এন-হেটারোসাইক্লিক সিলিলিন

**এন-হেটেরোসাইক্লিক সিলিলিন (এনএইচএসআই)** হলো একটি নিরপেক্ষ হেটেরোসাইক্লিক রাসায়নিক যৌগ যা দুটি নাইট্রোজেন পরমাণুর সাথে যুক্ত একটি দ্বিজোজী সিলিকন পরমাণু নিয়ে গঠিত। ১৯৯৪ সালে মাইকেল ডেঙ্ক এবং রবার্ট ওয়েস্ট প্রথম স্থিতিশীল এনএইচএসআই পৃথকীকরণের কথা জানান, যা ছিল প্রথম স্থিতিশীল ডাই-কোঅর্ডিনেট সিলিকন যৌগ। এটি ছিল অ্যান্থনি আরডুয়েঙ্গো কর্তৃক প্রথম এন-হেটেরোসাইক্লিক কার্বিন (যা এনএইচএসআই এর হালকা সমগোত্রীয়) পৃথক করার তিন বছর পরের ঘটনা। প্রথম পৃথকীকরণের পর থেকে, ৪ থেকে ৬টি পরমাণু বিশিষ্ট সম্পৃক্ত এবং অসম্পৃক্ত কেন্দ্রীয় বলয়যুক্ত এনএইচএসআই সংশ্লেষণ এবং অধ্যয়ন করা হয়েছে। এনএইচএসআই এর স্থায়িত্ব, বিশেষ করে ৬π অ্যারোমেটিক অসম্পৃক্ত পাঁচ-সদস্যের উদাহরণগুলো, সিলিলিন এবং নিম্ন-যোজী প্রধান গ্রুপ মৌলগুলোর গঠন ও বিক্রিয়াশীলতা অধ্যয়নের জন্য একটি কার্যকর মাধ্যম। যদিও একাডেমিক ক্ষেত্রের বাইরে এর ব্যবহার নেই, তবে এনএইচএসআই যুক্ত কমপ্লেক্সগুলো শিল্পক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ বিক্রিয়ার জন্য দক্ষ অনুঘটক হিসেবে পরিচিত। এই নিবন্ধটি পাঁচ-সদস্যের এনএইচএসআই এর বৈশিষ্ট্য এবং বিক্রিয়াশীলতার ওপর আলোকপাত করে।

## সংশ্লেষণ এবং স্থায়িত্ব

পাঁচ-সদস্যের এন-হেটেরোসাইক্লিক সিলিলিনগুলো দুই-কার্বন বিশিষ্ট ডাই-ইমিন বা ডাই-অ্যামিন পূর্বসূরী থেকে সংশ্লেষণ করা হয়। ধাতব লিথিয়ামের সাথে বিক্রিয়ায় একটি লিথিয়েটেড ডাই-ইমাইড বা ডাই-অ্যামিন তৈরি হয়, যা চতুর্যোজী SiCl<sub>4</sub> এর সাথে নাড়াচাড়া করলে একটি চতুর্যোজী ডাই-ক্লোরো-সিলিকো-সাইকেল তৈরি করে। এরপর যৌগটিকে ক্ষার ধাতু বা পটাশিয়াম গ্রাফাইট দিয়ে বিজারিত করে একটি দ্বিজোজী সিলিকন কেন্দ্র তৈরি করা হয়। সিলিকন যেন অত্যধিক বিজারিত না হয় সেদিকে খেয়াল রাখতে হবে; প্রায়শই এটি প্রতিরোধ করতে ট্রাই-ইথাইল-অ্যামিন যোগ করা হয়। এই বিজারণের উৎপাদ বা ইল্ড ৮০% পর্যন্ত হতে পারে। সিলিকন(II) সম্বলিত এন-হেটেরোসাইক্লিক সিলিলিন যার চার-সদস্যের বলয় (১ কার্বন) এবং ছয়-সদস্যের বলয় (৩ কার্বন) রয়েছে, সেগুলো যথাক্রমে SiX4 এর সাথে অ্যামিডিনেট এবং ন্যাকন্যাক লিগ্যান্ডের বিক্রিয়া থেকে পাওয়া যায়।

ওয়েস্ট এবং ডেঙ্কের প্রথম এনএইচএসআই এর আগে সংশ্লেষিত সিলিলিনগুলো ৭৭ কেলভিনের নিচের তাপমাত্রায় বিয়োজিত হয়ে যেত। বিপরীতে, মূল ওয়েস্ট/ডেঙ্ক এনএইচএসআই  একটি সিল করা এনএমআর টিউবে টলুইনে দ্রবীভূত অবস্থায় ১৫০° সেলসিয়াসে ৪ মাস গরম করার পরও চমৎকার স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে। এটি সিলিলিন স্কেভেঞ্জার হিসেবে পরিচিত লুইস ক্ষার এবং ট্রাই-ইথাইল-সিলেনের সাথে কোনো বিক্রিয়া করে না, তবে বায়ু এবং পানির সাথে বিক্রিয়া করে (নিচে দেখুন) এবং এর গলনাঙ্ক ২২০° সেলসিয়াসে বিয়োজিত হয়। অন্যদিকে, ব্যাকবোন প্রতিস্থাপনহীন সম্পৃক্ত এনএইচএসআই, , লুইস অ্যাসিড হিসেবে অনেক বেশি বিক্রিয়াশীল এবং অনেক কম স্থিতিশীল, যা ২৫° সেলসিয়াসেই বিয়োজিত হয়।

## গঠন এবং অ্যারোমেটিক ধর্ম

### গঠন
পাঁচ-সদস্যের এনএইচএসআই গুলোকে তাদের বলয়ের দুই-কার্বন বিশিষ্ট ব্যাকবোনের বন্ধন অনুসারে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। সম্পৃক্ত এনএইচএসআইতে দুটি মিথিলিন একক থাকে, অসম্পৃক্তগুলোতে দ্বিবন্ধনযুক্ত মিথিন কার্বন থাকে এবং বেঞ্জো-ফিউজড এনএইচএসআই গুলো একটি ফিউজড অ্যারোমেটিক বলয়ের সাথে তাদের কার্বন ব্যাকবোন শেয়ার করে। যদিও অ্যারিল গ্রুপের মতো অন্যান্য এন-প্রতিস্থাপকগুলোও সুপরিচিত, সাধারণভাবে সম্পৃক্ত এবং অসম্পৃক্ত এনএইচএসআই এর নাইট্রোজেনের সাথে যুক্ত ''টার্ট''-বিউটাইল গ্রুপ নিয়ে গবেষণা করা হয়, আর বেঞ্জো-ফিউজডগুলোতে নিওপেন্টাইল গ্রুপ থাকে।

এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি এবং ইলেকট্রন ডিফ্রাকশন সম্পৃক্ত এবং অসম্পৃক্ত গঠনের মধ্যে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য দেখায়। সম্পৃক্ত টার্ট-বিউটাইল প্রতিস্থাপিত এনএইচএসআই এর জন্য N-Si-N কোণ হলো ৯২°। অসম্পৃক্ত অ্যানালগের N-Si-N কোণ হলো ৯০.৫° যা একটি সমতল C2v বলয় গঠন করে। কার্বন ব্যাকবোনের সম্পৃক্তকরণের ফলে N-Si বন্ধন ১৭৫.৩pm থেকে কমে ১৭১.৯pm হয়, যা নাইট্রোজেন এবং দ্বিজোজী সিলিকনের মধ্যে সাধারণ একক বন্ধনের প্রত্যাশিত দূরত্বের চেয়ে কম। অসম্পৃক্ত অণুর দীর্ঘ বন্ধনটির কারণ হলো নাইট্রোজেনের নিঃসঙ্গ জোড় ইলেকট্রন কার্বন π-বন্ধনের মাধ্যমে ডিলোকালাইজড হয়। সামগ্রিক সিলিলিন বৈশিষ্ট্যটি ২৯Si এনএমআর এ অসম্পৃক্তটির জন্য +৭৮.৩ppm এবং এনএইচএসআই এর জন্য +১১৯ppm এ শক্তিশালী ডাউনফিল্ড শিফটিং দ্বারা সমর্থিত।

### অ্যারোমেটিক ধর্ম
অসম্পৃক্ত বলয়ের গাঠনিক পার্থক্য, স্বতন্ত্র বিক্রিয়াশীলতা এবং বর্ধিত স্থায়িত্বের কারণ হলো ওলেফিনিক C=C বন্ধন, যা দুটি নাইট্রোজেন নিঃসঙ্গ জোড়ের সাথে একটি ৬π অ্যারোমেটিক বলয় তৈরি করে। উপরে উল্লিখিত Si-N বন্ধন দৈর্ঘ্যের অসঙ্গতি π ডিলোকালাইজেশনের একটি জোরালো সংকেত। প্রোটন এনএমআর এ  এর জন্য ভিনাইলিক প্রোটনগুলো ৬.৭৫ppm এ অনুরণিত হয়। চতুর্যোজী প্রজাতির ক্ষেত্রে সিলিকনের খালি 3p অরবিটালের অভাব π বলয়কে ভেঙে ফেলে। অতিরিক্তভাবে অসম্পৃক্ত এনএইচএসআই এবং চতুর্যোজী সিলিকন অ্যানালগগুলোর মধ্যে রামান বর্ণালীবীক্ষণের সিগন্যালে উল্লেখযোগ্য অমিল রয়েছে। দ্বিজোজী প্রজাতির ক্ষেত্রে ইলেকট্রন ঘনত্ব C=C বন্ধন থেকে বলয় এবং খালি Si 3p অরবিটালে স্থানান্তরিত হয়, যা C=C বন্ধনকে দুর্বল করে এবং C=C রেজোন্যান্সে পর্যবেক্ষিত শক্তি হ্রাস ঘটায়।

বেশ কিছু কম্পিউটেশনাল স্টাডি অসম্পৃক্ত এনএইচএসআই বলয়ে অ্যারোমেটিক ডিলোকালাইজেশনের পরামর্শ দেয়। ডিএফটি গণনা দেখায় যে সম্পৃক্ত এনএইচএসআই এর তুলনায় অসম্পৃক্ত এনএইচএসআই এর বলয়ে অনেক বেশি রেডিকেল ইলেকট্রন ডিলোকালাইজেশন ঘটে। অ্যারোমেটিক ধর্ম গণনাকৃত হাইড্রোজিনেশন তাপ দ্বারা আরও সমর্থিত হয়। খালি 3p অরবিটাল এবং বলয়-স্থিত নিঃসঙ্গ জোড় বিশিষ্ট দ্বিজোজী সিলিকন বলয়ের স্থিতিশীলতা সিলিকন এবং ওলেফিনিক কার্বনগুলোর মধ্যে উল্লেখযোগ্য ইলেকট্রনিক যোগাযোগের ইঙ্গিত দেয়।

### ইলেকট্রনিক্স
কম্পিউটেশনাল স্টাডি এবং ফটোইলেকট্রন স্পেকট্রোস্কোপি এনএইচএসআই এর ইলেকট্রনিক গঠন এবং π-ইলেকট্রন শেয়ারিংয়ের একটি সূক্ষ্ম চিত্র তৈরি করে। অসম্পৃক্ত পাঁচ-সদস্যের এনএইচএসআই এর প্রাসঙ্গিক π বন্ধন অরবিটালগুলোকে ডাই-ইমিন ব্যাকবোনের বিউটাডাইনের মতো পাই অরবিটাল এবং সিলিকনের 3s ও 3p অরবিটালের আণবিক অরবিটাল মিশ্রণ হিসেবে বোঝা যায়।

উপরের সারণীতে অরবিটালগুলো দেখানো হয়েছে, যা আকৃতি এবং প্রতিসাম্যের ভিত্তিতে অনুভূমিকভাবে গোষ্ঠীভুক্ত।

## প্রধান গ্রুপ মৌলসমূহের সাথে বিক্রিয়াশীলতা
এন-হেটেরোসাইক্লিক সিলিলিনগুলো বিভিন্ন ধরনের প্রধান গ্রুপ যৌগের সাথে বিক্রিয়া করে, সাধারণত অসম্পৃক্ত বন্ধনে যুক্ত হয় অথবা একক বন্ধনে প্রবেশ করে চতুর্যোজী এন-হেটেরোসাইক্লিক সিলেন তৈরি করে।

### টেট্রামারকরণ
গাঢ় দ্রবণে, সম্পৃক্ত প্রতিস্থাপনহীন সিলিলিন  নিজের সাথেই বিক্রিয়া করে একটি টেট্রামার গঠন করে যাতে একটি Si-Si দ্বিবন্ধন থাকে। অসম্পৃক্ত এবং ব্যাকবোন-প্রতিস্থাপিত সম্পৃক্ত এনএইচএসআই গুলো এভাবে বিক্রিয়া করে না এবং মনোমার হিসেবেই থাকে।

### চ্যালকোজেনের সাথে বিক্রিয়া
অক্সিজেনের সাথে এনএইচএসআই এর বিক্রিয়ায় ডাই-ইমিন ব্যাকবোন অপসারিত হয় এবং কঠিন সিলিকন ডাইঅক্সাইড তৈরি হয়। গন্ধক বা সালফারের সাথে বিক্রিয়ায় একটি ডাই-থায়ো ব্রিজড দুই এনএইচএসআই কমপ্লেক্স তৈরি হয়। সেলেনিয়ামের সাথে অনুরূপ বিক্রিয়া অনেক ধীর গতিতে ঘটে।

## অবস্থান্তর ধাতু সবিন্যাস
### লিগ্যান্ড হিসেবে এন-হেটেরোসাইক্লিক সিলিলিন
এন-হেটেরোসাইক্লিক কার্বিনের তুলনায় বৈচিত্র্য ও প্রয়োগ কম হলেও, এন-হেটেরোসাইক্লিক সিলিলিনগুলো বিভিন্ন ধাতব কমপ্লেক্সে লিগ্যান্ড হিসেবে কাজ করতে পারে। লুইস অম্লীয় অধিকাংশ নন-এনএইচএসআই  সিলিলিনের বিপরীতে, স্থিতিশীল পাঁচ-সদস্যের এনএইচএসআই গুলো প্রায় একচেটিয়াভাবে লুইস ক্ষার বা নিউক্লিওফাইল হিসেবে কাজ করে, যা এনএইচসি এবং ফসফিন লিগ্যান্ডের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ।

## তথ্যসূত্র

বিষয়শ্রেণী:নাইট্রোজেন হেটেরোসাইকেল
বিষয়শ্রেণী:সিলিকন হেটেরোসাইকেল
বিষয়শ্রেণী:সিলিলিন