युनिट 10 हैलोअल्केन और हैलोअरीन

हैलोजन युक्त यौगिक स्थली में बनी रहती हैं क्योंकि उन्हें मिट्टी के बैक्टीरिया द्वारा तोड़ने में कठिनाई होती है।

एलिफेटिक या एरोमेटिक हाइड्रोकार्बन में हाइड्रोजन एटम को हैलोजन एटम द्वारा बदलने से अलकील हैलाइड (हैलोअल्केन) और एरिल हैलाइड (हैलोअरीन) का निर्माण होता है। हैलोअल्केन में हैलोजन एटम एक अलकील समूह के एसपी3 हायब्राइड कार्बन एटम से जुड़ा होता है जबकि हैलोअरीन में हैलोजन एटम एक एरील समूह के एसपी2 हायब्राइड कार्बन एटम से जुड़ा होता है। कई हैलोजन युक्त जैविक यौगिक प्राकृतिक रूप से मिलते हैं और इनमें से कुछ क्लिनिकल उपयोग में उपयुक्त हैं। इन यौगिकों के वर्ग उद्योग के दैनिक जीवन में भी व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। उन्हें अल्प परतांतरीय यौगिकों के लिए शॉल्वेंट के रूप में और विशाल दायरे के जैविक यौगिकों की संश्लेषण के लिए शुरुआती यौगिक के रूप में उपयोग किया जाता है। जीवाणु द्वारा उत्पादित हैलोजन युक्त एंटीबायोटिक, क्लोराम्फेनिकोल टायफॉइड फीवर के इलाज के लिए बहुत प्रभावी है। हमारा शरीर हैलोजन युक्त हार्मोन, थायरॉक्सिन का निर्माण करता है, जिसकी कमी एक रोग को जन्म देती है जिसे गोइटर कहते हैं। सिंथेटिक हैलोजन यौगिक, जैसे क्लोरोक्वीन मैलेरिया के इलाज के लिए उपयोग किया जाता है; हैलोथेने शल्य चिकित्सा के दौरान एनास्थेशिया के रूप में उपयोग किया जाता है। कुछ पूरी तरह फ्लोरीन युक्त यौगिक शल्य चिकित्सा में संभावित रक्त प्रतिस्थापन के रूप में विचार किए जा रहे हैं।

इस युनिट में, आप आयोर्नोहालोजन यौगिकों के महत्वपूर्ण तैयारी के तरीकों, भौतिक और रासायनिक गुणों और उपयोगों का अध्ययन करेंगे।

10.1 वर्गीकरण

हैलोअल्केन और हैलोअरीन निम्नलिखित प्रकार से वर्गीकृत किए जा सकते हैं:

10.1.1 हैलोजन एटमों की संख्या के आधार पर

इन्हें एकल, द्वि या बहुहैलोजन (तीन-, चौथा-, आदि) यौगिक के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है जैसा कि उनकी संरचना में एक, दो या अधिक हैलोजन एटम होते हैं। उदाहरण के लिए,

एकहैलोयौगिक यौगिकों को उन यौगिकों में जो हैलोजन से जुड़े हुए कार्बन एटम के हायब्राइड की पहचान के अनुसार भी वर्गीकृत किया जा सकता है, जैसा कि नीचे चर्चा की गई है।

10.1.2 $\mathbf{s p}^{\mathbf{3}} \mathbf{~C}-\mathbf{X}$ बंध (X= F, Cl, Br, I) वाले यौगिक

इस वर्ग में शामिल हैं:

(ए) अलकील हैलाइड या हैलोअल्केन ( $\mathbf{R}-\mathbf{X}$ )

अलकील हैलाइड में, हैलोजन एटम एक अलकील समूह $(\mathrm{R})$ से जुड़ा होता है। उन्हें एक समानुपाती श्रृंखला के रूप में $\mathrm{C} _{\mathrm{n}} \mathrm{H} _{2 \mathrm{n}+1} \mathrm{X}$ द्वारा प्रतिनिधित किया जाता है। उन्हें हैलोजन से जुड़े हुए कार्बन के प्रकार के अनुसार आगे अल्पविना, द्विविना या त्रिविना के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। यदि अलकील हैलाइड में हैलोजन एक अल्पविना कार्बन एटम से जुड़ा हो तो अलकील हैलाइड को अल्पविना अलकील हैलाइड या ($1^{\circ}$) अलकील हैलाइड कहते हैं। इसी प्रकार, यदि हैलोजन द्विविना या त्रिविना कार्बन एटम से जुड़ा हो तो अलकील हैलाइड को द्विविना अलकील हैलाइड ($2^{\circ}$) और त्रिविना ($3^{\circ}$) अलकील हैलाइड के रूप में जाना जाता है।

(ब) अल्लाइलिक हैलाइड

ये उन यौगिक हैं जिनमें हैलोजन एटम कार्बन-कार्बन डबल बंध $(\mathrm{C}=\mathrm{C})$ के आसपास एक $s p^{3}$-हायब्राइड कार्बन एटम से जुड़ा होता है, अर्थात् एक अल्लाइलिक कार्बन से।

(ग) बेंजिलिक हैलाइड

ये उन यौगिक हैं जिनमें हैलोजन एटम एक एरोमेटिक रिंग से जुड़े हुए एक $s p^{3}$-हायब्राइड कार्बन एटम से जुड़ा होता है।

10.1.3 $\boldsymbol{s p}^{2} \mathrm{C}-\mathrm{X}$ बंध वाले यौगिक

इस वर्ग में शामिल हैं:

(ए) विनिलिक हैलाइड

ये उन यौगिक हैं जिनमें हैलोजन एटम कार्बन-कार्बन डबल बंध $(\mathrm{C}=\mathrm{C})$ के $s p^{2}$-हायब्राइड कार्बन एटम से जुड़ा होता है।

(ब) एरिल हैलाइड

ये उन यौगिक हैं जिनमें हैलोजन एटम एक एरोमेटिक रिंग के $s p^{2}$-हायब्राइड कार्बन एटम से सीधे जुड़ा होता है।

10.2 नामकरण

हैलोजन युक्त यौगिकों के वर्गीकरण को सीखने के बाद, चलिए ये सीखते हैं कि इन्हें कैसे नाम दिया जाता है। अलकील हैलाइड के सामान्य नामों में अलकील समूह का नाम अनुसरण करके हैलाइड का नाम जोड़ा जाता है। आईयूपीएस प्रणाली में नामकरण के लिए, अलकील हैलाइडों को हैलोसबस्टिचुएटेड हाइड्रोकार्बन के रूप में नाम दिया जाता है। बेंजीन के एकल हैलोजन सबस्टिचुएटेड विवर्तनों के लिए, सामान्य और आईयूपीएस नाम समान होते हैं। द्विहैलोजन विवर्तनों के लिए, सामान्य प्रणाली में $o^{-,}, m_{-}, p$ - उपसर्गों का उपयोग किया जाता है लेकिन आईयूपीएस प्रणाली में, जैसा कि आपने क्लास एक्सी में सीखा है, संख्याएँ 1,$2 ; 1,3$ और 1,4 का उपयोग किया जाता है।

एक ही प्रकार के हैलोजन एटम वाले द्विहैलोअल्केन को अलकीलिडीन या अलकिलीन द्विहैलाइड के रूप में नाम दिया जाता है। द्विहैलो-यौगिक जिनमें दोनों हैलोजन एटम हैं, उन्हें आगे वर्गीकृत किया जाता है कि जेमिनल हैलाइड या जेम-द्विहैलाइड जब दोनों हैलोजन एटम श्रृंखला के एक ही कार्बन एटम पर होते हैं और विसिनल हैलाइड या विस-द्विहैलाइड जब हैलोजन एटम पारसंपर्क वाले कार्बन एटमों पर होते हैं। सामान्य नाम प्रणाली में, जेम-द्विहैलाइड को अलकीलिडीन हैलाइड के रूप में और विस-द्विहैलाइड को अलकिलीन द्विहैलाइड के रूप में नाम दिया जाता है। आईयूपीएस प्रणाली में, उन्हें द्विहैलोअल्केन के रूप में नाम दिया जाता है।

कुछ हैलोकम्पाउंड के सामान्य उदाहरण तालिका 10.1 में उल्लेखित किए गए हैं।

उदाहरण 10.1

आधारभूत सूत्र $\mathrm{C_5} \mathrm{H_11} \mathrm{Br}$ वाले सभी आठ संरचनात्मक आइसोमरों की संरचना बनाइए। प्रत्येक आइसोमर को आईयूपीएस प्रणाली के अनुसार नाम दीजिए और उन्हें अल्पविना, द्विविना या त्रिविना ब्रोमाइड के रूप में वर्गीकृत कीजिए।

समाधान

$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{Br}$	1-ब्रोमोपेन्टेन (1 $\left.{ }^{\circ}\right)$
$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}(\mathrm{Br}) \mathrm{CH}_3$	2-ब्रोमोपेन्टेन $\left(2^{\circ}\right)$
$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}(\mathrm{Br}) \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3$	3-ब्रोमोपेन्टेन (2 $\left.{ }^{\circ}\right)$
$\left(\mathrm{CH}_3\right)_2 \mathrm{CHCH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{Br}$	1-ब्रोमो-3-मिथिलबिटेन (1 $\left.{ }^{\circ}\right)$
$\left(\mathrm{CH}_3\right)_2 \mathrm{CHCHBrCH}_3$	2-ब्रोमो-3-मिथिलबिटेन (2 $\left.{ }^{\circ}\right)$
$\left(\mathrm{CH}_3\right)_2 \mathrm{CBrCH}_2 \mathrm{CH}_3$	2-ब्रोमो-2-मिथिलबिटेन $\left(3^{\circ}\right)$
$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}\left(\mathrm{CH}_3\right) \mathrm{CH}_2 \mathrm{Br}$	1-ब्रोमो-2-मिथिलबिटेन (1 $\left.{ }^{\circ}\right)$
$\left(\mathrm{CH}_3\right)_3 \mathrm{CCH}_2 \mathrm{Br}$	1-ब्रोमो-2,2-द्विमिथिलप्रोपेन (1 $\left.{ }^{\circ}\right)$

उदाहरण 10.2 निम्नलिखित के आईयूपीएस नाम लिखिए:

समाधान

(ई) 4-ब्रोमोपेन्ट-2-एन

(ईएच) 3-ब्रोमो-2-मिथिलबिट-1-एन

(ईवी) 4-ब्रोमो-3-मिथिलपेन्ट-2-एन

(ईएन) 1-ब्रोमो-2-मिथिलबिट-2-एन

(ईओ) 1-ब्रोमोबिट-2-एन

(ईएच) 3-ब्रोमो-2-मिथिलप्रोपेन

10.3 कार्बन-एक्सी बंध की प्रकृति

हैलोजन एटम कार्बन से अधिक इलेक्ट्रॉनिक होते हैं, इसलिए, अलकील हैलाइड का कार्बन-हैलोजन बंध परतांतरीय होता है; कार्बन एटम में आंशिक सकारात्मक आर्द्रता होती है जबकि हैलोजन एटम में आंशिक नकारात्मक आर्द्रता होती है।

आपत्ति सूची में अंत करने पर, हैलोजन एटम का आकार बढ़ता है। फ्लोरीन एटम सबसे छोटा है और आइडीन एटम सबसे बड़ा है। इसके परिणामस्वरूप कार्बन-हैलोजन बंध लंबाई $\mathrm{C}-\mathrm{F}$ से $\mathrm{C}-\mathrm{I}$ तक बढ़ती है। कुछ प्रकार्य बंध लंबाई, बंध एन्थाल्पी और डायपोल ध्रुव दी गई हैं तालिका 10.2 में।

अलकील हैलाइड को आसानी से उपलब्ध होने वाले आल्कोहल से तैयार किया जाता है।

तालिका 10.2: कार्बन-हैलोजन (C—X) बंध लंबाई, बंध एन्थाल्पी और डायपोल ध्रुव

बंध	बंध लंबाई/पीएम	C-X बंध एन्थाल्पी/ केल्विनमोल ${ }^{-1}$	डायपोल ध्रुव/डियोबे
$\mathrm{CH}_3-\mathrm{F}$	139	452	1.847
$\mathrm{CH}_3-\mathrm{Cl}$	178	351	1.860
$\mathrm{CH}_3-\mathrm{Br}$	193	293	1.830
$\mathrm{CH}_3-\mathrm{I}$	214	234	1.636

10.4 हैलोअल्केनों की तैयारी के तरीके

10.4.1 आल्कोहल से

आल्कोहल के हाइड्रोक्सील समूह को संक्षुदित हैलोजन अम्ल, फॉस्फोरस हैलाइड या थायोनिल क्लोराइड के साथ अवयव हैलोजन द्वारा बदल दिया जाता है। थायोनिल क्लोराइड को पसंद किया जाता है क्योंकि इस प्रक्रिया में अलकील हैलाइड के साथ-साथ गैसेज $\mathrm{SO_2}$ और $\mathrm{HCl}$ का निर्माण होता है। इन दो गैसीय उत्पादों को छोड़ा जा सकता है, इसलिए प्रक्रिया शुद्ध अलकील हैलाइड देती है। प्राथमिक और द्विविना आल्कोहल की $\mathrm{HCl}$ के साथ प्रतिक्रिया में एक उपकरण, $\mathrm{ZnCl_2}$ की आवश्यकता होती है। तृतीय आल्कोहल के साथ प्रतिक्रिया को घरेलू तापमान पर आल्कोहल को संक्षुदित $\mathrm{HCl}$ के साथ झटके से किया जाता है। अलकील ब्रोमाइड तैयार करने के लिए $\mathrm{HBr}(48 %)$ के साथ स्थिर उछाल का उपयोग किया जाता है। 95% ऑर्थोफॉस्फोरिक अम्ल में सोडियम या पॉटा�