कार्बोक्सिलिक अम्ल और उनके व्युत्पन्न

कार्बोक्सिलिक अम्ल और उनके व्युत्पन्न जैविक रसायन में कार्यात्मक समूहों का एक महत्वपूर्ण वर्ग होते हैं। इन यौगिकों की विशेष संरचनात्मक समूहों और कार्यात्मक गुणों के कारण जैविक और औद्योगिक संदर्भों दोनों में इनका महत्व है।

कार्बोक्सिलिक अम्लों की संरचना और नामकरण

कार्बोक्सिलिक अम्ल कार्यात्मक समूह में एक कार्बन परमाणु होता है जो एक ऑक्सीजन परमाणु से युग्म-बंधित होता है और एक हाइड्रॉक्सिल समूह से एकल-बंधित होता है। इस परमाणुओं के संयोजन से -COOH कार्यात्मक समूह बनता है।

R−C(=O)OH

IUPAC नामकरण में, कार्बोक्सिलिक अम्लों को माता कार्बन से -e समाप्ति को -oic अम्ल के साथ बदलकर नामांकित किया जाता है। उदाहरण के लिए, मिथेन से व्युत्पन्न कार्बोक्सिलिक अम्ल को मिथेनोइक अम्ल कहा जाता है।

कार्बोक्सिलिक अम्लों के उदाहरण:

• फॉर्मिक अम्ल (HCOOH), जिसे मिथेनोइक अम्ल भी कहा जाता है
• एसिटिक अम्ल (CH3COOH), जिसे एथेनोइक अम्ल भी कहा जाता है
• प्रोपेनोइक अम्ल (CH3CH2COOH)
• बुटेनोइक अम्ल (CH3(CH2)2COOH)
• बेंजोइक अम्ल (C6H5COOH)

कार्बोक्सिलिक अम्लों का दृश्यावलोकन

कार्बोक्सिलिक अम्ल की संरचना एक सरल सूत्र से समझी जा सकती है:

यह संरचना एक कार्बोक्सिल समूह को एक सामान्य जैविक समूह से जोड़े जाने का प्रतिनिधित्व करती है, जिसे R के रूप में सोचा जाता है

कार्बोक्सिलिक अम्लों के गुण

कार्बोक्सिलिक अम्लों को उनके अम्लीय गुणों के लिए जाना जाता है, जो उनके हाइड्रोजन आयन (H+) दान करने की क्षमता के कारण होता है। अम्लीयता उत्पन्न होती है क्योंकि कार्बोक्सिलेट आयन, जिसे हाइड्रोजन आयन का दान करने के बाद बनाया जाता है, उसे प्रतिध्वनि के माध्यम से स्थिर किया जाता है।

• वे आमतौर पर संबंधित आणविक भार के एल्डीहाइड्स, कीटोन और शराबों से उच्च तापमान बिंदुओं के होते हैं क्योंकि वे हाइड्रोजन बंधन बनाते हैं।
• ये आमतौर पर कमजोर अम्ल होते हैं, जिनके pkA मान लगभग 4 से 5 तक होते हैं।
• वे हाइड्रोजन बंधन बनाकर उनके पानी में घुलनशीलता को प्रभावित कर सकते हैं।

कार्बोक्सिलिक अम्ल व्युत्पन्न

कार्बोक्सिलिक अम्लों से कई व्युत्पन्न बनाए जा सकते हैं जिससे -COOH समूह के हाइड्रॉक्सिल भाग को किसी अन्य समूह के साथ बदल सकते हैं। इनमें शामिल हैं:

एस्टर

एस्टर कार्बोक्सिलिक अम्लों से प्राप्त होते हैं जिससे हाइड्रॉक्सिल समूह के हाइड्रोजन को एक अल्काइल समूह के साथ बदल दिया जाता है। इससे -COOH -COOR' में बदल जाता है जहां R' एक अल्काइल समूह होता है।

R−C(=O)OR'

एस्टर को उस शराब और अम्ल के आधार पर नामांकित किया जाता है जिससे वे प्राप्त होते हैं। उदाहरण के लिए, एथिल एसीटेट एसिटिक अम्ल और एथेनॉल से प्राप्त होता है।

एमाइड्स

जब कार्बोक्सिलिक अम्ल में हाइड्रॉक्सिल समूह को अमिनो समूह के साथ बदल दिया जाता है, तो यह एक एमाइड का निर्माण करता है। एमाइड की सामान्य संरचना -CONHR' होती है, जहां R' हाइड्रोजन या अल्काइल समूह हो सकता है।

R−C(=O)NHR'

एमाइड्स का नाम -ic अम्ल या -oic अम्ल प्रत्यय को - एमाइड में बदलकर किया जाता है।

अन्हाइड्राइड्स

अन्हाइड्राइड्स दो कार्बोक्सिलिक अम्ल अणुओं के संघनन से बनते हैं, जिससे एक जल अणु निकलता है। उनकी सामान्य संरचना (RCO)₂O होती है।

R−C(=O)O−C(=O)R'

अन्हाइड्राइड्स को उन कार्बोक्सिलिक अम्लों के आधार पर नामांकित किया जाता है जिनसे वे प्राप्त होते हैं, जैसे कि एसिटिक अन्हाइड्राइड एसिटिक अम्ल से।

कार्बोक्सिलिक अम्लों और उनके व्युत्पन्नों की प्रतिक्रियाएँ

कार्बोक्सिलिक अम्ल और व्युत्पन्न उनके कार्यात्मक समूह के बहुमुखी प्रयोग के कारण विभिन्न प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाओं में शामिल होते हैं।

घटाव

कार्बोक्सिलिक अम्लों को लिथियम एल्युमिनियम हाइड्राइड (LiAlH4) जैसे अपचायक एजेंटों का उपयोग करके प्राथमिक शराबों में घटाया जा सकता है। अपचयन इस प्रकार आगे बढ़ता है:

R−C(=O)OH + 4 [H] ⟶ R−CH2OH + H2O

एस्टरीकरण

कार्बोक्सिलिक अम्ल शराबों के साथ अम्ल उत्प्रेरक की उपस्थिति में प्रतिक्रिया करते हैं जिससे एस्टर बनता है, इस प्रक्रिया को एस्टरीकरण कहा जाता है।

R−C(=O)OH + R'OH ⇌ R−C(=O)OR' + H2O

इस संतुलन प्रतिक्रिया को उसके बनने के समय से पानी को हटाकर दाईं ओर ले जाया जा सकता है।

न्यूक्लियोफिलिक एसिल प्रतिस्थापन

कार्बोक्सिलिक अम्ल व्युत्पन्न न्यूक्लियोफिलिक एसिल प्रतिस्थापन के अधीन होते हैं जहां एक न्यूक्लियोफाइल द्वारा गमन समूह को प्रतिस्थापित किया जाता है। यह प्रतिक्रिया तंत्र एक प्रकार के कार्बोक्सिलिक अम्ल व्युत्पन्न को दूसरे में परिवर्तित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

महत्व और अनुप्रयोग

कार्बोक्सिलिक अम्ल और उनके व्युत्पन्न अनेक क्षेत्रों में बहुत अधिक महत्व रखते हैं। इन्हें औषधि उद्योग में बृहद रूप से उपयोग किया जाता है, भोजन में परिरक्षक के रूप में और विभिन्न रासायनिक यौगिकों के संश्लेषण में मध्यवर्ती के रूप में।

• एसिटिक अम्ल को एक परिरक्षक के रूप में और प्रयोगशालाओं और उद्योगों में एक अभिकारक के रूप में भी उपयोग किया जाता है।
• एस्टर को सुगंध, स्वाद, और विलायक के रूप में विशद रूप से प्रयोग किया जाता है।
• एमाइड्स प्रोटीन में पाए जाते हैं और दवाओं के विकास में महत्वपूर्ण होते हैं।

सारांश

कार्बोक्सिलिक अम्ल और उनके व्युत्पन्न जैविक रसायन में एक मूलभूत विषय हैं, जो जैविक अणुओं की व्यवहार और परिवर्तन के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। उनके विविध संरचनाएं और प्रतिक्रिया की विशेषताएं उन्हें प्राकृतिक और औद्योगिक रासायनिक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण बनाती हैं।

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