ક્રાઉન ઈથર

ક્રાઉન ઈથર : (XCH₂CH₂) એકમોનું પુનરાવર્તન થતું હોય તેવાં દીર્ઘચક્રીય (macrocyclic) કાર્બનિક સંયોજનો [X = O, N, S, P વગેરેમાંથી કોઈ પણ વિષમ પરમાણુ (heteroatom) હોય. કેટલાક ક્રાઉન ઈથરમાં (XCH₂)_n અથવા (XCH₂CH₂CH₂)_n એકમો પણ હોઈ શકે. તેમની નામ પાડવાની પદ્ધતિ હજુ સુધી સારી રીતે વિકાસ પામેલી નથી પણ પ્રચલિત પદ્ધતિ પ્રમાણે આકૃતિ-1માં બતાવેલ સંયોજનને 18-ક્રાઉન-6 (18 = ચક્રમાં કુલ પરમાણુઓની સંખ્યા, ક્રાઉન વર્ગનું નામ અને 6 વલયમાંના વિષમ પરમાણુઓની સંખ્યા) અથવા 1, 4, 7, 10, 13, 16–હેક્ઝાઑક્સાસાઇક્લોઑક્ટાડેકેન પણ કહેવામાં આવે છે.

તેમાંના એક Oને બદલે N હોય તો તેને મૉનોએઝા 18-ક્રાઉન-6 નામ આપવામાં આવે છે.

1930માં જર્મનીમાં અને 1950માં ઇંગ્લૅન્ડમાં ઘણા ક્રાઉન ઈથરનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું પણ હાલમાં સી. જે. પેડરસને ઘણા ક્રાઉન ઈથર બનાવ્યા છે જે Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Ag⁺ અને ધનાયનો સાથે સંકીર્ણો બનાવે છે જે અધ્રુવીય દ્રાવકમાં દ્રાવ્ય થાય છે. જ્યારે Oને બદલે N, S અથવા P હોય તો તેમને અનુક્રમે એઝાક્રાઉન, થાયાક્રાઉન અથવા ફૉસ્ફાક્રાઉન કહેવામાં આવે છે. આ ઉપરાંત ક્રાઉન ઈથરનાં સંયોજનોમાં – O – ઈથર સમૂહને બદલે – O – CO સમૂહ પણ હોઈ શકે. ક્રાઉન ઈથરના અન્ય પ્રકારમાં ક્રિપટેન્ડ્સ લેરિયેટ ઈથર, સ્પેરેન્ડ્સ અને કેવિટેન્ડ્સ છે. N[(CH₂CH₂)O₂ (CH₂CH₂)]₃N લાક્ષણિક ક્રિપટેન્ડ (cryptand) છે. દરેક શૃંખલામાં બે O હોવાથી તેને [2, 2, 2] ક્રિપટેન્ડ કહેવામાં આવે છે. (જુઓ આકૃતિ 2.)

લેરિયેટ ઈથર : આમાં એક જ વલય હોય છે, પણ એક અન્ય પ્રકારના વિષમ પરમાણુ પર વધારાની શૃંખલા હોય છે, જેમ કે N-(2-મિથૉક્સિઇથાઇલ)-મૉનોએઝા-15-ક્રાઉન-5.

જ્યારે ક્રિપટેન્ડ ધનાયનોને આંશિક રીતે સંપુટિત કરે ત્યારે તેને કેવિટેન્ડ (Sevitand) કહે છે અને જો પૂરેપૂરી રીતે સંપુટિત કરે તો તેને સ્પેરેન્ડ (spherand) કહેવામાં આવે છે. તે નળી આકારના હોય છે. ક્રાઉન ઈથર સંકીર્ણો બનાવતા હોવાથી તેમનો અભ્યાસ વધુ રસપ્રદ બન્યો છે. ક્રાઉન ઈથરને ગોળ જલેબી (doughnut) તરીકે ગણવામાં આવે તો વચ્ચેનો છિદ્રવાળો ભાગ વધુ ધ્રુવીય અને ઇલેક્ટ્રૉન સઘન હોય છે જ્યારે બાહ્ય ભાગ સ્નિગ્ધ અથવા સ્નિગ્ધધાતુરાગી (lipophilic) હોય છે. આ સંયોજનો કાર્બનિક દ્રાવકોમાં સુદ્રાવ્ય છે અને તેમનાં છિદ્રો(holes)માં ધનાયનો સમાવી શકે છે, જે નીચે પ્રમાણેની પ્રક્રિયાથી સમજી શકાશે :

K_c સંકીર્ણ બનવા માટેનો અચળાંક છે અને K_d સંકીર્ણના વિઘટનનો અચળાંક છે.

 જ્યાં K_s સંકીર્ણની સ્થિરતા દર્શાવે છે. જો K_c > K_d હોય તો K_sની કિંમત વધુ અને સંકીર્ણ વધુ સ્થિર. અધ્રુવીય દ્રાવકોમાં K_sની કિંમત વધુ હોય છે અને પાણી જેવા ધ્રુવીય દ્રાવકમાં તે ઘણી ઓછી હોય છે જેથી પાણીમાં તે સંકીર્ણ બનાવી શકે નહિ. ક્રાઉન ઈથરના છિદ્રની ત્રિજ્યા તેમાં રહેલા પરમાણુઓની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે. 15-ક્રાઉન-5ના છિદ્રની ત્રિજ્યા 0.22 નેમી. છે, જ્યારે 18-ક્રાઉન-6ના છિદ્રની ત્રિજ્યા 0.27 નેમી. છે. તેથી 15-ક્રાઉન-5માં Na⁺ આયનનો સમાવેશ થાય પણ K⁺ આયનનો સમાવેશ થાય નહિ, કારણ કે Na⁺ની ત્રિજ્યા પણ તેટલી જ હોય છે; જ્યારે 18-ક્રાઉન-6માં K⁺ આયન સમાવી શકાય પણ Na⁺ અને Li⁺ આયન તેમાં સમાવિષ્ટ થાય નહિ. તેથી ક્રાઉનના છિદ્રની ત્રિજ્યા અનુસાર તેનો ધનાયન દાખલ થઈ અને સ્થિર સંકીર્ણ બનાવી શકે છે.

ઉપયોગો : આલ્કલી અથવા આલ્કલી મૃદુ અથવા ધાતુ ધનાયનયુક્ત કાર્બનિક સંયોજનો ક્રાઉન ઈથર સાથે સંકીર્ણ બનાવે છે તેથી છૂટા પડેલ કાર્બનિક ઋણાયન વધુ સારી રીતે પ્રક્રિયા કરી શકે છે. વિકાબૉક્સિલેશન (decarboxylation), પુન: વિન્યાસ (rearrangement) અને કેન્દ્રાનુરાગી (nucleophilic) પ્રક્રિયાઓ ક્રાઉન ઈથરની હાજરીમાં વધુ કાર્યક્ષમ રીતે થઈ શકે છે.

કલા–સ્થાનાંતર (phase transfer) ઉદ્દીપન : CN^– જેવાં કેન્દ્રાનુરાગી પ્રક્રિયકો અધ્રુવીય કાર્બનિક દ્રાવકોમાં દ્રાવ્ય કરેલાં કાર્બનિક સંયોજનો સાથે સહેલાઈથી પ્રક્રિયા કરી શકતાં નથી;

પણ તેમાં ક્રાઉન ઈથર ઉમેરતાં CN^– સાથેનો ધનાયન ક્રાઉન ઈથર સાથે સંકીર્ણ બનાવતાં સાઇનાઇડ સંયોજન દ્રાવકમાં ઓગળે છે અને CN^– આયન હવે સહેલાઈથી કેન્દ્રાનુરાગી પ્રક્રિયા કરી કાર્બનિક સાઇનાઇડ સંયોજન બનાવે છે; દા.ત., બ્રોમોઑક્ટેન સાથે CN^– આયનની પ્રક્રિયા અત્યંત ધીમી છે પણ ક્રાઉન ઈથરની હાજરીમાં તે વધુ ઝડપી બને છે અને સારા પ્રમાણમાં સાયનો સંયોજનો બને છે.

અહીં ક્રાઉન ઈથર ઉદ્દીપક તરીકે કાર્ય કરે છે અને તેને કલા-સ્થાનાંતર ઉદ્દીપક (phase transfer catalyst) કહે છે.

આયન સ્થાનાંતર : તે ધનાયનો સાથે સંકીર્ણો બનાવતા હોવાને લીધે અને દીર્ઘચક્રીય વેલિનોમાયસિન આયનોફોર્સ સાથે સામ્ય ધરાવતા હોવાને લીધે ક્રાઉન ઈથરનો આયન-સ્થાનાંતરકો તરીકે સારો એવો અભ્યાસ થયો છે. તે કીમતી ધાતુ આયનો છૂટા પાડવા માટે ઘણા ઉપયોગી છે. ક્રાઉન ઈથર સંયોજનો વરણાત્મક (selective) રીતે સંકીર્ણો બનાવતા હોવાને લીધે તેમનો ઉપયોગ સૂચકો અને સંવેદકો (sensors) સાથે કરવામાં આવે છે. કેટલાંક ક્રાઉન ઈથર સંયોજનો વિષાણુ અસર ધરાવતા હોવાને લીધે તેમની સાથે સાવચેતીપૂર્વક કાર્ય કરવું જરૂરી બને છે.

પ્રવીણસાગર સત્યપંથી

જ. પો. ત્રિવેદી