Boraacenes
بوراسینس پولی سائیکلک خوشبودار ہائیڈرو کاربن ہوتے ہیں جن میں کم از کم ایک بوران ایٹم ہوتا ہے۔ ساختی طور پر، ان کا تعلق ایسین سے ہے، لکیری طور پر فیوز شدہ بینزین کے حلقے۔ تاہم، بوران ایٹم میں الیکٹران کی کمی ہوتی ہے اور کاربن کے مقابلے میں لیوس ایسڈ کے طور پر کام کر سکتا ہے۔ اس کے نتیجے میں رنگ کے اندر قدرے کم منفی چارج، چھوٹے HOMO-LUMO گیپس کے ساتھ ساتھ ریڈوکس کیمسٹری میں ان کے ایسین اینالاگس کے مقابلے میں فرق ہوتا ہے۔ جب ایسینوں میں شامل کیا جاتا ہے تو، بورون کاربن ایسینوں کی طیارہ سازی اور خوشبو کو برقرار رکھتا ہے، جبکہ ایک خالی پی-آربیٹل شامل کرتا ہے، جسے نامیاتی سیمی کنڈکٹر بینڈ کے خلا کو ٹھیک کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس خالی پی آربیٹل کی وجہ سے، تاہم، یہ پانی یا عام ماحول جیسے نیوکلیوفائلز کے سامنے آنے پر بھی انتہائی رد عمل ظاہر کرتا ہے، کیونکہ اس پر آسانی سے آکسیجن کا حملہ ہوگا، جس پر اس کے استحکام کو برقرار رکھنے کے لیے توجہ دی جانی چاہیے۔ پولی سائیکلک کاربن ریڑھ کی ہڈی میں بوران کو شامل کرنے کے لیے ترکیب کی مصنوعی حکمت عملیوں کا مقصد ایٹم کو نیوکلیوفیلک حملے سے روکنا ہے جبکہ اس بات کو یقینی بنانا ہے کہ موافق π-اسٹیکنگ تعاملات اب بھی محفوظ ہیں تاکہ رنگ میں الیکٹران کی نقل و حرکت اور نامیاتی الیکٹرانکس کے اندر مرکب استحکام کو یقینی بنایا جا سکے۔ بوران کے ناقابل یقین لیوس تیزابیت کردار کی وجہ سے بوراسینز کی ترکیب ایک انوکھا چیلنج پیش کرتی ہے۔ بورابنزین، بینزین کا ایک ینالاگ، 6 π الیکٹرانوں کے ساتھ خوشبو کے لیے ہکل کے اصول کی پابندی کرنے کے باوجود آزادانہ طور پر موجود نہیں ہو سکتا۔ تاہم، اس کی خصوصیت مختلف غیر جانبدار اور آئنک دھاتی کمپلیکس کے ساتھ کی گئی ہے جو بوران کے خالی پی آربیٹل کو مستحکم کرنے میں مدد کرتے ہیں۔ دلچسپ بات یہ ہے کہ جب دھاتی لگینڈوں کے ساتھ ترکیب کی جاتی ہے، تو مرکب کافی غیر فعال ہوتا ہے اور عام طور پر دھاتی لگینڈ بانڈ کو برقرار رکھتا ہے، یہاں تک کہ نیوکلیوفائلز کی طرف بھی۔ اگرچہ اسے کچھ ڈیلز-ایلڈر ردعمل سے گزرنا دکھایا گیا ہے۔ سب سے آسان بوراسین، بورانافتھلین کی بورانافتھلین ترکیب 1985 میں حاصل کی گئی تھی۔ یہ 2-برومو-1,2-ڈائی ہائیڈرو-2-بورانافتھلین بنانے کے لیے بینزیلڈبروموبورین اور ایسیٹیلین کے رد عمل سے حاصل کیا گیا، جسے ڈائیتھائل ایتھر کے ساتھ ملا کر ایتھوکسی اینالاگ بنایا گیا۔ اس کے بعد اسے سٹیرکلی رکاوٹ بیس لیتھیم 2,2,6، 6-ٹیٹرامیتھائل پائپرائڈائن کے ساتھ ڈیپروٹونیٹ کیا گیا، اور کلوروٹریمیتھائلسلین کے ساتھ سلیلیٹ کیا گیا۔ ایتھوکسی گروپ کو کلورین سے تبدیل کرنے کے لیے اس پروڈکٹ کو بوران ٹرائکلورائڈ کے ساتھ ری ایکشن کیا گیا۔ اس کے بعد، پیریڈائن کو شامل کیا گیا جس سے حتمی پروڈکٹ، پیریڈائن-2-بورانافتھلین حاصل ہوتا ہے۔ 9-بورانتھریسین 9-بورانتھریسین کی ابتدائی ترکیب 1974 میں وان وین اور بیکلہاپٹ نے کی تھی۔ میگنیشیم کو گرینارڈ ریجینٹ بنانے کے لیے ڈبینزین پر مشتمل دو بورون میں شامل کیا گیا تھا۔ اس کے بعد ابتدائی کنکال بنانے کے لیے ڈائیتھیلامینوبورون کو شامل کیا گیا، جس کے بعد، ہائڈروکلورک ایسڈ کو پروڈکٹ کو اینہائڈرائڈ میں تبدیل کرنے کے لیے استعمال کیا گیا۔ این ہائیڈرائڈ کو الگ کرنے اور کلورائڈ ایڈکٹ بنانے کے لیے این ہائیڈرائڈ کو بوران ٹرائکلورائڈ کے ساتھ ٹریٹ کیا گیا۔ دلچسپ بات یہ ہے کہ گروپ بوران کی انتہائی لیوس تیزابیت کی نوعیت کی وجہ سے ابتدائی طور پر ایک مضبوط بیس کے ساتھ اس مرکب کو خوشبودار کرنے میں ناکام رہا، کیونکہ بیس بوران پر حملہ کرنے کو ترجیح دے گا، ایڈڈکٹ تشکیل دے گا، بجائے اس کے کہ اس کے پار ہائیڈروجن کو ہٹا دیا جائے، جو مرکب کو خوشبودار کرنے کے لیے ضروری ہے۔ تاہم، انہوں نے گریگنارڈ رد عمل کے ذریعے ڈھانچے میں ایک بھاری میسیٹل لگینڈ متعارف کرایا جس نے انتہائی برقی مثبت بوران کو مستحکم طور پر محفوظ کیا۔ اس کے بعد مستحکم پروڈکٹ کا علاج بینزین میں ٹیرٹ-بیوٹیلیتھیم کے ساتھ کیا گیا اور ایک مستحکم اینیونک 9-بورانتھرین کمپاؤنڈ تشکیل دیا گیا۔ غیر جانبدار 9-بورانتھریسین کی پہلی ترکیب ابتدائی طور پر 2009 میں رپورٹ کی گئی تھی۔ جب چارج شدہ بورانتھریسین کی 1974 کی ترکیب سے موازنہ کیا جائے تو بوران غیر چارج شدہ ہوتا ہے اور اس کے مخالف کاربن لیوس بیسک جیسا نہیں ہوتا ہے۔ غیر جانبدار مالیکیول سلکان کے ٹرانسمیٹلیشن کے ذریعے حاصل کیا گیا تھا، جیسا کہ گریگنارڈ رد عمل کے برخلاف ہے۔ ایک سلکان پر مشتمل، ٹرائی سائیکلک اسٹیناسیکل کو اضافی بوران ٹرائکلورائڈ کے ساتھ رد عمل ظاہر کیا جاتا ہے جس کے بعد مصنوعات کو مستحکم کرنے کے لیے H2IMes، ایک N-ہیٹروسائکلک کاربینی (NHC) کا اضافہ کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد، لتیم 2,2,6، 6-tetramethylpiperidine کا استعمال اسے ڈیپروٹونیٹ کرنے اور مکمل طور پر خوشبودار، غیر جانبدار 9-بورانتھرین بنانے کے لیے کیا گیا، اسی طرح جیسے وان وین۔ اعلی آرڈر بوراسینس مندرجہ بالا تکنیک کو بعد کے مطالعات میں وسعت دی گئی، اور 9-بورانتھراسین کے ساتھ ساتھ اعلی آرڈر بوراسینس: 5-بورانافتھاسین اور 6-بوراپینٹاسین کی ترکیب کے لیے ایک عمومی نقطہ نظر تیار کیا گیا۔ اس کو پورا کرنے کے لیے، ابتدائی سٹیناسیکل کی ساخت کو بالترتیب نیفتھاسین اور پینٹاسین بورون اینالاگس کی ترکیب کے لیے ایک یا دو مزید فلینکنگ بینزین رنگز کے اضافے کے ساتھ تبدیل کیا گیا۔ 9-بورانتھریسین تیار کرنے کے لیے استعمال ہونے والا اسٹیناسیکل 1,2-ڈائیبروموبینزین کو آئسوپروپائل میگنیشیم کلورائڈ کے ساتھ رد عمل کر کے، اور مصنوعات کو 2-بروموبینزالڈیہائیڈ کے ساتھ، گریگنارڈ رد عمل میں بجھانے کے ذریعے تیار کیا گیا تھا۔ پروڈکٹ کو ہائیڈروآیوڈک ایسڈ کے ساتھ کم کیا گیا اور ابتدائی اسٹیناسیکل تیار کرنے والے ڈائکلوروڈیمیتھائلسلین کے ساتھ سلیلیٹ کیا گیا۔ 5-بورانافتھاسین کے لیے استعمال ہونے والے اسٹیناسیکل کو اسی طرح ترکیب کیا گیا تھا، سوائے اس کے کہ ڈائبروموبینزین کو اسی ایلڈیہائیڈ کے ساتھ گریگنارڈ ریجینٹ کے طور پر نیفتھلین اینالاگ کے ساتھ تبدیل کیا گیا تھا۔ جبکہ 6-بوراپینٹاسین کی ترکیب کے لیے استعمال ہونے والے اسٹیناسیکل کو ڈائیبرومونافتھلین اور ایلڈیہائیڈ کے نیفتھلین اینالاگ کے ساتھ ترکیب کیا گیا تھا۔ استعمال شدہ مالیکیولز کی ساخت ذیل میں دکھائی گئی ہے۔ اسٹیناسیکلز کی ترکیب کے بعد، 9-بورانتھریسین کی ترکیب کے لیے انہی ریجینٹس کا استعمال کرتے ہوئے ٹرانسمیٹلیشن کیا گیا۔ مزید حال ہی میں، نائٹروجن پر مشتمل ایک بورون ایسین اینالاگ کو اسی طرح کے ٹرانسمیٹلیشن اور استحکام کے عمل کے ذریعے ترکیب کیا گیا تھا، اس بار کاربن کے بجائے دو بینزین گروپوں کے درمیان نائٹروجن پل کا استعمال کرتے ہوئے مصنوعات کو این ایچ سی کے ذریعے مستحکم کیا گیا تھا۔ بوران کے مقابل نائٹروجن کا اضافہ نائٹروجن کے تنہا جوڑے کو مالیکیولز کی خوشبو میں حصہ ڈالنے کی اجازت دیتا ہے اور بوران پر خالی پی آربیٹل کو مستحکم کرنے کا کام کرتا ہے۔ یہ بروموفینائل ری ایکٹینٹ پر مشتمل نائٹروجن کو این-بولی کے ساتھ لیتھیٹ کرنے کے بعد حاصل کیا گیا، اس کے بعد بورون ٹرائکلورائڈ کے ساتھ تعامل ہوا۔ نتیجے میں ہائڈروکسائڈ کو بوران ٹرائکلورائڈ کے ایک اور مساوی کے ساتھ تعامل کیا جاتا ہے تاکہ کلورین ایڈکٹ حاصل ہو۔ آخر میں، مصنوعات کو مستحکم کرنے کے لیے این ایچ سی کو شامل کیا گیا۔ رد عمل 9-بورانتھراسین کو لیوس بیس کے طور پر چارج کیا گیا آئنک 9-بورانتھراسین میں گونج کی ساخت ہوتی ہے جس کی خصوصیت کاربن کے مخالف بوران پر تنہا جوڑا ہوتا ہے۔ یہ کچھ دلچسپ کیمسٹری کی اجازت دیتا ہے جہاں، چونکہ الیکٹروفیلک بوران میسیٹل گروپ کے ذریعہ محفوظ ہے، اس لیے یہ مالیکیول نیوکلیوفائل کے طور پر کام کر سکتا ہے۔ وان وین اور بکلہاؤپٹ نے رد عمل کی مصنوعات کو کاربن ڈائی آکسائیڈ، ٹرائمیتھائل کلوروسیلین، ایتھائل کلوروفارمیٹ، آیوڈومیتھین، فارملڈیہائیڈ، اور ڈیوٹیریم آکسائیڈ کے ساتھ نمایاں کیا۔ تشکیل شدہ مصنوعات ایڈکٹس کے ریسمک مرکب تھے جو نیوکلیوفیلک کاربن کے نیوکلیوفیلک حملے کا نتیجہ تھے۔ ایک اور دلچسپ رد عمل جو انہوں نے نوٹ کیا وہ ایک رنگ کی توسیع تھی جو اس وقت پیش آئی جب فارملڈیہائیڈ کو شامل کیا گیا اور رد عمل کو کمرے کے درجہ حرارت کے بجائے ریفلکس پر آگے بڑھنے دیا گیا۔ ڈیازوبورانتھریسین کے فوٹو کیمیکل رد عمل وان وین کے تیار کردہ غیر ایرومیٹک پیش خیمہ کو نئی مصنوعات تیار کرنے والے متعدد رد عمل میں نمایاں کیا گیا تھا۔ ایسا ہی ایک تعامل ڈائیتھیلامائن میں ٹاسیل ایزائڈ کے ساتھ ایک خوشبودار ڈایزو پروڈکٹ حاصل کرنے کے لیے تھا۔ ڈایزو پروڈکٹ کو بینزین میں تابکاری کرکے اور مختلف متبادل الکنز کو شامل کرکے، وہ نیوکلیوفیلک کاربن میں سائکلوپروپین ایڈکٹس کے ساتھ مالیکیولز کو الگ کرنے میں کامیاب ہوئے۔ اسی طرح کا تابکاری کا طریقہ، لیکن سائکلوہیکسن کے ساتھ وین وین کے ذریعہ دکھائے گئے لیوس ایسڈ میکانزم کی طرح سائکلوہیکسن ایڈکٹ کی تیزی سے تشکیل کا باعث بنتا ہے، لیکن اس نے ڈائمرز بنانے کے ساتھ ساتھ ابتدائی مواد کو دوبارہ پیدا کیا۔ بوران کی لیوس تیزابیت کی نوعیت کی وجہ سے، سالماتی آکسیجن کی موجودگی میں، غیر جانبدار 9-بورانتھراسین تیزی سے ایک پیرو آکسائیڈ بناتا ہے۔ یہ تعامل بغیر کسی توانائی کے ان پٹ کے تیزی سے اور بے ساختہ ہوتا ہے۔ اسی طرح کا رد عمل اینتھراسین میں ہوتا ہے ؛ تاہم، آکسیجن کو فوٹوسینٹائزر کے ساتھ اس کی تین گنا حالت سے اس کی واحد حالت تک پرجوش ہونا پڑتا ہے، اور رد عمل اس کے بوراسین اینالاگ کے مقابلے میں نمایاں طور پر سست ہوتے ہیں۔ اس تعامل کی وجہ سے، مصنوعات کو غیر فعال حالات میں رکھنا چاہیے تاکہ یہ ہوا میں آکسیجن کے ساتھ تعامل نہ کرے۔ 9-Aza-10-بورانتھرین NHC لگینڈ، 9-Aza-10-بورانتھرین کے ساتھ، بہت سے ایرل اور الکائل گروپوں کو مستحکم لگینڈ کے طور پر متعارف کرایا جا سکتا ہے۔ اشیکاوا اور دیگر نے مظاہرہ کیا کہ این ایچ سی لگینڈ کی جگہ میسیٹیل ؛ 1,3,5-ٹرائکلوروبینزین ؛ ٹرائیفلووروٹولوین ؛ 1,3-بیس (ٹرائیفلوورومیتھائل) بینزین ؛ اینتھراسین ؛ اور ایتھین کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مزید برآں، نائٹروجن پر موجود واحد جوڑا لیوس بیس کے طور پر کام کر سکتا ہے اور الکائل ہالائڈز کے ساتھ ایڈکٹس تشکیل دے سکتا ہے۔ کمپاؤنڈ مجموعی طور پر ہوا کے لیے انتہائی رد عمل ظاہر کرتا ہے اور اسے غیر فعال ماحول میں ذخیرہ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ غیر جانبدار بوراسینز این ایچ سی لگینڈ رکھنے والے بوراسینز کے لیے، 9-بورانتھراسین، 5-بورانافتھاسین، اور 6-بوراپینٹاسین کا سب سے زیادہ جذب بالترتیب 485 این ایم، 608 این ایم، اور 800 این ایم ہوتا ہے۔ جبکہ اینتھراسین اور نیفتھاسین اینالاگس کمزور فلوروسینٹ ہوتے ہیں، پینٹاسین اینالاگ نہیں ہوتا ہے۔ HOMO-LUMO فرق بالترتیب 2.25، 1.74، اور 1.28 eV ہیں، جو کاربن ایسین کے فرق کے مقابلے میں مجموعی طور پر چھوٹے ہیں، تاہم بوران HOMO اور LUMO توانائیاں انفرادی طور پر زیادہ ہیں۔ یہ فرق زیادہ ہومو توانائی کے بجائے کم لومو توانائی سے وابستہ ہے، کیونکہ ہر بوران مرکب میں نسبتا ایک جیسی ہومو توانائی ہوتی ہے۔ 9-بورانتھراسین اور 5-بورانافتھاسیین کو سائیکلک وولٹیمیٹری کے ذریعے ناقابل واپسی طور پر آکسائڈائز کیا جاتا ہے جبکہ 6-بوراپینٹاسیین کو نیم ناقابل واپسی طور پر آکسائڈائز کیا جاتا ہے۔ یہ بنیادی طور پر ریڈوکس رد عمل کی حرکیات کو معیاری طور پر نمایاں کرتا ہے، اس لیے اینتھراسین اور نیفتھاسین پر مشتمل بوران الیکٹران کی منتقلی کی سست شرح سے گزرتا ہے، جبکہ پینٹاسین میں الیکٹران کی منتقلی کی شرح تیز ہوتی ہے، لیکن اتنی تیز نہیں کہ اسے ریورسیبل کے طور پر درجہ بند کیا جا سکے۔ موازنہ کے لیے، ان کے کاربن اینالاگس کو الٹا آکسائڈائز کیا جاتا ہے۔ 9-ایزا-10-بورانتھریسین 9-ایزا-10-بورانتھریسین میں 427 این ایم کے آس پاس سب سے زیادہ جذب ہوتا ہے اور 513 این ایم کے آس پاس وسیع اخراج ہوتا ہے، 3.075 ای وی کے ہومو-لومو فرق کے ساتھ، پھر انفرادی ہومو اور لومو توانائیاں اینتھریسین سے زیادہ ہوتی ہیں، مجموعی طور پر کم بینڈ فرق کے ساتھ۔ بورینافتھلین حل میں اس کے عدم استحکام کے نتیجے میں، اس کے الیکٹرانوں کے چارج ٹرانسفر بینڈ کا تخمینہ صرف 486 این ایم لگایا جا سکتا ہے جو بوراسین کے ہومو سے پیریڈین کے ایل یو ایم او میں جاتا ہے۔ پولی سائیکلک خوشبودار مرکبات پر مشتمل بورون نامیاتی الیکٹرانکس میں خاص طور پر اہم ہیں۔ بوران کے اضافے اور ہٹانے کے ذریعے ان کے جذب اور اخراج کی طول موج کے ساتھ ساتھ مربوط نظام کے HOMO اور LUMO کو آسانی سے جوڑنے کی صلاحیت انہیں نامیاتی سیمی کنڈکٹرز کے لیے ممکنہ امیدوار بناتی ہے، جو فوٹو وولٹک خلیوں اور روشنی خارج کرنے والے ڈایڈس جیسے ہلکے حساس نظاموں میں استعمال ہوتے ہیں۔ اگر بوران کو گرافین میں متعارف کرایا جاتا ہے تو یہ بھی دکھایا گیا ہے کہ یہ اسے نیم دھات سے نصف دھات میں تبدیل کرتا ہے، جس سے اس کی خصوصیات سیمی کنڈکٹر سے زیادہ ملتی جلتی ہوتی ہیں۔ سالماتی آکسیجن کے ساتھ اس کے ناقابل یقین حد تک تیز رد عمل کی وجہ سے، یہاں تک کہ کمرے کے درجہ حرارت پر اندھیرے میں بھی، ووڈ اور دیگر نے تجویز پیش کی ہے کہ 9-بورانتھرین کو انتہائی حساس آکسیجن سینسر کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ موجودہ آکسیجن سینسر ادویات کے ساتھ ساتھ ماحولیاتی احتیاطی تدابیر کے لیے بھی استعمال ہوتے ہیں۔ تاہم، بعض اوقات 1000 ڈگری سیلسیس تک کے درجہ حرارت کے لیے انہیں انتہائی مخصوص اور مستحکم ہونے کی ضرورت ہوتی ہے۔ جبکہ 9-بورانتھراسین آکسیجن کے ساتھ تیزی سے رد عمل ظاہر کرے گا، یہ موجود کسی بھی پانی کے ساتھ بھی رد عمل ظاہر کرے گا، اور 9-بورانتھراسین اعلی درجہ حرارت پر ٹوٹ جائے گا، جسے آکسیجن سینسر کے طور پر استعمال کرتے وقت غور کرنے کی ضرورت ہوگی۔ 9-aza-10-boraanthracene کی خارج ہونے والی خصوصیات کا آپٹیکل آئن سنسر کے طور پر بھی ممکنہ استعمال ہو سکتا ہے۔ مفید فلوروسینٹ آئن سینسر مخصوص آئنوں کے جواب میں فلوروسینس میں حساس، اور انتخابی تغیر پیدا کریں گے۔ یہ اس لیے ہے کہ اس بات کا تعین کیا جا سکتا ہے کہ آیا تجزیہ موجود ہے، یہ خاص طور پر کیا ہے، اور اس میں کتنا ہے۔ بیس-(ڈائیمیسٹیلبوریل)-ایزابورائن، ایک بوران نائٹروجن خوشبودار مرکب جو ساخت میں 9-aza-10-بورانتھراسین سے ملتا جلتا ہے، کو اپنی آبائی حالت میں ایک مخصوص طول موج پر فلوروس کرنے کے لیے دکھایا گیا تھا۔ تاہم، جب فلورائڈ آئن اس سے جڑے ہوتے ہیں، تو مرکب ایک مختلف رنگ میں فلوروسیس ہوتا ہے، جو لیب کے معیار فلوروسینس کا پتہ لگانے کے بغیر، ایک سادہ آپٹیکل آئن سنسر کے لیے مفید ثابت ہو سکتا ہے۔ یہ سائانیڈ آئنوں کے ساتھ بھی ہوتا ہوا دکھایا گیا، جس کا مطلب ہے کہ اسے ممکنہ طور پر خطرناک علاقوں میں آئنک زہر کا پتہ لگانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ حوالہ جات بورون ہیٹروسائکلز