स्कैंडियम ट्राइफ्लुओरोमेथेनेसुल्फ़ोनेट, SC (CF3SO3) 3 के रूप में भी जाना जाता है, एक सफेद पाउडर है जो अत्यधिक हाइग्रोस्कोपिक है। इस यौगिक को विभिन्न कार्बनिक प्रतिक्रियाओं में उत्प्रेरक के रूप में इसकी बहुमुखी प्रतिभा और प्रभावशीलता के लिए मान्यता प्राप्त है। इसकी प्राथमिक भूमिका एक लुईस एसिड के रूप में है, जो इसे उन प्रतिक्रियाओं में विशेष रूप से उपयोगी बनाती है जिन्हें एसिड कैटेलिसिस की आवश्यकता होती है।
महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में से एक फ्राइडल-क्राफ्ट्स एसाइलेशन और डायल्स-एल्डर प्रतिक्रियाओं में है, जहां यह कार्बन-कार्बन बॉन्ड के गठन के लिए एक महत्वपूर्ण उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। यह जटिल कार्बनिक परिवर्तनों में इसकी दक्षता और चयनात्मकता का प्रदर्शन करते हुए, एक्रिलेट्स के कट्टरपंथी पोलीमराइजेशन को उत्प्रेरित करने की क्षमता के लिए भी जाना जाता है।
इसके अलावा, यह एक सक्रिय, अक्षय और पुन: प्रयोज्य एसाइलेशन उत्प्रेरक है। यह ट्राइथाइलसिलेन पाइरोनोसाइड ग्लाइकोसाइड्स के रिडक्टिव रिंग-ओपनिंग फंक्शनलिटी में और एक स्थिर सल्फर येलिड के माध्यम से बुलवलीन के संश्लेषण में नियोजित किया गया है। सामान्य परिस्थितियों में यौगिक की स्थिरता, उच्च तापमान जैसे या मजबूत ऑक्सीडेंट की उपस्थिति में विशिष्ट परिस्थितियों में इसकी प्रतिक्रियाशीलता के साथ मिलकर, यह कार्बनिक संश्लेषण में एक मूल्यवान उपकरण बनाता है।
सारांश में, यह कार्बनिक रसायन विज्ञान में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ एक अत्यधिक प्रभावी उत्प्रेरक है, विशेष रूप से एसिड-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं और बहुलकीकरण प्रक्रियाओं में। इसके अद्वितीय गुण और बहुमुखी प्रतिभा इसे अनुसंधान और औद्योगिक सेटिंग्स दोनों में एक महत्वपूर्ण यौगिक बना रहे हैं।
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रासायनिक सूत्र |
C3F9O9S3SC |
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सटीक द्रव्यमान |
491.81 |
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आणविक वजन |
492.15 |
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m/z |
491.81 (100.0%), 493.81 (13.6%), 492.82 (3.2%), 492.81 (2.4%), 493.82 (1.8%) |
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मूल विश्लेषण |
सी, 7.32; एफ, 34.74; ओ, 29.26; एस, 19.54; एससी, 9.13 |
कार्बनिक प्रतिक्रियाओं में उत्प्रेरक
फ्राइडेल-क्राफ्ट एसाइलेशन
स्कैंडियम ट्राइफ्लुओरोमेथेनेसुल्फ़ोनेट, अक्सर SC (OTF) ₃ (जहां OTF Trifluoromethanesulfonate समूह का प्रतिनिधित्व करता है) के रूप में दर्शाया गया है, वास्तव में फ्रीडेल-शिल्प एसाइलेशन प्रतिक्रियाओं में एक अत्यधिक कुशल उत्प्रेरक है। प्रतिक्रियाओं का यह वर्ग कार्बनिक संश्लेषण में महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से सुगंधित छल्ले पर एसाइल समूहों की शुरूआत के लिए, जिससे सरल सुगंधित यौगिकों को अधिक जटिल और कार्यात्मक रूप से समृद्ध डेरिवेटिव में बदल दिया जाता है।
फ्रीडेल-क्राफ्ट्स एसाइलेशन में, विशिष्ट चुनौती उच्च चयनात्मकता और उपज को प्राप्त करने में निहित है, जबकि एसाइल समूह के पॉलीसिलेशन या पुनर्व्यवस्था जैसे पक्ष प्रतिक्रियाओं को कम करते हुए। यह अपनी मजबूत लुईस अम्लता के कारण इस संबंध में उत्कृष्टता प्राप्त करता है, जो अवांछित पक्ष प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देने के बिना एसाइलेटिंग एजेंट (अक्सर एक एसाइल क्लोराइड या एनहाइड्राइड) की सक्रियता की सुविधा देता है। स्कैंडियम आयन एसाइलेटिंग एजेंट के कार्बोनिल ऑक्सीजन के साथ समन्वय करता है, इसकी इलेक्ट्रोफिलिसिटी को बढ़ाता है और इसे सुगंधित रिंग द्वारा न्यूक्लियोफिलिक हमले के लिए अधिक अतिसंवेदनशील बनाता है।
मलायम प्रतिक्रिया की स्थिति
एल्यूमीनियम क्लोराइड (ALCL₃) जैसे पारंपरिक फ्रीडल-शिल्प उत्प्रेरक के विपरीत, जिन्हें अक्सर निर्जल परिस्थितियों की आवश्यकता होती है और महत्वपूर्ण बाय-प्रोडक्ट गठन हो सकता है, यह साइड रिएक्शन के जोखिम को कम करने और वर्कअप प्रक्रियाओं को सरल बनाने के लिए महत्वपूर्ण परिस्थितियों में काम कर सकता है।
उच्च चयनात्मकता
पॉलीसिलेशन पर मोनोएसिलेशन को बढ़ावा देने की उत्प्रेरक की क्षमता विशेष रूप से अच्छी तरह से परिभाषित एसाइल एरोमैटिक यौगिकों को संश्लेषित करने में मूल्यवान है। यह चयनात्मकता दवा और ठीक रासायनिक संश्लेषण में महत्वपूर्ण है, जहां पवित्रता और संरचनात्मक परिशुद्धता सर्वोपरि है।
व्यापक सब्सट्रेट गुंजाइश
यह सुगंधित सब्सट्रेट की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ संगत है, जिसमें इलेक्ट्रॉन-समृद्ध और इलेक्ट्रॉन की कमी वाले एरेन्स, साथ ही विभिन्न एसाइलेटिंग एजेंट शामिल हैं। यह बहुमुखी प्रतिभा इसे विविध सिंथेटिक रणनीतियों में एक पसंदीदा विकल्प बनाती है।
बढ़ी हुई प्रतिक्रिया दर और उपज द्वारा सुविधास्कैंडियम ट्राइफ्लुओरोमेथेनेसुल्फ़ोनेटफ्राइडेल-शिल्प एसाइलेशन प्रतिक्रियाओं में कार्बनिक संश्लेषण में महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं। परिणामस्वरूप एसाइल एरोमैटिक यौगिक फार्मास्यूटिकल्स, एग्रोकेमिकल्स और उन्नत सामग्रियों के संश्लेषण में महत्वपूर्ण मध्यवर्ती के रूप में काम करते हैं। उदाहरण के लिए, वे आगे एस्टर, एमाइड या अल्कोहल में बदल सकते हैं, या जटिल आणविक आर्किटेक्चर के निर्माण में सीधे उपयोग किए जा सकते हैं।
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डायल-एल्डर प्रतिक्रिया
SC (OTF) ₃, डायल्स-एल्डर प्रतिक्रियाओं में एक अत्यधिक प्रभावी उत्प्रेरक के रूप में उभरा है, कार्बन-कार्बन बॉन्ड के गठन के माध्यम से जटिल कार्बन ढांचे के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण कार्बनिक परिवर्तनों का एक मौलिक वर्ग। यह उत्प्रेरक अनुप्रयोग इन प्रतिक्रियाओं की दक्षता को सुविधाजनक बनाने और बढ़ाने के लिए स्कैंडियम की लुईस अम्लता का लाभ उठाता है।
डायल्स-एल्डर प्रतिक्रिया में एक संयुग्मित डायने और एक डायनोफाइल के साइक्लोडिशन को साइक्लोहेक्सीन व्युत्पन्न बनाने के लिए शामिल किया गया है। यह प्रतिक्रिया न केवल प्राकृतिक उत्पादों और फार्मास्यूटिकल्स के संश्लेषण के लिए केंद्रीय है, बल्कि सामग्री विज्ञान में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। चुनौती अक्सर उच्च रेजियो- और स्टीरियोसेलेक्टिविटी को प्राप्त करने में निहित होती है, साथ ही साथ उपज को अधिकतम करने के लिए, विशेष रूप से इलेक्ट्रॉन-गरीब डायनोफाइल्स या स्टेरिकली बाधा वाले सब्सट्रेट के साथ।
यह डायनोफाइल के साथ समन्वय करके एक लुईस एसिड उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है, आमतौर पर एक इलेक्ट्रॉन की कमी वाले एल्केन या एल्केने। यह समन्वय डायनोफाइल की इलेक्ट्रोफिलिसिटी को बढ़ाता है, जिससे यह डायने न्यूक्लियोफाइल के प्रति अधिक प्रतिक्रियाशील हो जाता है। संक्रमण की स्थिति को स्थिर करने के लिए स्कैंडियम आयन की क्षमता प्रतिक्रिया की सक्रियता ऊर्जा को कम करती है, जिससे साइक्लोडडिशन प्रक्रिया में तेजी आती है।
बढ़ाया चयनात्मकता
उत्प्रेरक उच्च रेजियो- और स्टीरियोसेलेक्टिविटी को बढ़ावा देता है, जो जटिल अणुओं के संश्लेषण में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहां परमाणुओं की स्थानिक व्यवस्था महत्वपूर्ण है। यह चयनात्मकता अक्सर अनचाहे डायल्स-एल्डर प्रतिक्रियाओं के साथ या कम प्रभावी उत्प्रेरक के साथ प्राप्त करने के लिए चुनौतीपूर्ण होती है।
बढ़ी हुई प्रतिक्रिया दर
सक्रियण ऊर्जा को कम करके, यह प्रतिक्रिया दर को काफी बढ़ाता है, जिससे सिंथेटिक प्रक्रियाओं में कम प्रतिक्रिया समय और उच्च थ्रूपुट की अनुमति मिलती है।
हल्के प्रतिक्रिया की स्थिति
उत्प्रेरक हल्के परिस्थितियों में प्रभावी रूप से संचालित होता है, जो संवेदनशील कार्यात्मक समूहों को संरक्षित करने और साइड उत्पादों के गठन को कम करने के लिए फायदेमंद है। यह जटिल प्राकृतिक उत्पादों और फार्मास्यूटिकल्स के संश्लेषण में विशेष रूप से लाभप्रद है।
व्यापक सब्सट्रेट गुंजाइश
यह डायनेस और डायनोफाइल्स की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ संगत है, जिसमें इलेक्ट्रॉन-ब्रीडिंग समूह या स्टेरिक बाधा शामिल हैं। यह बहुमुखी प्रतिभा इसे विविध सिंथेटिक रणनीतियों में एक मूल्यवान उपकरण बनाती है।
डायल्स-एल्डर प्रतिक्रियाओं में उपयोग कार्बनिक संश्लेषण में गहरा निहितार्थ है। यह जटिल चक्रीय संरचनाओं के कुशल निर्माण को सक्षम करता है, जो प्राकृतिक उत्पादों, फार्मास्यूटिकल्स और उन्नत सामग्रियों में प्रचलित हैं। इस उत्प्रेरक के साथ प्राप्त की गई उच्च पैदावार और चयन अधिक टिकाऊ और लागत प्रभावी सिंथेटिक मार्गों में योगदान करते हैं।
स्टिरियोकेमिकल कैटालिसिस
SC (OTF) ₃ एक्रिलेट कट्टरपंथी पोलीमराइजेशन प्रतिक्रियाओं के स्टीरियोकैमिकल कैटालिसिस में नियोजित है। यह एप्लिकेशन परिणामी पॉलिमर के स्टीरियोकैमिस्ट्री को नियंत्रित करने की अपनी अद्वितीय क्षमता पर पूंजी लगाता है, जो सामग्री विज्ञान और बहुलक रसायन विज्ञान दोनों में सर्वोपरि है।
बहुलक स्टीरियोकेमिस्ट्री का नियंत्रण
एक्रिलेट कट्टरपंथी पोलीमराइजेशन में, बहुलक श्रृंखला की स्टीरियोकैमिस्ट्री इसके भौतिक गुणों, जैसे कि पिघलने बिंदु, क्रिस्टलीयता और यांत्रिक शक्ति को काफी प्रभावित कर सकती है। SC (OTF) och एक स्टीरियोकेमिकल उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है, विशिष्ट चातुर्य (आइसोटैक्टिक, सिंडियोटैक्टिक, या एटैक्टिक) के साथ पॉलिमर का उत्पादन करने के लिए पोलीमराइजेशन प्रक्रिया का मार्गदर्शन करता है।
बढ़ाया चयनात्मकता
उत्प्रेरक की मजबूत लुईस अम्लता इसे बढ़ती बहुलक श्रृंखला के उन्मुखीकरण को प्रभावित करते हुए, एक्रिलेट मोनोमर्स के साथ समन्वय करने की अनुमति देती है। यह समन्वय वांछित स्टीरियोइसोमर की ओर चयनात्मकता को बढ़ाता है, जिसके परिणामस्वरूप बेहतर गुणों के साथ पॉलिमर होते हैं।
सामग्री विज्ञान और बहुलक रसायन विज्ञान में महत्व
उन्नत सामग्री विकास
बहुलक स्टीरियोकैमिस्ट्री को नियंत्रित करने की क्षमता सिलवाया गुणों के साथ उन्नत सामग्रियों के विकास को सक्षम करती है। उदाहरण के लिए, आइसोटैक्टिक पॉलिमर अक्सर अपने एटैक्टिक समकक्षों की तुलना में उच्च पिघलने वाले बिंदुओं और बेहतर यांत्रिक गुणों का प्रदर्शन करते हैं।
बहुलक अभियांत्रिकी
SC (OTF) ₃ stereochemical कैटालिसिस में भूमिका पॉलिमर के लिए डिज़ाइन स्पेस का विस्तार करती है, जिससे वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट प्रदर्शन विशेषताओं के साथ सामग्री बनाने की अनुमति मिलती है, जैसे कि बायोमेडिकल डिवाइस, पैकेजिंग सामग्री और उन्नत कंपोजिट।
सतत बहुलक संश्लेषण
कुशल और चयनात्मक पोलीमराइजेशन प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देने से, SC (OTF) ₃ अधिक टिकाऊ बहुलक संश्लेषण प्रक्रियाओं में योगदान देता है। यह आज की दुनिया में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जहां कचरे को कम करने और रासायनिक प्रक्रियाओं की दक्षता को बढ़ाने पर जोर दिया जा रहा है।
पर शोधस्कैंडियम ट्राइफ्लुओरोमेथेनेसुल्फ़ोनेटइसके संश्लेषण और लक्षण वर्णन के साथ शुरू हुआ। यह आमतौर पर नियंत्रित परिस्थितियों में ट्राइफ्लोरोमेथेनेसेल्फोनिक एसिड (CF3SO3H) के साथ स्कैंडियम ऑक्साइड (SC2O3) को प्रतिक्रिया करके तैयार किया जाता है। यह यौगिक अपनी उच्च लुईस अम्लता के लिए उल्लेखनीय है, जिससे यह विभिन्न कार्बनिक प्रतिक्रियाओं में एक प्रभावी उत्प्रेरक है।
शुरुआती अनुप्रयोगों में से एक फ्राइडेल-शिल्प एसाइलेशन प्रतिक्रियाओं में था। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह कुशलता से सुगंधित यौगिकों के एसाइलेशन को बढ़ावा दे सकता है, जो एल्यूमीनियम क्लोराइड जैसे पारंपरिक उत्प्रेरक पर लाभ प्रदान करता है। इस खोज ने अन्य कार्बनिक परिवर्तनों में अपनी उत्प्रेरक गतिविधि की खोज में रुचि पैदा की।
इसके बाद, इसे डायल्स-एल्डर प्रतिक्रियाओं में एक उत्प्रेरक के रूप में जांच की गई, जो कार्बन-कार्बन बॉन्ड के गठन के लिए महत्वपूर्ण हैं। उच्च स्टीरियोसेलेक्टिविटी को बनाए रखते हुए प्रतिक्रिया दरों और पैदावार को बढ़ाने की इसकी क्षमता ने इसे कार्बनिक संश्लेषण में एक मूल्यवान उपकरण बना दिया।
एक उत्प्रेरक के रूप में इसकी भूमिका के अलावा, सामग्री विज्ञान में इसकी क्षमता के लिए इसका अध्ययन किया गया है। उदाहरण के लिए, यह उनकी दक्षता और स्थिरता में सुधार करने के लिए पेरोव्साइट सौर कोशिकाओं में एक योजक के रूप में उपयोग किया गया है। क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया को धीमा करके और पेरोव्साइट फिल्मों में दोषों को कम करके, इसने सौर सेल प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाने में वादा दिखाया है।
हाल के शोध ने पुनरावर्तन और पुन: प्रयोज्य पर भी ध्यान केंद्रित किया है। इसकी मजबूत प्रकृति इसे गतिविधि के महत्वपूर्ण नुकसान के बिना कई बार पुनर्प्राप्त और पुनर्प्राप्त करने की अनुमति देती है, जिससे यह पर्यावरण के अनुकूल और लागत प्रभावी उत्प्रेरक बन जाता है।
सारांश में, अनुसंधान विकास के इतिहास को कार्बनिक रसायन विज्ञान में एक बहुमुखी और कुशल उत्प्रेरक के रूप में इसके उद्भव द्वारा चिह्नित किया गया है। कार्बनिक संश्लेषण और सामग्री विज्ञान में अपने विविध अनुप्रयोगों के लिए अपने प्रारंभिक संश्लेषण और लक्षण वर्णन से, यह यौगिक वैज्ञानिक अनुसंधान और प्रौद्योगिकी को आगे बढ़ाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
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