सिलोक्सेन
सिलोक्सेन Si−O−Si शृंखला के साथ कार्ब-सिलिकन रसायन शास्त्र में कार्यात्मक समूह है। जनक सिलोक्सेन में ऑलिगोमेरिक और पॉलीमेरिक हाइड्राइड सम्मलित हैं जिनमें सूत्र H(OSiH2)n OH और (OSiH2)n.[1] सिलोक्सेन में शाखित यौगिक भी सम्मलित हैं, जिसकी परिभाषित विशेषता यह है कि सिलिकॉन केंद्रों की प्रत्येक जोड़ी को ऑक्सीजन (O2-) द्वारा अलग किया जाता है। परमाणु सिलोक्सेन कार्यात्मक समूह सिलिकॉन की रीढ़ बनाता है, जिसका प्रमुख उदाहरण पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन (PDMS) है।[2] कार्यात्मक समूह R3SiO− (जहाँ तीन R भिन्न हो सकते हैं) को सिलोक्सी कहा जाता है। सिलोक्सेन मानव निर्मित हैं और यौगिकों की हाइड्रोफोबिसिटी, कम तापीय चालकता और उच्च लचीलेपन के कारण कई वाणिज्यिक और औद्योगिक अनुप्रयोग हैं।
संरचना
सिलोक्सेन सामान्यतः जुड़े हुए टेट्राहेड्रल (sp3- ) जैसे केंद्र। Si-O बॉन्ड की लंबाई 1.64 Å के विरूद्ध Si-C की दूरी 1.92 Å है और Si-O-Si कोण 142.5° पर खुला है।[3] इसके विपरीत विशिष्ट ईथर में C−O दूरी 1.414(2) Å पर बहुत कम होती है, जिसमें 111° का अधिक तीव्र C−O−C कोण होता है।[4] यह प्रशंसा की जा सकती है कि कम स्टेरिक बाधा के परिणामस्वरूप C−O बांड के बारे में नियमित आवर्तन के लिए सिलोक्सन में कम बाधाएं होंगी। यह ज्यामितीय विचार कुछ सिलोक्सेन युक्त सामग्रियों के उपयोगी गुणों का आधार है, जैसे कि उनका कम कांच संक्रमण तापमान है।
सिलोक्सेन का संश्लेषण
[5]सिलोक्सेन कार्यात्मक समूह का मुख्य मार्ग सिलिकॉन क्लोराइड के हाइड्रोलिसिस द्वारा होता है:
- 2 R3Si−Cl + H2O → R3Si−O−SiR3 + 2 HCL
सिलानोल के प्रारंभिक गठन के माध्यम से प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है (R3Si−OH):
- R3Si−Cl + H2O → R3Si−OH + HCL
सिलोक्सेन बंधन सिलनोल + सिलनोल मार्ग सिलनोल + क्लोरोसिलेन मार्ग के माध्यम से बन सकता है:
- 2 R3Si−OH → R3Si−O−SiR3 + H2O
- R3Si−OH + R3Si−Cl → R3Si−O−SiR3 + HCL
सिलील्डीक्लोराइड का हाइड्रोलिसिस रैखिक चक्रीय उत्पादों को वहन कर सकता है। रैखिक उत्पादों को सिलानोल समूहों के साथ समाप्त कर दिया गया है:
- n R2Si(OH)2 → H(R2SiO)n OH + (n − 1) H2O
चक्रीय उत्पादों में कोई सिलानोल सिमित नहीं है:
- n R2Si(OH)2 → (R2SiO)n + n H2O
रैखिक उत्पाद, पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन (PDMS), महान व्यावसायिक मूल्य के हैं। उनके उत्पादन के लिए डाइमिथाइल सिलिकॉन क्लोराइड के उत्पादन की आवश्यकता होती है।
ट्रिसिलानोल्स से प्रारंभ होकर पिंजरे संभव हैं, जैसे कि सूत्र वाली प्रजातियाँ। (RSi)nO3n/2 साथ क्यूबिक (n = 8) और हेक्सागोनल प्रिज्मीय (n = 12) संरचनाओं के साथ है। क्यूबिक पिंजरे क्यूबन-प्रकार के क्लस्टर होते हैं, जिसमें बारह किनारों में से प्रत्येक में फैले क्यूब ऑक्सीजन केंद्रों के कोनों पर सिलिकॉन केंद्र होते हैं।[6]
प्रतिक्रियाएं
सिलोक्सेन सहित ऑर्गेनोसिलिकॉन यौगिकों का ऑक्सीकरण, सिलिकॉन डाइऑक्साइड देता है। यह रूपांतरण हेक्सामेथिलसाइक्लोट्रिसिलोक्सेन के दहन द्वारा चित्रित किया गया है:
- ((CH3)2SiO)3 + 12 O2 → 3 SiO2 + 6 CO2 + 9 H2O
मजबूत आधार सिलोक्सेन समूह को नीचा दिखाता है, अधिकांशतःसिलोक्साइड नमक (रसायन विज्ञान) की पुष्टि करता है:
- ((CH3)3Si)2O + 2 NaOH → 2 (CH3)3SiONa + H2O
यह प्रतिक्रिया सिलनोल के उत्पादन से आगे बढ़ती है। समान प्रतिक्रियाओं का उपयोग औद्योगिक रूप से चक्रीय सिलोक्सेन को रैखिक पॉलिमर में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है।[2]
उपयोग
पॉलीसिलोक्सेन (सिलिकॉन), निष्क्रिय वातावरण में दहन पर सामान्यतः सिलिकॉन ऑक्सीकार्बाइड या सिलिकन कार्बाइड (SiC) बनाने के लिए पायरोलिसिस से गुजरते हैं। इस प्रतिक्रिया का शोषण करके पॉलीसिलोक्सेन को योगात्मक विनिर्माण सहित विभिन्न प्रक्रियाओं में पूर्व सिरेमिक पॉलिमर के रूप में उपयोग किया गया है। पॉलीविनाइल सिलोक्सेन का उपयोग दंत छापों और औद्योगिक छापों को बनाने के लिए किया जाता है। बहुलक व्युत्पन्न सिरेमिक में पॉली-सिलोक्सेन अग्रदूत का उपयोग जटिल आकृतियों के साथ सिरेमिक निकायों के निर्माण की अनुमति देता है, चूंकि पायरोलिसिस में महत्वपूर्ण संकोचन को ध्यान में रखा जाना चाहिए।
साइक्लोमेथिकोन
साइक्लोमेथिकोन मिथाइल सिलोक्सेन का समूह है, तरल सिलिकोन चक्रीय पॉलीडि मिथाइल सिलोक्सेन पॉलिमर का वर्ग है। जिसमें कम चिपचिपाहट और उच्च अस्थिरता (रसायन विज्ञान) के साथ-साथ त्वचा को कम करने वाले और कुछ विशेष परिस्थितियों में उपयोगी सफाई विलायक होने की विशेषताएं होती हैं।[7] डायमेथीकॉन के विपरीत, जो रैखिक सिलोक्सेन हैं जो वाष्पीकरण नहीं करते हैं, साइक्लोमेथिकोन चक्रीय होते हैं। दोनों समूहों में (CHH) की रीढ़ की हड्डी श्रृंखला होती है।[(CH3)2SiO]n. उनका उपयोग कई प्रसाधन सामग्री उत्पादों में किया जाता है, जिनमें गंधहारक और स्वेदरोधी सम्मलित हैं। जिन्हें त्वचा को आवरण करने की आवश्यकता होती है, किन्तु बाद में चिपचिपा नहीं रहता।[8] डॉव केमिकल कंपनी साइक्लोमेथिकोन की प्रमुख उत्पादक है।[9] साइक्लोमेथिकोन सभी सिलोक्सेन की तरह हाइड्रोलिसिस द्वारा नीचा दिखाते हैं, सिलनोल का उत्पादन करते हैं।[10] ये सिलनोल इतने कम स्तर पर उत्पादित होते हैं कि वे हाइड्रोलाइटिक एंजाइमों में हस्तक्षेप नहीं करते हैं।[11] यदि कुछ साइक्लोमेथिकोन संरचनात्मक रूप से शीर्ष ईथर के समान होते हैं, वे धातु आयनों को केवल दुर्बल रूप से बांधते हैं।[12]
नामकरण
सिलोक्सेन शब्द 'सिलिकॉन', 'ऑक्सीजेन, और अल्केन | एल्केन' शब्दों से लिया गया है। कुछ स्थितियों में सिलोक्सेन सामग्री कई अलग-अलग प्रकार के सिलोक्सेन समूहों से बनी होती है। इन्हें Si−O बांड की संख्या के अनुसार अंकित किया गया है:
- M-इकाई: (CH3)3SiO0.5,
- D-इकाई: (CH3)2SiO,
- T-इकाई: (CH3)SiO1.5
| चक्रीय सिलोक्सेन | केंद्रीय लेखा अनुभाग | रेखीय सिलोक्सेन | केंद्रीय लेखा अनुभाग |
|---|---|---|---|
| L2, MM: हेक्सा मेथिल डाई सिलोक्सेन | 107-46-0 | ||
| D3: हेक्सा मेथिल साइक्लो ट्रि सिलोक्सेन | 541-05-9 | L3, MDM: ऑक्टा मेथिल ट्रि सिलोक्सेन | 107-51-7 |
| D4: ऑक्टा मेथिल साइक्लो टेट्रा सिलोक्सेन | 556-67-2 | L4, MD2M: डेका मेथिल टेट्रा सिलोक्सेन | 141-62-8 |
| D5: डेका मिथाइल साइक्लो पेंटा सिलोक्सेन | 541-02-6 | L5, MD3M: डोडेकै मेथिल पेंटा सिलोक्सेन | 141-63-9 |
| D6: डोडेकै मिथाइल साइक्लो हेक्सा सिलोक्सेन | 540-97-6 | L6, MD4M: टेट्रा डेका मिथाइल हेक्सा सिलोक्सेन | 107-52-8 |
सुरक्षा और पर्यावरण संबंधी विचार
जैव चिकित्सा और प्रसाधन सामग्री अनुप्रयोगों में सिलिकोन का अत्यधिक उपयोग किया जाता है, इसलिए उनके विष विज्ञान की गहन जांच की गई है। गर्म खून वाले जानवरों की ओर सिलिकोन की निष्क्रियता को कई परीक्षणों में प्रदर्शित किया गया है। LD50 के साथ 50 ग्राम/किग्रा से अधिक चूहों में, वे वास्तव में अ-विषैले होते हैं।[13] चूंकि पुरानी विषाक्तता या जैव संचयन के परिणामों के बारे में प्रश्न बने हुए हैं क्योंकि सिलोक्सेन लंबे समय तक जीवित रह सकते हैं।
जैव संचयन के बारे में निष्कर्ष बहुत सीमा तक तक प्रयोगशाला अध्ययनों पर आधारित हैं। जैव संचयन के क्षेत्र अध्ययन सभी की सहमति पर नहीं पहुंचे हैं। यदि हमने मछलियों में पाए जाने वाले सिलोक्सेन की सांद्रता PBC जैसे शास्त्रीय संदूषकों की सांद्रता की तुलना में अधिक है, नॉर्वे में ओस्लो फोजर्ड, अमेरिका में पेपिन झील और कनाडा में एरी सरोवर में कई अन्य अध्ययनों में सिलोक्सेन की सांद्रता में कमी देखी गई है। खाद्य श्रृंखला में उच्च श्रेणी। यह खोज सवाल उठाती है कि कौन से कारक सिलोक्सेन की जैव संचय क्षमता को प्रभावित करते हैं।[14]साइक्लोमेथिकोन सर्वव्यापी हैं क्योंकि वे व्यापक रूप से जैव चिकित्सा और प्रसाधन सामग्री अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं। वे अमेरिकी शहरों में उच्च स्तर पर पाए जा सकते हैं। वे अधिकांशतः पर्यावरण में पाए जाने वाले सांद्रता में जलीय जानवरों के लिए जहरीले हो सकते हैं।[15][16] साइक्लोमेथिकोन ऑक्टामेथिलसाइक्लोटेट्रासिलोक्सेन|D4और डेकामिथाइलसाइक्लोपेंटासिलोक्सेन | D5 रिपोर्ट के अनुसार, कुछ जलीय जीवों में जैव-संचय हैं।[17] यूरोपीय संघ में D4, D5 और D6 पंजीकरण, मूल्यांकन, प्राधिकरण और रसायन विनियमन के प्रतिबंध के अनुसार खतरनाक माना गया है। उनके स्थायी, जैव संचयी और विषाक्त पदार्थों और vPvB गुणों के कारण उन्हें बहुत अधिक चिंता (SVHC) के पदार्थ के रूप में चित्रित किया गया था।[18] कनाडा D4 को नियंत्रित करता है प्रदूषण निवारण योजना के अधीन[15] 2011 में कनाडा में वैज्ञानिक समीक्षा ने निष्कर्ष निकाला कि सिलोक्सेन D5 पर्यावरण के लिए खतरा उत्पन्न नहीं करता है।[19]
साहित्य
- क्रिस्टोफ रकर, क्लाउस कुमेरर: ऑर्गेनोसिलोक्सेंस का पर्यावरण रसायन। में: रासायनिक समीक्षा। 115(1), 2015, पृ. 466-524, doi:10.1021/cr500319v.
संदर्भ
- ↑ Siloxanes, IUPAC Gold Book.
- ↑ 2.0 2.1 Röshe, L.; John, P.; Reitmeier, R. "Organic Silicon Compounds" Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. John Wiley and Sons: San Francisco, 2003. doi:10.1002/14356007.a24_021.
- ↑ H. Steinfink, B. Post and I. Fankuchen. "The crystal structure of octamethyl cyclotetrasiloxane". Acta Crystallogr. 1955, vol. 8, 420–424. doi:10.1107/S0365110X55001333.
- ↑ K. Vojinović, U. Losehand, N. W. Mitzel. "Dichlorosilane–dimethyl ether aggregation: a new motif in halosilane adduct formation". Dalton Trans., 2004, 2578–2581. doi:10.1039/B405684A.
- ↑ Silicon: Organosilicon Chemistry. Encyclopedia of Inorganic Chemistry Online, 2nd ed.; Wiley: New Jersey, 2005. doi:10.1002/0470862106.ia220.
- ↑ S. D. Kinrade, J. C. H. Donovan, A. S. Schach and C. T. G. Knight (2002), Two substituted cubic octameric silicate cages in aqueous solution. J. Chem. Soc., Dalton Trans., 1250–1252. doi:10.1039/b107758a.
- ↑ Barbara Kanegsberg; Edward Kanegsberg (2011). Handbook for Critical Cleaning: Cleaning Agents and Systems. CRC. p. 19. ISBN 978-1-4398-2827-4.
- ↑ Amarjit Sahota (25 November 2013). Sustainability: How the Cosmetics Industry is Greening Up. Wiley. p. 208. ISBN 978-1-118-67650-9.
- ↑ Meyer Rosen (23 September 2005). Delivery System Handbook for Personal Care and Cosmetic Products: Technology, Applications and Formulations. William Andrew. p. 693. ISBN 978-0-8155-1682-8.
- ↑ S. Varaprath, K. L. Salyers, K. P. Plotzke and S. Nanavati "Identification of Metabolites of Octamethylcyclotetrasiloxane (D4) in Rat Urine" Drug Metab Dispos 1999, 27, 1267-1273.
- ↑ R. Pietschnig, S. Spirk (2016). "The Chemistry of Organo Silanetriols". Coord. Chem. Rev. 323: 87-106. doi:10.1016/j.ccr.2016.03.010.
- ↑ F. Dankert, C. von Hänisch (2021). "Siloxane Coordination Revisited: Si−O Bond Character, Reactivity and Magnificent Molecular Shapes". Eur. J. Inorg. Chem. 2021 (29): 2907-2927. doi:10.1002/ejic.202100275. S2CID 239645449.
- ↑ Moretto, Hans-Heinrich; Schulze, Manfred; Wagner, Gebhard (2005). "Silicones". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a24_057.
- ↑ "Siloxanes: Soft, shiny -- and dangerous?" by Christine Solbakken, Science Nordic, August 28, 2015. Retrieved May 31, 2016
- ↑ 15.0 15.1 Karpus, Jennifer (20 June 2014). "Exec: Silicone industry must focus on safety, environment". Rubber & Plastic News. Retrieved 8 April 2015.
- ↑ Bienkowski, Brian (30 April 2013). "Chemicals from Personal Care Products Pervasive in Chicago Air". Scientific American. Retrieved 8 April 2015.
- ↑ Wang, De-Gao; Norwood, Warren; Alaee, Mehran; Byer, Jonatan D.; Brimble, Samantha (October 2013). "Review of recent advances in research on the toxicity, detection, occurrence and fate of cyclic volatile methyl siloxanes in the environment". Chemosphere. 93 (5): 711–725. Bibcode:2013Chmsp..93..711W. doi:10.1016/j.chemosphere.2012.10.041. PMID 23211328.
- ↑ "Candidate List of substances of very high concern for Authorisation". ECHA. Retrieved 2019-12-18.
- ↑ Report of the Board of Review for Decamethylcyclopentasiloxane (Siloxane D5) established under Section 333(1) of the Canadian Environmental Protection Act of 1999, October 20, 2011
