साइक्लोब्यूटाडाईन

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साइक्लोब्यूटाडाईन

स्पेस-फिलिंग मॉडल।
Other names 1,3-साइक्लोब्यूटाडाईन
साइक्लोब्यूटाडाईन
[4]एन्यूलीन
Pin साइक्लोब्यूटा-1,3-डाईन
Identifiers
ChemSpider 120626
PubChem CID 136879
SMILES C1=CC=C1
CAS Number 1120-53-2
UNII I5G5583N4F
ChEBI 33657
Properties
Formula C4H4

साइक्लोब्यूटाडाईन (Cyclobutadiene) एक कार्बनिक यौगिक है जिसका सूत्र C4H4 है। यह अपने डाइमर बनाने की प्रवृत्ति के कारण अत्यधिक अभिक्रियाशील है। यद्यपि मूल यौगिक को अलग (isolate) नहीं किया गया है, लेकिन कुछ प्रतिस्थापित व्युत्पन्न मजबूत होते हैं, और साइक्लोब्यूटाडाईन का एक एकल अणु काफी स्थिर होता है। चूंकि यह यौगिक एक द्वि-आणविक (bimolecular) प्रक्रिया द्वारा विघटित होता है, इसलिए इस प्रजाति को 35 K से नीचे के तापमान पर मैट्रिक्स आइसोलेशन तकनीकों द्वारा देखा जा सकता है। माना जाता है कि यह एक आयताकार संरचना अपनाता है।[1][2]

संरचना और अभिक्रियाशीलता

यह यौगिक 4 π इलेक्ट्रॉनों वाला एक आदर्श प्रति-ऐरोमैटिक हाइड्रोकार्बन है। यह सबसे छोटा [n]-एन्यूलीन ([4]-एन्यूलीन) है। इसकी आयताकार संरचना एक स्यूडो-[3] (या द्वितीय-क्रम) जैन-टेलर प्रभाव का परिणाम है, जो अणु को विकृत करता है और इसकी समरूपता को कम करता है, जिससे ट्रिपलेट से सिंगलेट ग्राउंड स्टेट में परिवर्तन होता है।[4] साइक्लोब्यूटाडाईन की इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाओं का विभिन्न कम्प्यूटेशनल विधियों के साथ पता लगाया गया है।[5] आयताकार संरचना दो अलग-अलग 1,2-डाईड्यूटेरो-1,3-साइक्लोब्यूटाडाईन संयोजकता समावयवी (valence isomers) के अस्तित्व के अनुरूप है। यह विकृति दर्शाती है कि इलेक्ट्रॉन स्थानीयकृत (localized) हैं, जो हकल के नियम के अनुरूप है, जो यह अनुमान लगाता है कि 4 इलेक्ट्रॉनों की π-प्रणाली ऐरोमैटिक नहीं होती है।

सिद्धांत रूप में, एक और स्थिति संभव है। अर्थात्, साइक्लोब्यूटाडाईन एक अविकृत वर्गाकार ज्यामिति अपना सकता है, यदि यह ट्रिपलेट स्पिन अवस्था अपनाता है। इस मामले में अणु बियर्ड के नियम के अनुसार ऐरोमैटिक होगा। हालांकि यह एक सैद्धांतिक संभावना है, मूल साइक्लोब्यूटाडाईन और इसके प्रतिस्थापित व्युत्पन्न का ट्रिपलेट रूप दशकों तक मायावी बना रहा। हालाँकि, 2017 में, 1,2,3,4-टेट्राकिस(ट्राइमिथाइलसिलील)-1,3-साइक्लोब्यूटाडाईन की वर्गाकार ट्रिपलेट उत्तेजित अवस्था को स्पेक्ट्रोस्कोपिक रूप से देखा गया, और इस यौगिक के लिए EST = 13.9 kcal/mol (या 0.6 eV प्रति अणु) का सिंगलेट-ट्रिपलेट अंतराल मापा गया।[6]

संश्लेषण

त्रिविम रूप से भारी प्रतिस्थापियों के साथ कई साइक्लोब्यूटाडाईन व्युत्पन्न अलग किए गए हैं। नारंगी रंग का टेट्राकिस(tert-ब्यूटाइल)साइक्लोब्यूटाडाईन इसके समावयवी टेट्रा-tert-ब्यूटाइलटेट्राहेड्रेन के थर्मोलिसिस द्वारा उत्पन्न होता है। यद्यपि साइक्लोब्यूटाडाईन व्युत्पन्न स्थिर है (डाइमेराइजेशन के संबंध में), यह O2 के संपर्क में आने पर विघटित हो जाता है।[7][8]

साइक्लोब्यूटाडाईन को उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों के साथ विकिरण द्वारा कम तापमान वाले ठोस एसिटिलीन में भी संश्लेषित किया गया था।[9]

ट्रैपिंग

साइक्लोब्यूटाडाईन के नमूने अस्थिर होते हैं क्योंकि यौगिक 35 K से ऊपर के तापमान पर डील्स-एल्डर अभिक्रिया द्वारा डाइमर बना लेता है।[10] द्वि-आणविक अपघटन मार्गों को दबाकर, साइक्लोब्यूटाडाईन को स्थिर रखा जा सकता है। इस प्रकार इसे एक हेमीकार्सप्लेक्स में उत्पन्न किया गया है।[2] यह समावेशी यौगिक (inclusion compound) बाइसाइक्लोपायरान-2-ओन के फोटोडिकार्बोक्सिलेशन द्वारा उत्पन्न होता है।[11] जब इसे होस्ट-गेस्ट कॉम्प्लेक्स से मुक्त किया जाता है, तो साइक्लोब्यूटाडाईन डाइमेराइज हो जाता है और फिर साइक्लोऑक्टाटेट्राईन में परिवर्तित हो जाता है।

अनेक प्रयासों के बाद, साइक्लोब्यूटाडाईन को पहली बार अमोनियम सेरियम(IV) नाइट्रेट के साथ साइक्लोब्यूटाडाईनआयरन ट्राइकार्बोनिल के ऑक्सीडेटिव अपघटन द्वारा उत्पन्न किया गया था।[12][13] जब आयरन कॉम्प्लेक्स से मुक्त किया जाता है, तो साइक्लोब्यूटाडाईन अभिक्रिया करके इलेक्ट्रॉन-न्यून एल्काइन के साथ ड्यूअर बेंजीन बनाता है:[14]

साइक्लोब्यूटाडाईन से ड्यूअर बेंजीन रूपांतरण

ड्यूअर बेंजीन 90 degC पर गर्म करने पर डाइमिथाइल थैलेट में परिवर्तित हो जाता है।

एक साइक्लोब्यूटाडाईन व्युत्पन्न डाई-एल्काइन के [2+2]साइक्लोएडिशन के माध्यम से भी सुलभ है। इस विशेष अभिक्रिया में, ट्रैपिंग रिएजेंट 2,3,4,5-टेट्राफेनिलसाइक्लोपेंटा-2,4-डाईनोन है, और अंतिम उत्पादों में से एक (कार्बन मोनोऑक्साइड के निष्कासन के बाद) एक साइक्लोऑक्टाटेट्राईन है:[15]

एसिटिलीन-एसिटिलीन [2 + 2] साइक्लोएडिशन चुंग-चीह ली 2006

इन्हें भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ (1977). "A theoretical study of the structure of cyclobutadiene". Journal of the American Chemical Society. 99 (11) 3583–3587. doi:10.1021/ja00453a009.
  2. ↑ 2.0 2.1 (1991). "The Taming of Cyclobutadiene". Angewandte Chemie International Edition in English. 30 (8) 1024–1027. doi:10.1002/anie.199110241.
  3. ↑ Albright, Burdett and Whangbo, Orbital Interactions in Chemistry 2nd ed. pp 282ff.
  4. ↑ Peter Senn. (1992). "A Simple Quantum Mechanical Model that Illustrates the Jahn-Teller Effect". J. Chem. Educ.. 69 (10) 819. doi:10.1021/ed069p819.
  5. ↑ Balkova, A.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1994, 101, 8972–8987.
  6. ↑ (2017-07-03). "Spectroscopic Observation of the Triplet Diradical State of a Cyclobutadiene". Angewandte Chemie International Edition. 56 (34) 10183–10187. doi:10.1002/anie.201705228.
  7. ↑ (1978). "Tetra-tert-butyltetrahedrane". Angew. Chem. Int. Ed. Engl.. 17 (7) 520. doi:10.1002/anie.197805201.
  8. ↑ (1980). "Structure of Tetra-tert-butylcyclobutadiene". Angewandte Chemie International Edition in English. 19 (3) 211–212. doi:10.1002/anie.198002111.
  9. ↑ (2024). "Bottom-Up Formation of Antiaromatic Cyclobutadiene in Interstellar Ice Analogs". J. Phys. Chem. Lett.. 15 1211. doi:10.1021/acs.jpclett.3c03524.
  10. ↑ (2007). Advanced Organic Chemistry: Part A: Structure and Mechanisms. 725. Springer. ISBN 978-0-387-44897-8.
  11. ↑ E. J. Corey, Jacques Streith. (1964). "Internal Photoaddtion Reactions of 2-Pyrone and N-Methyl-2-pyridone: A New Synthetic Approach to Cyclobutadiene". J. Am. Chem. Soc.. 86 (5) 950–951. doi:10.1021/ja01059a059.
  12. ↑ (1965). "Cyclobutadiene- and Benzocyclobutadiene-Iron Tricarbonyl Complexes". J. Am. Chem. Soc.. 87 (1) 131–133. doi:10.1021/ja01079a032.
  13. ↑ (1970). "Cyclobutadieneiron tricarbonyl". Organic Syntheses. 50 21. doi:10.15227/orgsyn.050.0021.
  14. ↑ (1965). "Cyclobutadiene". J. Am. Chem. Soc.. 87 (14) 3253–3254. doi:10.1021/ja01092a049.
  15. ↑ (2006). Revisit of the Dessy-White Intramolecular Acetylene-Acetylene [2 + 2 Cycloadditions]. J. Org. Chem.. 71 (22) 8417–8423. doi:10.1021/jo061334v.

आगे पढ़ने के लिए

  • (2012). "Is cyclobutadiene really highly destabilized by antiaromaticity?". Chemical Communications. 48 (67) 8437–9. doi:10.1039/c2cc33521b.

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Cyclobutadiene" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Cyclobutadiene यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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