அலகு 10 — நைதரசனைக் கொண்டுள்ள சேதனச் சேர்வைகள்
முழுமையான பார்வை — இவ்வலகு ஏன் முக்கியம்?
நைதரசனைக் (nitrogen) கொண்டுள்ள சேதனச் சேர்வைகள் என்பவை தமது தொழிற்பாட்டுக் கூட்டத்தில் (functional group) ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட நைதரசன் அணுக்களைக் கொண்டுள்ள சேதனச் சேர்வைகளாகும். அமைன்கள் (amines), அவற்றில் ஒரு வகையாகிய அனிலீன் (aniline), மற்றும் அரோமாத்திக்கு ஈரசோனியம் உப்புகள் (aromatic diazonium salts) ஆகியவை இவ்வலகின் கீழ் வருகின்றன. அலகு 9 இல் கற்ற ஒட்சிசன் கொண்ட சேர்வைகளில் காபன் எலும்புக்கூட்டின் மீது ஓர் ஒட்சிசன் சார்ந்த கூட்டம் பொருந்தியிருந்தது; இவ்வலகின் சேர்வைகளில் அதே எலும்புக்கூட்டின் மீது ஒரு நைதரசன் சார்ந்த தொழிற்பாட்டுக் கூட்டம் பொருந்தியிருப்பதால் வேறுபட்ட இரசாயனத் தாக்கங்களை அவை வழங்குகின்றன.
இவ்வகைச் சேர்வைகள் தொழிற்துறையில் பரந்த அளவில் பயன்படுகின்றன. அமைன்கள் மருந்துகள், சாயங்கள், நெகிழிகள் தயாரிப்பில் முக்கிய மூலப்பொருட்களாகும். அரோமாத்திக்கு ஈரசோனியம் உப்புகளில் இருந்து தயாரிக்கப்படும் ஏசோச் சாயங்கள் (azo dyes) துணித் தொழிற்துறையில் பெரிதும் பயன்படுகின்றன. எனவே இவ்வலகு கற்பது தொழிற்துறை இரசாயனத்தைப் புரிந்துகொள்வதற்கான அடிப்படையாகும்.
இவ்வலகின் மைய எண்ணக்கரு
இவ்வலகின் மைய எண்ணக்கரு பின்வரும் ஒரு தொடர் சிந்தனையாக அமைகின்றது. அமைன்களில் நைதரசன் அணு ஒரு தனிச்சோடி இலத்திரனைக் (lone pair) கொண்டுள்ளது; இத்தனிச்சோடியே இவ்வலகின் கிட்டத்தட்ட எல்லாத் தாக்கங்களையும் விளக்குகின்றது. இத்தனிச்சோடி ஒரு புரோத்தனை (proton) ஏற்றுக்கொள்ளும்போது அமைன் ஒரு மூலமாக (base) தொழிற்படுகின்றது; அதே தனிச்சோடி ஓர் இலத்திரன் வறிய மையத்தைத் தாக்கும்போது அமைன் ஒரு கருநாடியாக (nucleophile) தொழிற்படுகின்றது.
- அமைன்களின் வகைப்பாடு — N உடன் இணைந்த அற்கைல் கூட்டங்களின் எண்ணிக்கை — நைதரசன் அணுவுடன் ஒரு காபன் கூட்டம் இணைந்திருந்தால் முதலாம்நிலை (1°) அமைன்; இரண்டு இணைந்திருந்தால் இரண்டாம்நிலை (2°) அமைன்; மூன்று இணைந்திருந்தால் மூன்றாம்நிலை (3°) அமைன். அனிலீன் என்பது –NH₂ கூட்டம் ஒரு பென்சீன் வளையத்துடன் (benzene ring) நேரடியாக இணைந்த ஓர் அரோமாத்திக்கு முதலாம்நிலை அமைனாகும்.
- அமைன்களின் மூலத்தன்மை — தனிச்சோடி இலத்திரனின் கிடைப்புத்தன்மை — நைதரசனின் தனிச்சோடி இலத்திரன் எவ்வளவு எளிதில் கிடைக்கின்றதோ, அவ்வளவு வலிமையான மூலமாக அமைன் தொழிற்படுகின்றது. அலிபற்றிக்கு அமைன்களில் அற்கைல் கூட்டங்கள் இலத்திரனை நைதரசனை நோக்கித் தள்ளுவதால் தனிச்சோடி அதிகம் கிடைக்கின்றது; அனிலீனில் அந்தத் தனிச்சோடி பென்சீன் வளையத்தினுள் ஈர்க்கப்படுவதால் குறைவாகவே கிடைக்கின்றது.
- அனிலீனின் வளையம் — –NH₂ வளையத்தைச் செயற்படுத்துகின்றது — அனிலீனில் –NH₂ கூட்டம் பென்சீன் வளையத்திற்கு இலத்திரனை வழங்குவதால் வளையம் இலத்திரன் நாட்டப் பதிலீட்டுக்கு (electrophilic substitution) எளிதாகின்றது. ஆகவே அனிலீன் புரோமீன் நீருடன் இலகுவில் தாக்கமடைந்து 2,4,6-மூபுரோமோஅனிலீனை வெண் வீழ்படிவாகத் தருகின்றது.
- ஈரசோனியம் உப்புகள் — அரோமாத்திக்கு வேதியியலின் திறவுகோல் — அனிலீனை நைதரஸ் அமிலத்துடன் (nitrous acid) தாழ்வெப்பநிலையில் தாக்கமடையச் செய்யும்போது அரோமாத்திக்கு ஈரசோனியம் உப்பு உருவாகின்றது. இவ்வுப்பில் உள்ள –N₂⁺ கூட்டத்தை வேறு பல கூட்டங்களால் பிரதியீடு செய்வதன் மூலம் ஒரே தொடக்கப் பொருளில் இருந்து பல்வேறு அரோமாத்திக்கு சேர்வைகளைத் தயாரிக்க முடிகின்றது.
இவ்வலகின் முக்கியமான ஒற்றை எண்ணக்கரு பின்வருமாறு அமைகின்றது. நைதரசனின் தனிச்சோடி இலத்திரனே அமைன்களின் மூலத்தன்மையையும் கருநாடித் தாக்கங்களையும் ஒருசேர விளக்குகின்றது. மூலத்தன்மையின் வரிசை அலிபற்றிக்கு அமைன் > அமோனியா > அனிலீன் > ஏமைட்டு என அமைகின்றது. மேலும், ஈரசோனியம் உப்பு என்னும் ஒரே இடைநிலைச் சேர்வை, பல்வேறு அரோமாத்திக்கு விளைபொருட்களுக்கான பொதுவான வாயிலாகச் செயற்படுகின்றது.
நைதரசனின் தனிச்சோடி இலத்திரன் H⁺ ஐ ஏற்றுக்கொள்ளும்போது அமைன் ஒரு மூலமாகவும், ஓர் இலத்திரன் வறிய மையத்தைத் தாக்கும்போது ஒரு கருநாடியாகவும் தொழிற்படுகின்றது. அனிலீனிலிருந்து உருவாகும் ஈரசோனியம் உப்பு பல அரோமாத்திக்கு விளைபொருட்களுக்கான வாயிலாகும்.
இவ்வலகு உள்ளடக்கும் பகுதிகள்
இவ்வலகு NIE பாடநூலின் நான்காம் அலகின் 4.1 முதல் 4.3 வரையான பிரிவுகளை உள்ளடக்குகின்றது. பகுதிகள் பின்வருமாறு அமைகின்றன.
- 4.1 அமைன்களும் அனிலீனும் (Amines & Aniline) — அமைன்களின் முதலாம்நிலை, இரண்டாம்நிலை, மூன்றாம்நிலை என்னும் வகைப்பாடு, அனிலீனின் பென்சீன் வளையத்தின் தாக்கத்திறன், மற்றும் முதலாம்நிலை அமைன்களின் தாக்கங்கள் — அற்கைல் ஏலைட்டுகளுடன், அல்டிகைட்டுகள் ও கீற்றோன்களுடன், அமிலக் குளோரைட்டுகளுடன், நைதரஸ் அமிலத்துடன் — ஆகியன இங்கு கற்பிக்கப்படுகின்றன.
- 4.2 அமைன்களின் மூலத்தன்மை (Basicity of Amines) — அற்ககோல்களுடன் ஒப்பிடுகையில் அமைன்களின் மூலத்தன்மை, அலிபற்றிக்கு முதலாம்நிலை அமைன்கள் மற்றும் அனிலீன் ஆகியவற்றின் மூலத்தன்மை, மேலும் அமைன்களின் மூலத்தன்மையை ஏமைட்டுகளுடன் ஒப்பிடல் ஆகியன இங்கு கற்பிக்கப்படுகின்றன.
- 4.3 அரோமாத்திக்கு ஈரசோனியம் உப்புகள் (Aromatic Diazonium Salts) — ஈரசோனியம் உப்பின் தயாரிப்பு, –N₂⁺ கூட்டத்தை வேறு அணு அல்லது கூட்டத்தால் பிரதியீடு செய்யும் தாக்கங்கள் (நீர், H₃PO₂, CuCl, CuBr, CuCN, KI ஆகியவற்றுடன்), மற்றும் ஈரசோனியம் அயன் இலத்திரன் நாடியாகத் தொழிற்படும் ஏசோ இணைப்புத் தாக்கம் (azo coupling) ஆகியன இங்கு கற்பிக்கப்படுகின்றன.
முன்னோக்கிய இணைப்புகள்
இவ்வலகு அலகு 8 மற்றும் அலகு 9 உடன் நேரடியாகத் தொடர்புடையது. அலகு 8 இல் கற்ற பென்சீன் வளையத்தின் இலத்திரன் நாட்டப் பதிலீட்டுக் கருத்து, அனிலீனின் வளையத் தாக்கத்திறனை விளக்கப் பயன்படுகின்றது. அலகு 9 இல் கற்ற ஏமைட்டு என்பது ஒரு காபொட்சிலிக்கு அமிலப் பெறுதியாகும்; அதே ஏமைட்டு இவ்வலகில் ஓர் அமைனுடன் ஒப்பிடப்படும் ஒரு நைதரசன் சேர்வையாக மீண்டும் அறிமுகமாகின்றது. மேலும், அமிலக் குளோரைட்டு அமைனுடன் தாக்கமடைந்து ஏமைட்டைத் தருகின்றது என்னும் தாக்கம் இவ்விரு அலகுகளையும் இணைக்கின்றது. எனவே அலகு 9 இன் தொழிற்பாட்டுக் கூட்டத் தாக்கங்கள் தெளிவாக இல்லாவிட்டால் இவ்வலகைக் கற்பது கடினமாகும்.
- அலிபற்றிக்கு அமைனையும் அனிலீனையும் ஒரே மூலத்தன்மை கொண்டவை எனக் கருதுதல் — அலிபற்றிக்கு அமைன் அமோனியாவை விட வலிமையான மூலமாகும்; ஆனால் அனிலீன் அமோனியாவை விடவும் பலவீனமான மூலமாகும். காரணம், அனிலீனின் தனிச்சோடி இலத்திரன் பென்சீன் வளையத்தினுள் ஈர்க்கப்பட்டு குறைவாகவே கிடைக்கின்றது.
- முதலாம்நிலை அமைனும் அற்கைல் ஏலைட்டும் ஒரே விளைபொருளைத் தருகின்றன என எண்ணுதல் — இத்தாக்கம் முதலாம்நிலை அமைனில் நின்றுவிடாது; உருவாகும் இரண்டாம்நிலை அமைனும் மேலும் தாக்கமடைந்து மூன்றாம்நிலை அமைனையும் இறுதியில் ஒரு சதுர்க்க அமோனியம் உப்பையும் தருகின்றது. ஆகவே ஒரு கலவையே விளைகின்றது.
- ஈரசோனியம் உப்புத் தயாரிப்பின் வெப்பநிலையை மறத்தல் — அரோமாத்திக்கு ஈரசோனியம் உப்புத் தயாரிப்பு 0–5 °C என்னும் தாழ்வெப்பநிலையில் நிகழ்த்தப்பட வேண்டும். வெப்பநிலை கூடினால் ஈரசோனியம் உப்பு பிரிகையடைந்து பீனோலைத் தந்துவிடும்.
- நீருடனான தாக்கத்தையும் ஏசோ இணைப்பையும் குழப்புதல் — ஈரசோனியம் உப்பு வெந்நீருடன் தாக்கமடைந்து பீனோலைத் தருகின்றது; இது –N₂⁺ பிரதியீடாகும். ஆனால் பீனோல் அல்லது அரோமாத்திக்கு அமைனுடன் தாக்கமடையும்போது –N₂⁺ பிரதியீடு செய்யப்படாமல், நைதரசன் விளைபொருளில் தங்கி ஓர் ஏசோச் சாயத்தைத் தருகின்றது.
- CuCl/CuBr தாக்கத்தை CuCN தாக்கத்துடன் மயங்குதல் — CuCl, CuBr ஆகியவற்றுடன் (சாண்ட்மேயர் தாக்கம்) –N₂⁺ முறையே –Cl, –Br ஆல் பிரதியீடு செய்யப்படுகின்றது; CuCN உடன் –CN ஆல் பிரதியீடு செய்யப்படுகின்றது. வினைபடியையும் விளைபொருளையும் சரியாகப் பொருத்துதல் அவசியம்.
இவ்வலகு அலகு 8 மற்றும் அலகு 9 இன் கருத்துகளை இணைக்கும் தயாரிப்பு வினாக்களுக்கு மிக முக்கியமானது. பகுதி I இன் MCQ வினாக்களில் ஓர் அமைனை முதலாம்நிலை, இரண்டாம்நிலை அல்லது மூன்றாம்நிலை என வகைப்படுத்துதல், மூலத்தன்மையின் வரிசையை வரிசைப்படுத்துதல், ஓர் ஈரசோனியம் உப்புப் பிரதியீட்டின் சரியான விளைபொருளைத் தெரிவு செய்தல் ஆகியன அடிக்கடி கேட்கப்படுகின்றன. பகுதி II இன் கட்டமைப்பு வினாக்களில், அனிலீனின் வளையத் தாக்கத்திறனைச் சமன்பாட்டுடன் விளக்குதல், அலிபற்றிக்கு அமைனுக்கும் அனிலீனுக்கும் இடையிலான மூலத்தன்மை வேறுபாட்டைக் காரணத்துடன் விளக்குதல், அனிலீனிலிருந்து தொடங்கி ஈரசோனியம் உப்பு வழியாக ஒரு குறித்த அரோமாத்திக்கு சேர்வையைத் தயாரிக்கும் வழியை வடிவமைத்தல் என்பன வழமையானவை. தாக்கங்களை மனனம் செய்வதைவிட, நைதரசனின் தனிச்சோடி இலத்திரனே எல்லாத் தாக்கங்களையும் தீர்மானிக்கின்றது என்னும் கருத்தைப் புரிந்துகொள்வதே மதிப்பெண் பெறுவதற்கான திறவுகோலாகும்.
Amines overview
Credit: Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →