N-Heterocyclic carbene boryl anion
این-ہیٹروسائکلک کاربینی بوریل آئن این-ہیٹروسائکلک کاربینی (این ایچ سی) کی ایک آئسو الیکٹرانک ساخت ہے، جہاں کاربینی کاربن کو بوران ایٹم سے تبدیل کیا جاتا ہے جس میں-1 چارج ہوتا ہے۔ این ایچ سی بوریل آئنوں میں پلینر جیومیٹری ہوتی ہے، اور بوران ایٹم کو ایس پی 2 ہائبرڈائزڈ سمجھا جاتا ہے۔ وہ انتہائی مضبوط اڈوں کے طور پر کام کرتے ہیں، کیونکہ وہ بہت نیوکلیوفیلک ہوتے ہیں۔ بوران ایٹم سے آنے والے σ-عطیہ کی وجہ سے ان کا بہت مضبوط ٹرانس اثر بھی ہوتا ہے۔ عام این ایچ سی کے مقابلے میں این ایچ سی بوریل آئنوں میں الیکٹران خارج کرنے کا کردار زیادہ مضبوط ہوتا ہے۔ یہ خصوصیات این ایچ سی بوریل آئنوں کو بہت سی ایپلی کیشنز میں کلیدی لگینڈ بناتی ہیں، جیسے کہ پولی سائیکلک ارومیٹک ہائیڈرو کاربن، اور زیادہ عام طور پر کم آکسیڈیشن اسٹیٹ مین گروپ عنصر بانڈنگ۔ جب سے 1990 میں آرڈوینگو کے ذریعہ پہلے کرسٹل کاربینی ڈھانچے کو الگ کیا گیا تھا، تب سے این ایچ سی کی مختلف خصوصیات کو ٹیون کرنا مرکزی گروپ کیمسٹری میں مطالعہ کا ایک مقبول شعبہ رہا ہے۔ پہلے این ایچ سی بوریل آئن کو 2006 میں سیگاوا نے ترکیب کیا تھا۔ کمپلیکس کے پیش رو کو سب سے پہلے میگنیشیم کے ذریعہ ڈائیمین کی کمی کے بعد بی بی آر 3 کے ساتھ تعامل کے ذریعے ترکیب کیا گیا تھا۔ حتمی کمپلیکس کو لیتھیم نیفتھلینائڈ کے ذریعے برومو-ڈیازابورول کمپلیکس میں بوران-برومائڈ بانڈ پر کلیویج کے ذریعے ترکیب کیا گیا تھا۔ اس تعامل نے ایک بوریلیتھیم کمپلیکس بنا دیا، جہاں بوران ایٹم آزاد بوریل آئن کے ساتھ مضبوط ساختی مماثلت ظاہر کرتا ہے۔ ان مماثلتوں سے پتہ چلتا ہے کہ بوران میں آئنک-1 چارج ہوتا ہے اور اسے سنگلٹ کاربینی کے آئسو الیکٹرانک مرکب کے طور پر پہچانا جاتا ہے۔ اس ترکیب کی کلید نائٹروجن پر بڑے آر متبادل تھے جو ڈائمرائزیشن کو روکتے تھے، جو کہ بوران کیمسٹری میں عام ہے۔ ان بڑے متبادلات اور کم درجہ حرارت نے انواع کی کامیاب علیحدگی فراہم کی۔ مختلف بوریلیتھیم بیک بونز این ایچ سی بوریل آئن کی پہلی ترکیب کے بعد، سیگاوا نے کمپلیکس کی بیک بونز کو تبدیل کرکے دیگر این ایچ سی بوریل آئنوں کی ترکیب جاری رکھی۔ 2008 میں، یہ پایا گیا کہ پہلے بوریل آئنوں کی طرح ہی کم کرنے والے حالات کا استعمال کرکے، بہت سے دوسرے این ایچ سی بوریل آئنوں کی ترکیب کی جا سکتی ہے۔ "ننگی" بوریل اینین اے "ننگی" بوریل اینین، جس میں-1 بوران کے قریب کوئی کیشن نہیں ہے، کو امیڈ میٹا تھیسس رد عمل کے ذریعے ترکیب کیا جا سکتا ہے۔ جو بنتا ہے وہ ایک بوریل پوٹاشیم ڈائمر ہے، جس میں K + آئن نائٹروجن اور بوران مراکز پر موجود متبادل پر موجود دونوں کاربن کے ساتھ کمزور تعامل کرتے ہیں۔ K-B بانڈ کے فاصلے> 3.1 Å ہیں، جو کوولینٹ ریڈیائی کے مجموعے سے بہت زیادہ ہیں۔ مزید برآں، N-B-N بانڈ اینگل حساب شدہ گیس فیز آئن کے بہت قریب ہے، جس سے یہ نتیجہ اخذ ہوتا ہے کہ بوریل آئن جتنا ممکن ہو "آزاد" ہے۔ گروپ 1 اور 2 عناصر کے ساتھ رد عمل کا بندھن جب این ایچ سی بوریل آئن بوریلیتھیم نمک کی شکل میں ہوتا ہے، تو اس نے سی او کے ساتھ رد عمل ظاہر کیا ہے، جو صنعتی میدان میں سب سے اہم تعمیراتی بلاکس میں سے ایک ہے۔ کمپلیکس ایک اندراج کے رد عمل سے گزرتا ہے، جہاں ایک قلیل مدتی نوع بنانے کے لیے بی-لی بانڈ میں سی او داخل کیا جاتا ہے۔ یہ تعامل کاربونیلیٹو جوڑے کے تعاملات میں امید افزا ایپلی کیشنز کو ظاہر کرتا ہے، جہاں CO داخل کرنا ضروری ہے۔ 2007 میں، پہلا بی-ایم جی سنگل بانڈ لگینڈ کے طور پر این ایچ سی بوریل آئن کا استعمال کرتے ہوئے ترکیب کیا گیا تھا۔ بی-ایم جی بانڈ کوولینٹ ریڈیائی کے مجموعے سے قدرے لمبے ہوتے ہیں، لیکن اس کی وجہ سالوینٹ کے ہم آہنگی کی وجہ سے کمزور کولومبی تعامل کو قرار دیا گیا ہے، جو اس تجربے میں ٹی ایچ ایف تھا۔ یہ سالوینٹ تعامل مالیکیول کی جیومیٹری کو بھی متاثر کرتا ہے، کیونکہ کرسٹل کی ساخت سے پتہ چلتا ہے کہ ایم جی ایٹم کا ایک مسخ شدہ ایس پی 3 ہائبرڈائزڈ مرکز ہے۔ تاہم، نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ ایم جی-بی بانڈ میں آئنک کردار ہوتا ہے اور اسے واحد بانڈ سمجھا جا سکتا ہے۔ ایک اور ایم جی-بی بانڈ کو این ایچ سی بوریل آئن کو ایم جی کمپاؤنڈ کے ساتھ 2:1 کے تناسب سے رد عمل ظاہر کرکے ترکیب کیا گیا۔ اس ایم جی ایٹم میں ایک مسخ شدہ ٹیٹراہیڈرل کوآرڈینیشن بھی تھی، جسے سالوینٹ (ٹی ایچ ایف) کے کوآرڈینیشن سے بھی منسوب کیا گیا تھا۔ پہلا بی-بی بانڈ 2014 میں رپورٹ کیا گیا تھا، تاہم اس بانڈ نے آئنک بانڈ کے بجائے زیادہ کوولینٹ کردار دکھایا جو اس کمپلیکس کے ایم جی اینالاگ میں رپورٹ کیا گیا تھا۔ یہ کمپلیکس بینزین کو سالوینٹ کے طور پر استعمال کرتے ہوئے این ایچ سی بوریل آئن کے دو مساوی بی سی ایل 2 کے ساتھ تعامل کرکے تشکیل پایا تھا۔ تاہم، 2020 میں، این ایچ سی بوریل اینین اور بی کے درمیان ایک بہت ہی دلچسپ ردعمل رپورٹ کیا گیا۔ اس صورت میں، بوریل آئن کو بی کمپلیکس کے ساتھ رد عمل ظاہر کیا گیا، اور بوران ایٹم سے σ-عطیہ حاصل کرنے کے بجائے، اس نے آئن کی ریڑھ کی ہڈی میں موجود کاربن میں سے ایک کے ساتھ رد عمل ظاہر کیا۔ اگرچہ اس رد عمل کا طریقہ کار واضح نہیں ہے، لیکن یہ خیال کیا جاتا ہے کہ ریڑھ کی ہڈی کے پروٹونوں میں سے ایک ڈیپروٹونیٹ ہو جاتا ہے، جس سے Be مثبت طور پر چارج شدہ کاربن سے جڑا رہتا ہے۔ یہ مرکب کمرے کے درجہ حرارت پر بھی انتہائی مستحکم ہے، اور اس تعامل کے طریقہ کار کو مزید سمجھنے کے لیے مزید مطالعات مکمل کیے جا رہے ہیں۔ مین گروپ عناصر کے ساتھ بندھن این ایچ سی بوریل آئن کو بی = بی ڈبل بانڈ حاصل کرنے کے لیے بھی استعمال کیا گیا ہے، لیکن ڈائی بورین مالیکیول کے بجائے ٹیٹرا بورین پرجاتیوں میں۔ اس ترکیب کے لیے، این ایچ سی بوریل آئن میں ایک اضافی بوران ایٹم شامل کیا گیا، اور پھر اسے کم کیا گیا، جس سے مالیکیولز کے درمیان ڈائمرائزیشن کو مجبور کیا گیا اور ایچ-بریجڈ ٹیٹرا بورین پرجاتیوں کو واقع ہونے کی اجازت دی گئی۔ اگرچہ کمپلیکس H-برجڈ ہے، اندرونی B-B بانڈ کا فاصلہ رپورٹ شدہ ڈبل اور ٹرپل بانڈ کی لمبائی کے درمیان ہے۔ مزید برآں، مرکزی B-B حصے پر NPA چارجز منفی ہوتے ہیں، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ بوریل آئن الیکٹران کی کثافت کا عطیہ کرتے ہیں، جس سے یہ نتیجہ اخذ ہوتا ہے کہ B = B ڈبل بانڈ ہو رہا ہے۔ مخصوص رد عمل کے حالات کے ساتھ، این ایچ سی بوریل آئن کا استعمال کرتے ہوئے ایک ڈائی لین سنگل یا ڈبل بانڈ حاصل کیا جا سکتا ہے۔ سی-سی سنگل بانڈ بنانے کے لیے، ڈی ایم ای سالوینٹ میں این ایچ سی بوریل سائلن کمپاؤنڈ کو کے سی 8 سے کم کیا جاتا ہے۔ سی-سی ڈبل بانڈ بنانے کے لیے، ٹی ایچ ایف سالوینٹ میں کے سی 8 میں قدرے مختلف این ایچ سی بوریل سائلن کمپاؤنڈ کو کم کیا جاتا ہے۔ مزید برآں، ایم جی کمپلیکس کی شکل میں ایک ڈیانیونک ڈائیلین (سی-سی ٹرپل بانڈ) کی اطلاع دی گئی تھی۔ این ایچ سی بوریل سائلن مرکب کے دو مساوی کو ٹی ایچ ایف میں ایم جی کے ساتھ کم کیا جاتا ہے، جس سے ایم جی-سی-سی تین رکنی رنگ بن جاتا ہے۔ بوریل آئن گروپوں کو سی آئی ایس کی تشکیل میں ترتیب دیا جاتا ہے، اور سی ای ایٹموں میں پلینر جیومیٹری ہوتی ہے۔ مزید برآں، سی-سی بانڈ کی لمبائی کا حساب ڈبل بانڈ کے لیے کوولینٹ ریڈیائی کے مجموعے کے طور پر کیا جاتا ہے، اور این پی اے چارجز سی ای ایٹموں پر ڈیانیونک کردار کو ظاہر کرتے ہیں۔ ٹرانزیشن میٹلز کے ساتھ بانڈنگ این ایچ سی بوریل آئنوں کی سی-ایچ بانڈز اور ہائیڈروبوریشن سرگرمی کو چالو کرنے کی صلاحیت کے لیے بھی تحقیقات کی گئی ہیں، دو چیزیں جن کے بارے میں پہلے سوچا جاتا تھا کہ وہ صرف ٹرانزیشن میٹل سسٹمز کے ذریعے مکمل ہوتی ہیں۔ آئنک بوریل لگینڈ منتقلی دھاتوں کے ساتھ باہمی طور پر بندھ سکتے ہیں، جو اس سے مختلف ہے کہ یہ کس طرح مرکزی گروپ کے عناصر (آئنک طور پر) سے بندھتا ہے۔ یہ بوریل لگینڈ σ-بانڈ ہوتے ہیں لیکن بوران کے خالی پی زیڈ آربیٹل میں π-بیک عطیہ حاصل کرنے کے قابل بھی ہوتے ہیں۔ یہ کہا جاتا ہے کہ این ایچ سی بوریل آئنوں کی طرح بوریل لگینڈ رد عمل کو کنٹرول کرنے میں سب سے زیادہ موثر لگینڈ ہیں۔ بہت سے منتقلی دھاتی بوریل کمپلیکس کی ترکیب کی گئی ہے، جن میں چاندی، سونا، تانبے اور زنک شامل ہیں۔ یہ کمپلیکس منتقلی دھاتی اتپریرک رد عمل کے ممکنہ انٹرمیڈیٹس کے بارے میں بصیرت فراہم کرتے ہیں، اور نامیاتی اور غیر نامیاتی مصنوعی کیمسٹری دونوں کے لیے ممکنہ ابتدائی مواد فراہم کرتے ہیں۔ گروپ 12 دھاتی بندھن میں تقریبا خصوصی طور پر دھاتیں + 1-آکسیکرن حالت میں ہوتی ہیں، لیکن این ایچ سی بوریل آئنوں نے 0-آکسیکرن حالت میں گروپ 12 ایم-ایم بانڈز کی ترکیب میں مدد کی ہے۔ گروپ 12 دھاتیں 0-آکسیکرن کی حالت میں بہت کمزور بندھن میں حصہ لیتی ہیں کیونکہ بھرے ہوئے ویلینس ڈی-آربیٹلز کی وجہ سے، جب دھاتوں میں این ایچ سی بوریل آئن لگینڈ ہوتے ہیں، تو وہ 0-آکسیکرن کی حالت میں بانڈ کرنے کے قابل ہوتے ہیں کیونکہ الیکٹران کی کثافت میں اضافہ ہوتا ہے جو کہ لگینڈ کے ذریعے عطیہ کیا جاتا ہے۔ ان مالیکیولز کی ترکیب اس طرح کی جاتی ہے کہ پہلے دھات پر لگینڈز کے طور پر ایم-ٹرفینائلز ہوتے ہیں، اور پھر ایک الگ تھلگ تبادلہ ہوتا ہے، جس سے بوریل لگینڈز کو دھات پر رکھا جاتا ہے اور دھات کو 0 آکسیکرن کی حالت میں رہنے دیا جاتا ہے۔ پولی سائیکلک ارومیٹک ہائیڈرو کاربن این ایچ سی بوریل آئنوں کے لیے سب سے زیادہ دلچسپ ایپلی کیشنز میں سے ایک پولی سائیکلک ارومیٹک ہائیڈرو کاربن، یا پی اے ایچ میں ان کی جگہ ہے۔ پی اے ایچ کو عام طور پر ایک ایسے مالیکیول کے طور پر بیان کیا جاتا ہے جس میں دو یا زیادہ بینزینائڈ حلقے ہوتے ہیں اور اس میں ہائیڈروجن اور کاربن کے علاوہ کوئی دوسرا عنصر نہیں ہوتا ہے۔ وہ انتہائی فلوروسینٹ ہوتے ہیں، اور قدرتی طور پر خام تیل اور دیگر پیٹروکیمیکل مصنوعات میں پائے جاتے ہیں۔ یہ دکھایا گیا ہے کہ اختتامی کاربن کو بی-این موئٹی سے تبدیل کرنے سے پی اے ایچ کے خاندان میں توسیع ہوتی ہے اور یہ فعال مواد کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ بوران کو پی اے ایچ میں رکھنا ایل یو ایم او توانائی کی سطح کو کم کرکے آپٹو الیکٹرانک خصوصیات کو بہتر بنانے اور تنوع کے لیے جانا جاتا ہے۔ لومو توانائی کو کم کرنے سے جذب اور اخراج کے لیے درکار توانائی کو کم کرکے قبول کرنے کی صلاحیت میں اضافہ ہوتا ہے۔ فیوزڈ این ایچ سی بوریل آئن یونٹس بائی فنکشنلٹی کا عنصر شامل کرتے ہیں اور خالی پی زیڈ آربیٹل کی وجہ سے π-کنجگیشن کو جنم دیتے ہیں۔ ان مالیکیولز کے جذب اور اخراج کی خصوصیات بہت دلچسپ ہیں۔ پی اے ایچ جن میں پائرین کور ہوتا ہے وہ یو وی روشنی کے تحت تمام فلوروس نیلی روشنی کو ظاہر کرتے ہیں، لیکن ان کے چھوٹے اور زیادہ پلینر ہم منصبوں میں مختلف قسم کے رنگ ہوتے ہیں جو خارج ہوتے ہیں۔ رنگ میں اس تبدیلی کی وجہ این ایچ سی بوریل اینین بجتی ہے جو چھوٹے پی اے ایچ میں زیادہ حصہ ڈالتی ہے، جبکہ پائرین کور میں بورون لگینڈ سے کم اثر آتا ہے۔ یہ طیارہ دار این ایچ سی بوریل آئن مالیکیول فعال مواد پر اپنے اطلاق میں بہت امید افزا ہیں کیونکہ وہ قریب-آئی آر کے علاقے میں روشنی کا اخراج کرتے ہیں۔ حوالہ جات بورون ہیٹروسائکلز اینائنز نائٹروجن ہیٹروسائکلز پینٹاسیکلک مرکبات