ऑक्सीजन युक्त कार्बनिक यौगिकों की संरचना और गुणों के बीच संबंध

कार्बोक्सिलिक अम्ल व्युत्पन्न कार्बनिक यौगिकों का एक वर्ग है जो कार्बोक्सिल समूह में से किसी एक कार्यात्मक समूह के प्रतिस्थापन या संशोधन के माध्यम से कार्बोक्सिलिक अम्लों से प्राप्त होते हैं। जैसा कि हम जानते हैं, कार्बोक्सिलिक अम्लों में कार्बोक्सिल समूह में एक कार्बोनिल समूह और एक हाइड्रॉक्सिल समूह होता है जो एक ही कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है। कार्बोक्सिलिक अम्ल व्युत्पन्नों का निर्माण कार्बोनिल समूह को बरकरार रखते हुए हाइड्रॉक्सिल समूह को किसी अन्य कार्यात्मक समूह से प्रतिस्थापित करके किया जा सकता है। कार्बोक्सिलिक एसिड व्युत्पन्न के सबसे आम प्रकारों में एस्टर, एमाइड, एसिड हैलाइड और एसिड एनहाइड्राइड शामिल हैं।

एस्टर का निर्माण कार्बोक्सिलिक अम्ल के हाइड्रॉक्सिल समूह को एल्काइल समूह या एरिल समूह से प्रतिस्थापित करके किया जाता है। उनका सामान्य सूत्र है R-COOR। R एल्काइल समूह या एरिल समूह को दर्शाता है। क्या आप जानते हैं कि जूस में फलों जैसी गंध कैसे आती है?। यह एस्टर के कारण है। एस्टर कई प्राकृतिक उत्पादों में पाए जाने वाले फल और पुष्प जैसी गंध के लिए जिम्मेदार होते हैं। एस्टर के कुछ उदाहरण एथिल एसीटेट और मिथाइल बेंजोएट हैं।

कार्बोक्सिलिक अम्ल को अल्कोहल के साथ अभिक्रिया करके एस्टर तैयार किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, एथिल एसीटेट को एसिटिक एसिड की इथेनॉल के साथ प्रतिक्रिया द्वारा संश्लेषित किया जा सकता है। इस अभिक्रिया में सल्फ्यूरिक अम्ल को उत्प्रेरक के रूप में प्रयोग किया जाता है। एस्टर की गंध भिन्न हो सकती है। यह एस्टर तैयार करने के लिए प्रयुक्त कार्बोक्सिलिक एसिड और अल्कोहल के प्रकार पर निर्भर करता है।

एस्टर जल या किसी प्रबल अम्ल या क्षार की उपस्थिति में जल-अपघटन से गुजर सकते हैं। हाइड्रोलिसिस जल की सहायता से एक अणु का विघटन है। अम्लीय जल-अपघटन में अम्लीय उत्प्रेरक की उपस्थिति में एस्टर की जल के साथ प्रतिक्रिया होती है। कार्बोक्सिलिक एसिड और अल्कोहल उत्पाद के रूप में बनते हैं। उदाहरण के लिए, तनु सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ एथिल एसीटेट के हाइड्रोलिसिस से एसिटिक अम्ल और इथेनॉल प्राप्त होता है।

ट्रांसएस्टरीफिकेशन एक अभिक्रिया है जिसमें एक एस्टर के एल्काइल समूह या एरिल समूह का दूसरे अल्कोहल के साथ आदान-प्रदान किया जाता है। यह प्रतिक्रिया सामान्यतः अम्ल या क्षार द्वारा उत्प्रेरित होती है। उदाहरण के लिए, एथिल एसीटेट को आधार उत्प्रेरक के रूप में सोडियम मेथॉक्साइड की उपस्थिति में मेथनॉल के साथ ट्रांसएस्टरीफिकेशन द्वारा मिथाइल एसीटेट और इथेनॉल बनाया जा सकता है।

एमाइड का निर्माण कार्बोक्सिलिक अम्ल के हाइड्रॉक्सिल समूह को अमीन समूह से प्रतिस्थापित करने से होता है। उनकी सामान्य संरचना है RCONH₂। R एक एल्किल समूह या एरिल समूह हो सकता है। एसिटामाइड एमाइड का एक उदाहरण है।

एमाइड के निर्माण में कार्बोक्सिलिक अम्ल की अमोनिया के साथ प्रतिक्रिया शामिल होती है। यह अभिक्रिया अम्ल या क्षार द्वारा उत्प्रेरित हो सकती है। उदाहरण के लिए, एसिटामाइड को एसिटिक एसिड और अमोनिया की प्रतिक्रिया से संश्लेषित किया जा सकता है।

एमाइड जल या अम्ल या क्षार की उपस्थिति में हाइड्रोलिसिस से गुजर सकते हैं। एमाइडों के अम्लीय जल-अपघटन में अम्लीय उत्प्रेरक की उपस्थिति में एमाइड की जल के साथ प्रतिक्रिया होती है। इसके परिणामस्वरूप कार्बोक्सिलिक अम्ल और अमीन का निर्माण होता है। उदाहरण के लिए, एसिटामाइड को हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ हाइड्रोलाइज्ड करके एसिटिक एसिड और अमोनिया प्राप्त किया जा सकता है।

लिथियम एल्युमिनियम हाइड्राइड या सोडियम बोरोहाइड्राइड जैसे अपचायक एजेंटों का उपयोग करके एमाइडों को प्राथमिक अमीनों में अपचयित किया जा सकता है। एमाइड में कार्बोनिल समूह मेथिलीन समूह में परिवर्तित हो जाता है। -CH₂समूह को मेथीलीन समूह कहा जाता है। अमीन उत्पाद के रूप में बनता है। उदाहरण के लिए, लिथियम एल्युमिनियम हाइड्राइड का उपयोग करके एसिटामाइड को एथिलमाइन में अपचयित किया जा सकता है।

अम्ल हैलाइड का निर्माण कार्बोक्सिलिक अम्ल के हाइड्रॉक्सिल समूह को हैलोजन परमाणु से प्रतिस्थापित करके किया जाता है। उनकी सामान्य संरचना है RCOX। R एल्काइल समूह या एरिल समूह को दर्शाता है, X हैलोजन परमाणु को दर्शाता है। एसीटाइल क्लोराइड एसिड हैलाइड का एक उदाहरण है।

अम्ल हैलाइड, एल्कोहॉल, अमीन या जल जैसे न्यूक्लियोफाइल्स के साथ न्यूक्लियोफिलिक एसाइल प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं से गुजरते हैं। जब अम्लीय हैलाइड अल्कोहल के साथ अभिक्रिया करते हैं तो एसाइल समूह अल्कोहल के हाइड्रोजन परमाणु का स्थान ले लेता है। इसके परिणामस्वरूप एस्टर का निर्माण होता है। उदाहरण के लिए, एसिटाइल क्लोराइड मेथनॉल के साथ प्रतिक्रिया करके मिथाइल एसीटेट बनाता है।

अम्ल हैलाइड की अमोनिया के साथ अभिक्रिया से एमाइड बनता है। उदाहरण के लिए, एसिड हैलाइड अमोनिया के साथ प्रतिक्रिया करके एसिटामाइड बनाता है। अम्ल हैलाइड भी जल के साथ अभिक्रिया करके कार्बोक्सिलिक अम्ल बना सकते हैं। उदाहरण के लिए, एसीटाइल क्लोराइड की जल के साथ प्रतिक्रिया से एथेनोइक अम्ल बनता है।

अम्लीय हैलाइडों को लिथियम एल्युमिनियम हाइड्राइड जैसे अपचायक एजेंटों का उपयोग करके एल्डिहाइड या प्राथमिक अल्कोहल में भी अपचयित किया जा सकता है। अम्ल हैलाइड में कार्बोनिल समूह एल्कोहॉल समूह में अपचयित हो जाता है। उदाहरण के लिए, एसिटाइल क्लोराइड को एसीटैल्डिहाइड में अपचयित किया जा सकता है।

एसिड एनहाइड्राइड दो कार्बोक्सिलिक एसिड अणुओं से एक जल अणु को हटाकर बनते हैं। उनका सामान्य सूत्र है (RCO)₂O। R एक एल्काइल समूह या एरिल समूह का प्रतिनिधित्व करता है एसिटिक एनहाइड्राइड एसिड एनहाइड्राइड का एक उदाहरण है।

अम्लीय एनहाइड्राइड को जल या अम्ल या क्षार की उपस्थिति में हाइड्रोलाइज किया जा सकता है। एसिड एनहाइड्राइड की जल के साथ प्रतिक्रिया से दो कार्बोक्सिलिक एसिड बनते हैं। उदाहरण के लिए, एसिटिक एनहाइड्राइड को जल के साथ हाइड्रोलाइज़ करने पर एसिटिक एसिड के दो अणु बनते हैं।