அலகு 9 — ஒட்சிசனைக் கொண்டுள்ள சேதனச் சேர்வைகள்
முழுமையான பார்வை — இவ்வலகு ஏன் முக்கியம்?
ஒட்சிசனைக் (oxygen) கொண்டுள்ள சேதனச் சேர்வைகள் என்பவை தமது தொழிற்பாட்டுக் கூட்டத்தில் (functional group) ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட ஒட்சிசன் அணுக்களைக் கொண்டுள்ள சேதனச் சேர்வைகளாகும். அற்ககோல்கள் (alcohols), பீனோல்கள் (phenols), அல்டிகைட்டுகள் (aldehydes), கீற்றோன்கள் (ketones), காபொட்சிலிக்கு அமிலங்கள் (carboxylic acids) மற்றும் அவற்றின் பெறுதிகள் (acid derivatives) ஆகியவை இவ்வகுப்பின் கீழ் வருகின்றன. அலகு 8 இல் கற்ற ஐதரோகார்பன்கள் காபன்-ஐதரசன் எலும்புக்கூட்டை மட்டுமே கொண்டிருந்தாலும், இவ்வலகின் சேர்வைகள் அவ்வெலும்புக்கூட்டின் மீது ஓர் ஒட்சிசன் சார்ந்த தொழிற்பாட்டுக் கூட்டத்தைப் பொருத்திக் கொண்டிருப்பதால் மேலதிகமான இரசாயனத் தாக்கங்களை வழங்குகின்றன.
இவ்வகைச் சேர்வைகள் அன்றாட வாழ்க்கையிலும் தொழிற்துறையிலும் பரந்த அளவில் பயன்படுகின்றன. எத்தனோல் (ethanol) ஒரு கரைப்பானாகவும் எரிபொருளாகவும், எத்தனோயிக்கு அமிலம் (ethanoic acid) வினாகிரியின் (vinegar) முக்கிய கூறாகவும், எசுத்தர்கள் (esters) நறுமணப் பொருட்களாகவும், காபொட்சிலிக்கு அமிலங்களின் பெறுதிகள் மருந்துகள் மற்றும் நெகிழிகள் தயாரிப்பிலும் பயன்படுகின்றன. எனவே இவ்வலகு கற்பது தொழிற்துறை இரசாயனத்தைப் புரிந்துகொள்வதற்கான அடிப்படையாகும்.
இவ்வலகின் மைய எண்ணக்கரு
இவ்வலகின் மைய எண்ணக்கரு பின்வரும் ஒரு தொடர் சிந்தனையாக அமைகின்றது. ஒவ்வொரு சேர்வையின் தாக்கத்திறனும் (reactivity) அதன் தொழிற்பாட்டுக் கூட்டத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றது. அற்ககோல்களில் காணப்படும் C–O மற்றும் O–H பிணைப்புகள், கார்பனைல் சேர்வைகளில் காணப்படும் C=O இரட்டைப் பிணைப்பு, காபொட்சிலிக்கு அமிலங்களில் காணப்படும் –COOH கூட்டம் ஆகிய ஒவ்வொன்றும் தனக்கே உரிய இயல்பான தாக்கங்களை வழங்குகின்றன. மேலும், ஒட்சியேற்றம் (oxidation) என்னும் ஒரே செயற்பாடு இம்மூன்று வகுப்புகளையும் ஒரு தொடரியல் சங்கிலியாக இணைக்கின்றது.
- அற்ககோல்கள் — O–H உம் C–O உம் வெவ்வேறு தாக்கங்களைத் தருகின்றன — O–H பிணைப்பு உடைவதால் அற்ககோல்கள் சிறிது அமிலத்தன்மையைக் காட்டுவதுடன் எசுத்தர்களையும் (esterification) உருவாக்குகின்றன. C–O பிணைப்பு உடைவதால் ஐதரசன் ஏலைட்டுடன் (HX) தாக்கமடைந்து அற்கைல் ஏலைட்டுகளைத் தருகின்றன. முதலாம்நிலை (1°) மற்றும் இரண்டாம்நிலை (2°) அற்ககோல்கள் ஒட்சியேற்றத்திற்கு உட்படுகின்றன; மூன்றாம்நிலை (3°) அற்ககோல் இலகுவில் ஒட்சியேற்றத்திற்கு உட்படாது.
- பீனோல்கள் — வளையத்துடன் இணைந்த –OH மிகுந்த அமிலத்தன்மை — பீனோலில் –OH கூட்டம் அரோமாத்திக்கு வளையத்துடன் (aromatic ring) நேரடியாக இணைந்திருப்பதால், அதன் அமிலத்தன்மை அற்ககோலை விட அதிகமாகும். மேலும் –OH கூட்டம் வளையத்திற்கு இலத்திரனை வழங்கி, பீனோலை இலத்திரன் ஈர்ப்பிப் பதிலீட்டுக்கு (electrophilic substitution) எளிதாக்குகின்றது.
- அல்டிகைட்டுகளும் கீற்றோன்களும் — C=O கருநாட்டக் கூட்டலுக்கு உட்படுகின்றன — கார்பனைல் கூட்டத்தில் (carbonyl group) காபன் அணு ஒரு பகுதி நேர் ஏற்றத்தைப் பெறுவதால், அணுக்கரு ஈர்ப்பிகள் (nucleophiles) அதனைத் தாக்கி கருநாட்டக் கூட்டல் தாக்கங்களுக்கு (nucleophilic addition) இவை உட்படுகின்றன. அல்டிகைட்டுகள் ஒட்சியேற்றத்திற்கு எளிதில் உட்படுகின்றன; கீற்றோன்கள் உட்படா — இவ்வேறுபாடே கார்பனைல் சோதனைகளின் அடிப்படையாகும்.
- காபொட்சிலிக்கு அமிலங்களும் அவற்றின் பெறுதிகளும் — ஒட்சியேற்றத் தொடரியின் முடிவு — காபொட்சிலிக்கு அமிலங்கள் இவ்வலகின் மிக அதிக அமிலத்தன்மை கொண்ட சேர்வைகளாகும்; அவை காபனேற்றுடன் (carbonate) தாக்கமடைந்து CO₂ ஐ வெளியேற்றுகின்றன. அவற்றின் பெறுதிகள் — அமிலக் குளோரைட்டுகள், எசுத்தர்கள், ஏமைட்டுகள் — ஓர் ஏசைல் கூட்டத்தைப் (acyl group) பகிர்ந்துகொள்வதோடு வேறுபட்ட தாக்கத்திறன்களைக் கொண்டுள்ளன.
இவ்வலகின் முக்கியமான ஒற்றை எண்ணக்கரு பின்வருமாறு அமைகின்றது. ஒட்சியேற்றம் அற்ககோலை அல்டிகைட்டு அல்லது கீற்றோனாகவும், அல்டிகைட்டைக் காபொட்சிலிக்கு அமிலமாகவும் மாற்றுகின்றது; தாழ்த்தல் (reduction) இதன் எதிர்த் திசையில் இயங்குகின்றது. அமிலத்தன்மையின் வரிசை அற்ககோல் < பீனோல் < காபொட்சிலிக்கு அமிலம் என அமைகின்றது. இவ்விரு கருத்துகளையும் தெளிவாகப் புரிந்துகொண்டால், இவ்வலகின் தனிப்பட்டத் தாக்கங்களை மனனம் செய்யாமலேயே ஊகித்து அறிய முடியும்.
ஒட்சியேற்றம் அற்ககோல் → அல்டிகைட்டு → காபொட்சிலிக்கு அமிலம் என்னும் தொடரியை உருவாக்குகின்றது; தாழ்த்தல் இதன் எதிர்த் திசையில் இயங்குகின்றது. அமிலத்தன்மை அற்ககோலிலிருந்து காபொட்சிலிக்கு அமிலம் வரை கூடிச் செல்கின்றது.
இவ்வலகு உள்ளடக்கும் பகுதிகள்
இவ்வலகு NIE பாடநூலின் மூன்றாம் அலகின் 3.1 முதல் 3.6 வரையான பிரிவுகளை உள்ளடக்குகின்றது. பகுதிகள் பின்வருமாறு அமைகின்றன.
- 3.1 அற்ககோல்கள் (Alcohols) — அற்ககோல்களின் கட்டமைப்பு, முதலாம்நிலை, இரண்டாம்நிலை, மூன்றாம்நிலை என்னும் வகைப்பாடு, O–H மற்றும் C–O பிணைப்புகளின் தாக்கங்கள், ஒட்சியேற்றத் தாக்கங்கள், நீர்நீக்கல் (dehydration) ஆகியன இங்கு கற்பிக்கப்படுகின்றன.
- 3.2–3.3 பீனோல்களும் எத்தர்களும் (Phenols & Ethers) — பீனோலின் அமிலத்தன்மை, அரோமாத்திக்கு வளையத்தின் செயற்படுத்தல் (ring activation), டிரைபுரோமோபீனோல் சோதனை (tribromophenol test), மற்றும் எத்தர்களின் (ethers) கட்டமைப்பும் இயல்புகளும் இங்கு கற்பிக்கப்படுகின்றன.
- 3.4 அல்டிகைட்டுகளும் கீற்றோன்களும் (Aldehydes & Ketones) — கார்பனைல் கூட்டத்தின் கட்டமைப்பு, கருநாட்டக் கூட்டல் தாக்கங்கள், டொலன்சு (Tollens') மற்றும் பெகிலின் (Fehling's) சோதனைகள், 2,4-DNP சோதனை, தாழ்த்தல் மற்றும் கிளெமன்சன் தாழ்த்தல் (Clemmensen reduction) ஆகியன இங்கு கற்பிக்கப்படுகின்றன.
- 3.5 காபொட்சிலிக்கு அமிலங்கள் (Carboxylic Acids) — காபொட்சிலிக்கு அமிலங்களின் கட்டமைப்பு, அமிலத்தன்மையின் வரிசை, காபனேற்றுடனான சோதனை, எசுத்தராக்கல் (esterification) ஆகியன இங்கு கற்பிக்கப்படுகின்றன.
- 3.6 காபொட்சிலிக்கு அமிலப் பெறுதிகள் (Acid Derivatives) — அமிலக் குளோரைட்டுகள், எசுத்தர்கள், ஏமைட்டுகள் ஆகியவற்றின் கட்டமைப்பு, அவற்றின் ஒப்பீட்டுத் தாக்கத்திறன் (அமிலக் குளோரைட்டு > எசுத்தர் > ஏமைட்டு), நீராற்பகுத்தல் (hydrolysis) தாக்கங்கள் இங்கு கற்பிக்கப்படுகின்றன.
முன்னோக்கிய இணைப்புகள்
இவ்வலகில் கற்கும் ஒட்சிசன் கொண்ட சேர்வைகள் தொடர்ந்து வரும் கரிம இரசாயன அலகுகளுக்கும் தொழிற்துறை அலகுகளுக்கும் நேரடி அடிப்படையாக அமைகின்றன. அலகு 10 இல் கற்கப்படும் நைதரசன் கொண்ட சேர்வைகள் — அமைன்கள், ஏமைட்டுகள் — இவ்வலகின் காபொட்சிலிக்கு அமிலப் பெறுதிகளுடன் நெருங்கிய தொடர்புடையவை; ஏமைட்டு என்பது ஒரு காபொட்சிலிக்கு அமிலப் பெறுதியாகவே இவ்வலகில் அறிமுகப்படுத்தப்படுகின்றது. மேலும், கீற்றோன்கள் மற்றும் அமிலங்களின் கருநாட்டக் கூட்டல் வழிமுறைகள் கிரினியார்டு வினைபடிகள் (Grignard reagents) தொடர்பான தயாரிப்பு வினாக்களுக்கும் பயன்படுகின்றன. எனவே இவ்வலகின் தொழிற்பாட்டுக் கூட்டத் தாக்கங்கள் தெளிவாக இல்லாவிட்டால் தொடர்ந்து வரும் அலகுகளைக் கற்பது கடினமாகும்.
- அற்ககோல் வகைகளின் ஒட்சியேற்றத்தைக் குழப்புதல் — முதலாம்நிலை அற்ககோல் முதலில் அல்டிகைட்டையும் தொடர்ந்து காபொட்சிலிக்கு அமிலத்தையும் தருகின்றது; இரண்டாம்நிலை அற்ககோல் கீற்றோனைத் தருகின்றது; மூன்றாம்நிலை அற்ககோல் இலகுவில் ஒட்சியேற்றத்திற்கு உட்படாது என்பதை நினைவில் கொள்ள வேண்டும்.
- அற்ககோலையும் பீனோலையும் ஒன்றாகக் கருதுதல் — இரண்டிலும் –OH கூட்டம் இருந்தாலும், பீனோலில் அது அரோமாத்திக்கு வளையத்துடன் இணைந்திருப்பதால் அதன் அமிலத்தன்மை மிக அதிகமாகும். பீனோல் காரத்துடன் (NaOH) தாக்கமடையும்; சாதாரண அற்ககோல் அவ்வாறு தாக்கமடையாது.
- டொலன்சு மற்றும் பெகிலின் சோதனைகளை கீற்றோனுக்குப் பயன்படுத்துதல் — இவ்விரு சோதனைகளும் அல்டிகைட்டுகளை மட்டுமே இனங்காட்டுகின்றன; கீற்றோன்கள் இவ்வினைகளைத் தராது. அல்டிகைட்டு ஒட்சியேற்றத்திற்கு உட்படும்; கீற்றோன் உட்படாது என்பதே இதன் காரணம்.
- எசுத்தராக்கலை மீளமுடியாத தாக்கம் என எண்ணுதல் — காபொட்சிலிக்கு அமிலமும் அற்ககோலும் இணைந்து எசுத்தரைத் தரும் தாக்கம் ஒரு மீளுந்தன்மை கொண்ட (reversible) சமநிலைத் தாக்கமாகும்; இதனை ஒருதிசைத் தாக்கமாக எழுதக் கூடாது.
- காபொட்சிலிக்கு அமிலப் பெறுதிகளின் தாக்கத்திறன் வரிசையைத் தலைகீழாக எழுதுதல் — அமிலக் குளோரைட்டு மிக அதிக தாக்கத்திறன் கொண்டது; எசுத்தர் இடைப்பட்டது; ஏமைட்டு மிகக் குறைந்த தாக்கத்திறன் கொண்டது. வெளியேறும் கூட்டத்தின் (leaving group) தன்மையே இவ்வரிசையைத் தீர்மானிக்கின்றது.
இவ்வலகு தொழிற்பாட்டுக் கூட்டச் சேதன இரசாயனத்தின் மையமாக அமைகின்றது; இங்குள்ள தாக்கங்கள் தனித்து வினாவாகக் கேட்கப்படுவதோடு, அலகு 10 இன் தயாரிப்பு வினாக்களிலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பகுதி I இன் MCQ வினாக்களில் ஒட்சியேற்ற விளைபொருளைத் தெரிவு செய்தல், கார்பனைல் சோதனைகளை (டொலன்சு, பெகிலின், 2,4-DNP) இனங்காணுதல், அமிலத்தன்மையின் வரிசையை வரிசைப்படுத்துதல், காபொட்சிலிக்கு அமிலப் பெறுதிகளின் தாக்கத்திறனை ஒப்பிடுதல் ஆகியன அடிக்கடி கேட்கப்படுகின்றன. பகுதி II இன் கட்டமைப்பு வினாக்களில், ஒரு தொழிற்பாட்டுக் கூட்டத்தை இனங்காணும் சோதனையை விளக்குதல், கருநாட்டக் கூட்டல் வழிமுறையை அம்புக்குறிகளுடன் வரைதல், ஓர் அற்ககோலிலிருந்து காபொட்சிலிக்கு அமிலத்தை அடைவதற்கான தயாரிப்பு வழியை வடிவமைத்தல் என்பன வழமையானவை. தாக்கங்களை மனனம் செய்வதைவிட, தொழிற்பாட்டுக் கூட்டமே தாக்கத்தைத் தீர்மானிக்கின்றது என்னும் கருத்தைப் புரிந்துகொள்வதே மதிப்பெண் பெறுவதற்கான திறவுகோலாகும்.
Functional group chemistry overview
Credit: Wikimedia Commons · CC BY-SA 4.0
📖 மேலதிக தகவல் / More on Wikipedia →