एनहाइड्राइड्स: गुण, वे कैसे बनते हैं और अनुप्रयोग - रसायन विज्ञान - 2025

एनहाइड्रों पानी जारी करके दो अणुओं के मिलन से होने वाले रासायनिक यौगिक हैं। इस प्रकार, इसे प्रारंभिक पदार्थों के निर्जलीकरण के रूप में देखा जा सकता है; हालांकि यह बिल्कुल सच नहीं है।

कार्बनिक और अकार्बनिक रसायन विज्ञान में उनका उल्लेख किया गया है, और दोनों शाखाओं में उनकी समझ एक प्रशंसनीय डिग्री से भिन्न है। उदाहरण के लिए, अकार्बनिक रसायन विज्ञान में मूल और एसिड आक्साइड को क्रमशः उनके हाइड्रॉक्साइड और एसिड के एनहाइड्राइड के रूप में माना जाता है, क्योंकि पूर्व में पानी के साथ प्रतिक्रिया होती है।

एनहाइड्राइड की सामान्य संरचना। स्रोत: DrEmmettBrownie, विकिमीडिया कॉमन्स से

यहां, 'निर्जल' और 'एनहाइड्राइड' शब्दों के बीच भ्रम पैदा हो सकता है। आम तौर पर, निर्जल एक यौगिक को संदर्भित करता है, जिसे इसकी रासायनिक प्रकृति में परिवर्तन के बिना निर्जलित किया गया है (कोई प्रतिक्रिया नहीं है); एनहाइड्राइड के साथ, एक रासायनिक परिवर्तन होता है, आणविक संरचना में परिलक्षित होता है।

यदि हाइड्रॉक्साइड और एसिड की तुलना उनके संबंधित ऑक्साइड (या एनहाइड्राइड) के साथ की जाती है, तो यह देखा जाएगा कि कोई प्रतिक्रिया हुई थी। इसके विपरीत, कुछ ऑक्साइड या लवण हाइड्रेटेड हो सकते हैं, पानी खो सकते हैं और समान यौगिक रह सकते हैं; लेकिन, पानी के बिना, कि निर्जल है।

दूसरी ओर, कार्बनिक रसायन विज्ञान में, एनहाइड्राइड का क्या अर्थ है, प्रारंभिक परिभाषा है। उदाहरण के लिए, सबसे अच्छा ज्ञात एनहाइड्राइड में से एक हैं जो कार्बोक्जिलिक एसिड (ऊपरी छवि) से प्राप्त होते हैं। इनमें ऑक्सीजन के माध्यम से दो एसिल समूह (-RCO) का मिलन होता है।

इसकी सामान्य संरचना में, आर ₁ को एक एसाइल समूह के लिए और आर ₂ को दूसरे एसाइल समूह के लिए इंगित किया गया है। क्योंकि आर ₁ और आर ₂ अलग हैं, वे अलग-अलग कार्बोक्जिलिक एसिड से आते हैं और फिर यह एक असममित एसिड एनहाइड्राइड है। जब दोनों आर सबस्टेशन (चाहे वे सुगंधित हों या न हों) समान हैं, तो इस मामले में हम एक सममित एसिड एनहाइड्राइड की बात करते हैं।

जब दो कार्बोक्जिलिक एसिड एनहाइड्राइड बनाने के लिए बांधते हैं, तो पानी बन सकता है या नहीं, साथ ही अन्य यौगिक भी। सब कुछ इन एसिड की संरचना पर निर्भर करेगा।

एनहाइड्राइड्स के गुण

एनहाइड्राइड्स के गुण इस बात पर निर्भर करते हैं कि आप किन चीजों का जिक्र कर रहे हैं। उनमें से ज्यादातर में आम है कि वे पानी के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। हालांकि, अकार्बनिक में तथाकथित बुनियादी एनहाइड्राइड के लिए, वास्तव में उनमें से कई पानी (एमजीओ) में भी अघुलनशील हैं, इसलिए यह कथन कार्बोक्जिलिक एसिड के एनहाइड्राइड के लिए ध्यान केंद्रित करेगा।

पिघलने और क्वथनांक आणविक संरचना में और (आरसीओ) ₂ हे के लिए आणविक संरचना में निहित है, यह इन कार्बनिक यौगिकों का सामान्य रासायनिक सूत्र है।

यदि (RCO) ₂ O का आणविक द्रव्यमान कम है, तो यह संभवतः कमरे के तापमान और दबाव पर एक रंगहीन तरल है। उदाहरण के लिए, एसिटिक एनहाइड्राइड (या एथेनोइक एनहाइड्राइड), (सीएच ₃ सीओ) ₂ हे, एक तरल और सबसे बड़ा औद्योगिक महत्व में से एक है, इसका उत्पादन बहुत विशाल है।

एसिटिक एनहाइड्राइड और पानी के बीच की प्रतिक्रिया को निम्नलिखित रासायनिक समीकरण द्वारा दर्शाया गया है:

(CH ₃ CO) ₂ O + H ₂ O => 2CH ₃ COOH

ध्यान दें कि जब पानी के अणु को जोड़ा जाता है, तो एसिटिक एसिड के दो अणु जारी होते हैं। हालांकि, रिवर्स प्रतिक्रिया एसिटिक एसिड के लिए नहीं हो सकती है:

2CH ₃ COOH => (CH ₃ CO) ₂ O + H ₂ O (घटित नहीं होता है)

दूसरे सिंथेटिक मार्ग का सहारा लेना आवश्यक है। डाइकारबॉक्सिलिक एसिड, दूसरी ओर, हीटिंग द्वारा ऐसा कर सकते हैं; लेकिन इसे अगले भाग में समझाया जाएगा।

रसायनिक प्रतिक्रिया

हाइड्रोलिसिस

एनहाइड्राइड्स की सबसे सरल प्रतिक्रियाओं में से एक उनकी हाइड्रोलिसिस है, जिसे सिर्फ एसिटिक एनहाइड्राइड के लिए दिखाया गया है। इस उदाहरण के अलावा, सल्फ्यूरिक एसिड एनहाइड्राइड है:

एच ₂ एस ₂ ओ ₇ + एच ₂ ओ <=> 2 एच ₂ एसओ ₄

यहां आपके पास एक अकार्बनिक एसिड एनहाइड्राइड है। ध्यान दें कि एच ₂ एस ₂ ओ ₇ (डिसल्फ्यूरिक एसिड भी कहा जाता है) के लिए, प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है, इसलिए ध्यान केंद्रित एच ₂ एसओ ₄ अपने एनहाइड्राइड के गठन को जन्म देता है। यदि, दूसरी ओर, यह एच ₂ एसओ ₄, एसओ ₃, सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड का एक पतला समाधान है, तो जारी किया जाता है ।

एस्टरीफिकेशन

एसिड एनहाइड्राइड शराब के साथ प्रतिक्रिया करता है, बीच में pyridine के साथ, एस्टर और एक कार्बोक्जिलिक एसिड देने के लिए। उदाहरण के लिए, एसिटिक एनहाइड्राइड और इथेनॉल के बीच प्रतिक्रिया पर विचार करें:

(सीएच _३ सीओ) _२ ओ + सीएच _३ सीएच _२ ओएच => सीएच _३ सीओ _२ सीएच _२ सीएच _३ सीएच _३ सीओएच

इस प्रकार एथिल इथेनोएट एस्टर, सीएच ₃ सीओ ₂ सीएच ₂ सीएच ₃, और एथेनोइक एसिड (एसिटिक एसिड) का निर्माण होता है।

व्यावहारिक रूप से, क्या होता है एक एसाइल समूह द्वारा हाइड्रॉक्सिल समूह के हाइड्रोजन का प्रतिस्थापन होता है:

R ₁ -OH => R ₁ -OCOR ₂

(सीएच ₃ सीओ) ₂ ओ के मामले में, इसका एसाइल समूह -COCH _{3 है} । इसलिए, OH समूह को एसाइलेशन के दौर से गुजरना कहा जाता है। हालांकि, एसाइलेशन और एस्टरीफिकेशन परस्पर विनिमय योग्य अवधारणाएं नहीं हैं; एसाइलेशन सीधे एक सुगंधित वलय पर हो सकता है, जिसे फ्राइडल-क्राफ्ट एसिलेशन के रूप में जाना जाता है।

इस प्रकार, एसिड एनहाइड्राइड की उपस्थिति में अल्कोहल को एसाइलेशन द्वारा एस्ट्रिफ़ाइड किया जाता है।

दूसरी ओर, दो एसिल समूह में से केवल एक शराब के साथ प्रतिक्रिया करता है, दूसरा हाइड्रोजन के साथ रहता है, एक कार्बोक्जिलिक एसिड बनाता है; के मामले के लिए (सीएच ₃ सीओ) ₂ हे, यह इथेनोइक एसिड है।

Amidation

एसिड एनहाइड्राइड अमोनिया या अमाइन (प्राथमिक और माध्यमिक) के साथ प्रतिक्रिया करता है ताकि एमाइड्स को जन्म दिया जा सके। प्रतिक्रिया केवल वर्णित एस्टरिफिकेशन के समान है, लेकिन आरओएच को एक अमाइन द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है; उदाहरण के लिए, एक माध्यमिक अमाइन, आर ₂ एनएच।

फिर, (सीएच ₃ सीओ) ₂ ओ और डायथाइलैमाइन के बीच की प्रतिक्रिया, एटी ₂ एनएच पर विचार किया जाता है:

(सीएच ₃ CO) ₂ O + 2Et ₂ राष्ट्रीय राजमार्ग => सीएच ₃ CONET ₂ + सीएच ₃ सीओओ ^{- +} राष्ट्रीय राजमार्ग ₂ एट ₂

और डायथाइलसिटामाइड, सीएच ₃ कॉन्टेक्ट ₂, और एक कार्बोक्जाइलेटेड अमोनियम नमक, सीएच ₃ सीओओ ^{- +} एनएच ₂ एट _{2 बनते हैं} ।

हालांकि समीकरण समझने में थोड़ा मुश्किल लग सकता है, यह देखने के लिए पर्याप्त है कि समूह -COCH ₃ एएम ₂ एनएच के एच को एमाइड बनाने के लिए कैसे बदलता है:

Et ₂ NH => Et ₂ NCOCH ₃

संशोधन के बजाय, प्रतिक्रिया अभी भी तीखी है। सब कुछ उस शब्द में सम्‍मिलित है; इस समय, अमीन अम्लता से गुजरता है और शराब से नहीं।

एनहाइड्राइड कैसे बनते हैं?

ऑक्सीजन के साथ तत्व की प्रतिक्रिया से अकार्बनिक एनहाइड्राइड का निर्माण होता है। इस प्रकार, यदि तत्व धात्विक है, तो एक धातु ऑक्साइड या बुनियादी एनहाइड्राइड बनता है; और यदि यह गैर-धातु है, तो एक गैर-धातु ऑक्साइड या एसिड एनहाइड्राइड बनता है।

कार्बनिक एनहाइड्राइड के लिए, प्रतिक्रिया अलग है। दो कार्बोक्जिलिक एसिड सीधे पानी छोड़ने और एसिड एनहाइड्राइड बनाने में शामिल नहीं हो सकते; एक यौगिक की भागीदारी जिसका उल्लेख अभी तक नहीं किया गया है वह आवश्यक है: एसाइल क्लोराइड, आरसीओसीएल।

कार्बोक्जिलिक एसिड एसाइल क्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया करता है, संबंधित एनहाइड्राइड और हाइड्रोजन क्लोराइड का उत्पादन करता है:

R ₁ COCl + R ₂ COOH => (R ₁ CO) O (COR ₂) + HCl

CH ₃ COCl + CH ₃ COOH => (CH ₃ CO) ₂ O + HCl

एक सीएच ₃ एसिटाइल समूह, सीएच ₃ सीओआई से आता है, और दूसरा एसिटिक एसिड में पहले से मौजूद है। एक विशिष्ट एसाइल क्लोराइड, साथ ही कार्बोक्जिलिक एसिड की पसंद, एक सममित या असममित एसिड एनहाइड्राइड के संश्लेषण को जन्म दे सकती है।

चक्रीय एनहाइड्राइड

अन्य कार्बोक्जिलिक एसिड के विपरीत, जो एक एसाइल क्लोराइड की आवश्यकता होती है, डाइकारबॉक्सिलिक एसिड उनके संबंधित एनहाइड्राइड में संघनन कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, उन्हें एच ₂ ओ की रिहाई को बढ़ावा देने के लिए गर्म करने की आवश्यकता है । उदाहरण के लिए, phthalic एसिड से phthalic एनहाइड्राइड का गठन दिखाया गया है।

Phthalic एनहाइड्राइड का गठन। स्रोत: Jü, विकिमीडिया कॉमन्स से

ध्यान दें कि पेंटागन की अंगूठी कैसे पूरी होती है, और ऑक्सीजन जो सी = ओ दोनों समूहों से जुड़ती है, इसका हिस्सा है; यह एक चक्रीय एनहाइड्राइड है। इसके अलावा, यह सराहना की जा सकती है कि phthalic एनहाइड्राइड एक सममित एनहाइड्राइड है, क्योंकि दोनों आर ₁ और आर ₂ समान हैं: एक सुगंधित अंगूठी।

सभी डाइकारबॉक्सिलिक एसिड अपने एनहाइड्राइड को बनाने में सक्षम नहीं हैं, क्योंकि जब उनके सीओओएच समूह व्यापक रूप से अलग हो जाते हैं, तो वे बड़े और बड़े छल्ले को पूरा करने के लिए मजबूर होते हैं। सबसे बड़ी अंगूठी जो बन सकती है, वह एक हेक्सागोनल है, इससे बड़ी प्रतिक्रिया नहीं होती है।

शब्दावली

एनहाइड्राइड्स का नाम कैसे दिया जाता है? अकार्बनिक लोगों को छोड़कर, ऑक्साइड मुद्दों के लिए प्रासंगिक, जैविक एनहाइड्राइड्स के नाम जो अब तक स्पष्ट किए गए हैं वे आर ₁ और आर ₂ की पहचान पर निर्भर करते हैं; वह है, उसके एसाइल समूहों के लिए।

यदि दो आर समान हैं, तो कार्बोक्जिलिक एसिड के संबंधित नाम में 'एसिड' शब्द को 'एनहाइड्राइड' से बदल दें। और अगर, इसके विपरीत, दो रुपये अलग हैं, तो उन्हें वर्णमाला क्रम में नाम दिया गया है। इसलिए, यह जानने के लिए कि इसे क्या कहा जाना चाहिए, आपको पहले यह देखना होगा कि क्या यह एक सममित या असममित एसिड एनहाइड्राइड है।

(सीएच ₃ सीओ) ₂ ओ सममित है, चूंकि आर ₁ = आर ₂ = सीएच ₃ । यह एसिटिक या एथेनोइक एसिड से प्राप्त होता है, इसलिए इसका नाम पिछले स्पष्टीकरण के बाद है: एसिटिक या एथेनोइक एनहाइड्राइड। वही उल्लेख किया गया phthalic एनहाइड्राइड का सच है।

मान लें कि हमारे पास निम्न एनहाइड्राइड है:

सीएच ₃ सीओ (ओ) कॉच ₂ सीएच ₂ सीएच ₂ सीएच ₂ सीएच ₂ सीएच ₃

बाईं ओर एसिटाइल समूह एसिटिक एसिड से आता है, और दाईं ओर हेप्टानोइक एसिड से आता है। इस एनहाइड्राइड को नाम देने के लिए आपको इसके R समूहों को वर्णमाला क्रम में नाम देना होगा। तो, इसका नाम है: हेप्टानो एसिटिक एनहाइड्राइड।

अनुप्रयोग

अकार्बनिक एनहाइड्राइड्स में अनुप्रयोगों के असंख्य होते हैं, जो अपने हजारों लोहे और एल्यूमीनियम खनिजों और डाइऑक्साइड के साथ पृथ्वी की पपड़ी के कोटिंग के रूप में सामग्री, सिरेमिक, उत्प्रेरक, सीमेंट, इलेक्ट्रोड, उर्वरक आदि के संश्लेषण और निर्माण से होते हैं। जीवों द्वारा कार्बन का उत्सर्जन।

वे शुरुआती स्रोत का प्रतिनिधित्व करते हैं, वह बिंदु जहां अकार्बनिक सिंथेस में उपयोग किए जाने वाले कई यौगिक प्राप्त होते हैं। सबसे महत्वपूर्ण एनहाइड्राइड्स में से एक कार्बन डाइऑक्साइड, सीओ _{2 है} । यह प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक पानी के साथ है। और एक औद्योगिक स्तर पर, एसओ ₃ आवश्यक है क्योंकि इसमें से सल्फ्यूरिक एसिड की मांग की जाती है।

शायद, अधिकांश अनुप्रयोगों के साथ एनहाइड्राइड और होने (जबकि जीवन है) फॉस्फोरिक एसिड से एक है: एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट, बेहतर एटीपी के रूप में जाना जाता है, डीएनए में मौजूद है और चयापचय की "ऊर्जा मुद्रा" है।

ऑर्गेनिक एनहाइड्राइड्स

एसिडिक एनहाइड्राइड्स एसाइलेशन के माध्यम से प्रतिक्रिया करता है, या तो एक अल्कोहल के लिए, एक एस्टर का निर्माण, एक एमाइन, एक एमाइड को जन्म देने, या एक खुशबूदार अंगूठी।

इन यौगिकों में से प्रत्येक लाखों हैं, और एनहाइड्राइड बनाने के लिए हजारों हजारों कार्बोक्जिलिक एसिड विकल्प; इसलिए, सिंथेटिक संभावनाएं नाटकीय रूप से बढ़ती हैं।

इस प्रकार, मुख्य अनुप्रयोगों में से एक एक यौगिक में एक एसाइल समूह को शामिल करना है, जो इसकी संरचना के परमाणुओं या समूहों में से एक को प्रतिस्थापित करता है।

प्रत्येक अलग एनहाइड्राइड के अपने अनुप्रयोग होते हैं, लेकिन आम तौर पर बोलते हुए वे सभी समान तरीके से प्रतिक्रिया करते हैं। इस कारण से, इस प्रकार के यौगिकों का उपयोग बहुलक संरचनाओं को संशोधित करने, नए पॉलिमर बनाने के लिए किया जाता है; यानी कॉपोलिमर, रेजिन, कोटिंग्स इत्यादि।

उदाहरण के लिए, एसिटिक एनहाइड्राइड का उपयोग सेलूलोज़ के सभी ओएच समूहों (कम छवि) को एसिटाइल करने के लिए किया जाता है। इसके साथ, OH के प्रत्येक H को एक एसिटाइल समूह, COCH ₃ द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है ।

सेल्यूलोज। स्रोत: NEUROtiker, विकिमीडिया कॉमन्स से

इस तरह, सेलूलोज़ एसीटेट बहुलक प्राप्त किया जाता है। एक ही प्रतिक्रिया को एनएच ₂ समूहों के साथ अन्य बहुलक संरचनाओं के साथ रेखांकित किया जा सकता है, यह भी एसाइलेशन के लिए अतिसंवेदनशील है।

एस्पिरिन (एसिटाइलसैलिसिलिक एसिड) जैसी दवाओं के संश्लेषण के लिए भी ये अम्लीय प्रतिक्रियाएं उपयोगी होती हैं ।

उदाहरण

कार्बनिक एनहाइड्राइड के कुछ अन्य उदाहरणों को समाप्त करने के लिए दिखाया गया है। यद्यपि इनका कोई उल्लेख नहीं किया जाएगा, लेकिन सल्फर, सल्फर या यहां तक ​​कि फॉस्फोरस एनहाइड्राइड्स के लिए ऑक्सीजन परमाणुओं को प्रतिस्थापित किया जा सकता है।

-सी ₆ एच ₅ सीओ (ओ) सीओसी ₆ एच ₅: बेंजोइहाइड एनहाइड्राइड। समूह सी ₆ एच ₅ एक बेंजीन अंगूठी का प्रतिनिधित्व करता है। इसकी हाइड्रोलिसिस दो बेंजोइक एसिड का उत्पादन करती है।

-HCO (O) COH: फॉर्मिक एनहाइड्राइड। इसकी हाइड्रोलिसिस दो फार्मिक एसिड का उत्पादन करती है।

- C ₆ H ₅ CO (O) COCH ₂ CH ₃: बेंज़ोइक प्रोपेनोइक एनहाइड्राइड। इसकी हाइड्रोलिसिस बेंज़ोइक और प्रोपानोइक एसिड का उत्पादन करती है।

-सी _६ एच _११ सीओ (ओ) सीओसी _६ एच _११: साइक्लोहेक्सानैकारोसायलिक एनहाइड्राइड। सुगंधित छल्ले के विपरीत, ये संतृप्त होते हैं, बिना दोहरे बंधन के।

-सीएच ₃ सीएच ₂ सीएच ₂ सीओ (ओ) कोच ₂ सीएच ₃: प्रोपेनोइक ब्यूटेनोइक एनहाइड्राइड।

Succinic एनहाइड्राइड

Succinic एनहाइड्राइड। स्रोत: निन्जाताकोशेल, विकिमीडिया कॉमन्स से

यहां आपके पास एक और चक्रीय है, जो स्यूसिनिक एसिड से प्राप्त होता है, एक डाईकारबॉक्सिलिक एसिड। ध्यान दें कि तीन ऑक्सीजन परमाणु इस प्रकार के यौगिक की रासायनिक प्रकृति को कैसे प्रकट करते हैं।

मेलिक एनहाइड्राइड बहुत हद तक सक्सेनिक एनहाइड्राइड के समान है, इस अंतर के साथ कि कार्बन के बीच एक डबल बॉन्ड होता है जो पेंटागन का आधार बनता है।

ग्लूटेरिक एनहाइड्राइड

ग्लूटेरिक एनहाइड्राइड। स्रोत: Choij, विकिमीडिया कॉमन्स से

और अंत में, ग्लूटेरिक एसिड एनहाइड्राइड दिखाया गया है। यह संरचनात्मक रूप से षट्कोणीय वलय से मिलकर अन्य सभी से भिन्न होता है। फिर से, संरचना में तीन ऑक्सीजन परमाणु बाहर खड़े हैं।

अन्य एनहाइड्राइड्स, अधिक जटिल, हमेशा तीन ऑक्सीजन परमाणुओं द्वारा एक दूसरे के बहुत करीब से निकाले जा सकते हैं।

संदर्भ

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