नाइट्रोजन युक्त कार्बनिक यौगिकों की संरचना और गुणों के बीच संबंधों की जांच करें

ऐमीन कार्बनिक यौगिक हैं जिनमें नाइट्रोजन परमाणु, एल्काइल समूह या एरिल समूह के कार्बन परमाणु से बंधा होता है। इन्हें एक या एक से अधिक हाइड्रोजन परमाणुओं को एल्काइल समूह या एरिल समूह से प्रतिस्थापित करके अमोनिया से प्राप्त किया जाता है। अमीनों में बंधन सहसंयोजक होते हैं। अमीनों को ऐलिफैटिक अमीनों और ऐरोमैटिक अमीनों में विभाजित किया जा सकता है। ऐलिफैटिक ऐमीनों में नाइट्रोजन परमाणु से जुड़े एल्काइल समूह होते हैं। ऐरोमैटिक ऐमीन में नाइट्रोजन परमाणु से एरिल समूह जुड़े होते हैं।

अमीनों को आगे प्राथमिक-एमाइन, द्वितीयक-एमाइन और तृतीयक-एमाइन में वर्गीकृत किया जा सकता है। प्राथमिक ऐमीनों में एक एल्काइल समूह या एरिल समूह नाइट्रोजन परमाणु से जुड़ा होता है। प्राथमिक ऐमीन अमोनिया के एक हाइड्रोजन परमाणु को एक एल्काइल समूह या एक एरिल समूह से प्रतिस्थापित करके बनाये जाते हैं। प्राथमिक-अमीन का एक उदाहरण मेथिलऐमीन है।

द्वितीयक ऐमीन में नाइट्रोजन परमाणु से बंधे दो एल्काइल समूह या एरिल समूह होते हैं। द्वितीयक ऐमीन अमोनिया के दो हाइड्रोजन परमाणुओं को एल्काइल समूह या एरिल समूह से प्रतिस्थापित करके तैयार किया जाता है। द्वितीयक ऐमीनों में नाइट्रोजन परमाणु से जुड़े दो एल्किल समूह या एरिल समूह समान या भिन्न हो सकते हैं। ऐलिफैटिक द्वितीयक-ऐमीन का एक उदाहरण डाइमेथिलऐमीन है। डाइफेनिलऐमीन ऐरोमैटिक द्वितीयक-ऐमीन का एक उदाहरण है।

तृतीयक ऐमीन में नाइट्रोजन परमाणु से बंधे हुए तीन एल्काइल समूह या एरिल समूह होते हैं। इनका निर्माण अमोनिया के तीन हाइड्रोजन परमाणुओं को एल्काइल समूहों या एरिल समूहों से प्रतिस्थापित करके किया जाता है। ऐलिफैटिक तृतीयक ऐमीन का एक उदाहरण ट्राइएथाइलऐमीन है। तृतीयक ऐमीनों का व्यापक रूप से कार्बनिक संश्लेषण में उत्प्रेरक और मध्यवर्ती के रूप में उपयोग किया जाता है।

प्राथमिक-ऐमीन न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकते हैं। अमीनो समूह न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है। इन अभिक्रियाओं में अमीनो समूह को किसी अन्य परमाणु या समूह से प्रतिस्थापित किया जाता है। ऐमीनों का ऐल्किलीकरण, ऐमीनों की न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया का एक उदाहरण है। इस अभिक्रिया में प्राथमिक ऐमीन एल्काइल हैलाइडों के साथ अभिक्रिया करके द्वितीयक ऐमीन तथा तृतीयक ऐमीन बनाते हैं। इस अभिक्रिया में अमीनो समूह द्वारा हैलाइड का विस्थापन शामिल होता है।

प्राथमिक ऐमीन एसाइल क्लोराइड के साथ एसाइलीकरण अभिक्रिया करके एमाइड बना सकते हैं। अमीनो समूह एसिड क्लोराइड के क्लोराइड आयन को विस्थापित कर एमाइड बनाता है। यह अभिक्रिया पिरिडीन और ऊष्मा की उपस्थिति में होती है। उदाहरण के लिए, एथिलमाइन एसिटाइल क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया करके एन-एथिल एसिटामाइड बना सकता है।

गेब्रियल संश्लेषण एक विधि है जिसका उपयोग एल्काइल हैलाइडों से प्राथमिक-एमीन तैयार करने के लिए किया जाता है। इसमें कई चरण शामिल हैं। पहले चरण में फथालिमाइड की तैयारी शामिल है। फथालिमाइड गैब्रियल संश्लेषण में प्रयुक्त एक महत्वपूर्ण अभिकर्मक है। फ्थैलीमाइड को अमोनियम हाइड्रॉक्साइड के साथ फ्थैलिक एनहाइड्राइड की प्रतिक्रिया से प्राप्त किया जाता है। इस प्रतिक्रिया से फथालिमाइड का निर्माण होता है।

अगले चरण में, थैलिमाइड की प्रतिक्रिया एल्काइल हैलाइड के साथ की जाती है। यह अभिक्रिया पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड जैसे मजबूत क्षार की उपस्थिति में की जाती है। मूलभूत स्थितियों में, थैलिमाइड आयन न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है। यह एल्काइल हैलाइड पर आक्रमण करता है। इस न्यूक्लियोफिलिक हमले के परिणामस्वरूप हैलाइड आयन विस्थापित हो जाता है। परिणामस्वरूप, एक मध्यवर्ती पदार्थ का निर्माण होता है जिसे एल्काइल फथालिमाइड के नाम से जाना जाता है। इसके बाद एल्काइल फथालिमाइड को हाइड्राजीन से उपचारित किया जाता है। इससे एल्काइल थैलिमाइड टूट जाता है और मुख्य उत्पाद के रूप में प्राइमरी-अमीन बनता है।

डायज़ोटाइज़ेशन एक रासायनिक प्रक्रिया है जिसमें प्राथमिक एरोमैटिक अमीनों को डायज़ोनियम लवणों में रूपांतरित किया जाता है। डायज़ोटाइज़ेशन में, एक प्राथमिक एरोमैटिक अमीन नाइट्रस अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप डायज़ोनियम लवण का निर्माण होता है। डायज़ोटाइज़ेशन के दौरान, प्राथमिक एरोमैटिक अमीन के अमीनो समूह को डायज़ोनियम समूह द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। इस प्रतिस्थापन के परिणामस्वरूप डायज़ोनियम लवण का निर्माण होता है।

हम जानते हैं कि क्षार एक ऐसी प्रजाति है जो इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी दान कर सकती है और हाइड्रोजन आयनों को आसानी से स्वीकार कर सकती है। अमीनों में नाइट्रोजन परमाणु में इलेक्ट्रॉनों का एक अकेला युग्म होता है। यह हाइड्रोजन आयनों को आसानी से स्वीकार कर सकता है। इससे अमीनों की प्रकृति क्षारीय हो जाती है। उदाहरण के लिए, जब एल्काइल अमीन को पानी में घोला जाता है, तो यह एल्काइल अमोनियम आयन और क्लोराइड आयन में विघटित हो जाता है। एल्काइल अमोनियम आयन हाइड्रोजन आयन को स्वीकार करके बनता है।

ऐमीनों में एल्काइल समूहों की उपस्थिति के कारण ऐमीनों की क्षारकता बढ़ जाती है। यह एल्काइल समूहों के इलेक्ट्रॉन दान प्रेरक प्रभाव के कारण है। नाइट्रोजन परमाणु में पहले से ही इलेक्ट्रॉनों की एक अकेली जोड़ी होती है। एल्काइल समूह नाइट्रोजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉन घनत्व को और बढ़ा देता है। उदाहरण के लिए, प्रोपाइलमाइन प्रकृति में मेथिलमाइन से अधिक क्षारीय है। ऐसा इसलिए है क्योंकि प्रोपाइलमाइन में प्रोपाइल समूह में तीन कार्बन परमाणु होते हैं। जबकि मिथाइलमाइन में मिथाइल समूह में केवल एक कार्बन परमाणु होता है। अतः प्रोपाइल समूह का इलेक्ट्रॉन दान करने वाला प्रेरक प्रभाव मिथाइल समूह से अधिक होता है।

द्वितीयक-ऐमीन प्राथमिक-ऐमीन की तुलना में अधिक स्थायी होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि द्वितीयक-ऐमीन में दो एल्काइल समूह नाइट्रोजन परमाणु से जुड़े होते हैं। इस बीच, प्राथमिक-ऐमीन में, केवल एक एल्काइल समूह नाइट्रोजन परमाणु से जुड़ा होता है। इसलिए, द्वितीयक ऐमीन में दो ऐमीन के कारण नाइट्रोजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉन घनत्व में बहुत अधिक वृद्धि होती है, जबकि प्राथमिक ऐमीन में केवल एक ऐमीन के कारण ऐसा होता है।

प्राथमिक ऐमीन तृतीयक ऐमीन की तुलना में अधिक क्षारीय होते हैं। लेकिन हमने हाल ही में चर्चा की थी कि ऐमीनों की क्षारीयता ऐल्किल समूहों के बढ़ने से बढ़ती है। तो फिर तृतीयक अमीन प्राथमिक अमीन से कम क्षारीय क्यों है?। तृतीयक ऐमीन स्थैतिक अवरोध के कारण कम क्षारीय होती है। स्थैतिक बाधा का अर्थ है कि तृतीयक अमीन में उपस्थित स्थूल एल्काइल समूह आने वाले हाइड्रोजन आयन को अवरुद्ध कर देते हैं। इस कारण से तृतीयक ऐमीन आसानी से हाइड्रोजन आयन को स्वीकार नहीं कर सकते। यह उन्हें प्राथमिक ऐमीनों की तुलना में कम क्षारीय बनाता है।

ऐलिफैटिक ऐमीन सामान्यतः ऐमाइडों की तुलना में अधिक क्षारीय होते हैं। ऐमीन और ऐमाइड में नाइट्रोजन परमाणु की क्षारीयता उनके इलेक्ट्रॉनिक गुणों के कारण भिन्न होती है। अमीनों में, नाइट्रोजन परमाणु में स्थानीयकृत एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होता है। यह इसे अत्यधिक बुनियादी बनाता है। हालाँकि, एमाइडों में, नाइट्रोजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉनों का एकाकी युग्म अनुनाद के माध्यम से विस्थापित हो जाता है। यह विस्थापन इलेक्ट्रॉन घनत्व को स्थिर करता है। नाइट्रोजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉनों के एकाकी युग्म का प्रोटॉन के साथ बंध बनने की संभावना कम होती है, क्योंकि यह पहले से ही स्थिर विस्थानीकृत पाई बंध प्रणाली में शामिल होता है। इससे एमाइड, एमीन की तुलना में कम क्षारीय हो जाते हैं।

ऐमीन भी एल्कोहॉल से अधिक क्षारीय होते हैं। यद्यपि वे अल्कोहल में होते हैं, तथापि इलेक्ट्रॉनों का एक अकेला युग्म ऑक्सीजन परमाणु पर भी देखा जाता है। लेकिन ऐल्कोहॉलों में ऑक्सीजन परमाणु, ऐमीनों में नाइट्रोजन परमाणु की तुलना में अधिक विद्युत ऋणात्मक होता है। अल्कोहल में अत्यधिक विद्युत-ऋणात्मक ऑक्सीजन परमाणु, उससे जुड़े हाइड्रोजन परमाणु से इलेक्ट्रॉन घनत्व वापस ले लेता है। इस प्रकार हाइड्रोजन परमाणु मुक्त हो जाता है। इससे एल्कोहॉल कमजोर रूप से अम्लीय हो जाता है। हालाँकि, अमीनों में, नाइट्रोजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉनों की एकाकी जोड़ी का उपयोग हाइड्रोजन आयन को स्वीकार करने के लिए किया जा सकता है। इससे ऐमीन एल्कोहॉल की तुलना में अधिक क्षारीय हो जाती है।