கார்பனைல் சேர்மங்கள் மற்றும் கார்பாக்சிலிக் அமிலங்கள்: ஒரு மதிப்பெண் வினாக்கள், புத்தக வினா விடைகள் மற்றும் குறிப்புகள்

கார்பனைல் சேர்மங்கள் மற்றும் கார்பாக்சிலிக் அமிலங்கள் பற்றி

கடினம் ~180 நிமிடப் படிப்பு

கார்பனைல் தொகுதி C=O முனைவுள்ளது. ஆக்சிஜன் எலக்ட்ரான் அடர்த்தியைத் தன்னை நோக்கி இழுக்கிறது. அதனால் கார்பன் சிறிது நேர் மின்னூட்டம் பெற்று, கருக்கவர் பொருள்களின் (nucleophiles) தாக்குதலுக்கு உள்ளாகிறது. இந்த அலகில் ஆல்டிஹைடுகள், கீட்டோன்களின் ஏறக்குறைய எல்லா வினைகளும் இந்த ஒரு உண்மையிலிருந்தே தொடங்குகின்றன. ஆய்வகத்துக்கு வெளியேயும் கார்பனைல் சேர்மங்கள் பரவலாக உள்ளன: புரப்பனோன் ஒரு கரைப்பான், மெத்தனேல் கரைசல் உயிரியல் மாதிரிகளைப் பாதுகாக்கிறது, பென்சால்டிஹைடு கசப்பு பாதாம் மணத்தைத் தருகிறது.

இந்த அலகு ஆல்கஹால்களிலிருந்து நேரடியாகத் தொடர்கிறது. ஓரிணைய ஆல்கஹாலை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தால் ஆல்டிஹைடு கிடைக்கிறது. மேலும் ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தால் கார்பாக்சிலிக் அமிலம் கிடைக்கிறது. C=O-க்கு அடுத்த கார்பனில் உள்ள ஹைட்ரஜன் (ஆல்ஃபா ஹைட்ரஜன்) ஒரு வலிமை குறைந்த அமிலம் போலச் செயல்படுவதையும் பார்ப்பீர்கள். இதனால்தான் ஆல்டால் குறுக்கம் போன்ற கார்பன்-கார்பன் பிணைப்பை உருவாக்கும் வினைகள் சாத்தியமாகின்றன. ஆல்ஃபா ஹைட்ரஜன் இல்லாத ஆல்டிஹைடுகள் கன்னிசாரோ வினை என்ற வேறு வழியில் செல்கின்றன.

இங்கே வினாக்கள் பொதுவாக ஒரு பெயர் வினையின் வினைப்பொருள், இரண்டு அல்லது மூன்று படி மாற்றத்தின் விளைபொருள், ஆல்டிஹைடையும் கீட்டோனையும் பிரித்தறியும் சோதனை, பதிலீடு செய்யப்பட்ட அமிலங்களின் அமில வலிமை வரிசை ஆகியவற்றைக் கேட்கின்றன. ஒவ்வொரு பெயர் வினையையும் அதன் வினைப்பொருளுடனும் ஒரு பாடநூல் எடுத்துக்காட்டுடனும் படியுங்கள்.

நீங்கள் கற்பவை

• கார்பனைல் தொகுதியின் தள அமைப்பையும் முனைவுத் தன்மையையும் விளக்குதல்.
• ஆல்டிஹைடுகள், கீட்டோன்கள், கார்பாக்சிலிக் அமிலங்களுக்கு IUPAC பெயர்களை எழுதுதல்.
• ஆல்டிஹைடுகள், கீட்டோன்கள், கார்பாக்சிலிக் அமிலங்களைத் தயாரிக்கும் முக்கிய முறைகளை விவரித்தல்.
• HCN, NaHSO3, ஆல்கஹால்கள், அம்மோனியா வழிப்பொருள்களுடன் நடக்கும் கருக்கவர் சேர்க்கையின் விளைபொருள்களைக் கணித்தல்.
• ஆல்டால் குறுக்கம் மற்றும் கன்னிசாரோ வினையின் வினைவழிமுறைகளை விளக்குதல்.
• பதிலீடு செய்யப்பட்ட கார்பாக்சிலிக் அமிலங்களை அமில வலிமையின்படி வரிசைப்படுத்திக் காரணம் கூறுதல்.
• டாலன்ஸ் மற்றும் ஃபெலிங் சோதனைகளைக் கொண்டு ஆல்டிஹைடையும் கீட்டோனையும் பிரித்தறிதல்.

தொடங்குவதற்கு முன்

• IUPAC பெயரிடுதல் மற்றும் கார்பனின் இனக்கலப்பு.
• எலக்ட்ரான் கவர்தன்மை, அது ஒரு பிணைப்பை எப்படி முனைவுள்ளதாக்குகிறது என்பது.
• அலகு 11-ல் படித்த ஆல்கஹால்களின் தயாரிப்பும் ஆக்சிஜனேற்றமும்.

கார்பனைல் சேர்மங்கள் மற்றும் கார்பாக்சிலிக் அமிலங்கள் — விரிவான விளக்கம்

ஆல்டிஹைடுகள், கீட்டோன்கள், கார்பாக்சிலிக் அமிலங்கள்: இந்த அலகில் உள்ளவை

கார்பனைல் தொகுதியின் அமைப்பும் பெயரிடுதலும்

கார்பனைல் கார்பன் \(sp^{2}\) இனக்கலப்பு அடைந்துள்ளது. எனவே அதுவும் அதனுடன் இணைந்த மூன்று அணுக்களும் ஒரே தளத்தில் உள்ளன. பிணைப்புக் கோணங்கள் ஏறக்குறைய 120°. ஆக்சிஜன் கார்பனை விட அதிக எலக்ட்ரான் கவர்தன்மை கொண்டது. அதனால் C=O பிணைப்புக்கு அதிக இருமுனைத் திருப்புத்திறன் உண்டு, கார்பன் எலக்ட்ரான் கவர் தன்மை பெறுகிறது. IUPAC பெயர்களில் ஆல்டிஹைடுகள் -al (ethanal) என்றும், கீட்டோன்கள் -one (propanone) என்றும் முடிகின்றன. கார்பனைல் கார்பனுக்கு இயன்ற மிகக் குறைந்த எண் தரப்படுகிறது.

ஆல்டிஹைடுகள் மற்றும் கீட்டோன்கள் தயாரித்தல்

ஓரிணைய ஆல்கஹால்களை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தால் ஆல்டிஹைடுகளும், ஈரிணைய ஆல்கஹால்களை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்தால் கீட்டோன்களும் கிடைக்கின்றன. ரோசன்மண்ட் ஒடுக்கத்தில், பேரியம் சல்பேட் மீது தாங்கப்பட்ட பல்லேடியத்தின் மேல் ஹைட்ரஜனைக் கொண்டு அமில குளோரைடு ஒடுக்கப்படுகிறது. பகுதியளவு செயலிழக்கச் செய்யப்பட்ட வினைவேக மாற்றி வினையை ஆல்டிஹைடில் நிறுத்துகிறது. ஸ்டீபன் வினையில் நைட்ரைல் SnCl₂ மற்றும் HCl ஆல் இமீனாக ஒடுக்கப்படுகிறது. இமீன் நீராற்பகுக்கப்பட்டு ஆல்டிஹைடு கிடைக்கிறது. ஆல்கைன்களின் நீரேற்றம், ஆல்கீன்களின் ஓசோனேற்றம் ஆகியவை மற்ற வழிகள்.

கருக்கவர் சேர்க்கை வினை

HCN, சோடியம் பைசல்பைட், ஆல்கஹால்கள், கிரிக்னார்டு வினைப்பொருள்கள் அனைத்தும் C=O பிணைப்பின் குறுக்கே சேர்கின்றன. ஹைட்ராக்சிலமீன், ஹைட்ரசீன், ஃபீனைல் ஹைட்ரசீன் போன்ற அம்மோனியா வழிப்பொருள்கள் சேர்ந்த பின் நீரை இழந்து ஆக்சைம்கள், ஹைட்ரசோன்கள், ஃபீனைல் ஹைட்ரசோன்களைத் தருகின்றன. ஆல்டிஹைடுகள் கீட்டோன்களை விட வேகமாக வினைபுரிகின்றன. இரண்டு காரணங்கள்: கார்பனைல் கார்பனைச் சுற்றி இடநெருக்கம் குறைவு; அதன் நேர் மின்னூட்டத்தைக் குறைக்கும் எலக்ட்ரான் விடுவிக்கும் ஆல்கைல் தொகுதி ஒன்று மட்டுமே. HCN சேர்க்கை சயனோஹைட்ரின்களைத் தருகிறது. ஆல்கஹால்கள் முதலில் ஹெமிஅசிட்டால்களையும் பின் அசிட்டால்களையும் தருகின்றன.

ஆல்ஃபா ஹைட்ரஜன்: ஆல்டால் மற்றும் கன்னிசாரோ

ஆல்ஃபா கார்பனில் உள்ள ஹைட்ரஜன் வலிமை குறைந்த அமிலத்தன்மை கொண்டது. ஏனெனில் அது வெளியேறிய பின் மீதமுள்ள கார்பன் எதிர் அயனி (ஈனோலேட் அயனி) C=O தொகுதியுடன் உடனிசைவால் நிலைப்படுத்தப்படுகிறது. நீர்த்த காரத்தில், ஆல்ஃபா ஹைட்ரஜன் கொண்ட ஆல்டிஹைடு அல்லது கீட்டோனின் இரண்டு மூலக்கூறுகள் இணைந்து பீட்டா-ஹைட்ராக்ஸி ஆல்டிஹைடு அல்லது கீட்டோனை, அதாவது ஆல்டாலைத் தருகின்றன. வெப்பப்படுத்தினால் ஆல்டால் நீரை இழந்து ஆல்ஃபா,பீட்டா-நிறைவுறாத கார்பனைல் சேர்மத்தைத் தருகிறது. எத்தனேல் பியூட்-2-ஈனேலைத் தருகிறது. மெத்தனேல், பென்சால்டிஹைடு போன்ற ஆல்ஃபா ஹைட்ரஜன் இல்லாத ஆல்டிஹைடுகள் அடர் காரத்தில் கன்னிசாரோ வினைக்கு உட்படுகின்றன: ஒரு மூலக்கூறு கார்பாக்சிலேட் உப்பாக ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது, மற்றொன்று ஆல்கஹாலாக ஒடுக்கம் அடைகிறது.

கார்பாக்சிலிக் அமிலங்கள்

கார்பாக்சில் தொகுதி –COOH, ஆல்கஹால்கள் அல்லது பீனால்களின் –OH-ஐ விட அதிக அமிலத்தன்மை கொண்டது. காரணம், கார்பாக்சிலேட் அயனியில் எதிர் மின்னூட்டம் இரண்டு ஆக்சிஜன் அணுக்களுக்கு இடையே சமமாகப் பகிரப்படுகிறது. நைட்ரைல்களை நீராற்பகுத்தோ, கிரிக்னார்டு வினைப்பொருளை CO₂ உடனும் பின் நீர்த்த அமிலத்துடனும் வினைப்படுத்தியோ கார்பாக்சிலிக் அமிலங்கள் தயாரிக்கப்படுகின்றன. அவை அமில குளோரைடுகள், எஸ்டர்கள், அமைடுகள், நீரிலிகள் போன்ற வழிப்பொருள்களை உருவாக்குகின்றன. கார்பாக்சில் தொகுதிக்கு அருகில் உள்ள எலக்ட்ரான் கவரும் தொகுதிகள் அமில வலிமையை அதிகரிக்கின்றன. எனவே குளோரோ எத்தனாயிக் அமிலம் எத்தனாயிக் அமிலத்தை விட வலிமையானது.

தவிர்க்க வேண்டிய பொதுவான தவறுகள்

• கருக்கவர் பொருள்களுடன் ஆல்டிஹைடுகளை விட கீட்டோன்கள் அதிக வினைத்திறன் கொண்டவை என்று சொல்லுதல். இரண்டு ஆல்கைல் தொகுதிகள் கீட்டோன் கார்பனை அதிக நெருக்கமாகவும் குறைந்த நேர் மின்னூட்டம் கொண்டதாகவும் ஆக்குகின்றன. எனவே ஆல்டிஹைடுகளே வேகமாக வினைபுரிகின்றன.
• பென்சால்டிஹைடு அல்லது மெத்தனேலுக்கு ஆல்டால் விளைபொருளை எழுதுதல். இரண்டிலும் ஆல்ஃபா ஹைட்ரஜன் இல்லை. எனவே தனியாக இருக்கும்போது அவை ஆல்டால் குறுக்கத்தை அல்ல, கன்னிசாரோ வினையைத் தருகின்றன.
• ரோசன்மண்ட் வினைவேக மாற்றி ஏன் செயலிழக்கச் செய்யப்படுகிறது என்பதை மறத்தல். சாதாரண பல்லேடியம் ஆல்டிஹைடை ஓரிணைய ஆல்கஹால் வரை ஒடுக்கிவிடும்.
• கன்னிசாரோ வினைக்கு ஒரே ஒரு விளைபொருளை எழுதுதல். இரண்டு மூலக்கூறுகள் வினைபுரிகின்றன: பென்சால்டிஹைடு பென்சைல் ஆல்கஹாலையும் சோடியம் பென்சோயேட்டையும் சேர்த்தே தருகிறது.
• அமிலங்களை ஒப்பிடும்போது எலக்ட்ரான் கவரும் தொகுதிகளைக் கவனிக்காமல் விடுதல். மூன்று குளோரின் அணுக்கள் கார்பாக்சிலேட் அயனியை நிலைப்படுத்துவதால் ட்ரைகுளோரோ எத்தனாயிக் அமிலம் எத்தனாயிக் அமிலத்தை விட மிக வலிமையானது.

இவற்றை பயிற்சித் தேர்வு மூலம் சோதித்துப் பாருங்கள்; பிறகு விடையுடன் கூடிய வினாக்கள் பகுதியில் விரிவான விளக்கத்தைப் படியுங்கள்.

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்

ஆல்டிஹைடுகள் கீட்டோன்களை விட ஏன் அதிக வினைத்திறன் கொண்டவை?

இரண்டு காரணங்கள் உள்ளன. ஆல்டிஹைடில் கார்பனைல் கார்பனின் ஒரு பக்கம் ஹைட்ரஜன் உள்ளது. எனவே கருக்கவர் பொருள் எளிதாக நெருங்க முடியும். கீட்டோனில் எலக்ட்ரான் விடுவிக்கும் இரண்டு ஆல்கைல் தொகுதிகள் உள்ளன. அவை ஆல்டிஹைடின் ஒற்றை ஆல்கைல் தொகுதியை விட கார்பனைல் கார்பனின் நேர் மின்னூட்டத்தை அதிகம் குறைக்கின்றன. குறைந்த இடநெருக்கமும் அதிக நேர் மின்னூட்டம் கொண்ட கார்பனும் ஆல்டிஹைடுகளை வேகமாக வினைபுரியச் செய்கின்றன.

ரோசன்மண்ட் ஒடுக்கத்தில் பல்லேடியம் வினைவேக மாற்றி ஏன் பேரியம் சல்பேட் மீது தாங்கப்படுகிறது?

பேரியம் சல்பேட் பல்லேடியத்தின் செயல்திறனைக் குறைக்கிறது. இதே நோக்கத்துக்காகச் சிறிதளவு கந்தகம் அல்லது குயினோலினும் அடிக்கடி சேர்க்கப்படுகிறது. பகுதியளவு செயலிழந்த வினைவேக மாற்றி அமில குளோரைடை ஆல்டிஹைடாக ஒடுக்குகிறது. ஆனால் ஆல்டிஹைடை ஓரிணைய ஆல்கஹாலாக மேலும் ஒடுக்கும் அளவுக்கு அது செயல்திறன் கொண்டதல்ல.

ஒரு சேர்மம் ஆல்டால் குறுக்கத்துக்கு உட்படுமா என்று எப்படி அறிவது?

C=O தொகுதிக்கு அடுத்த கார்பனைப் பாருங்கள். அதில் குறைந்தது ஒரு ஹைட்ரஜன் இருந்தால், நீர்த்த காரத்தில் அந்தச் சேர்மம் ஈனோலேட் அயனியை உருவாக்கி ஆல்டாலைத் தர முடியும். எத்தனேலும் புரப்பனோனும் தருகின்றன. மெத்தனேல், பென்சால்டிஹைடு, 2,2-டைமெத்தில் புரப்பனேல் தருவதில்லை.

டாலன்ஸ் வினைப்பொருள் எதற்குப் பயன்படுகிறது?

டாலன்ஸ் வினைப்பொருள் அம்மோனியா கலந்த வெள்ளி நைட்ரேட். ஆல்டிஹைடு வெள்ளி அயனிகளை உலோக வெள்ளியாக ஒடுக்குகிறது. அது சுத்தமான சோதனைக் குழாயின் உட்புறத்தில் ஆடிபோலப் படிகிறது. ஆல்டிஹைடு கார்பாக்சிலேட்டாக ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது. புரப்பனோன் போன்ற எளிய கீட்டோன்கள் இந்தச் சோதனையைத் தருவதில்லை. எனவே இது ஆல்டிஹைடுகளைக் கீட்டோன்களிலிருந்து பிரித்தறிகிறது.

கார்பாக்சிலிக் அமிலங்கள் பீனால்களை விட ஏன் வலிமையான அமிலங்கள்?

இரண்டு எதிர் அயனிகளும் உடனிசைவால் நிலைப்படுத்தப்படுகின்றன, ஆனால் சம அளவில் அல்ல. கார்பாக்சிலேட் அயனியில் எதிர் மின்னூட்டம் இரண்டு சமமான அமைப்புகளில் இரண்டு ஆக்சிஜன் அணுக்களுக்கு இடையே பகிரப்படுகிறது. பீனாக்சைடு அயனியில் சில அமைப்புகள் மின்னூட்டத்தை வளைய கார்பன் அணுக்களில் வைக்கின்றன. அவை ஆக்சிஜனை விடக் குறைந்த எலக்ட்ரான் கவர்தன்மை கொண்டவை. எனவே அங்கு நிலைப்புத் தன்மை குறைவு.

ஹெல்-வோல்ஹார்டு-செலின்ஸ்கி வினையில் என்ன நடக்கிறது?

ஆல்ஃபா ஹைட்ரஜன் கொண்ட கார்பாக்சிலிக் அமிலம், சிறிதளவு சிவப்பு பாஸ்பரஸ் முன்னிலையில் குளோரின் அல்லது புரோமினுடன் வினைப்படுத்தப்படுகிறது. ஆல்ஃபா ஹைட்ரஜன் ஹாலஜனால் பதிலீடு செய்யப்படுகிறது. எத்தனாயிக் அமிலம் குளோரோ எத்தனாயிக் அமிலத்தைத் தருகிறது. மிகுதியான குளோரினுடன் டைகுளோரோ, ட்ரைகுளோரோ எத்தனாயிக் அமிலங்களைத் தருகிறது.