அமீன்களின் மூலத்தன்மை

முழுமையான பார்வை — அமீன்கள் ஏன் மூலங்களாகச் செயற்படுகின்றன?

அமீன்கள் (amines) என்பவை அமோனியா (NH₃) மூலக்கூற்றில் உள்ள ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட ஐதரசன் அணுக்கள் அற்கைல் (alkyl) அல்லது ஏரைல் (aryl) கூட்டங்களால் பிரதியிடப்பட்ட சேதனச் சேர்வைகள் ஆகும். ஒவ்வொரு அமீனிலும் உள்ள நைதரசன் அணு ஒரு தனிச்சோடி இலத்திரன்களை (lone pair of electrons) தன்னிடம் வைத்திருக்கின்றது. இந்தத் தனிச்சோடி இலத்திரன்களே அமீன்களின் வேதி நடத்தையில் மிக முக்கியமான பங்கினை வகிக்கின்றன.

பிரொன்ஸ்டட்-லௌறி கொள்கையின்படி (Brønsted-Lowry theory), ஒரு புரோத்தனை (proton, H⁺) ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய ஒரு சேர்வை ஒரு மூலம் (base) எனப்படுகின்றது. அமீன்களில் உள்ள நைதரசன் அணு தனது தனிச்சோடி இலத்திரன்களை ஒரு புரோத்தனுடன் பகிர்ந்துகொண்டு ஒரு புதிய பிணைப்பை உருவாக்கக் கூடியது. இவ்வாறு புரோத்தனை ஏற்றுக்கொள்ளும் ஆற்றலின் காரணமாகவே அமீன்கள் பிரொன்ஸ்டட்-லௌறி மூலங்களாகச் செயற்படுகின்றன.

ஒரு அமீனின் மூலத்தன்மை (basicity) என்பது அதன் நைதரசன் அணு புரோத்தனுடன் எவ்வளவு இலகுவாகத் தனது தனிச்சோடி இலத்திரன்களை வழங்குகின்றது என்பதையும், புரோத்தனை ஏற்றதன் விளைவாக உருவாகும் நேர் ஏற்றமுடைய புரோத்தனேற்றப்பட்ட நேரயனின் (protonated cation) உறுதி எவ்வளவு என்பதையும் சார்ந்து அமைகின்றது. தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் இலகுவாக வழங்கப்பட்டால், அல்லது உருவாகும் நேரயன் அதிக உறுதியுடையதாக இருந்தால், அந்த அமீன் வலிமையான மூலமாகச் செயற்படுகின்றது.

1. அற்ககோல்களுடன் ஒப்பிடுகையில் அமீன்களின் மூலத்தன்மை (NIE 4.2.1)

அமீன்கள் நீரையும் (water, H₂O) அற்ககோல்களையும் (alcohols, R–OH) விட வலிமையான மூலங்களாகும். இவ்வேறுபாட்டுக்கான அடிப்படைக் காரணம், மூலமாகச் செயற்படும் அணுவின் மின்னெதிர்த்தன்மையே (electronegativity) ஆகும். அமீன்களில் தனிச்சோடி இலத்திரன்களைக் கொண்டிருக்கும் அணு நைதரசன் ஆகும்; அற்ககோல்களிலும் நீரிலும் அத்தனிச்சோடி இலத்திரன்களைக் கொண்டிருக்கும் அணு ஒட்சிசன் ஆகும்.

நைதரசனின் மின்னெதிர்த்தன்மை ஒட்சிசனின் மின்னெதிர்த்தன்மையைவிடக் குறைவாகும். மின்னெதிர்த்தன்மை குறைவாக இருப்பதனால், நைதரசன் தனது தனிச்சோடி இலத்திரன்களைக் கெட்டியாகப் பற்றி வைத்திருக்கவில்லை; மாறாக அவற்றை ஒட்சிசனைவிட இலகுவாக வழங்குகின்றது. ஒரு புரோத்தனுக்குத் தனிச்சோடி இலத்திரன்களை இலகுவாக வழங்கக்கூடிய அணு வலிமையான மூலமாகச் செயற்படுகின்றது.

புரோத்தனை ஏற்றதன் விளைவாக உருவாகும் நேரயனின் உறுதியும் இங்கு முக்கியம். அமீன் புரோத்தனை ஏற்றபோது ஒரு அற்கைல் அமோனியம் அயன் (alkylammonium ion, R–NH₃⁺) உருவாகின்றது; அற்ககோல் புரோத்தனை ஏற்றபோது ஒரு அற்கைல் ஒட்சோனியம் அயன் (alkyloxonium ion, R–OH₂⁺) உருவாகின்றது. மின்னெதிர்த்தன்மை குறைந்த நைதரசன், மின்னெதிர்த்தன்மை கூடிய ஒட்சிசனைவிட நேர் ஏற்றத்தை இலகுவாகத் தாங்கிக்கொள்ளும். எனவே அற்கைல் அமோனியம் அயன் அற்கைல் ஒட்சோனியம் அயனைவிட அதிக உறுதியுடையது. தனிச்சோடி இலத்திரன்களை இலகுவாக வழங்கும் இயல்பும், உருவாகும் நேரயனின் கூடிய உறுதியும் சேர்ந்து, அமீன்களை அற்ககோல்களையும் நீரையும்விட வலிமையான மூலங்களாக்குகின்றன.

2. அலிபற்றிக் முதல் அமீன்களும் அனிலீனும் (NIE 4.2.2)

2.1 அலிபற்றிக் முதல் அமீன்கள் அமோனியாவைவிட வலிமையானவை

அலிபற்றிக் முதல் அமீன்கள் (aliphatic primary amines, R–NH₂) அமோனியாவைவிட (NH₃) வலிமையான மூலங்களாகும். மெத்திலமீன் (methylamine, CH₃NH₂), எத்திலமீன் (ethylamine, C₂H₅NH₂) போன்ற அலிபற்றிக் முதல் அமீன்களில், நைதரசன் அணுவுடன் ஒரு அற்கைல் கூட்டம் இணைந்துள்ளது. இந்த அற்கைல் கூட்டமே அமீனின் கூடிய மூலத்தன்மைக்குக் காரணமாகும்.

அற்கைல் கூட்டம் ஒரு இலத்திரன் வழங்கும் கூட்டமாகும் (electron-releasing group); இது நேர் தூண்டல் விளைவை (+I effect, positive inductive effect) வெளிப்படுத்துகின்றது. அற்கைல் கூட்டம் நைதரசன் அணுவை நோக்கி இலத்திரன் அடர்த்தியை (electron density) தள்ளுகின்றது. இதன் விளைவாக நைதரசன் அணுவில் இலத்திரன் அடர்த்தி அதிகரிக்கின்றது; தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் இன்னும் இலகுவாகப் புரோத்தனுக்கு வழங்கப்படுகின்றன.

மேலும், புரோத்தனை ஏற்றதன் விளைவாக உருவாகும் அற்கைல் அமோனியம் அயனில் (R–NH₃⁺) ஒரு நேர் ஏற்றம் உள்ளது. அற்கைல் கூட்டத்தின் நேர் தூண்டல் விளைவு இந்த நேர் ஏற்றத்தை நோக்கி இலத்திரன் அடர்த்தியைத் தள்ளி, அந்த நேர் ஏற்றத்தைப் பரந்துபடச் செய்து நேரயனை உறுதிப்படுத்துகின்றது. அமீன் சார்பாக உருவாகும் அற்கைல் அமோனியம் அயன், அமோனியா சார்பாக உருவாகும் அமோனியம் அயனைவிட (NH₄⁺) அதிக உறுதியுடையது. தனிச்சோடி இலத்திரன்களை இலகுவாக வழங்கும் இயல்பும், உருவாகும் நேரயனின் கூடிய உறுதியும் ஆகிய இரண்டுமே அலிபற்றிக் முதல் அமீன்களை அமோனியாவைவிட வலிமையான மூலங்களாக்குகின்றன.

2.2 அனிலீன் — அமோனியாவைவிட மிகவும் குறைந்த மூலத்தன்மை

அனிலீன் (aniline, C₆H₅NH₂) என்பது நைதரசன் அணு நேரடியாக ஒரு பென்சீன் வளையத்துடன் இணைந்துள்ள ஓர் அரோமற்றிக் முதல் அமீன் ஆகும். அனிலீன் அமோனியாவையும் அலிபற்றிக் அமீன்களையும்விட மிகவும் குறைந்த மூலத்தன்மை கொண்டது. இதற்கான காரணம் நைதரசனின் தனிச்சோடி இலத்திரன்களின் ஓரிடப்பாடற்றாக்கமே (delocalisation) ஆகும்.

அனிலீனில் நைதரசன் அணுவின் தனிச்சோடி இலத்திரன்களைக் கொண்டிருக்கும் ஓபிற்றல், பென்சீன் வளையத்தின் π அமைப்புடன் இணையாக அமைந்துள்ளது. இதனால் நைதரசனின் தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் நைதரசன் அணுவில் மட்டும் தங்கியிராமல், அரோமற்றிக் வளையத்தினுள் பரிந்து (delocalised into the ring) காணப்படுகின்றன. இந்த ஓரிடப்பாடற்றாக்கம் அனிலீனின் பல இசைவுக் கட்டமைப்புகளால் (resonance structures) குறிக்கப்படுகின்றது.

தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் வளையம் முழுவதிலும் பரந்து காணப்படுவதால், அவை நைதரசன் அணுவில் முழுமையாகக் கிடைக்காமற் போகின்றன. ஒரு புரோத்தனை ஏற்க இலத்திரன்கள் கிடைக்கவில்லை எனின் அந்த அமீன் வலிமையான மூலமாகச் செயற்பட முடியாது. எனவே அனிலீனின் தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் புரோத்தனை ஏற்பதற்கு மிகவும் குறைந்தளவே கிடைப்பதனால், அனிலீன் அமோனியாவையும் அலிபற்றிக் அமீன்களையும்விட மிகவும் பலவீனமான மூலமாகும்.

3. ஏமைட்டுகளுடன் ஒப்பிடுகையில் அமீன்களின் மூலத்தன்மை (NIE 4.2.3)

ஏமைட்டுகள் (amides, R–CO–NH₂) என்பவை ஒரு காபனைல் கூட்டத்துடன் (carbonyl group, C=O) நைதரசன் அணு நேரடியாக இணைந்துள்ள சேதனச் சேர்வைகள் ஆகும். ஏமைட்டுகள் அமீன்களைவிட மிகவும் குறைந்த மூலத்தன்மை கொண்டவை; உண்மையில் ஏமைட்டுகள் கிட்டத்தட்ட நடுநிலையானவை (essentially neutral) எனலாம்.

ஏமைட்டில் நைதரசன் அணுவின் தனிச்சோடி இலத்திரன்கள், அண்டையில் உள்ள காபனைல் கூட்டத்தினுள் பரிந்து (delocalised into the carbonyl group) காணப்படுகின்றன. காபனைல் கூட்டத்திலுள்ள ஒட்சிசன் மிகவும் மின்னெதிர்த்தன்மை கொண்டது; அது இலத்திரன்களை வலுவாகத் தன்னை நோக்கி இழுக்கின்றது. இதன் விளைவாக நைதரசனின் தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் காபனைல் கூட்டத்தை நோக்கி இழுக்கப்பட்டு, ஏமைட்டின் இசைவுக் கட்டமைப்புகளில் அவை ஒட்சிசன் அணுவில் ஓர் எதிர் ஏற்றமாகக் குறிக்கப்படுகின்றன.

இவ்வாறு நைதரசனின் தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் காபனைல் கூட்டத்தினுள் பூட்டப்பட்டுள்ளதால், அவை புரோத்தனை ஏற்பதற்கு கிட்டத்தட்ட கிடைப்பதில்லை. தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் புரோத்தனேற்றத்திற்குக் கிடைக்காவிட்டால் அந்தச் சேர்வை மூலமாகச் செயற்பட முடியாது. எனவே ஏமைட்டுகள் மிகவும் பலவீனமான — கிட்டத்தட்ட நடுநிலையான — மூலங்களாகும்.

4. மொத்த மூலத்தன்மை வரிசை

மேற்கூறிய காரணிகளை ஒன்றிணைத்துப் பார்க்கும்போது, இந்நான்கு வகைச் சேர்வைகளின் மூலத்தன்மை வரிசை பின்வருமாறு அமைகின்றது:

அலிபற்றிக் அமீன் > அமோனியா > அனிலீன் > ஏமைட்டு

இந்த வரிசையின் காரணம் தனிச்சோடி இலத்திரன்களின் கிடைப்புத்தன்மையாகும். அலிபற்றிக் அமீனில் அற்கைல் கூட்டத்தின் நேர் தூண்டல் விளைவு நைதரசனின் இலத்திரன் அடர்த்தியை அதிகரிப்பதால், தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் மிக இலகுவாகக் கிடைக்கின்றன — எனவே இது மிகவும் வலிமையான மூலம். அமோனியாவில் இலத்திரன் வழங்கும் அற்கைல் கூட்டம் இல்லை; எனவே அதன் மூலத்தன்மை அலிபற்றிக் அமீனைவிடக் குறைவு. அனிலீனில் தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் பென்சீன் வளையத்தினுள் பரிந்து காணப்படுவதால் கிடைப்புத்தன்மை மேலும் குறைகின்றது. ஏமைட்டில் தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் காபனைல் கூட்டத்தினுள் பூட்டப்பட்டுள்ளதால் கிட்டத்தட்டக் கிடைப்பதே இல்லை — எனவே இது மிகவும் பலவீனமான மூலம்.

இந்த நான்கு வகைச் சேர்வைகளின் மூலத்தன்மையையும் அதற்கான காரணங்களையும் பின்வரும் அட்டவணை ஒருங்கிணைத்துக் காட்டுகின்றது:

சேர்வை	மூலத்தன்மை	தனிச்சோடி இலத்திரன்களின் நிலை	காரணம்
அலிபற்றிக் அமீன் (R–NH₂)	மிக வலிமையான மூலம்	நைதரசனில் கிடைக்கின்றன; அடர்த்தி உயர்வு	அற்கைல் கூட்டத்தின் நேர் தூண்டல் விளைவு (+I) நைதரசனின் இலத்திரன் அடர்த்தியை அதிகரித்து நேரயனை உறுதிப்படுத்துகின்றது
அமோனியா (NH₃)	மிதமான மூலம்	நைதரசனில் கிடைக்கின்றன	இலத்திரன் வழங்கும் அற்கைல் கூட்டம் இல்லை; எனவே அலிபற்றிக் அமீனைவிடக் குறைவு
அனிலீன் (C₆H₅NH₂)	மிகவும் பலவீனமான மூலம்	பென்சீன் வளையத்தினுள் பரிந்தவை	தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் அரோமற்றிக் வளையத்தினுள் ஓரிடப்பாடற்றதாகின்றன; புரோத்தனை ஏற்பதற்குக் குறைவாகவே கிடைக்கின்றன
ஏமைட்டு (R–CONH₂)	கிட்டத்தட்ட நடுநிலையானது	காபனைல் கூட்டத்தினுள் பூட்டப்பட்டவை	தனிச்சோடி இலத்திரன்கள் C=O கூட்டத்தினுள் பரிந்து புரோத்தனேற்றத்திற்குக் கிட்டத்தட்டக் கிடைப்பதில்லை

🌐 விளக்க படம் / Explanatory Diagram