ऑर्गेनोक्लोरीन रसायन

क्लोरोफॉर्म के दो प्रतिनिधित्व

ऑर्गेनोक्लोरीन रसायन शास्त्र ऑर्गेनोक्लोरीन यौगिकों, या ऑर्गेनोक्लोराइड्स, कार्बनिक यौगिकों के गुणों से संबंधित है जिनमें क्लोरीन का सहसंयोजक बंधन परमाणु होता है। क्लोरोऐल्केन वर्ग (क्लोरीन द्वारा प्रतिस्थापित या अधिक हाइड्रोजन वाले अल्केन्स) में सामान्य उदाहरण सम्मिलित हैं। ऑर्गेनोक्लोराइड्स की विस्तृत संरचनात्मक विविधता एवं भिन्न रासायनिक गुण नामों, अनुप्रयोगों एवं गुणों की विस्तृत श्रृंखला उत्पन करते है हैं। ऑर्गेनोक्लोरिन यौगिकों का कई अनुप्रयोगों में व्यापक उपयोग होता है, चूंकि कुछ गहन पर्यावरणीय चिंता का विषय हैं, जिनमें से टेट्राक्लोरोडिबेंजोडिओक्सिन सबसे कुख्यात है।

भौतिक एवं रासायनिक गुण

क्लोरीनीकरण प्रतिक्रिया हाइड्रोकार्बन के भौतिक गुणों को कई विधियों से संशोधित करती है। क्लोरीन के प्रति हाइड्रोजन के उच्च परमाणु भार के कारण ये यौगिक सामान्यतः पानी से सघन होते हैं। संबंधित हाइड्रोकार्बन की अपेक्षा में इनका क्वथनांक एवं गलनांक अधिक होता है। एलिफैटिक ऑर्गेनोक्लोराइड्स प्रायः अल्काइलेटिंग अभिकर्त्ता होते हैं क्योंकि क्लोरीन 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 भिन्न किया गया है।क्लोरीनयुक्त कार्बनिक यौगिक लगभग प्रत्येक वर्ग के जैव अणुओं एवं प्राकृतिक उत्पादों में प्राप्त होते हैं जिनमें क्षाराभ, टेरपीन, एमिनो अम्ल, फ्लेवोनोइड, स्टेरॉयड एवं वसा अम्ल सम्मिलित हैं।डाइऑक्सिन, जो मानव एवं पर्यावरणीय स्वास्थ्य के लिए विशेष चिंता का विषय हैं, जंगल की आग के उच्च तापमान वाले वातावरण में उत्पन्न होते हैं एवं विद्युत से जलने वाली आग की संरक्षित राख में प्राप्त होते हैं जो सिंथेटिक डाइऑक्सिन से पूर्व के होते हैं। इसके अतिरिक्त, डाइक्लोरोमेथेन, क्लोरोफार्म एवं कार्बन टेट्राक्लोराइड सहित विभिन्न प्रकार के सरल क्लोरीनयुक्त हाइड्रोकार्बन को समुद्री शैवाल से भिन्न किया गया है। पर्यावरण में अधिकांश क्लोरोमेथेन प्राकृतिक रूप से जैविक अपघटन, जंगल की आग एवं ज्वालामुखी द्वारा उत्पन्न होता है।प्राकृतिक ऑर्गेनोक्लोराइड एपिवेटिडाइन, पेड़ के मेंढकों से भिन्न किया गया अल्कलॉइड, शक्तिशाली दर्दनिवारक प्रभाव रखता है एवं इसने नई दर्द की दवा में अनुसंधान को प्रेरित किया है। चूंकि, 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 पश्चात में उनकी त्वचा में एकत्रित हो जाता है। संभावित आहार स्रोत भृंग, चींटियाँ, घुन एवं मक्खियाँ हैं।

निर्माण

क्लोरीन से

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

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

क्लोरीन एल्कीन एवं एल्काइन पर भी कई बंधन जोड़ता है, जिससे डाइ- या टेट्रा-क्लोरो यौगिक प्राप्त होते हैं।

हाइड्रोजन क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया

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

H₂C=CH₂ + HCl → CH₃CH₂Cl

ऑक्सीक्लोरिनेशन में, समान उद्देश्य के लिए अधिक मूल्यवान क्लोरीन के अतिरिक्त हाइड्रोजन क्लोराइड उपयोग होता है:

CH₂=CH₂ + 2 HCl + 1⁄2 O₂ → ClCH₂CH₂Cl + H₂O

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

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

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

अन्य क्लोरीनीकरण अभिकर्त्ता

एल्काइल क्लोराइड को थियोनिल क्लोराइड (SOCl₂) या फॉस्फोरस पेंटाक्लोराइड (PCL₅) के साथ अल्कोहल का उपचार करके सबसे सरलता से तैयार किया जाता है, किन्तु सामान्यतः सल्फ्यूरिल क्लोराइड (SO₂Cl₂) एवं फॉस्फोरस ट्राइक्लोराइड (PCl₃) के साथ भी तैयार किया जाता है:

ROH + SOCl₂ → RCl + SO₂ + HCl

3 ROH + PCl₃ → 3 RCl + H₃PO₃

ROH + PCl₅ → RCl + POCl₃ + HCl

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 एवं आयोडाइड अधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं, एल्काइल क्लोराइड कम मूल्यवान एवं अधिक सरलता से उपलब्ध होते हैं। एल्काइल क्लोराइड्स न्यूक्लियोफाइल द्वारा सरलता से हमले से निकलते 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 प्राप्त होते हैं; थिओल्स के साथ प्रतिक्रिया से थायोइथर प्राप्त होते हैं। ऐल्किल क्लोराइड ऐमीन के साथ सरलता 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 एवं थायोसाइनेट के साथ प्रतिक्रिया भी संभव है। सशक्त आधार की उपस्थिति में, एल्काइल क्लोराइड्स एल्केन या एल्काइन देने के लिए डीहाइड्रोहैलोजनीकरण से निकलते हैं।

एल्काइल क्लोराइड्स मैगनीशियम के साथ प्रतिक्रिया करके ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक देते हैं, जो इलेक्ट्रोफिलिक यौगिक को न्युक्लेओफ़िलिक यौगिक में परिवर्तित कर 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 (PVC) में परिवर्तित कर दिया गया था।

क्लोरोमेथेन्स

अधिकांश कम आणविक भार वाले क्लोरीनयुक्त हाइड्रोकार्बन जैसे क्लोरोफॉर्म, डाइक्लोरोमेथेन, डाइक्लोरोएथीन एवं ट्राइक्लोरोइथेन उपयोगी विलायक हैं। ये विलायक अपेक्षाकृत रासायनिक अन्य-ध्रुवीय होते हैं; इसलिए वे पानी में अमिश्रणीय हैं एवं डीग्रीजिंग एवं ड्राई क्लीनिंग जैसे सफाई अनुप्रयोगों में प्रभावी हैं। प्रतिवर्ष कई अरब किलोग्राम क्लोरीनयुक्त मीथेन का उत्पादन होता है, मुख्यतः मीथेन के क्लोरीनीकरण द्वारा:

CH₄ + x Cl₂ → CH_4−xCl_x + x HCl

सबसे महत्वपूर्ण डाइक्लोरोमेथेन है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से विलायक के रूप में किया जाता है। क्लोरोमेथेन क्लोरोसिलेन एवं सिलिकॉन का अग्रदूत है। ऐतिहासिक रूप से महत्वपूर्ण, किन्तु स्तर में छोटा क्लोरोफॉर्म है, जो मुख्य रूप से क्लोरोडिफ्लोरोमेथेन (CHClF₂) का अग्रदूत है एवं टेट्राफ्लोरोएथीन जिसका उपयोग टेफ्लॉन के निर्माण में किया जाता है।

कीटनाशक

See also: कीटनाशक § ऑर्गेनोक्लोराइड्स

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

• डीडीटी जैसे यौगिक परिधीय तंत्रिका तंत्र पर काम करते हैं। अक्षतंतु के सोडियम पर, वे सक्रियण एवं झिल्ली विध्रुवण के पश्चात गेट को संवृत होने से रोकते हैं। सोडियम आयन तंत्रिका झिल्ली के माध्यम से रिसाव करते हैं एवं तंत्रिका की अत्यधिक उत्तेजना के साथ अस्थिर करने वाली ऋणात्मक प्रतिक्रिया उत्पन करते हैं। यह रिसाव या तो अनायास या उत्तेजना के पश्चात न्यूरॉन में बार-बार डिस्चार्ज का कारण बनता है।
• क्लोरीनयुक्त साइक्लोडीन में एल्ड्रिन, डिल्ड्रिन, एंड्रिन, हेप्टाक्लोर, क्लोरडेन एवं एंडोसल्फान सम्मिलित हैं। 2 से 8 घंटे के एक्सपोज़र से केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) की गतिविधि कम हो जाती है, जिसके पश्चात अत्यधिक उत्तेजना, कंपकंपी एवं दौरे पड़ते हैं। क्रिया का तंत्र गामा-अमीनोब्यूट्रिक अम्ल (जीएबीए) क्लोराइड आयनोफोर कॉम्प्लेक्स में साइट जीएबीएए पर कीटनाशक बंधन है जो तंत्रिका में क्लोराइड के प्रवाह को रोकता है।
• अन्य उदाहरणों में डाइकोफोल, मिरेक्स, ताँबा एवं पेंटाक्लोरोफिनोल सम्मिलित हैं। ये या तो हाइड्रोफिलिक या हाइड्रोफोबिक हो सकते हैं, जो उनकी आणविक संरचना पर निर्भर करता है।

विसंवाहक

पॉलीक्लोराइनेटेड फिनाइल्स (पीसीबी) समय में सामान्यतः इलेक्ट्रिकल विसंवाहक एवं ऊष्मा अंतरण अभिकर्त्ता के रूप में उपयोग किए जाते थे। स्वास्थ्य संबंधी चिंताओं के कारण इनका उपयोग सामान्यतः संवृत कर दिया गया है। पीसीबी को पॉलीब्रोमिनेटेड डिफेनिल ईथर (पीबीडीई) द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था, जो समान विषाक्तता एवं जैव संचय संबंधी चिंताएं उत्पन करता 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, निरंतर कार्बनिक प्रदूषक होते हैं जो पर्यावरण में छोड़े जाने पर खतरे उत्पन करते हैं, जैसे कि कुछ कीटनाशक (जैसे डीडीटी) है। उदाहरण के लिए, डीडीटी, जिसका व्यापक रूप से 20वे दशक के मध्य में कीड़ों को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता था, साथ ही इसके मेटाबोलाइट्स डाइक्लोरोडिफेनिल्डिक्लोरोएथिलीन एवं डाइक्लोरोडिफेनिलडाइक्लोरोइथेन खाद्य श्रृंखलाओं में भी एकत्रित हो जाता है, एवं कुछ पक्षी प्रजातियों में प्रजनन समस्याओं (जैसे, अंडे के छिलके का पतला होना) का कारण बनता है। डीडीटी ने पर्यावरण के लिए समस्याएँ उत्पन कर दी हैं क्योंकि यह अत्यधिक गतिशील है, इसके निशान अंटार्कटिका में भी प्राप्त हो रहे हैं, जबकि इस रसायन का वहाँ कभी भी उपयोग नहीं किया गया था। कुछ ऑर्गेनोक्लोरीन यौगिक, जैसे सल्फर सरसों, नाइट्रोजन सरसों एवं लुईसाइट, उनकी विषाक्तता के कारण रासायनिक हथियार के रूप में भी उपयोग किए जाते हैं।

चूंकि, किसी कार्बनिक यौगिक में क्लोरीन की उपस्थिति विषाक्तता सुनिश्चित नहीं करती है। कुछ ऑर्गेनोक्लोराइड्स को खाद्य पदार्थों एवं दवाओं में उपभोग के लिए पर्याप्त सुरक्षित माना जाता है। उदाहरण के लिए, मटर एवं ब्रॉड बीन्स में प्राकृतिक क्लोरीनयुक्त पादप हार्मोन 4-क्लोरोइंडोल-3-एसिटिक अम्ल (4-Cl-IAA) होता है; एवं स्वीटनर सुक्रालोज़ (स्प्लेंडा) का व्यापक रूप से आहार उत्पादों में उपयोग किया जाता है। 2004 तक, दुनिया भर में कम से कम 165 ऑर्गेनोक्लोराइड्स को फार्मास्युटिकल दवाओं के रूप में उपयोग के लिए स्वीकृति प्रदान की गई थी, जिनमें प्राकृतिक एंटीबायोटिक वैनकॉमायसिन, एंटीहिस्टामाइन लोरैटैडाइन (क्लैरिटिन), एंटीडिप्रेसेंट सेर्टालाइन (ज़ोलॉफ्ट), एंटी-मिरगी लामोत्रिगिने (लैमिक्टल), एवं इनहेलेशन एनेस्थेटिक आइसोफ्लुरेन सम्मिलित हैं।राहेल कार्सन ने अपनी 1962 की पुस्तक साइलेंट स्प्रिंग के साथ डीडीटी कीटनाशक विषाक्तता के विषय को सार्वजनिक जागरूकता में लाया गया था। जबकि कई देशों ने कुछ प्रकार के ऑर्गेनोक्लोराइड्स के उपयोग को चरणबद्ध उपायों से संवृत कर दिया है, जैसे कि डीडीटी पर अमेरिकी प्रतिबंध, निरंतर डीडीटी, पीसीबी एवं अन्य ऑर्गेनोक्लोराइड अवशेष उत्पादन एवं उपयोग सीमित होने के कई वर्षों पश्चात भी ग्रह भर में मनुष्यों एवं स्तनधारियों में प्राप्त होते हैं। आर्कटिक क्षेत्रों में समुद्री स्तनधारियों में विशेष रूप से उच्च स्तर प्राप्त होते हैं। ये रसायन स्तनधारियों में केंद्रित होते हैं, एवं यहां तक ​​कि मानव स्तन के दूध में भी प्राप्त होते हैं। समुद्री स्तनधारियों की कुछ प्रजातियों में, विशेष रूप से जो उच्च वसा सामग्री के साथ दूध का उत्पादन करते हैं, पुरुषों में सामान्यतः इसका स्तर 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

बाप्रत्येकी 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