यूनिट 12 एल्डिहाइड, केटोन और कार्बॉक्सिलिक अम्ल (क्रियाएं)
क्रियाएं
12.1 निम्नलिखित शब्दों के अर्थ क्या होते हैं? प्रत्येक स्थिति में एक अभिक्रिया का उदाहरण दें।
(i) साइनोहाइड्रिन
(ii) एसीटल
(iii) सेमीकार्बाजोन
(iv) एल्डोल
(v) हेमीएसीटल
(vi) ऑक्सीम
(vii) केटल
(viii) इमाइन
(ix) 2,4-डीएनपी-अवलंबी
(x) शिफ्फ के आधार
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(i) साइनोहाइड्रिन :
एक हाइड्रॉक्सिल और साइनो समूह एक ही कार्बन परमाणु पर उपस्थित यौगिकों को साइनोहाइड्रिन कहते हैं। ये दुर्बल बेसिक माध्यम में एल्डिहाइड या केटोन के एचसीएन के योग से बनते हैं।
(ii) एसीटल : एसीटल ऐल्कोक्सी समूह अंतिम कार्बन परमाणु पर उपस्थित जेम-डाइएल्कोक्सी ऐल्केन हैं। एक बंध एक ऐल्किल समूह से जुड़ा होता है जबकि दूसरा हाइड्रोजन परमाणु से जुड़ा होता है।
एसीटल की सामान्य संरचना
एल्डिहाइड एक एकल एकल ऐल्कोहल के साथ शुष्क हाइड्रोजन क्लोराइड की उपस्थिति में अभिक्रिया करते हैं और एल्कॉक्सी ऐल्कोहल अंतराल बनाते हैं, जिसे हेमीएसीटल कहते हैं। यह आगे एक अतिरिक्त ऐल्कोहल अणु के साथ अभिक्रिया करता है और जेम-डाइएल्कोक्सी यौगिक बनाता है, जिसे एसीटल कहते हैं, जैसा कि अभिक्रिया में दिखाया गया है।
(iii) सेमीकार्बाजोन :
सेमीकार्बाजोन एल्डिहाइड और केटोन के अवलंबी हैं, जो केटोन या एल्डिहाइड और सेमीकार्बाजोइड के अभिक्रिया के माध्यम से बनते हैं।
सेमीकर्बाजोन एल्डिहाइड और केटोन की पहचान और वर्णन के लिए उपयोगी होते हैं।
(iv) ऐल्डोल :
$\beta-$ हाइड्रॉक्सी एल्डिहाइड या केटोन को ऐल्डोल कहा जाता है। एल्डिहाइड और केटोन जो कम से कम एक $\alpha$-हाइड्रोजन के साथ होते हैं, कम तीव्रता के क्षारक की उपस्थिति में एक उत्प्रेरक के रूप में अभिक्रिया करते हैं और $\beta$-हाइड्रॉक्सी एल्डिहाइड (ऐल्डोल) या $\beta$-हाइड्रॉक्सी केटोन (केटोल) के रूप में बनते हैं।
(v) हेमीएसिटल :
हेमीएसिटल $\alpha$ - ऐल्कॉक्सी ऐल्कोहॉल होते हैं।
हेमीएसिटल की सामान्य संरचना
एल्डिहाइड एक एकल तुल्यांक एकल जल वियोजित ऐल्कोहॉल के साथ शुष्क हाइड्रोजन क्लोराइड की उपस्थिति में अभिक्रिया करते हैं और ऐल्कॉक्सी ऐल्कोहॉल अंतराल बनाते हैं, जिसे हेमीएसिटल कहा जाता है।
(vi) ऑक्सीम :
ऑक्सीम एक वर्ग के अनुप्रयोग योग्य यौगिक होते हैं जिनका सामान्य सूत्र ${RR’} {C=N-OH}$ होता है, जहाँ ${R}$ एक आंगिक शैली होती है और ${R’}$ या तो हाइड्रोजन होता है या एक आंगिक शैली होती है। यदि ${R’}$ ${H}$ होता है, तो इसे ऐल्डोक्सीम कहा जाता है और यदि ${R’}$ एक आंगिक शैली होती है, तो इसे केटोक्सीम कहा जाता है।
हल्के अम्लीय माध्यम में हाइड्रॉक्सामिन के साथ अभिक्रिया करते हुए एल्डिहाइड या केटोन ऑक्सीम बनाते हैं।
(vii) केटल :
केटल एक गैलेट डाइएल्कॉक्सीएल्केन है जिसमें शृंखला में एक ही कार्बन पर दो एल्कॉक्सी समूह उपस्थित होते हैं। कार्बन पर अन्य दो बंध दो एल्किल समूहों से जुड़े होते हैं।
केटल की सामान्य संरचना
केटोन शुष्क ${HCl}$ गैस की उपस्थिति में एथिलीन ग्लाइकॉल के साथ अभिक्रिया करके एक चक्रीय उत्पाद जिसे एथिलीन ग्लाइकॉल केटल कहते हैं, बनाते हैं।
(viii) इमाइन :
इमाइन एक रासायनिक यौगिक है जिसमें कार्बन-नाइट्रोजन द्विबंध होता है।
इमाइन की सामान्य संरचना
जब एल्डिहाइड और केटोन अमोनिया और इसके अवतरणों के साथ अभिक्रिया करते हैं तो इमाइन बनते हैं।
(ix) 2, 4 - डीएनपी - अवतरण:
2, 4 - डाइनाइट्रोफेनिलहाइड्राज़ोन एक 2, 4 - डीएनपी - अवतरण है, जो एल्डिहाइड या केटोन एक दुर्बल अम्लीय माध्यम में 2, 4 - डाइनाइट्रोफेनिलहाइड्राज़िन के साथ अभिक्रिया करके बनते हैं।
एल्डिहाइड और केटोन की पहचान और विश्लेषण के लिए 2, 4 - डीएनपी अवतरण का उपयोग किया जाता है।
(x) शिफ्फ के बेस :
शिफ्फ के बेस एक रासायनिक यौगिक है जिसमें कार्बन-नाइट्रोजन द्विबंध होता है और नाइट्रोजन परमाणु एक ऐरिल या ऐल्किल समूह से जुड़ा होता है लेकिन हाइड्रोजन नहीं। इनका सामान्य सूत्र ${R_1} {R_2} {C}={NR_3}$ होता है। इसलिए, यह एक ऐमीन है।
इसे एक वैज्ञानिक, हुगो शिफ्फ के नाम पर रखा गया है।
शिफ्फ के बेस की सामान्य संरचना
एल्डिहाइड और केटोन एक प्राथमिक ऐल्किल या ऐरोमैटिक ऐमीन के साथ उपस्थित एक अम्ल के ट्रेस के उपस्थिति में शिफ्फ के बेस बनाते हैं।
12.2 IUPAC नामकरण प्रणाली के अनुसार निम्नलिखित यौगिकों के नाम बताइए:
(i) ${CH_3} {CH}\left({CH_3}\right) {CH_2} {CH_2} {CHO}$
(ii) ${CH_3} {CH_2} {COCH}\left({C_2} {H_5}\right) {CH_2} {CH_2} {Cl}$
(iii) ${CH_3} {CH}={CHCHO}$
(iv) ${CH_3} {COCH_2} {COCH_3}$
(v) ${CH_3} {CH}\left({CH_3}\right) {CH_2} {C}\left({CH_3}\right)_{2} {COCH_3}$
(vi) $\left({CH_3}\right)_{3} {CCH_2} {COOH}$
(vii) ${OHCC_6} {H_4} {CHO}-p$
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(i) 4-मेथिलपेंटेनल
(ii) 6-क्लोरो-4-एथिलहेक्सेन-3-ओन
(iii) ब्यूट-2-एन-1-एल
(iv) पेंटेन-2,4-डाइओन
(v) 3,3,5-ट्रिमेथिलहेक्सेन-2-ओन
(vi) 3,3-डाइमेथिलब्यूटेनोइक अम्ल
(vii) बेंजीन-1,4-डाइकार्बल्डिहाइड
12.3 निम्नलिखित यौगिकों की संरचना बनाइए।
(i) 3-मेथिलब्यूटेनल
(ii) $p$-नाइट्रोप्रोपिओफेनोन
(iii) $p$-मेथिलबेंजल्डिहाइड
(iv) 4-मेथिलपेंट-3-एन-2-ओन
(v) 4-क्लोरोपेंटेन-2-ओन
(vi) 3-ब्रोमो-4-फेनिलपेंटेनोइक अम्ल
(vii) $p,p’$-डाइहाइड्रॉक्सीबेंजोफ़ेनोन
(viii) हेक्स-2-एन-4-इनोइक अम्ल
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(i)
(ii)
(iii)
(iv)
(v)
(vi)
(vii)
(viii)
12.4 निम्नलिखित केटोन एवं एल्डिहाइड के IUPAC नाम लिखिए। संभव हो तो सामान्य नाम भी दीजिए।
(i) ${CH_3} {CO}\left({CH_2}\right)_{4} {CH_3}$
(ii) ${CH_3} {CH_2} {CHBrCH_2} {CH}\left({CH_3}\right) {CHO}$
(iii) ${CH_3}\left({CH_2}\right)_{5} {CHO}$
(iv) ${Ph}-{CH}={CH}-{CHO}$
(v)
(vi) ${PhCOPh}$
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(i) ${CH_3} {CO}\left({CH_2}\right)_{4} {CH_3}$
IUPAC नाम: हेप्टन-2-ओन
सामान्य नाम: मेथिल एन-पेंटिल केटोन
(ii) ${CH_3} {CH_2} {CHBrCH_2} {CH}\left({CH_3}\right) {CHO}$
IUPAC नाम: 4-ब्रोमो-2-मेथिलहेक्सानल
सामान्य नाम: ($\gamma$-ब्रोमो-$\alpha$-मेथिल-कैप्रोएल्डिहाइड)
(iii) ${CH_3}\left({CH_2}\right)_{5} {CHO}$
IUPAC नाम: हेप्टेनल
सामान्य नाम : $n-$ हेप्टएल्डिहाइड
(iv) ${Ph}-{CH}={CH}-{CHO}$
IUPAC नाम : 3-फेनिलप्रोप-2-एनेल
सामान्य नाम : $\beta-$ फेनिलोलाक्रोलीन
(v)
IUPAC नाम: साइक्लोपेंटेनकर्बैल्डिहाइड
सामान्य नाम : 1-फॉर्मिल साइक्लोपेंटेन
(vi) ${PhCOPh}$
IUPAC नाम : डीफेनिलमेथेनोन
सामान्य नाम : बेंजोफ़ेनोन
12.5 निम्नलिखित अयवस्थान बनाइए।
(i) बेंजल्डिहाइड के 2,4-डाइनाइट्रोफेनिलहाइड्रोज़ोन
(ii) साइक्लोप्रोपेनोन के ऑक्सीम
(iii) एसिटल्डिहाइड के डाइमेथिलएसीटल
(iv) साइक्लोब्यूटेनोन के सेमीकार्बेजोन
(v) हेक्सन-3-ओन के एथिलीन केल
(vi) फॉर्मल्डिहाइड के मेथिल हेमीएसीटल
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(i)
(ii)
(iii)
(iv)
(v)
(vi)
12.6 जब साइक्लोहेक्सेनकार्बैल्डहाइड निम्नलिखित रासायनिक अभिकर्मकों के साथ अभिक्रिया करता है तो उत्पाद क्या बनेंगे?
(i) ${PhMgBr}$ और फिर ${H_3} {O}^{+}$
(ii) टॉलेन्स का अभिकर्मक
(iii) सेमीकार्बाजाइड और कमजोर अम्ल
(iv) अतिरिक्त एथेनॉल और अम्ल
(v) जिंक एमलगम और तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल
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(i)
(ii)
(iii)
(iv)
(v)
12.7 निम्नलिखित में से कौन से यौगिक अल्डोल संघनन अभिक्रिया के अन्तर्गत अभिक्रिया करेंगे, कौन से कैनिजारो अभिक्रिया के अन्तर्गत अभिक्रिया करेंगे और कौन से न तो अल्डोल संघनन अभिक्रिया न तो कैनिजारो अभिक्रिया करेंगे? अल्डोल संघनन अभिक्रिया और कैनिजारो अभिक्रिया के अपेक्षित उत्पादों के संरचना लिखिए।
(i) मेथेनल
(ii) 2-मेथिलपेंटेनल
(iii) बेंज़ल्डहाइड
(iv) बेंजोफ़ेनोन
(v) साइक्लोहेक्सेनोन
(vi) 1-फेनिलप्रोपेनोन
(vii) फेनिलएस्टरल्डहाइड
(viii) ब्यूटेन-1-ऑल
(ix) 2,2-डाइमेथिलबुटेनल
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अल्डोल संघनन अभिक्रिया में कम से कम एक $\alpha$-हाइड्रोजन वाले एल्डिहाइड और केटोन भाग लेते हैं। यौगिक (ii) 2-मेथिलपेंटेनल, (v) साइक्लोहेक्सेनोन, (vi) 1-फेनिलप्रोपेनोन और (vii) फेनिलएस्टरल्डहाइड में एक या अधिक $\alpha$-हाइड्रोजन होते हैं। इसलिए, ये अल्डोल संघनन अभिक्रिया के अन्तर्गत अभिक्रिया करते हैं।
कोई भी $\alpha$-हाइड्रोजन नहीं वाले एल्डिहाइड कैनिजारो अभिक्रिया के अन्तर्गत अभिक्रिया करते हैं। यौगिक (i) मेथेनल, (iii) बेंज़ल्डहाइड और (ix) 2, 2-डाइमेथिलबुटेनल में कोई भी $\alpha$-हाइड्रोजन नहीं होते हैं। इसलिए, ये कैनिजारो अभिक्रिया के अन्तर्गत अभिक्रिया करते हैं।
यौगिक (iv) बेंजोफ़ेनोन एक केटोन है जिसमें कोई भी $\alpha$-हाइड्रोजन नहीं होता है और यौगिक (viii) ब्यूटेन-1-ऑल एक एल्कोहल है। इसलिए, ये यौगिक न तो अल्डोल संघनन अभिक्रिया न तो कैनिजारो अभिक्रिया के अन्तर्गत अभिक्रिया करते हैं।
अल्डोल संघनन
(ii)
(v)
(vi)
(vii)
रासायनिक अभिक्रिया - कैनिजारो अभिक्रिया
(i)
(iii)
(ix)
12.8 आप एथेनल को निम्नलिखित यौगिकों में कैसे परिवर्तित करेंगे?
(i) ब्यूटेन-1,3-डाइऑल
(ii) ब्यूट-2-एनेल
(iii) ब्यूट-2-एनोइक अम्ल
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(i) एथेनल को तनु क्षारक के साथ उपचार देने पर 3-हाइड्रॉक्सीब्यूटेनल बनता है जिसके अपचयन से ब्यूटेन-1,3-डाइऑल प्राप्त होता है।
(ii) शोधन अम्ल के साथ उपचार के दौरान, एथेनल 3-हाइड्रॉक्सीब्यूटेनल देता है जो गरम करने पर ब्यूट-2-एनेल बनाता है।
(iii) जब टॉलेन के अ ag द्वारा उपचार किया जाता है, तो उपरोक्त अभिक्रिया में बने ब्यूट-2-एनेल से ब्यूट-2-एनोइक अम्ल बनता है।
12.9 प्रोपेनल और ब्यूटेनल से चार संभावित एल्डोल संघनन उत्पादों के संरचनात्मक सूत्र और नाम लिखिए। प्रत्येक स्थिति में, बताइए कि कौन सा एल्डिहाइड न्यूक्लिओफिल और कौन सा इलेक्ट्रॉन अभिकरक के रूप में कार्य करता है।
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(i) दो प्रोपेनल अणु लेकर, एक न्यूक्लिओफिल और दूसरा इलेक्ट्रॉन अभिकरक के रूप में कार्य करता है।
(ii) दो ब्यूटेनल अणु लेकर, एक न्यूक्लिओफिल और दूसरा इलेक्ट्रॉन अभिकरक के रूप में कार्य करता है।
(iii) एक प्रोपेनल और एक ब्यूटेनल अणु लेकर, जहां प्रोपेनल न्यूक्लिओफिल और ब्यूटेनल इलेक्ट्रॉन अभिकरक के रूप में कार्य करता है।
(iv) प्रोपेनल और ब्यूटेनल के एक अणु को लेकर जहां प्रोपेनल एक इलेक्ट्रॉन अतिसक्रिय अणु और ब्यूटेनल एक न्यूक्लियोफिल हो।
12.10 एक आवृत्ति अणुसूत्र ${C_9} {H _{10}} {O}$ वाला एक आगनिक यौगिक 2,4-डीएनपी अवकरण बनाता है, टॉलेन्स के अजल अवकरण को कम करता है और कैनिजारो अभिक्रिया अनुभव करता है। तीव्र ऑक्सीकरण के अनुसार, यह 1,2-बेंज़ेन डाइकार्बोक्सिलिक अम्ल देता है। यौगिक की पहचान करें।
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यह दिया गया है कि यौगिक (आणविक सूत्र ${C_9} {H _{10}} {O}$ वाला) 2, 4-डीएनपी अवकरण बनाता है और टॉलेन्स के अजल अवकरण को कम करता है। इसलिए, दिया गया यौगिक एक एल्डिहाइड होना चाहिए।
फिर, यह यौगिक कैनिजारो अभिक्रिया अनुभव करता है और ऑक्सीकरण के अनुसार 1, 2-बेंज़ेन डाइकार्बोक्सिलिक अम्ल देता है। इसलिए, - ${CHO}$ समूह बेंजीन वलय के सीधे जुड़ा होता है और यह बेंजल्डिहाइड अनुपात में अधिक विस्थापित होता है। इसलिए, यह यौगिक 2-एथिलबेंजल्डिहाइड है।
2-एथिलबेंजल्डिहाइड
दिए गए अभिक्रियाओं को निम्नलिखित समीकरणों द्वारा समझाया जा सकता है।
12.11 एक आगनिक यौगिक (A) (आणविक सूत्र ${C_8} {H_{16}} {O_2}$ ) को तनु सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ हाइड्रोलाइज़ करने पर एक कार्बॉक्सिलिक अम्ल (B) और एक एल्कोहल (C) प्राप्त होते हैं। (C) को क्रोमिक अम्ल के साथ ऑक्सीकरण करने पर (B) प्राप्त होता है। (C) के एक विलयन द्वारा विलयन करने पर ब्यूट-1-ईन प्राप्त होता है। अभिक्रियाओं के लिए समीकरण लिखें।
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एक आवृत्ति योग संयोजन $A$ अणुसूत्र ${C_8} {H_{16}} {O_2}$ के साथ होता है जो तनु सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ जल अपघटन के दौरान एक कार्बोक्सिलिक अम्ल (B) और एक एल्कोहल (C) देता है। इसलिए, संयोजन $A$ एक एस्टर होना चाहिए। इसके अलावा, एल्कोहल $C$ क्रोमिक अम्ल के साथ ऑक्सीकरण के दौरान अम्ल $B$ देता है। इसलिए, ${B}$ और ${C}$ में समान संख्या में कार्बन परमाणु होना चाहिए।
क्योंकि संयोजन A में कुल 8 कार्बन परमाणु होते हैं, इसलिए $B$ और $C$ में प्रत्येक में 4 कार्बन परमाणु होते हैं।
फिर, एल्कोहल $C$ के डीहाइड्रेशन के दौरान ब्यूट-1-ईन बनता है। इसलिए, ${C}$ सीधी श्रृंखला के होते हैं और इसलिए यह ब्यूटेन-1-ऑल होता है।
ब्यूटेन-1-ऑल के ऑक्सीकरण के दौरान ब्यूटेनोइक अम्ल बनता है। इसलिए, अम्ल B ब्यूटेनोइक अम्ल होता है।
इसलिए, अणुसूत्र ${C_8} {H_{16}} {O_2}$ के साथ एस्टर ब्यूटिल ब्यूटेनोएट होता है।
सभी दिए गए रासायनिक अभिक्रियाओं को निम्नलिखित समीकरणों द्वारा समझाया जा सकता है।
12.12 निम्नलिखित यौगिकों को उनकी दिए गए गुण के बढ़ते क्रम में व्यवस्थित करें:
(i) एसिटेल्डिहाइड, एसिटोन, डी-टर्ट-ब्यूटिल केटोन, मेथिल टर्ट-ब्यूटिल केटोन (HCN के प्रति अभिक्रियाशीलता)
(ii) ${CH_3} {CH_2} {CH}({Br}) {COOH}, {CH_3} {CH}({Br}) {CH_2} {COOH},\left({CH_3}\right)_{2} {CHCOOH}$, ${CH_3} {CH_2} {CH_2} {COOH}$ (अम्लता)
(iii) बेंजोइक अम्ल, 4-नाइट्रोबेंजोइक अम्ल, 3,4-डाइनाइट्रोबेंजोइक अम्ल, 4-मेथॉक्सीबेंजोइक अम्ल (अम्लता)
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(i) जब ${HCN}$ एक यौगिक के साथ अभिक्रिया करता है, तो आक्रमणकर्ता अनुप्रस्थ आयन ${CN}^{-}$ होता है। इसलिए, जैसे यौगिक में नकारात्मक आवेश बढ़ता है, इसकी ${HCN}$ के प्रति अभिक्रियाशीलता कम होती जाती है। दिए गए यौगिकों में, +I प्रभाव निम्नलिखित क्रम में बढ़ता है। यह देखा जा सकता है कि एक ही समय में विस्थापन बाधा भी बढ़ती है
इसलिए, दिए गए यौगिकों को ${HCN}$ के प्रति बढ़ते हुए अभिक्रियाशीलता के क्रम में व्यवस्थित कर सकते हैं जैसे:
डाइ-टर्ट-ब्यूटिल केटोन $<$ मेथिल टर्ट-ब्यूटिल केटोन $<$ ऐसीटोन $<$ ऐसीटैल्डिहाइड
(ii) एक प्रोटॉन खो देने के बाद, कार्बॉक्सिलिक अम्ल नकारात्मक आवेश ले लेते हैं जैसा कि नीचे दिखाया गया है:
$ {R}-{COOH} \longrightarrow {R}-{COO}^{-}+{H}^{+} $
अब, कोई भी समूह जो नकारात्मक आवेश को स्थायी बनाए रखने में सहायता करे तो कार्बॉक्सिल आयन की स्थायित्व बढ़ेगी और इस प्रकार अम्ल की शक्ति बढ़ेगी। इसलिए, +I प्रभाव वाले समूह अम्ल की शक्ति कम करेंगे और -I प्रभाव वाले समूह अम्ल की शक्ति बढ़ाएंगे। दिए गए यौगिकों में, $-{CH_3}$ समूह के +I प्रभाव होता है और ${Br}$ समूह के -I प्रभाव होता है। इसलिए, ${Br}$ वाले अम्ल अधिक शक्तिशाली होते हैं।
अब, आइसोप्रोपिल समूह के +I प्रभाव एन-प्रोपिल समूह के +I प्रभाव से अधिक होता है। इसलिए, $\left({CH_3}\right)_{2} {CHCOOH}$, ${CH_3} {CH_2} {CH_2} {COOH}$ की तुलना में कम शक्तिशाली अम्ल होता है।
इसके अतिरिक्त, -I प्रभाव दूरी बढ़ने के साथ कम होता जाता है। इसलिए, ${CH_3} {CH}({Br}) {CH_2} {COOH}$, ${CH_3} {CH_2} {CH}({Br}) {COOH}$ की तुलना में कम शक्तिशाली अम्ल होता है।
इसलिए, दिए गए अम्लों की शक्ति बढ़ते हुए क्रम में व्यवस्थित होती है जैसे:
$\left({CH_3}\right)_{2} {CHCOOH}<{CH_3} {CH_2} {CH_2} {COOH}<{CH_3} {CH}({Br}) {CH_2} {COOH}<{CH_3} {CH_2} {CH}({Br}) {COOH}$
(iii) जैसा कि हम पिछले मामले में देख चुके हैं, इलेक्ट्रॉन-दाता समूह अम्ल की शक्ति कम करते हैं, जबकि इलेक्ट्रॉन-घोल समूह अम्ल की शक्ति बढ़ाते हैं। क्योंकि मेथॉक्सी समूह एक इलेक्ट्रॉन-दाता समूह होता है, इसलिए 4-मेथॉक्सीबेंजोइक अम्ल, बेंजोइक अम्ल की तुलना में कम शक्तिशाली होता है। नाइट्रो समूह एक इलेक्ट्रॉन-घोल समूह होता है और अम्ल की शक्ति बढ़ाएगा। क्योंकि 3,4-डाइनाइट्रोबेंजोइक अम्ल में दो नाइट्रो समूह होते हैं, इसलिए यह 4-नाइट्रोबेंजोइक अम्ल की तुलना में थोड़ा अधिक शक्तिशाली होता है। इसलिए, दिए गए अम्लों की शक्ति बढ़ते हुए क्रम में व्यवस्थित होती है:
4-मेथॉक्सीबेंजोइक अम्ल $<$ बेंजोइक अम्ल $<$ 4-नाइट्रोबेंजोइक अम्ल $<3$,4-डाइनाइट्रोबेंजोइक अम्ल
12.13 निम्नलिखित यौगिकों के युग्म के बीच अंतर के लिए सरल रासायनिक परीक्षण दें।
(i) प्रोपेनल और प्रोपेनोन
(ii) ऐसीटोफेनोन और बेंजोफेनोन
(iii) फीनॉल और बेंजोइक अम्ल
(iv) बेंजोइक अम्ल और ऐथिल बेंजोएट
(v) पेंटेन-2-ओन और पेंटेन-3-ओन
(vi) बेंजल्डिहाइड और ऐसीटोफेनोन
(vii) ऐथेनल और प्रोपेनल
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(i) प्रोपेनल और प्रोपेनोन के बीच अंतर के लिए निम्नलिखित परीक्षण का उपयोग किया जा सकता है।
(a) टॉलेन का परीक्षण :
प्रोपेनल एक एल्डिहाइड है। इसलिए, यह टॉलेन के अजल राग को घटाता है। लेकिन, प्रोपेनोन एक केटोन है जो टॉलेन के अजल राग को घटाता नहीं है।
$\underset{\text{प्रोपेनल}}{{CH_3} {CH_2} {CHO}}+ \underset{\text{टॉलेन के अजल राग}}{2\left[{Ag}\left({NH_3}\right)_{2}\right]^{+}+3 {OH}} \longrightarrow \underset{\text{प्रोपेनोएट आयन}}{{CH_3} {CH_2} {COO}^{-}}+\underset{\text{सिल्वर मिरर}}{{Ag} \downarrow}+4 {NH_3}+2 {H_2} {O}$
(b) फेहलिंग का परीक्षण :
एल्डिहाइड फेहलिंग के परीक्षण में प्रतिक्रिया करते हैं, लेकिन केटोन नहीं।
प्रोपेनल एक एल्डिहाइड है जो फेहलिंग के घोल को लाल-काला अवक्षेप ${Cu_2} {O}$ में घटाता है, लेकिन प्रोपेनोन एक केटोन है जो इस परीक्षण में प्रतिक्रिया नहीं करता।
${\underset{\text{प्रोपेनल}}{CH_3CH_2CHO}+2Cu^{2+} +5OH^-} \longrightarrow {\underset{\text{प्रोपेनोएट आयन}}{CH_3CH_2COO^-}+ \underset{\substack{\text{क्यूप्रस ऑक्साइड }\\ \text{(लाल-काला अवक्षेप)}}}{Cu_2O}+ 3H_2O}$
(c) आयोडोफॉर्म परीक्षण :
एल्डिहाइड और केटोन जिनमें कार्बोनिल कार्बन पर कम से कम एक मेथिल समूह जुड़ा होता है, आयोडोफॉर्म परीक्षण में प्रतिक्रिया करते हैं। वे सोडियम हाइपोआयोडाइट (NaOI) द्वारा ऑक्सीकृत होकर आयोडोफॉर्म देते हैं। प्रोपेनोन एक मेथिल केटोन है जो इस परीक्षण में प्रतिक्रिया करता है, लेकिन प्रोपेनल नहीं।
${\underset{\text{प्रोपेन}}{CH_3COCH_3}+ 3 NaOI}\longrightarrow {\underset{\text{सोडियम एसीटेट}}{CH_3COONa}+\underset{\substack{\text{आयोडोफॉर्म}\\ \text{(पीला अवक्षेप)}}}{{CHI_3}}+ 2NaOH}$
(ii) ऐसीटोफेनोन और बेंजोफेनोन के बीच अंतर के लिए आयोडोफॉर्म परीक्षण का उपयोग किया जा सकता है।
आयोडोफॉर्म परीक्षण :
मेथिल केटोन सोडियम हाइपोआयोडाइट द्वारा ऑक्सीकृत होते हैं और आयोडफॉर्म के पीतल बर्फ के अवकलन देते हैं। एसेटोफेनोन एक मेथिल केटोन होता है जो इस परीक्षण में प्रतिक्रिया करता है, लेकिन बेंजोफेनोन नहीं।
${\underset{\text{एसेटोफेनोन}}{C_6H_5COCH_3}+\underset{\substack{\text{सोडियम}\\ \text{हाइपोआयोडाइट}}}{3NaOI}} \longrightarrow {\underset{\substack{\text{सोडियम}\\ \text{बेंजोएट}}}{C_6H_5COONa} + \underset{\substack{\text{आयोडफॉर्म}\\ \text{(पीतल बर्फ)}}}{CHI_3} + 2NaOH}$
${\underset{\text{बेंजोफेनोन}}{C_6H_5COC_6H_5}+ NaOI}\longrightarrow \text{कोई पीतल बर्फ नहीं बनता } {CHI_3}$
(iii) फेनॉल और बेंजोइक अम्ल को फेरिक क्लोराइड परीक्षण द्वारा अलग किया जा सकता है।
फेरिक क्लोराइड परीक्षण :
फेनॉल उदासीन ${FeCl_3}$ के साथ अभिक्रिया करता है और लैंब फॉर्म आयरन-फेनॉल कम्प्लेक्स बनाता है जो बैग रंग देता है।
$ \underset{\text { फेनॉल }}{6 {C_6} {H_5} {OH}+} {FeCl_3} \longrightarrow \underset{\substack{\text { आयरन-फेनॉल कम्प्लेक्स } \\ \text { (बैग रंग) }}}{\left[{Fe}\left({OC_6} {H_5}\right)_{6}\right]^{3-}}+3 {H}^{+}+3 {Cl}^{-} $
लेकिन बेंजोइक अम्ल उदासीन ${FeCl_3}$ के साथ अभिक्रिया करता है और फेरिक बेंजोएट के बफ रंग वाले अवकलन देता है।
$ \underset{\text { बेंजोइक अम्ल }}{3 {C_6H_5}OH}+{FeCl_3} \longrightarrow \underset{\substack{\text{फेरिक बेंजोएट} \\ \text{(बफ रंग वाला अवकलन)}}}{{(C_6H_5COO)_3Fe}} + {3HCl} $
(iv) बेंजोइक अम्ल और एथिल बेंजोएट को सोडियम बाइकार्बोनेट परीक्षण द्वारा अलग किया जा सकता है।
सोडियम बाइकार्बोनेट परीक्षण :
अम्ल ${NaHCO_3}$ के साथ अभिक्रिया करते हैं जिसके कारण $CO_2$ गैस के उत्सर्जन के कारण तेज बुदबुदान उत्पन्न होती है।
बेंजोइक अम्ल एक अम्ल होता है जो इस परीक्षण में प्रतिक्रिया करता है, लेकिन एथिल बेंजोएट नहीं।
${\underset{\text{बेंजोइक अम्ल}}{C_6H_5COOH}+ NaHCO_3} \longrightarrow {\underset{\text{सोडियम बेंजोएट}}{C_6H_5COONa} + CO_2 \uparrow + H_2O}$
${C_6H_5COOC_2H_5 + NaHCO_3 \longrightarrow } \text{कोई बुदबुदान नहीं बनती } {CO_2} \text{ गैस के उत्सर्जन के कारण}$
(v) पेंटेन-2-ऑन और पेंटेन-3-ऑन को आयोडफॉर्म परीक्षण द्वारा अलग किया जा सकता है।
आयोडफॉर्म परीक्षण :
पेंटेन-2-ऑन एक मेथिल केटोन होता है। इसलिए, यह इस परीक्षण में प्रतिक्रिया करता है। लेकिन पेंटेन-3-ऑन एक मेथिल केटोन नहीं होता है इसलिए इस परीक्षण में प्रतिक्रिया नहीं करता है।
(vi) बेंजल्डिहाइड और एसिटोफेनोन को निम्नलिखित परीक्षणों द्वारा अलग किया जा सकता है।
(a) टॉलेन का परीक्षण
एल्डिहाइड टॉलेन के परीक्षण में अप्रत्यक्त होते हैं। बेंजल्डिहाइड एक एल्डिहाइड होता है जो टॉलेन के अजल रासायनिक अपचायक को लाल-भूरे अवक्षेप के ${Cu_2} {O}$ के रूप में घटाता है, लेकिन एसिटोफेनोन एक केटोन होता है जो इस परीक्षण में अप्रत्यक्त रहता है।
$\underset{\text{बेंजल्डिहाइड}}{{C_6H_5CHO}} + \underset{\text{टॉलेन के अजल रासायनिक}}{{2[Ag(NH_3)_2]^+}} + {3OH^-} \longrightarrow \underset{\text{बेंजोएट आयन}}{{C_6H_5COO^-}} + \underset{\text{सिल्वर मिरर}}{{Ag \downarrow}}+ {4NH_3 + 2H_2O}$
बेंजल्डिहाइड टॉलेन के अजल रासायनिक बेंजोएट आयन सिल्वर मिरर
(b) आयोडोफॉर्म परीक्षण
एसिटोफेनोन एक मेथिल केटोन होता है जो सोडियम हाइपोआयोडाइट ( ${NaOI}$ ) द्वारा ऑक्सीकृत होकर आयोडोफॉर्म के पीतल अवक्षेप के रूप में देता है। लेकिन बेंजल्डिहाइड इस परीक्षण में अप्रत्यक्त रहता है।
$\underset{\text{एसिटोफेनोन}}{{C_6} {H_5} {COCH_3}}+3 {NaOI} \longrightarrow \underset{\text{सोडियम बेंजोएट}}{{C_6} {H_5} {COONa}}+ \underset{\substack{\text{आयोडोफॉर्म}\\ \text{(पीतल अवक्षेप)}}}{{CHI_3}}+2 {NaOH}$
(vii) एथेनल और प्रोपेनल को आयोडोफॉर्म परीक्षण द्वारा अलग किया जा सकता है।
आयोडोफॉर्म परीक्षण
एल्डिहाइड और केटोन जिनमें कार्बोनिल कार्बन परमाणु के साथ कम से कम एक मेथिल समूह जुड़ा होता है, आयोडोफॉर्म परीक्षण में अप्रत्यक्त होते हैं। एथेनल में कार्बोनिल कार्बन परमाणु के साथ एक मेथिल समूह जुड़ा होता है जो इस परीक्षण में अप्रत्यक्त होता है। लेकिन प्रोपेनल में कार्बोनिल कार्बन परमाणु के साथ मेथिल समूह नहीं होता है और इसलिए इस परीक्षण में अप्रत्यक्त रहता है।
$ \underset{\text{एथेनल}}{{CH_3CHO}} + {3NaOI} \longrightarrow \underset{\substack{\text{सोडियम}\\ \text{मेथेनोएट}}}{{HCOONa}} + \underset{\substack{\text{आयोडोफॉर्म}\\ \text{(पीतल अवक्षेप)}}}{{CHI_3}} + {2NaOH} $
12.14 आप बेंजीन से निम्नलिखित यौगिकों को कैसे तैयार करेंगे? आप कोई अनैकरासायनिक रासायनिक अजल और कोई ऐसा ऐल्केन रासायनिक अजल उपयोग कर सकते हैं जिसमें एक से अधिक कार्बन परमाणु नहीं हों।
(i) मेथिल बेंजोएट
(ii) $m$-नाइट्रोबेंजोइक अम्ल
(iii) $p$-नाइट्रोबेंजोइक अम्ल
(iv) फेनिलएसिटिक अम्ल
(v) $p$-नाइट्रोबेंजल्डिहाइड।
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(i)
(ii)
(iii)
(iv)
(v)
12.15 आप निम्नलिखित परिवर्तनों को दो स्टेप में अधिकतम करेंगे?
(i) प्रोपेनोन से प्रोपीन
(ii) बेंजोइक अम्ल से बेंजल्डिहाइड
(iii) एथेनॉल से 3-हाइड्रॉक्सीब्यूटेनल
(iv) बेंजीन से $m$-नाइट्रोएसिटोफेनोन
(v) बेंजल्डिहाइड से बेंजोफ़ेनोन
(vi) ब्रोमोबेंजीन से 1-फेनिलएथेनॉल
(vii) बेंजल्डिहाइड से 3-फेनिलप्रोपेन-1-ऑल
(viii) बेंजल्डिहाइड से $\alpha$-हाइड्रॉक्सीफेनिलएसिटिक अम्ल
(ix) बेंजोइक अम्ल से $m$-नाइट्रोबेंजिल एल्कोहल
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उत्तर
(i)
(ii)
(iii)
(iv)
(v)
(vi)
(vii)
(viii)
(ix)
12.16 निम्नलिखित का वर्णन करें:
(i) ऐसीटिलेशन
(ii) कैनिजारो अभिक्रिया
(iii) क्रॉस ऐल्डोल संघनन
(iv) डेकार्बॉक्सिलेशन
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(i) ऐसीटिलेशन
किसी अम्लीय यौगिक में ऐसीटिल संक्रमण ग्रुप के प्रवेश को ऐसीटिलेशन कहते हैं। यह आमतौर पर पिरिडीन, डाइमेथिल एनिलीन आदि जैसे एक बेस की उपस्थिति में किया जाता है। इस प्रक्रिया में एक सक्रिय हाइड्रोजन परमाणु के स्थान पर ऐसीटिल समूह के प्रतिस्थापन के लिए ऐसीटिल समूह के उपयोग के लिए ऐसीटिल क्लोराइड और ऐसीटिक ऐनहाइड्राइड आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं।
उदाहरण के लिए, एथेनॉल की ऐसीटिलेशन एथिल ऐसीटेट का उत्पादन करती है।
$\underset{\text{एथेनॉल}}{{CH_3} {CH_2} {OH}}+\underset{\substack{\text{ऐसीटिल}\\ \text{क्लोराइड}}}{{CH_3} {COCl}} \xrightarrow{\text { पिरिडीन }} \underset{\text{एथिल ऐसीटेट}}{{CH_3} {COOC_2} {H_5}}+{HCl}$
(ii) कैनिजारो अभिक्रिया :
केंद्रीय क्षारक के साथ ऐल्डिहाइड के आत्म-ऑक्सीकरण-अपचयन (असमानुपाती) अभिक्रिया को कैनिजारो अभिक्रिया कहते हैं। इस अभिक्रिया में दो अणु ऐल्डिहाइड भाग लेते हैं जहां एक अणु अल्कोहल में अपचयित हो जाता है और दूसरा अणु ऐसीटिक अम्ल में ऑक्सीकृत हो जाता है।
उदाहरण के लिए, जब एथेनॉल को केंद्रीय पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड के साथ उपचार किया जाता है, तो एथेनॉल और पोटैशियम एथेनोएट उत्पन्न होते हैं।
(iii) क्रॉस-ऐल्डोल संघनन :
जब दो अलग-अलग ऐल्डिहाइड या दो अलग-अलग केटोन या एक ऐल्डिहाइड और एक केटोन के बीच ऐल्डोल संघनन किया जाता है, तो इस अभिक्रिया को क्रॉस-ऐल्डोल संघनन कहते हैं। यदि दोनों प्रतिक्रियकों में $\alpha$-हाइड्रोजन होते हैं, तो चार उत्पाद प्राप्त होते हैं।
उदाहरण के लिए, एथेनल और प्रोपेनल चार उत्पाद उत्पन्न करते हैं।
(iv) डेकार्बॉक्सिलेशन :
डेकार्बॉक्सिलेशन वह अभिक्रिया है जिसमें कार्बॉक्सिलिक अम्ल अपने सोडियम लवण के साथ सोडा-लाइम के साथ गरम करने पर कार्बन डाइऑक्साइड खोकर हाइड्रोकार्बन बनाते हैं।
कार्बॉक्सिलिक अम्ल के क्षार धातु लवण के जलीय विलयन के विद्युत अपघटन द्वारा भी डेकार्बॉक्सिलेशन होती है। इस विद्युत अपघटन प्रक्रम को कोल्बे के विद्युत अपघटन के रूप में जाना जाता है।
12.17 प्रत्येक संश्लेषण को पूरा करें ताकि अज्ञात प्रारंभिक पदार्थ, अभिकरक या उत्पाद बताएं
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Answer
(i)
(ii)
(iii)
(iv)
(v)
(vi)
(vii)
(viii)
(ix)
(x)
(xi)
12.18 निम्नलिखित में से प्रत्येक के लिए संभावित स्पष्टीकरण दीजिए:
(i) साइक्लोहेक्सेनोन एसीटिलीन हाइड्रिन के अच्छे उत्पादन में बनता है, लेकिन 2,2, 6-ट्राइमेथिलसाइक्लोहेक्सेनोन ऐसा नहीं करता।
(ii) सेमीकार्बाजाइड में दो $–NH_2$ समूह होते हैं। हालांकि, सेमीकार्बाजोन के निर्माण में केवल एक शामिल होता है।
(iii) एक कार्बोक्सिलिक अम्ल और एल्कोहल के उपस्थिति में एस्टर के निर्माण के दौरान, जल या एस्टर को जैसे ही बनता है उसे हटा दिया जाना चाहिए।
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$C{N}^{-}$ आयन के नाभिक आक्रमण के लिए $\alpha$-स्थिति में तीन मेथिल समूहों की उपस्थिति के कारण अवरोधन के कारण नाभिक आक्रमण नहीं होता। कारण यह है कि साइक्लोहेक्सेनोन में ऐसा अवरोधन नहीं होता, इसलिए $C{N}^{-}$ आयन द्वारा नाभिक आक्रमण आसानी से होता है और इसलिए साइक्लोहेक्सेनोन साइएनोहाइड्रिन अच्छे उत्पादन में प्राप्त होता है।
हालांकि सेमीकार्बाजाइड में दो $-{NH}_2$ समूह होते हैं, लेकिन एक (अर्थात जो ${C}={O}$ के सीधे जुड़ा होता है) ऊपर दिखाए अनुसार अनुनाद में शामिल होता है। इसके परिणामस्वरूप, इस ${NH}_2$ समूह पर इलेक्ट्रॉन घनत्व कम हो जाता है और इसलिए यह एक नाभिक नहीं कार्य करता। विपरीत, दूसरे ${NH}_2$ समूह पर (अर्थात जो -NH से जुड़ा होता है) इलेक्ट्रॉन के एकल युग्म के अनुनाद में शामिल नहीं होता और इसलिए यह एल्डिहाइड और केटोन के ${C}={O}$ समूह पर नाभिक आक्रमण के लिए उपलब्ध होता है।
(iii) एक कार्बोक्सिलिक अम्ल और एल्कोहल के उपस्थिति में एस्टर के निर्माण की प्रक्रिया एक व्युत्क्रमणीय अभिक्रिया है।
$\underset{\text { कार्बोक्सिलिक अम्ल }}{{RCOOH}}+\underset{\text { एल्कोहल }}{{RCOH}^{\prime} {OH}} \stackrel{{H}_2 {SO}_4}{\leftrightharpoons} \underset{\text { एस्टर }}{{COOOR}^{\prime}}+{H}_2 {O}$
अग्रगति की दिशा में संतुलन को बदलने के लिए, जल या एस्टर को उत्पादन के समय तेजी से हटाया जाना चाहिए।
12.19 एक आवृत्ति यौगिक में $69.77 \%$ कार्बन, $11.63 \%$ हाइड्रोजन और शेष ऑक्सीजन होता है। यौगिक के अणुभार 86 है। यह टॉलेन्स राजक एजेंट को कम नहीं करता लेकिन सोडियम हाइड्रोजन सल्फाइट के साथ एक योग यौगिक बनाता है और आयोडोफॉर्म परीक्षण में धनात्मक परिणाम देता है। तीव्र ऑक्सीकरण पर यह एथेनोइक और प्रोपेनोइक अम्ल देता है। यौगिक की संभावित संरचना लिखिए।
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एक आवृत्ति यौगिक में $69.77 \%$ कार्बन, $11.63 \%$ हाइड्रोजन और शेष ऑक्सीजन होता है।
यौगिक के अणुभार 86 है।
$ \% {O}=100-(69.77+11.63)=18.60 $
सरल अणुभारी अनुपात ;
$ {C}: {H}: {O}=\dfrac{69.77}{12}: \dfrac{11.63}{1}: \dfrac{18.6}{16}=5.88: 11.63: 1.16=5: 10: 1 $
अणुभारी सूत्र ${C}5 {H}{10} {O}$ है
अणुभारी सूत्र का भार $=5 \times 12+10 \times 1+1 \times 16=86$.
$\Rightarrow$ यह अणुभारी सूत्र के बराबर है। अतः अणुभारी सूत्र अणुभारी सूत्र के समान है।
$\Rightarrow$ यह टॉलेन्स राजक एजेंट को कम नहीं करता। अतः यह एल्डिहाइड नहीं है
$\Rightarrow$ यह सोडियम हाइड्रोजन सल्फाइट के साथ एक योग यौगिक बनाता है। अतः इसमें कार्बोनिल समूह होता है।
$\Rightarrow$ यह आयोडोफॉर्म परीक्षण में धनात्मक परिणाम देता है। अतः यह एक मेथिल केटोन है
$\Rightarrow$ तीव्र ऑक्सीकरण पर यह एथेनोइक और प्रोपेनोइक अम्ल देता है।
$\Rightarrow$ अतः यह 2-पेंटेनोन है।
${CH}_3 {COCH}_2 {CH}_2 {CH}_3 \xrightarrow[\text { Vigorous }]{{O}} {CH}_3 {CH}_2 {COOH}+{CH}_3 {COOH}$
12.20 फ़ीनॉक्साइड आयन के अधिक रेज़ोनेंस संरचनाएं होती हैं जबकि कार्बॉक्सिलेट आयन के कम रेज़ोनेंस संरचनाएं होती हैं, फ़ीनॉल की तुलना में कार्बॉक्सिलिक अम्ल एक शक्तिशाली अम्ल है। क्यों?
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फ़ीनॉक्साइड आयन के रेज़ोनेंस संरचनाओं से यह देखा जा सकता है कि II, III और IV में कम विद्युत ऋणात्मक कार्बन परमाणु ऋणावेश वहन करते हैं। इसलिए, ये तीन संरचनाएं फ़ीनॉक्साइड आयन के रेज़ोनेंस स्थायित्व में नegligibly योगदान देती हैं। इसलिए, इन संरचनाओं को नगण्य कर दिया जा सकता है। केवल संरचनाएं I और V अधिक विद्युत ऋणात्मक ऑक्सीजन परमाणु पर ऋणावेश वहन करती हैं।
इसके अतिरिक्त, रेज़ोनेंस संरचनाओं I’ और II’ में नकारात्मक आवेश दो ऑक्सीजन परमाणुओं पर वितरित होता है। लेकिन फ़ीनॉक्साइड आयन की रेज़ोनेंस संरचनाओं I और V में नकारात्मक आवेश एक ही ऑक्सीजन परमाणु पर स्थानीयकृत होता है। इसलिए, कार्बॉक्सिलेट आयन की रेज़ोनेंस संरचनाएं इसकी स्थायित्व में अधिक योगदान देती हैं जबकि फ़ीनॉक्साइड आयन की रेज़ोनेंस संरचनाएं इसकी स्थायित्व में कम योगदान देती हैं। इस कारण, कार्बॉक्सिलेट आयन फ़ीनॉक्साइड आयन की तुलना में अधिक रेज़ोनेंस स्थायित्व रखता है। इसलिए, कार्बॉक्सिलिक अम्ल फ़ीनॉल की तुलना में एक शक्तिशाली अम्ल है।
बीटा
