জৈব সংশ্লেষণে সোডিয়াম সায়ানাইডের ভূমিকা এবং প্রক্রিয়া

ভূমিকা

সোডিয়াম সাইয়্যান্যাজিনের মিশ্র (NaCN), একটি সাদা স্ফটিকের মতো কঠিন পদার্থ যা পানিতে অত্যন্ত দ্রবণীয়, এটি একটি শক্তিশালী ভিত্তি এবং একটি শক্তিশালী নিউক্লিওফাইল উভয়ই, যা এটিকে একটি মূল্যবান বিকারক করে তোলে জৈব সংশ্লেষণ. এর তীব্র বিষাক্ততা সত্ত্বেও, যা পরিচালনার সময় কঠোর সুরক্ষা সতর্কতা প্রয়োজন, সোডিয়াম সায়ানাইড ওষুধ, কৃষি রাসায়নিক এবং পলিমার সহ বিভিন্ন জৈব যৌগের সংশ্লেষণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

জৈব সংশ্লেষণে সোডিয়াম সায়ানাইডের ভূমিকা

নিউক্লিওফাইল হিসেবে সায়ানাইড আয়ন

সার্জারির সাইয়্যান্যাজিনের মিশ্র আয়ন ভিতরে সোডিয়াম সায়ানাইড এটি একটি অত্যন্ত প্রতিক্রিয়াশীল নিউক্লিওফাইল। কার্বন পরমাণুর উপর ঋণাত্মক চার্জ এবং নাইট্রোজেন পরমাণুর উচ্চ তড়িৎ ঋণাত্মকতার কারণে, এটি জৈব অণুর, যেমন কার্বনিল গ্রুপ, অ্যালকাইল হ্যালাইড এবং ইপোক্সাইডের ইলেক্ট্রোফিলিক কেন্দ্রগুলিকে আক্রমণ করতে পারে।

সি - সি বন্ড গঠন

এর সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ফাংশনগুলির মধ্যে একটি সোডিয়াম সায়ানাইড জৈব সংশ্লেষণে নতুন কার্বন-কার্বন বন্ধন তৈরি করা হয়, যা নিউক্লিওফিলিক প্রতিস্থাপন এবং যোগ বিক্রিয়ার মাধ্যমে অর্জিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, যখন একটি অ্যালকাইল হ্যালাইড সোডিয়াম সায়ানাইডের সাথে বিক্রিয়া করে, তখন সায়ানাইড আয়ন হ্যালাইড আয়নকে প্রতিস্থাপন করে, যার ফলে একটি নাইট্রিল তৈরি হয়। এই বিক্রিয়াটি অণুতে একটি অতিরিক্ত কার্বন পরমাণু প্রবেশ করানোর একটি সহজ উপায় প্রদান করে। পরবর্তীকালে, বিভিন্ন রাসায়নিক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে নাইট্রিল গ্রুপকে কার্বক্সিলিক অ্যাসিড, অ্যামাইন বা অ্যালডিহাইডের মতো অন্যান্য কার্যকরী গ্রুপে রূপান্তরিত করা যেতে পারে।

অ্যামিনো অ্যাসিডের সংশ্লেষণ - স্ট্রেকার বিক্রিয়া

স্ট্রেকার বিক্রিয়ার একটি মূল উপাদান হল সোডিয়াম সায়ানাইড, যা α - অ্যামিনো অ্যাসিড সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয়। এই বিক্রিয়ার সময়, একটি অ্যালডিহাইড বা একটি কেটোন অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড এবং সোডিয়াম সায়ানাইডের সাথে মিলিত হয়ে একটি α - অ্যামিনো নাইট্রিল তৈরি করে। এই α - অ্যামিনো নাইট্রিলকে পরবর্তীতে হাইড্রোলাইজ করা যেতে পারে যাতে সংশ্লিষ্ট α - অ্যামিনো অ্যাসিড তৈরি হয়।

বিক্রিয়াটি কয়েকটি ধাপে ঘটে: প্রথমে, অ্যালডিহাইড বা কিটোনের কার্বনিল গ্রুপ প্রোটোনেশনের মধ্য দিয়ে যায়, যার ফলে এর ইলেক্ট্রোফিলিসিটি বৃদ্ধি পায়। তারপর, একটি অ্যামোনিয়া অণু প্রোটোনেটেড কার্বনিল গ্রুপকে আক্রমণ করে, তারপরে ডিপ্রোটোনেশনের মাধ্যমে একটি হেমিয়ামিনাল তৈরি হয়। এরপর, হেমিয়ামিনালের হাইড্রোক্সিল গ্রুপ প্রোটোনেটেড হয়, যার ফলে জল নির্মূল হয় এবং একটি ইমিনিয়াম আয়ন তৈরি হয়। এরপর সায়ানাইড আয়ন ইমিনিয়াম আয়নকে আক্রমণ করে α - অ্যামিনো নাইট্রিল তৈরি করে। অবশেষে, অ্যাসিড বা ক্ষারের উপস্থিতিতে α - অ্যামিনো নাইট্রিলের হাইড্রোলাইসিস α - অ্যামিনো অ্যাসিড তৈরি করে।

আরিল হ্যালাইডস থেকে নাইট্রিলের সংশ্লেষণ - দ্য রোজেনমান্ড - ভন ব্রাউন রিঅ্যাকশন

রোজেনমুন্ড-ভন ব্রাউন বিক্রিয়ায়, সোডিয়াম সায়ানাইড ব্যবহার করে অ্যারিল হ্যালাইড, যা হ্যালোজেন-প্রতিস্থাপিত সুগন্ধযুক্ত যৌগ, অ্যারিল নাইট্রিলে রূপান্তরিত করা হয়। কপার(I) সায়ানাইড দ্বারা অনুঘটকিত এবং সাধারণত উচ্চ তাপমাত্রার প্রয়োজন হয়, এই বিক্রিয়ায় একটি কপার-অ্যারিল ইন্টারমিডিয়েট তৈরি হয়। সোডিয়াম সায়ানাইড থেকে সায়ানাইড আয়ন তারপর এই ইন্টারমিডিয়েটের সাথে বিক্রিয়া করে অ্যারিল নাইট্রিল তৈরি করে। এই প্রক্রিয়াটি একটি সুগন্ধযুক্ত বলয়ে একটি নাইট্রিল কার্যকরী গোষ্ঠী প্রবর্তনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ, যা বিভিন্ন সুগন্ধযুক্ত যৌগ, যেমন ফার্মাসিউটিক্যালস এবং রঞ্জক পদার্থের সংশ্লেষণের জন্য আরও পরিবর্তন করা যেতে পারে।

কার্বনিল যৌগের সংশ্লেষণ

সোডিয়াম সায়ানাইড কার্বনিল যৌগের সংশ্লেষণেও অংশগ্রহণ করে। উদাহরণস্বরূপ, যখন এটি একটি ইপোক্সাইডের সাথে বিক্রিয়া করে, তখন সায়ানাইড আয়ন ইপোক্সাইড রিংয়ের কম প্রতিস্থাপিত কার্বন পরমাণুকে আক্রমণ করে, যার ফলে রিংটি খুলে যায়। ফলস্বরূপ সায়ানহাইড্রিনের পরবর্তী হাইড্রোলাইসিসের ফলে একটি কার্বনিল যৌগ তৈরি হতে পারে।

সোডিয়াম সায়ানাইডের সাথে জড়িত বিক্রিয়ার প্রক্রিয়া

নিউক্লিওফিলিক প্রতিস্থাপন প্রতিক্রিয়া

SN2 মেকানিজম: যখন সোডিয়াম সায়ানাইড প্রাথমিক অ্যালকাইল হ্যালাইডের সাথে বিক্রিয়া করে, তখন বিক্রিয়াটি সাধারণত একটি SN2 (বাইমোলিকুলার নিউক্লিওফিলিক প্রতিস্থাপন) প্রক্রিয়া অনুসরণ করে। সায়ানাইড আয়ন হ্যালোজেনের সাথে সংযুক্ত কার্বন পরমাণুকে পিছনের দিক থেকে আক্রমণ করে, যা ছেড়ে যাওয়া হ্যালাইড আয়নের অবস্থানের বিপরীত। এটি একটি সমন্বিত বিক্রিয়া যেখানে কার্বন-হ্যালোজেন বন্ধন ভেঙে যাওয়া এবং কার্বন-সায়ানাইড বন্ধন গঠন একই সাথে ঘটে। বিক্রিয়ার হার অ্যালকাইল হ্যালাইড এবং সায়ানাইড আয়ন উভয়ের ঘনত্বের উপর নির্ভর করে এবং পণ্যের স্টেরিওরসায়ন শুরুর উপাদানের তুলনায় উল্টানো হয়।

SN1 মেকানিজম: টারশিয়ারি অ্যালকাইল হ্যালাইডের ক্ষেত্রে, বিক্রিয়াটি একটি SN1 (ইউনিমোলিকুলার নিউক্লিওফিলিক সাবস্টিটিউশন) প্রক্রিয়ার মাধ্যমে এগিয়ে যেতে পারে। প্রথমে, অ্যালকাইল হ্যালাইড বিচ্ছিন্ন হয়ে একটি কার্বোকেশন ইন্টারমিডিয়েট তৈরি করে। তারপর, সায়ানাইড আয়ন এই কার্বোকেশনকে আক্রমণ করে উৎপাদ তৈরি করে। SN1 প্রক্রিয়াটি একটি প্ল্যানার কার্বোকেশন ইন্টারমিডিয়েট গঠন দ্বারা চিহ্নিত করা হয় এবং উৎপাদটি স্টেরিওকেমিস্ট্রির মিশ্রণ প্রদর্শন করতে পারে, যা রেসমাইজেশন নামে পরিচিত, কারণ নিউক্লিওফাইল প্ল্যানার কার্বোকেশনের উভয় দিক থেকে আক্রমণ করে।

নিউক্লিওফিলিক সংযোজন বিক্রিয়া

কার্বনিল গ্রুপের সংযোজন: যখন সোডিয়াম সায়ানাইড অ্যালডিহাইড বা কিটোনের সাথে বিক্রিয়া করে, তখন সায়ানাইড আয়ন ইলেক্ট্রোফিলিক কার্বনিল কার্বন পরমাণুকে লক্ষ্য করে। কার্বনিল গ্রুপের একটি পোলারাইজড কার্বন-অক্সিজেন বন্ধন থাকে, কার্বন পরমাণুটি ইলেক্ট্রোফিলিক সাইট। সায়ানাইড আয়নের আক্রমণে একটি নতুন কার্বন-সায়ানাইড বন্ধন তৈরি হয় এবং কার্বনিল গ্রুপের অক্সিজেন পরমাণু একটি ঋণাত্মক চার্জ অর্জন করে। পরবর্তী ধাপে, একটি প্রোটন উৎস, যেমন জল বা অ্যাসিড, অক্সিজেন পরমাণুকে প্রোটোনেট করে একটি সায়ানোহাইড্রিন তৈরি করে। এই বিক্রিয়াটি বিপরীতমুখী, এবং বিক্রিয়ার অবস্থা নিয়ন্ত্রণ করে ভারসাম্য পণ্যের দিকে সামঞ্জস্য করা যেতে পারে।

ইমাইনের সংযোজন: স্ট্রেকার বিক্রিয়ায়, অ্যালডিহাইড বা কিটোনের অ্যামোনিয়ার সাথে বিক্রিয়ার ফলে তৈরি ইমিনিয়াম আয়নে সায়ানাইড আয়ন যোগ করার প্রক্রিয়াটি একই রকম নিউক্লিওফিলিক সংযোজন প্রক্রিয়া অনুসরণ করে। ইমিনিয়াম আয়ন নাইট্রোজেন পরমাণুর উপর ধনাত্মক চার্জযুক্ত, যা সংলগ্ন কার্বন পরমাণুকে ইলেক্ট্রোফিলিক করে তোলে। সায়ানাইড আয়ন এই কার্বন পরমাণুকে আক্রমণ করে, একটি নতুন কার্বন-সায়ানাইড বন্ধন তৈরি করে এবং ফলস্বরূপ একটি α-অ্যামিনো নাইট্রিল তৈরি হয়।

নিরাপত্তা বিবেচনা

সোডিয়াম সায়ানাইড অত্যন্ত বিষাক্ত, তা জোর দিয়ে বলা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। শ্বাস-প্রশ্বাসের মাধ্যমে গ্রহণ, গ্রহণ, অথবা ত্বকের সংস্পর্শে আসা মারাত্মক হতে পারে। সোডিয়াম সায়ানাইডের সাথে কাজ করার সময়, কঠোর সুরক্ষা প্রোটোকল মেনে চলতে হবে। এর মধ্যে রয়েছে একটি ভাল-বাতাসচালিত ফিউম হুডে পরীক্ষা-নিরীক্ষা করা, গ্লাভস, চশমা এবং ল্যাব কোটের মতো উপযুক্ত ব্যক্তিগত সুরক্ষামূলক সরঞ্জাম পরা এবং দুর্ঘটনাক্রমে সংস্পর্শে আসার ক্ষেত্রে যথাযথ জরুরি প্রতিক্রিয়া পরিকল্পনা থাকা।

উপসংহার

জৈব সংশ্লেষণে সোডিয়াম সায়ানাইড একটি শক্তিশালী এবং বহুমুখী বিকারক। নিউক্লিওফাইল হিসেবে কাজ করার এবং নতুন কার্বন-কার্বন বন্ধন তৈরি করার ক্ষমতা এটিকে জৈব যৌগের বিস্তৃত পরিসর সংশ্লেষণে রসায়নবিদদের জন্য একটি অপরিহার্য হাতিয়ার করে তোলে। দক্ষ সিন্থেটিক রুট তৈরি এবং প্রতিক্রিয়ার ফলাফল পূর্বাভাস দেওয়ার জন্য সোডিয়াম সায়ানাইডের সাথে জড়িত বিক্রিয়া প্রক্রিয়াগুলি বোঝা অপরিহার্য। তবে, এর উচ্চ বিষাক্ততার কারণে, রসায়নবিদ এবং পরিবেশের মঙ্গল রক্ষা করার জন্য এর ব্যবহার সাবধানতার সাথে নিয়ন্ত্রিত এবং সর্বোচ্চ সুরক্ষা সতর্কতা অবলম্বন করা আবশ্যক।