ऑर्गेनोक्लोरीन रसायन

Two representations of chloroform.

ऑर्गेनोक्लोरीन रसायन शास्त्र ऑर्गेनोक्लोरीन यौगिकों, या ऑर्गेनोक्लोराइड्स, कार्बनिक यौगिकों के गुणों से संबंधित है जिनमें क्लोरीन का कम से कम एक सहसंयोजक बंधन परमाणु होता है। क्लोरोऐल्केन वर्ग (क्लोरीन द्वारा प्रतिस्थापित एक या अधिक हाइड्रोजन वाले एल्केन ्स) में सामान्य उदाहरण शामिल हैं। ऑर्गेनोक्लोराइड्स की विस्तृत संरचनात्मक विविधता और भिन्न रासायनिक गुण नामों, अनुप्रयोगों और गुणों की एक विस्तृत श्रृंखला को जन्म देते हैं। ऑर्गेनोक्लोरिन यौगिकों का कई अनुप्रयोगों में व्यापक उपयोग होता है, हालांकि कुछ गहन पर्यावरणीय चिंता का विषय हैं, जिनमें से 2,3,7,8-टेट्राक्लोरोडिबेंजोडिओक्सिन सबसे कुख्यात में से एक है।

भौतिक एवं रासायनिक गुण

क्लोरीनीकरण प्रतिक्रिया हाइड्रोकार्बन के भौतिक गुणों को कई तरीकों से संशोधित करती है। क्लोरीन बनाम हाइड्रोजन के उच्च परमाणु भार के कारण ये यौगिक आमतौर पर पानी से सघन होते हैं। संबंधित हाइड्रोकार्बन की तुलना में इनका क्वथनांक और गलनांक अधिक होता है। एलिफैटिक ऑर्गेनोक्लोराइड्स अक्सर अल्काइलेटिंग एजेंट होते हैं क्योंकि क्लोरीन एक छोड़ने वाले समूह के रूप में कार्य कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप सेलुलर क्षति हो सकती है।

प्राकृतिक घटना

कई ऑर्गेनोक्लोरिन यौगिकों को बैक्टीरिया से लेकर मनुष्यों तक प्राकृतिक स्रोतों से अलग किया गया है। क्लोरीनयुक्त कार्बनिक यौगिक लगभग हर वर्ग के जैव अणुओं और प्राकृतिक उत्पादों में पाए जाते हैं जिनमें क्षाराभ, टेरपीन, एमिनो एसिड , flavonoid, स्टेरॉयड और वसा अम्ल शामिल हैं। पॉलीक्लोराइनेटेड डिबेंजोडायऑक्सिन, जो मानव और पर्यावरणीय स्वास्थ्य के लिए विशेष चिंता का विषय हैं, जंगल की आग के उच्च तापमान वाले वातावरण में उत्पन्न होते हैं और बिजली से जलने वाली आग की संरक्षित राख में पाए जाते हैं जो सिंथेटिक डाइऑक्सिन से पहले के होते हैं। इसके अलावा, डाइक्लोरोमेथेन, क्लोरोफार्म और कार्बन टेट्राक्लोराइड सहित विभिन्न प्रकार के सरल क्लोरीनयुक्त हाइड्रोकार्बन को समुद्री शैवाल से अलग किया गया है। पर्यावरण में अधिकांश क्लोरोमेथेन प्राकृतिक रूप से जैविक अपघटन, जंगल की आग और ज्वालामुखी द्वारा उत्पन्न होता है। प्राकृतिक ऑर्गेनोक्लोराइड एपिवेटिडाइन, पेड़ के मेंढकों से अलग किया गया एक अल्कलॉइड, शक्तिशाली दर्दनिवारक प्रभाव रखता है और इसने नई दर्द की दवा में अनुसंधान को प्रेरित किया है। हालाँकि, इसके अस्वीकार्य चिकित्सीय सूचकांक के कारण, यह अब संभावित चिकित्सीय उपयोगों के लिए शोध का विषय नहीं है। मेंढक अपने आहार के माध्यम से एपिबेटिडाइन प्राप्त करते हैं जो बाद में उनकी त्वचा में जमा हो जाता है। संभावित आहार स्रोत भृंग, चींटियाँ, घुन और मक्खियाँ हैं।

तैयारी

क्लोरीन से

हाइड्रोकार्बन और एरिल अल्केन्स को यूवी प्रकाश के साथ मुक्त कण स्थितियों के तहत क्लोरीनयुक्त किया जा सकता है। हालाँकि, क्लोरीनीकरण की मात्रा को नियंत्रित करना कठिन है। एरिल क्लोराइड्स को क्लोरीन और लुईस एसिड उत्प्रेरक का उपयोग करके फ़्रीडेल-शिल्प हलोजनीकरण द्वारा तैयार किया जा सकता है।

क्लोरीन और सोडियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग करते हुए हेलोफॉर्म प्रतिक्रिया, मिथाइल कीटोन्स और संबंधित यौगिकों से एल्काइल हैलाइड उत्पन्न करने में भी सक्षम है। क्लोरोफॉर्म का उत्पादन पहले इसी प्रकार किया जाता था।

क्लोरीन एल्कीन और एल्काइन पर भी कई बंधन जोड़ता है, जिससे डाइ- या टेट्रा-क्लोरो यौगिक मिलते हैं।

हाइड्रोजन क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया

एल्केन्स हाइड्रोजन क्लोराइड (एचसीएल) के साथ प्रतिक्रिया करके एल्काइल क्लोराइड देते हैं। उदाहरण के लिए, क्लोरोइथेन का औद्योगिक उत्पादन एचसीएल के साथ ईथीलीन की प्रतिक्रिया से होता है:

एच₂सी=सीएच₂ + एचसीएल → सीएच₃चौधरी₂क्लोरीन

ऑक्सीक्लोरिनेशन में, समान उद्देश्य के लिए अधिक महंगी क्लोरीन के बजाय हाइड्रोजन क्लोराइड:

सीएच₂=सीएच₂ + 2 एचसीएल + 1⁄2ओ₂ → सीएलसीएच₂चौधरी₂सीएल + पानी|एच₂ओ

द्वितीयक और तृतीयक ऐल्कोहॉल हाइड्रोजन क्लोराइड के साथ क्रिया करके संगत क्लोराइड देते हैं। प्रयोगशाला में, सांद्र हाइड्रोक्लोरिक एसिड में जिंक क्लोराइड से संबंधित संबंधित प्रतिक्रिया:

${\ce {{R-OH}+HCl->[{\ce {ZnCl2}}][\Delta ]{\overset {alkyl\ halide}{R-Cl}}+H2O}}$

लुकास अभिकर्मक कहे जाने वाले इस मिश्रण का उपयोग एक बार अल्कोहल को वर्गीकृत करने के लिए गुणात्मक कार्बनिक विश्लेषण में किया जाता था।

अन्य क्लोरीनीकरण एजेंट

एल्काइल क्लोराइड को थियोनिल क्लोराइड (SOCl) के साथ अल्कोहल का उपचार करके सबसे आसानी से तैयार किया जाता है₂) या फॉस्फोरस पेंटाक्लोराइड (पीसीएल₅), लेकिन आमतौर पर सल्फ्यूरिल क्लोराइड (SO.) के साथ भी₂क्लोरीन₂) और फॉस्फोरस ट्राइक्लोराइड (पीसीएल)।₃):

आत्मा + कंकाल₂ → आरसीएल + एसओ₂ + एचसीएल

3 आरओएच + पीसीएल₃ → 3 आरसीएल + एच₃बाद₃

आरओएच + पीसीएल₅ → आरसीएल + पीओसीएल₃ + एचसीएल

प्रयोगशाला में, थियोनिल क्लोराइड विशेष रूप से सुविधाजनक है, क्योंकि उपोत्पाद गैसीय हैं। वैकल्पिक रूप से, एपेल प्रतिक्रिया का उपयोग किया जा सकता है:

प्रतिक्रियाएँ

एल्काइल क्लोराइड कार्बनिक रसायन विज्ञान में बहुमुखी निर्माण खंड हैं। जबकि एल्काइल ब्रोमाइड और योडिद अधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं, एल्काइल क्लोराइड कम महंगे और अधिक आसानी से उपलब्ध होते हैं। एल्काइल क्लोराइड्स न्यूक्लियोफाइल द्वारा आसानी से हमले से गुजरते हैं।

एल्काइल हैलाइड को सोडियम हाइड्रॉक्साइड या पानी के साथ गर्म करने पर अल्कोहल बनता है। एल्कोऑक्साइड या एरिलॉक्साइड के साथ प्रतिक्रिया से [[विलियमसन ईथर संश्लेषण]] में ईथर मिलते हैं; थिओल्स के साथ प्रतिक्रिया से thiother मिलते हैं। ऐल्किल क्लोराइड ऐमीन के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करके प्रतिस्थापित ऐमीन देते हैं। फिंकेलस्टीन प्रतिक्रिया में एल्काइल क्लोराइड को आयोडाइड जैसे नरम हैलाइड द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। अन्य स्यूडोहैलाइड्स जैसे अब्द, साइनाइड और thiocyanate के साथ प्रतिक्रिया भी संभव है। एक मजबूत आधार की उपस्थिति में, एल्काइल क्लोराइड्स एल्केन या alkyne देने के लिए डीहाइड्रोहैलोजनीकरण से गुजरते हैं।

एल्काइल क्लोराइड्स मैगनीशियम के साथ प्रतिक्रिया करके ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक देते हैं, जो एक इलेक्ट्रोफिलिक यौगिक को न्युक्लेओफ़िलिक यौगिक में बदल देता है। वुर्ट्ज़ प्रतिक्रिया दो एल्काइल हैलाइडों को सोडियम के साथ युग्मित करती है।

अनुप्रयोग

विनाइल क्लोराइड

ऑर्गेनोक्लोरिन रसायन का सबसे बड़ा अनुप्रयोग विनाइल क्लोराइड का उत्पादन है। 1985 में वार्षिक उत्पादन लगभग 13 मिलियन टन था, जिसमें से लगभग सभी को पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी) में परिवर्तित कर दिया गया था।

क्लोरोमेथेन्स

अधिकांश कम आणविक भार वाले क्लोरीनयुक्त हाइड्रोकार्बन जैसे क्लोरोफॉर्म, डाइक्लोरोमेथेन, डाइक्लोरोएथीन और ट्राइक्लोरोइथेन उपयोगी विलायक हैं। ये सॉल्वैंट्स अपेक्षाकृत रासायनिक ध्रुवीय होते हैं|गैर-ध्रुवीय होते हैं; इसलिए वे पानी में अमिश्रणीय हैं और घट रहा है और शुष्क सफाई जैसे सफाई अनुप्रयोगों में प्रभावी हैं। प्रतिवर्ष कई अरब किलोग्राम क्लोरीनयुक्त मीथेन का उत्पादन होता है, मुख्यतः मीथेन के क्लोरीनीकरण द्वारा:

सीएच₄ + एक्स सीएल₂ → सीएच_4−xक्लोरीन_x + एक्स एचसीएल

सबसे महत्वपूर्ण डाइक्लोरोमेथेन है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से विलायक के रूप में किया जाता है। क्लोरोमेथेन क्लोरोसिलेन और सिलिकॉन का अग्रदूत है। ऐतिहासिक रूप से महत्वपूर्ण, लेकिन पैमाने में छोटा क्लोरोफॉर्म है, जो मुख्य रूप से क्लोरोडिफ्लोरोमेथेन (सीएचसीएलएफ) का अग्रदूत है।₂) और टेट्राफ्लोरोएथीन जिसका उपयोग टेफ्लॉन के निर्माण में किया जाता है।

कीटनाशक

See also: Insecticide § Organochlorides

ऑर्गेनोक्लोरिन कीटनाशकों के दो मुख्य समूह डीडीटी-प्रकार के यौगिक और क्लोरीनयुक्त ऐलीचक्रीय हैं। उनकी क्रिया का तंत्र थोड़ा भिन्न होता है।

• डीडीटी जैसे यौगिक परिधीय तंत्रिका तंत्र पर काम करते हैं। अक्षतंतु के सोडियम चैनल#वोल्टेज-गेटेड पर, वे सक्रियण और झिल्ली विध्रुवण के बाद गेट को बंद होने से रोकते हैं। सोडियम आयन तंत्रिका झिल्ली के माध्यम से रिसाव करते हैं और तंत्रिका की अत्यधिक उत्तेजना के साथ एक अस्थिर करने वाली नकारात्मक प्रतिक्रिया पैदा करते हैं। यह रिसाव या तो अनायास या एक ही उत्तेजना के बाद न्यूरॉन में बार-बार डिस्चार्ज का कारण बनता है।
• क्लोरीनयुक्त साइक्लोडीन में एल्ड्रिन, डिल्ड्रिन, आकार , हेप्टाक्लोर, क्लोरडेन और एंडोसल्फान शामिल हैं। 2 से 8 घंटे के एक्सपोज़र से केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) की गतिविधि कम हो जाती है, जिसके बाद अत्यधिक उत्तेजना, कंपकंपी और फिर दौरे पड़ते हैं। क्रिया का तंत्र GABAA रिसेप्टर|GABA पर कीटनाशक का बंधन है_Aगामा-अमीनोब्यूट्रिक एसिड में साइट | गामा-एमिनोब्यूट्रिक एसिड (जीएबीए) क्लोराइड आयनोफोर कॉम्प्लेक्स, जो तंत्रिका में क्लोराइड के प्रवाह को रोकता है।
• अन्य उदाहरणों में dicofol, मिरेक्स, ताँबा और पेंटाक्लोरोफिनोल शामिल हैं। ये या तो हाइड्रोफिलिक या जल विरोधी हो सकते हैं, जो उनकी आणविक संरचना पर निर्भर करता है।

इन्सुलेटर्स

पॉलीक्लोराइनेटेड बाइफिनाइल्स (पीसीबी) एक समय में आमतौर पर इलेक्ट्रिकल इंसुलेटर और हीट ट्रांसफर एजेंट के रूप में उपयोग किए जाते थे। स्वास्थ्य संबंधी चिंताओं के कारण इनका उपयोग आम तौर पर बंद कर दिया गया है। पीसीबी को पॉलीब्रोमिनेटेड डिफेनिल ईथर (पीबीडीई) द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था, जो समान विषाक्तता और जैव संचय संबंधी चिंताएं लाता है।

विषाक्तता

कुछ प्रकार के ऑर्गेनोक्लोराइड्स में मनुष्यों सहित पौधों या जानवरों के लिए महत्वपूर्ण विषाक्तता होती है। क्लोरीन की उपस्थिति में कार्बनिक पदार्थों को जलाने पर उत्पन्न होने वाले डाइऑक्सिन, लगातार कार्बनिक प्रदूषक होते हैं जो पर्यावरण में छोड़े जाने पर खतरे पैदा करते हैं, जैसे कि कुछ कीटनाशक (जैसे डीडीटी)। उदाहरण के लिए, डीडीटी, जिसका व्यापक रूप से 20वीं सदी के मध्य में कीड़ों को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता था, खाद्य श्रृंखलाओं में भी जमा हो जाता है, साथ ही इसके मेटाबोलाइट्स डाइक्लोरोडिफेनिल्डिक्लोरोएथिलीन और डाइक्लोरोडिफेनिलडाइक्लोरोइथेन भी जमा हो जाता है, और कुछ पक्षी प्रजातियों में प्रजनन समस्याओं (जैसे, अंडे के छिलके का पतला होना) का कारण बनता है। डीडीटी ने पर्यावरण के लिए और भी समस्याएँ खड़ी कर दी हैं क्योंकि यह अत्यधिक गतिशील है, इसके निशान अंटार्कटिका में भी पाए जा रहे हैं, जबकि इस रसायन का वहाँ कभी भी उपयोग नहीं किया गया था। कुछ ऑर्गेनोक्लोरीन यौगिक, जैसे सल्फर सरसों , नाइट्रोजन सरसों और लुईसाइट , उनकी विषाक्तता के कारण रासायनिक हथियार के रूप में भी उपयोग किए जाते हैं।

हालाँकि, किसी कार्बनिक यौगिक में क्लोरीन की उपस्थिति विषाक्तता सुनिश्चित नहीं करती है। कुछ ऑर्गेनोक्लोराइड्स को खाद्य पदार्थों और दवाओं में उपभोग के लिए पर्याप्त सुरक्षित माना जाता है। उदाहरण के लिए, मटर और ब्रॉड बीन्स में प्राकृतिक क्लोरीनयुक्त पादप हार्मोन 4-क्लोरोइंडोल-3-एसिटिक एसिड (4-Cl-IAA) होता है; और स्वीटनर सुक्रालोज़ (स्प्लेंडा) का व्यापक रूप से आहार उत्पादों में उपयोग किया जाता है। As of 2004, दुनिया भर में कम से कम 165 ऑर्गेनोक्लोराइड्स को फार्मास्युटिकल दवाओं के रूप में उपयोग के लिए मंजूरी दे दी गई थी, जिनमें प्राकृतिक एंटीबायोटिक वैनकॉमायसिन, एंटीहिस्टामाइन लोरैटैडाइन (क्लैरिटिन), एंटीडिप्रेसेंट सेर्टालाइन (ज़ोलॉफ्ट), एंटी-मिरगी लामोत्रिगिने (लैमिक्टल), और इनहेलेशन एनेस्थेटिक आइसोफ्लुरेन शामिल हैं। राहेल कार्सन ने अपनी 1962 की पुस्तक शांत झरना के साथ डीडीटी कीटनाशक विषाक्तता के मुद्दे को सार्वजनिक जागरूकता में लाया। जबकि कई देशों ने कुछ प्रकार के ऑर्गेनोक्लोराइड्स के उपयोग को चरणबद्ध तरीके से बंद कर दिया है, जैसे कि डीडीटी पर अमेरिकी प्रतिबंध, लगातार डीडीटी, पीसीबी और अन्य ऑर्गेनोक्लोराइड अवशेष उत्पादन और उपयोग सीमित होने के कई वर्षों बाद भी ग्रह भर में मनुष्यों और स्तनधारियों में पाए जाते हैं। आर्कटिक क्षेत्रों में समुद्री स्तनधारियों में विशेष रूप से उच्च स्तर पाए जाते हैं। ये रसायन स्तनधारियों में केंद्रित होते हैं, और यहां तक ​​कि मानव स्तन के दूध में भी पाए जाते हैं। समुद्री स्तनधारियों की कुछ प्रजातियों में, विशेष रूप से जो उच्च वसा सामग्री के साथ दूध का उत्पादन करते हैं, पुरुषों में आम तौर पर इसका स्तर कहीं अधिक होता है, क्योंकि मादाएं स्तनपान के माध्यम से अपनी संतानों में स्थानांतरण करके अपनी एकाग्रता को कम कर देती हैं।

यह भी देखें

• जैविक हैलाइड

बाहरी संबंध

• "Formation of Chlorinated Hydrocarbons in Weathering Plant Material" article at SLAC website
• "The oxidation of chlorinated hydrocarbons" article from The Institute for Green Oxidation Chemistry at the Carnegie Mellon University website