز کاربوڈی کاربینیز کی ساخت کاربوڈی فاسفورانیز سے بہت ملتی جلتی ہے۔ این-میتھائل-متبادل کاربوڈیکاربین کے لیے کمپیوٹیشنل ڈیٹا نے کاربن-کاربن بانڈ کی پیش گوئی کی جس کی لمبائی 1.358 Å پر ایک عام ایلین میں C = C بانڈ سے صرف معمولی لمبی ہے (ایلین کے لیے 1.308 Å کے مقابلے میں)، لیکن 131.8 ° کے نمایاں جھکے ہوئے بانڈ زاویے کے ساتھ (ایک معیاری لکیری ایلین کے لیے 180° کے مقابلے میں)۔ ایکس رے کرسٹلگرافی نے تجرباتی طور پر پیمائش شدہ C = C بانڈ کی لمبائی 1.348 Å اور 131.8 ° کے C-C-C بانڈ اینگل کے ساتھ ڈھانچے کی تصدیق کی جو مرکزی کاربن ایٹم پر موجود دو تنہا جوڑوں کی نشاندہی کرتا ہے۔ مزید حسابات سے پتہ چلتا ہے کہ دو سب سے زیادہ قبضے والے سالماتی مداروں کو بنیادی طور پر مرکزی کاربن ایٹم پر دو تنہا جوڑوں کے طور پر مقامی بنایا گیا ہے، جیسے کہ ہیکسافینیل کاربوڈی فاسفورائن کے ساتھ، حالانکہ ان کی بہتر π-قبول کرنے والی خصوصیات کی وجہ سے N-ہیٹروسائکلک کاربینی کاربن ایٹموں پر π-سمیٹرک مدار کی قدرے زیادہ ڈیلوکلائزیشن کے ساتھ۔ یہ این-ہیٹروسائکلک کاربینی لگینڈس اور دو آزاد تنہا جوڑوں کے ساتھ باضابطہ طور پر کاربن (0) ایٹم کے درمیان ڈونر-قبولیت تعامل کا اشارہ ہے۔ دیگر کاربینی ڈھانچے فاسفیکٹین یلائڈز (عمومی فارمولا R3P = C = C = O) اور کاربن سب آکسائیڈ (O = C = C = C = O) نے بھی کاربن جیسی خصوصیت کا مظاہرہ کیا ہے جہاں کاربن (0) پرجاتیوں نے کاربن مونو آکسائیڈ کے ساتھ ڈونر-ایکسیپٹر تعامل میں حصہ لیا ہے۔ ٹریفینیل فاسفورانیلیڈینکیٹن (پی ایچ 3 پی سی 2 او) کے کرسٹل ڈھانچے نے دیگر کاربن (0) مرکبات کی جھکی ہوئی ساخت کے مطابق 145.5 ° کا پی-سی-سی بانڈ زاویہ ظاہر کیا۔ اگرچہ کمپیوٹیشنل اور تجرباتی اعداد و شمار دونوں نے کاربن سب آکسائیڈ کے لیے ایک لکیری ڈھانچے کی نشاندہی کی، لیکن انہی ماڈلز نے لکیری کاربن سب آکسائیڈ اور جھکی ہوئی کاربن سب آکسائیڈ کے درمیان صرف 1.9 کیلوری مول−1 (7.9 کے جے مول−1) کے توانائی کے فرق کی پیش گوئی کی۔ موڑنے میں آسانی اور دو سب سے زیادہ قبضے والے سالماتی مداروں میں کاربن کی نسبتا بڑی شراکت لکیری جیومیٹری کے باوجود ایک خاص حد تک کاربن جیسی خصوصیت کا اشارہ کرتی ہے۔ ترکیب کاربوڈی فاسفورانیز کاربوڈی فاسفورانیز کی ترکیب کے لیے ایک حکمت عملی میں کاربن ریجینٹ پر اس کی + 2 یا + 4 آکسیکرن حالت میں کم کرنے والے ایجنٹ کا استعمال شامل ہے۔ ایک مرکب کی پہلی کامیاب ترکیب جسے اب کاربوڈی فاسفورائن کے طور پر تسلیم کیا گیا ہے، رامیرز اور دیگر نے حاصل کی تھی۔ 1961 میں اس طریقہ کار کے ساتھ۔ ڈگلیم کے محلول میں لٹکائے گئے پوٹاشیم دھات کے ساتھ میتھیلائڈبیس-(ٹرائیفینیل فاسفونیم) برومائڈ کو ہلا کر، پوٹاشیم نے ابتدائی مواد کو کم کر کے ہیکسافینائل کاربوڈی فاسفورائن کو مستحکم، پیلے رنگ، کرسٹل ٹھوس کے طور پر تشکیل دیا۔ الکائل کے متبادل کاربوڈی فاسفورنز کی ترکیب کے متبادل طریقوں میں کاربن (IV) یا کاربن (II) کے ابتدائی مواد کی ڈیپروٹونیشن یا خاتمہ شامل ہے۔ کاربن (IV) یا کاربن (II) ڈائیفاسفین نمک کو مضبوط بیس جیسے سوڈیم ہائیڈرائڈ یا سوڈیم ایمائڈ کے ساتھ رد عمل ظاہر کرنے سے مرکزی کاربن ایٹم کو ڈیپروٹونیٹ کر کے مطلوبہ کاربوڈی فاسفورن بن سکتا ہے۔ متبادل طور پر، ایک ہالیڈ کے متبادل فاسفونیم نمک ایک مضبوط بیس کی موجودگی میں کاربوڈی فاسفورائن بنانے کے لیے خاتمے کے رد عمل سے گزر سکتا ہے۔ زیادہ متنوع کاربوڈی فاسفورانیز کے لیے مصنوعی طریقے بھی تیار کیے گئے ہیں۔ میتھائلینیڈ فاسفائنز بالترتیب O-متبادل اور S-متبادل کاربوڈی فاسفورانیز بنانے کے لیے ہیکسافلوورواسیٹون یا تھیواسیٹون کے ساتھ تعامل سے گزریں گی۔ سائیکلک کاربوڈی فاسفورانیز کو بیس (ڈائیسوپروپیلامینو) فاسفینو ڈائیزومیتھین کے ساتھ بیس (ڈائیلیکیلامینو) فاسفینیم ٹرائی فلیٹ کے اضافی بینزونیٹریل کے ساتھ رد عمل کے ذریعے بھی کامیابی کے ساتھ ترکیب کیا گیا ہے جس کے بعد ہیکسامیتھائلڈسیلازائڈ کے ساتھ ڈیپروٹونیشن ہوتا ہے۔ کاربوڈیکاربین پہلی کاربوڈیکاربین کی ترکیب پہلی کاربوڈی فاسفورائن کی ترکیب کے مقابلے میں بہت بعد میں حاصل کی گئی تھی، 2008 میں ڈائکر اور دیگر نے۔ پہلا مرحلہ میتھائل ٹرائی فلیٹ کا استعمال کرتے ہوئے بیس (این-میتھائل بینزیمیڈازول-2-وائی ایل) میتھین کی میتھیلیشن تھا اور دوسرا مرحلہ مطلوبہ این-ہیٹروسائکلک-کاربینی-متبادل کاربون حاصل کرنے کے لیے پوٹاشیم بیس (ٹرائمیتھائلسیل) امیڈ (کے ایچ ایم ڈی ایس) کا استعمال کرتے ہوئے کاربن (II) پرجاتیوں کی ڈیپروٹونیشن تھی۔ اسی طرح کے غیر سائیکلک کاربوڈیکاربینز کو امینیم نمکیات سے ڈائیمیتھائیلیسیٹامائڈ (ڈی ایم اے) میں ابتدائی مواد کے دو مساوی اجزاء کے ارتکاز کے ذریعے کامیابی کے ساتھ ترکیب کیا گیا ہے، اس کے بعد ڈائیمیتھائیلامائن کے ساتھ نیوکلیوفیلک متبادل، پھر این-بیوٹیلیتھیم کے ساتھ ڈیپروٹونیشن ٹیٹراامینوالین بنانے کے لیے جو کاربوڈیکاربین کے طور پر کام کرتا ہے۔ مزید برآں، غیر متناسب کاربوڈی کاربینز کی آسان ترکیب کا ایک طریقہ چن اور دیگر نے تیار کیا تھا۔ 2015 میں ایک سادہ نیوکلیوفیلک متبادل رد عمل کا استعمال کرتے ہوئے۔ ایک مختلف این ایچ سی موئٹی پر مشتمل تھیوتھر کے ساتھ این-ہیٹروسائکلک کاربینی اسکیفولڈ کے ساتھ تبدیل شدہ اولیفن کا رد عمل ایک ایسی مصنوعات پیدا کرتا ہے جسے بہتر فعالیت کے ساتھ دو مختلف کاربینی متبادلات کے ساتھ کاربوڈی کاربینی کو برداشت کرنے کے لیے آسانی سے ڈیپروٹونیٹ کیا جا سکتا ہے۔ رد عمل کی بنیاد مرکزی کاربن ایٹم پر دو تنہا جوڑوں کی موجودگی کاربن کے لیے برونسٹڈ-لوری اڈوں کے طور پر کام کرنا اور تیزاب سے دو پروٹانوں کو قبول کرنا ممکن بناتی ہے۔ کاربوڈی فاسفورائن کے لیے عام پہلا پروٹون وابستگی کمزور ترین بیس کے لیے 209.3 kcal mol−1 (875.7 kJ mol−1) سے لے کر مضبوط ترین بیس کے لیے 287.6 kcal mol−1 (1203 kJ mol−1) اور دوسرے پروٹون وابستگی 70.6 kcal mol−1 (295 kJ mol−1) سے لے کر 188.9 kcal mol−1 (790.4 kJ mol−1) تک ہوتی ہے۔ موازنہ کے لیے، پوٹاشیم ہائیڈروکسائڈ کا پروٹون تعلق 1101.8 kJ mol−1 ہے، جو اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ کاربوڈی فاسفورانیز مضبوط اڈوں کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ کاربوڈیکاربین کاربوڈی فاسفورنز سے بھی زیادہ مضبوط اڈوں کے طور پر کام کر سکتے ہیں جن میں پہلے پروٹون کی وابستگی 294.3 kcal mol−1 (1231 kJ mol−1) تک پہنچ جاتی ہے۔ تاہم، کاربوڈی کاربینیز کے لیے دوسرے پروٹون کے تعلق کاربوڈی فاسفورانیز کے مقابلے میں ہوتے ہیں اور N-ہیٹروسائکلک کاربینی کے متبادلات کی شناخت کے لحاظ سے تغیر کی نمائش کرتے ہیں جس میں 155.3 kcal mol−1 (649.8 kJ mol−1) سے لے کر 168.4 kcal mol−1 (704.6 kJ mol−1) تک کی اقدار کی حد ہوتی ہے۔ یہ این-ہیٹروسائکلک کاربینی متبادلات کے کاربن ایٹموں پر π-سمیٹرک لون جوڑے کی بڑھتی ہوئی ڈیلوکلائزیشن کی وجہ سے ہے جس سے متبادلات کی شناخت پر دوسرے پروٹون وابستگی کا انحصار بڑھتا ہے۔ مضبوط برانسٹڈ-لوری بیس ہونے کے علاوہ، کاربن نیوکلیوفیلک بھی ہوتے ہیں اور منتقلی کی دھاتوں اور اہم گروپ عناصر کے ساتھ ہم آہنگی کرتے وقت مضبوط لیوس بیس کے طور پر کام کرتے ہیں۔ متعدد کمپیوٹیشنل مطالعات سے پتہ چلا ہے کہ کاربوڈی فاسفورنز دھاتی-لیگینڈ بانڈ کی علیحدگی کی توانائیوں کے ساتھ ٹونگسٹن اور نکل سے مضبوطی سے جڑے ہوئے ہیں جو بعض مرکبات کے لیے کاربن مونو آکسائیڈ دھاتی-لیگینڈ بانڈز سے زیادہ تھیں۔ تجرباتی طور پر، مختلف قسم کے دھاتی-کاربوڈی فاسفورائن کمپلیکس کی ترکیب اور خصوصیات کی گئی ہیں، جن میں ٹونگسٹن، نکل، تانبے، چاندی اور سونے جیسی دھاتیں شامل ہیں۔ گولڈ کمپلیکس خاص طور پر قابل ذکر ہے کیونکہ یہ پہلا جیمینل ڈگولڈ کمپلیکس ہے اور کاربن (0) کمپاؤنڈ کے طور پر کاربوڈی فاسفورنز کی ساخت کی حمایت کرنے والے تجرباتی ثبوت فراہم کرتا ہے جس میں مرکزی کاربن ایٹم پر دو تنہا جوڑے سونے کے ایٹموں کو عطیہ کرتے ہیں۔ کاربوڈی کاربن کو مختلف منتقلی دھاتوں جیسے روڈیم اور سونے کے ساتھ کمپلیکس بنانے کے لیے بھی دکھایا گیا ہے۔ سابقہ تجربے میں، جب ایک روڈیم کاربونل کمپلیکس کو کاربوڈیکاربین کے ساتھ مربوط کیا گیا تھا، تو کاربن آکسیجن کے پھیلاؤ کی تعدد 2014 سینٹی میٹر-1 پر مشاہدہ کی گئی تھی جو اسی کاربن آکسیجن کے پھیلاؤ کی تعدد سے نمایاں طور پر کم ہے جب روڈیم کو این-ہیٹروسائکلک کاربینی (2058 سینٹی میٹر-1 اور 2036 سینٹی میٹر-1 کے درمیان) کے ساتھ مربوط کیا جاتا ہے جو کاربن کی دوسری کاربن لون جوڑی سے مضبوط π-عطیہ کرنے والے اثر کی نشاندہی کرتا ہے۔ ٹرانزیشن میٹل کمپلیکس میں کاربن لگینڈ پر مشتمل ٹرانزیشن میٹل کمپلیکس بھی وسیع پیمانے پر رد عمل ظاہر کرتے ہیں۔ 2015 میں، پرانکیویسیس اور دیگر۔ ایک روتھینیم (II) اتپریرک کی ترکیب کی گئی جو دو مختلف کاربوڈیکاربین لگینڈوں کے ساتھ مربوط تھا جو بہترین ڈائیسٹریو سلیکٹیویٹی اور کریبٹری کے اتپریرک سے ملتی جلتی سرگرمی کے ساتھ اولیفن کو اتپریرک طور پر کم کرنے میں کامیاب تھا۔ بیس (پائریڈائن) کاربوڈیکاربین لگینڈس کے ساتھ پیلیڈیم (II) اتپریرک سوزوکی-میاورا اور ہیک-میزوروکی جوڑے کے رد عمل کے لیے کامیاب اتپریرک ثابت ہوئے ہیں جبکہ کاربوڈیکاربین پنسر لگینڈس کے ساتھ مربوط روڈیم (I) اتپریرک کو دکھایا گیا ہے اور ڈائنز۔ اہم گروپ کمپلیکس میں رد عمل کاربن بھی اہم گروپ عناصر کے ساتھ کمپلیکس تشکیل دے سکتے ہیں۔ کاربن کی مضبوط σ-اور π-عطیہ دینے والی خصوصیات نے انہیں رد عمل والے مرکزی گروپ پر مبنی انواع کو مستحکم کرنے کے لیے بہترین اوزار بنا دیا ہے۔ کاربوڈیکاربین کو نوول بوران پر مشتمل مرکبات جیسے بورینیم آئنوں کی کامیاب ترکیب میں استعمال کیا گیا ہے، جو مفید نظری خصوصیات کے ساتھ ساتھ ایک ڈکیشنک ٹرائکوآرڈینیٹ ہائیڈریڈوبورون کمپاؤنڈ کی نمائش کر سکتے ہیں۔ کاربن ہڈیوں کو π-بانڈنگ کردار کے ساتھ مستحکم کاربن بسمتھ پرجاتیوں کی پہلی ترکیب میں بھی استعمال کیا گیا ہے۔ کاربوڈیکاربینز نے سی-ایچ ایکٹیویشن کے ساتھ ساتھ بیریلا سائیکل رنگ کی توسیع کے ذریعے پانچ رکنی بیریلا سائیکل کی ترکیب کے ساتھ بیریلیم کیمسٹری کے میدان میں بھی نمایاں افادیت دیکھی ہے۔ حوالہ جات کاربن مرکبات