সিমন্স–স্মিথ বিক্রিয়া

সিমন্স–স্মিথ বিক্রিয়াএকটিজৈবকেলেট্রপিক বিক্রিয়াযেখানে একটিঅর্গানোজিঙ্ককার্বেনয়েডঅ্যালকিন(বাঅ্যালকাইন) এর সাথে বিক্রিয়া করেসাইক্লোপ্রোপেনউৎপন্ন করে।বিজ্ঞানীহাওয়ার্ড এন্সাইন সিমন্স, জুনিওরওরোনাল্ড ডি. স্মিথএর নামানুসারে এর নামকরণ করা হয়েছে। এই বিক্রিয়ায়মিথাইলিনফ্রি র‍্যাডিক্যালঅন্তর্বর্তী মাধ্যম হিসেবে কাজ করে যা একইসঙ্গে অ্যালকিন এর দ্বিবন্ধনের সাথে যুক্ত হয়, যার ফলে উৎপাদে দ্বিবন্ধনের আকৃতি বজায় থাকে এবং বিক্রিয়াটি স্টেরিওস্পেসিফিক হয়।
অতএব,সাইক্লোহেক্সিন,ডাইআয়োডোমিথেনএবং একটিজিঙ্ক-কপার কাপল(আয়োডোমিথাইলজিঙ্ক আয়োডাইডICH2ZnI) একত্রে বিক্রিয়া করেনোরকারেন(বাইসাইক্লো[4.1.0]হেপ্টেন) উৎপন্ন করে।
সাইক্লোপ্রোপেন তৈরির বিভিন্ন পদ্ধতির মধ্যে সিমন্স–স্মিথ বিক্রিয়া অধিক জনপ্রিয়,তবে ডাইআয়োডোমিথেনের উচ্চ মূল্যের কারণে এতে খরচ বেশি হয়। এর পরিবর্তে অন্যান্য সাশ্রয়ী বিকল্প রয়েছে যেমন,ডাইব্রোমোমিথেনবাডায়াজোমিথেনএবংজিঙ্ক আয়োডাইড।ফুরুকাওয়া মডিফিকেশন অনুসারে জিঙ্ক-কপার কাপল এর স্থলেডাইইথাইলজিঙ্কব্যবহার করলে বিক্রিয়ার হার বৃদ্ধি পায়।
সাধারণত সিমন্স–স্মিথ বিক্রিয়ায় স্টেরিক প্রভাব রয়েছে, অর্থাৎ সাধারণত কম বাধাপ্রাপ্ত পাশে সাইক্লোপ্রপেনিকরন ঘটে।তবে, দ্বিবন্ধনের কাছাকাছি স্তরে হাইড্রক্সি প্রতিস্থাপকের উপস্থিতি থাকলে, জিঙ্ক, হাইড্রক্সি প্রতিস্থাপকের সাথে যুক্ত হয়ে হাইড্রক্সিল মূলকের দিকেসিসসাইক্লোপ্রপেনিকরন ঘটে (দ্বিবন্ধনে স্টেরিকভাবে সবথেকে সুগম পাশে সাইক্লোপ্রপেনিকরনের জন্য এটি নাও ঘটতে পারে)।এই বিক্রিয়ার একটি ত্রিমাত্রিক মডেলএখানেপাওয়া যাবে। (জাভা প্রয়োজন)
ডায়াজোযৌগের উপর নির্ভরশীলঅপ্রতিসমসাইক্লোপ্রপেনিকরন পদ্ধতি, ১৯৬৬ সাল থেকে প্রচলিত হলেও,(দেখুনবাইসোক্সাজোলিন লিগ্যান্ড)অপ্রতিসম সিমন্স–স্মিথ বিক্রিয়া১৯৯২ সালে প্রবর্তিত হয়।এখানে,ডাইক্লোরোমিথেনএর মধ্যেসিন্যামাইল অ্যালকোহলএর সাথেডাইইথাইলজিঙ্ক,ডাইআয়োডোমিথেনএবং কাইরালডাইসালফোনামাইডএরবিক্রিয়া ঘটে:
হাইড্রক্সিলমূলক, জিঙ্ক এর বাহক হিসেবে অপরিহার্য ভূমিকা পালন করে। অনুরূপ একটি বিক্রিয়ারএকটি ত্রিমাত্রিক মডেলএখানেদেখা যাবে। (জাভা প্রয়োজন) এই বিক্রিয়ার আরেকটি সংস্করণে লিগ্যান্ডটিসালেনজাতীয় এবং এতেলুইস এসিডওDIBALযোগ করা হয়।
সিমন্স–স্মিথ বিক্রিয়া সরলঅ্যালকিনেরসাইক্লোপ্রপেনিকরণ করতে ব্যবহার করা যায়। ফুরুকাওয়া মডিফিকেশনের দ্বারা1,2-ডাইক্লোরোইথেনেডাইইথাইলজিঙ্ক (Et2Zn)ওডাইআয়োডোমিথেন (CH2I2)ব্যবহার করে অকার্যকরঅ্যাকাইরালঅ্যালকিনের সর্বোত্তম সাইক্লোপ্রপেনিকরণ করা যায় (নিচে দেখুন)।ইলেকট্রন দাতা মূলকেরদ্বারা সক্রিয়করণ করা হলে অ্যালকিনের সাইক্লোপ্রপেনিকরণ দ্রুত এবং সহজে ঘটে। উদাহরণস্বরূপ,ট্রাইমিথাইলসিলাইলক্সি-প্রতিস্থাপিত অলেফিনের মতইনল ইথারপ্রায়ই উচ্চ উৎপাদ লাভের জন্য ব্যবহার করা হয়।
হ্যালাইডেরইলেকট্রন আকর্ষণ করার প্রবণতা থাকলেও, অনেকভিনাইল হ্যালাইডথেকে সহজেই সাইক্লোপ্রপেন তৈরি হয় যা, ফ্লোরো-, ব্রোমো- এবং আয়োডো- মূলক প্রতিস্থাপিত সাইক্লোপ্রপেন উৎপন্ন হয়।
নাইট্রোজেন-প্রতিস্থাপিত অ্যালকিনের সাইক্লোপ্রপেনিকরণ,নাইট্রোজেন-অ্যালকাইলেশনেরপ্রতিদ্বন্দ্বিতার ফলে জটিল হয়ে ওঠে। এটিকেনাইট্রোজেনেরসাথে একটিপ্রতিরক্ষক মূলকযুক্ত করে সমাধান করা যায়। তবে, ইলেকট্রন-গ্রহীতা মূলক অ্যালকিনেরনিউক্লিওফিলিসিটিহ্রাস করে, যার ফলে উৎপাদ কমে যায়। এসব ক্ষেত্রেডাইআয়োডোমিথেন (CH2I2)এর স্থলে উচ্চইলেক্ট্রোফিলিকবিকারক যেমন, CHFI2ব্যবহার করলে উৎপাদের পরিমাণ বৃদ্ধি পেতে দেখা যায়।
অলেফিনে কোন নির্দেশক মূলকের উপস্থিতি না থাকলে, খুব সামান্যকেমোসিলেক্টিভিটিদেখা যায়।তবে, অ্যালকিনের মত উল্লেখযোগ্য নিউক্লিওফিলিক যৌগ অন্যান্য যৌগের তুলনায় প্রাধান্য পায়। উদাহরণস্বরূপ,ইনল ইথারেরসাইক্লোপ্রপেনেশন অত্যন্ত নির্বাচিতভাবে ঘটে থাকে।
সিমন্স–স্মিথ বিক্রিয়ার একটি গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হচ্ছে এটিকে বহুকার্যকরী মূলকেরউপস্থিতিতে ব্যবহার করা যায় যা এর ব্যাপক ব্যবহারের পেছনে ভূমিকা রেখেছে। অন্যান্য বিক্রিয়াসমূহের মধ্যে হ্যালোঅ্যালকাইলজিঙ্ক-মধ্যস্থ বিক্রিয়াঅ্যালকাইন,অ্যালকোহল,ইথার,অ্যালডিহাইড,কিটোন,কার্বক্সিলিক অ্যাসিডও এর উৎপাদ,কার্বনেট,সালফোন,সালফোনেট,সিলেন, ওস্ট্যানেডএর সাথে বেশি সামঞ্জ্যস্যপূর্ণ। যদিও, কিছু পার্শ্বীয় বিক্রিয়াও সাধারণত পরিলক্ষিত হয়।
বেশিরভাগ পার্শ্বীয় বিক্রিয়াZnI2উপজাতের লুইস-অম্লত্বের কারণে ঘটে থাকে। যেসব বিক্রিয়ায় অম্ল-সংবেদনশীল উৎপাদ তৈরি হয়, সেখানে উৎপন্ন ZnI2কে পরিষ্কার করতেEt2Znজয় করা যেতে পারে, যার ফলে তুলনামুলক কম অম্লীয় EtZnI উৎপন্ন হয়। এই বিক্রিয়াটিপাইরিডিনএর সাথেও ব্যবহার করা যায়, যা ZnI2ও অন্যান্য বিকারককে শোষণ করে।
জিঙ্ক কার্বনয়েড এর ইলেকট্রন আসক্তির কারণে সিমন্স–স্মিথ বিক্রিয়ায় বিষম-অণুরমিথাইলিকরণদেখা যায়। উদাহরণস্বরূপ, দীর্ঘ সময় ধরে অতিরিক্ত বিকারকের উপস্থিতিতে প্রায় সবসময়ই অ্যালকোহলের মিথাইলিকরণ ঘটে।অধিকন্তু,Et2ZnওCH2I2অ্যালকাইলিকথিওইথারেরসাথে বিক্রিয়া করেসালফারউৎপাদতৈরি করে, যা পরবর্তীতে2,3-সিগমাট্রপিক পুনর্বিন্যাসএর মধ্য দিয়ে যায়, এবং এতে অতিরিক্ত সিমন্স–স্মিথ বিকারকের উপস্থিতি ছাড়া একই অণুর অ্যালকিনের সাইক্লোপ্রপেনেশন ঘটে না।
সিমন্স–স্মিথ বিক্রিয়াটি সাধারণত এর মূল গঠনে আলোচিত হলেও, এর জিঙ্ক প্রভাবক ও সংযোজিত কার্বনের কয়েকটি পরিবর্তিত অবস্থা প্রস্তাব করা হয়েছে।
ফুরুকাওয়া মডিফিকেশনেজিঙ্ক-কপার কাপলেরস্থলে ডাইঅ্যালকাইল জিঙ্ক ব্যবহার করা হয়, যাEt2Znএর মধ্যে সবথেকে বেশি সক্রিয়। এই পরিবর্তনটি ১৯৬৮ সালে ক্যাটায়নিকভাবে পলিমারকরণযোগ্যঅলেফিনযেমন,ভিনাইল ইথারকেএদের সংশ্লিষ্ট সাইক্লোপ্রপেনে রূপান্তরিত করার একটি উপায় হিসেবে প্রস্তাব করা হয়েছিল।কার্বোহাইড্রেটের সাইক্লোপ্রপেনিকরণে এটি অন্যান্য পদ্ধতির তুলনায় বেশি উৎপাদ তৈরি করায় এর ব্যবহার অত্যন্ত উপযোগী।মূল বিক্রিয়াটির মতই, ফুরুকাওয়া মডিফিকেশনের বিক্রিয়াটিস্টেরিওস্পেসিফিকএবং মূল বিক্রিয়াটির থেকে দ্রুততর। তবে, Et2Zn বিকারকটিপাইরোফোরিক(বাতাশের সংস্পর্শে দাহ্য) হওয়ায় সাবধানে ব্যবহার করা উচিত।
শার্লেট মডিফিকেশনে সিমন্স–স্মিথ বিক্রিয়ায় ব্যবহৃত CH2I2কে অ্যারাইলডায়াজো যৌগ, যেমন,ফিনাইলডায়াজোমিথেনদ্বারা প্রতিস্থাপিত করা হয়, যা নিচের চিত্রে পাথওয়ে A তে দেখানো হয়েছে।স্টকিওমেট্রিক পরিমাণ জিঙ্ক হ্যালাইডের উপস্থিতিতে, উপরে বর্ণিত কার্বেনয়েডের ন্যায় একটিঅরগ্যানোজিঙ্ক যৌগগঠিত হয়। এই বিক্রিয়া স্টাইরিন ও অ্যালকোহল সহ প্রায় সকল অ্যালকিন ও অ্যালকাইনের সাথে ঘটতে পারে। তবে দুর্ভাগ্যবশত, পাথওয়ে B এর মত মধ্যবর্তী উৎপাদও ডায়াজো যৌগের সাথে বিক্রিয়া করে, সিস- অথবা ট্রান্স- 1,2-ডাইফিনাইলইথিন উৎপন্ন করে। এছাড়াও মধ্যবর্তী উৎপাদটি অ্যালকোহলের সাথে বিক্রিয়া করে আয়ডোফিনাইলমিথেন উৎপন্ন করে, যা পরে পাথওয়ে C এর মত SN2 বিক্রিয়ার মাধ্যমে ROCHPh তৈরি হয়।
প্রচলিতভাবে ব্যবহৃত না হলেও, জিঙ্কের ন্যায় বিক্রিয়ার বৈশিষ্ট্য প্রদর্শনকারী সিমন্স–স্মিথ বিকারক পূর্বে CH2IX এর উপস্থিতিতে অ্যালুমিনিয়াম ও সামারিয়াম যৌগ থেকে উৎপাদন করা হত।এই বিকারকগুলোর ব্যবহারে,অ্যালাইলিক অ্যালকোহলএবং বিচ্ছিন্ন অলেফিন একে অপরের উপস্থিতিতে নির্বাচিতভাবে সাইক্লোপ্রপেনিত হতে পারে।টেট্রাহাইড্রোফুরানেআয়ডো- বা ক্লোরো মিথাইলসামারিয়াম অ্যালাইলিক অ্যালকোহলকে সাইক্লোপ্রপেনিত করতে একটি উত্তম বিকারক হিসেবে কাজ করে, যা সম্ভবত হাইড্রক্সিল মূলকের চিলেটেশন দ্বারা নির্দেশিত হয়।অপরদিকে, ডাইঅ্যালকাইল(আয়ডোমিথাইল)অ্যালুমিনিয়াম বিকারকের ব্যবহারে,CH2Cl2বিচ্ছিন্ন অলেফিনকে নির্বাচিতভাবে সাইক্লোপ্রপেনিত করে।এই বিকারকগুলোর নির্দিষ্টতার ফলে, সাইক্লোপ্রপেনসমূহকে পলি-অসম্পৃক্ত ব্যবস্থায় স্থাপিত করে, যেখানে জিঙ্ক-ভিত্তিক বিকারক সম্পূর্ণ ও অনির্বাচিতভাবে সাইক্লোপ্রপেনিত করে। উদাহরণস্বরূপ,i-Bu3Alজেরানিওলকে৬ নং অবস্থানে সাইক্লোপ্রপেনিত করে, যেখানে সামারিয়াম/পারদ ২নং অবস্থানে সাইক্লোপ্রপেনিত করে। এটি নিচে দেখানো হল-
তবে, উভয় বিক্রিয়ার শুরুতে ধাতব যৌগের কাছাকাছি স্টকিওমেট্রিক পরিমাণের প্রয়োজন, এবং সামারিয়াম/পারদকে অত্যন্ত বিষাক্ত HgCl2দ্বারা সক্রিয় করতে হয়।
আধুনিককালে সিমন্স–স্মিথ বিক্রিয়ার অধিকাংশ প্রয়োগে ফুরুকাওয়া মডিফিকেশন ব্যবহৃত হয়। এর মধ্যে উল্লেখযোগ্যভাবে সংশ্লিষ্ট এবং নির্ভরযোগ্য ব্যবহারগুলো নিচে তালিকাভুক্ত করা হল-
β-কিটো এস্টার থেকে γ-কিটো এস্টার সংশ্লেষণে ফুরুকাওয়া মডিফাইড সিমন্স–স্মিথ বিক্রিয়া উদ্ভূতমধ্য়বর্তীসাইক্লোপ্রপেনউৎপন্ন হয়। সিমন্স–স্মিথ বিকারক প্রথমেকার্বনাইল মূলকেরসাথে, এবং ক্রমান্বয়ে প্রথম বিক্রিয়া থেকে উৎপন্ন ছদ্ম-ইনলα-কার্বনএর সাথে যুক্ত হয়। এই দ্বিতীয় বিকারকটি মধ্যবর্তী সাইক্লোপ্রপেন উৎপন্ন করে, যা দ্রুত উৎপাদে খন্ডায়িত হয়।
একটি ফুরুকাওয়া মডিফাইড সিমন্স–স্মিথ বিক্রিয়া অ্যালিন্যামাইডেরদ্বিবন্ধনকেসাইক্লোপ্রপেনিত করে অ্যামাইডো-স্পাইরো [2.2]পেন্টেনউৎপন্ন করে, যেখানে দুটি সাইক্লোপ্রপাইলরিংএকটি কার্বন পরমাণুর সাথে যুক্ত থাকে। এতে মনোসাইক্লোপ্রপেনিকরণের উৎপাদও তৈরি হয়।
প্রাকৃতিক উৎপাদসংশ্লেষণেসাইক্লোপ্রপেনিকরণ বিক্রিয়াসমূহ পর্যালোচনা করা হয়েছে।প্রাকৃতিক উৎপাদ সংশ্লেষণে সিমন্স–স্মিথ বিক্রিয়ার একটি উদাহরণ হলβ-ল্যাক্টামেস ইনহিবিটরসিলাস্টিন। বিক্রিয়ার শুরুর উপাদানে একটিঅ্যালাইলপ্রতিস্থাপকসিমন্স–স্মিথ সাইক্লোপ্রপেনিত হয়, এবংপূর্ববর্তীউপাদান থেকেওজোনোলাইসিসেরদ্বারাকার্বক্সিলিক অ্যাসিডপর্যায়ক্রমেঅরক্ষিতহয়।