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Cannizzaro प्रतिक्रिया एक कार्बनिक अनुपातहीनता या विघटन प्रतिक्रिया का एक उदाहरण है जिसमें अल्फ़ा हाइड्रोजन्स की कमी वाला एक एल्डिहाइड ऑक्सीकरण करता है और खुद को कार्बोक्जिलिक एसिड अणु और अल्कोहल अणु बनने के लिए कम कर देता है। प्रतिक्रिया को सोडियम या पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड जैसे मजबूत आधारों द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है, हालांकि कुछ कार्बनिक अल्कोक्साइड्स को उत्प्रेरक के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।
यह प्रतिक्रिया 1853 में इतालवी रसायनज्ञ स्टैनिस्लाओ कैनिजेरो द्वारा खोजी और वर्णित की गई थी, और इसकी विशिष्टता है कि इसमें एक एल्डिहाइड अणु से दूसरे एल्डिहाइड अणु के कार्बोनिल में एक हाइड्राइड समूह का प्रवास शामिल है, प्रभावी रूप से दूसरे को कम करता है जबकि पहले यह ऑक्सीकरण करता है।
कैनिजारो रिएक्शन सबस्ट्रेट्स
Cannizzaro प्रतिक्रिया होने के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त यह है कि प्रतिक्रिया करने वाले एल्डिहाइड में अल्फा हाइड्रोजन्स नहीं होते हैं। वास्तव में, कैनिजेरो ने बेन्जेल्डिहाइड का उपयोग करके प्रतिक्रिया की खोज की, एक सुगंधित एल्डिहाइड जिसमें एक बेंजीन रिंग से सीधे जुड़ा हुआ फॉर्मिल समूह होता है (इसलिए अल्फा कार्बन रिंग से संबंधित होता है)।
यह सीमा मुख्य रूप से इस तथ्य के कारण है कि प्रतिक्रिया एक मजबूत आधार द्वारा उत्प्रेरित होती है। यदि इसमें अल्फा हाइड्रोजन्स हैं, तो यह बहुत अधिक संभावना है कि बेस ने कहा कि हाइड्रोजन शुरू हो गया है, जिससे कैनिजेरो प्रतिक्रिया के बजाय एनोलेट और संभावित उत्पादों की एक और श्रृंखला हो सकती है।
यह भी उल्लेख किया जाना चाहिए कि, हालांकि प्रतिक्रिया को औपचारिक रूप से अनुपातहीनता के रूप में वर्गीकृत किया गया है (जिसका अर्थ है कि एक यौगिक ऑक्सीकरण करता है और खुद को कम करता है), कैनिजेरो प्रतिक्रिया को एक आड़े-तिरछे फैशन में भी किया जा सकता है, इस तरह से दो अलग-अलग एल्डिहाइड पर प्रतिक्रिया करता है। उनमें से दूसरे को कम करता है।
प्रतिक्रिया उपज के दृष्टिकोण से यह महत्वपूर्ण है। असमानता के मामले में पैदावार 50% तक सीमित है, क्योंकि हर अलग उत्पाद अणु के लिए दो प्रतिक्रियाशील अणुओं की आवश्यकता होती है।
प्रतिक्रिया तंत्र
कैनिजेरो प्रतिक्रिया के लिए दो स्वीकृत तंत्र हैं। दोनों बहुत समान हैं और हाइड्राइड आयन प्रवासन शामिल है, लेकिन उनके द्वारा अनुसरण किए जाने वाले कैनेटीक्स में भिन्नता है। प्रतिक्रिया के बाद दो तंत्रों में से कौन सा आधार की एकाग्रता पर निर्भर करेगा। ये तंत्र नीचे प्रस्तुत किए गए हैं:
कम आधार सांद्रता पर कैनिजेरो प्रतिक्रिया का तंत्र
चरण 1: कार्बोनिल कार्बन पर आधार का न्यूक्लियोफिलिक हमला
एल्डिहाइड का कार्बोनिल कार्बन न्यूक्लियोफिलिक हमले के लिए हमेशा एक अच्छा सब्सट्रेट होता है; हाइड्रॉक्साइड समूह, अच्छे आधार होने के अलावा, अच्छे न्यूक्लियोफाइल भी होते हैं।
चरण 2: हाइड्राइड आयन का दूसरे एल्डिहाइड अणु में स्थानांतरण
यह वह अवस्था है जो कैनिजारो प्रतिक्रिया की विशेषता है। इस चरण में, नकारात्मक ऑक्सीजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉनों के तीन एकाकी युग्मों में से एक कार्बन के साथ दोहरे बंधन को फिर से बंद कर देता है। हालाँकि, ऐसा होने के लिए, अन्य तीन बंधनों में से एक को आवश्यक रूप से तोड़ा जाना चाहिए, अन्यथा कार्बन ऑक्टेट नियम का उल्लंघन करेगा। यदि आप OH समूह के साथ बंधन तोड़ देते हैं, तो आप शुरुआत में वापस चले जाते हैं। वास्तव में ऐसा इसलिए होता है क्योंकि पहली प्रतिक्रिया उत्क्रमणीय होती है। एकमात्र अन्य विकल्प हाइड्रोजन के साथ बंधन को तोड़ना है, जो हमला करने के लिए सकारात्मक केंद्र की तलाश में इलेक्ट्रॉनों की जोड़ी लेता है। यह केंद्र दूसरे एल्डिहाइड अणु के कार्बोनिल कार्बन द्वारा प्रदान किया जाता है।
इस चरण के दौरान, मूल एल्डिहाइड का कार्बोनिल कार्बन ऑक्सीजन के साथ दो बंधनों से तीन होने में बदल जाता है। साथ ही, यह एक हाइड्रोजन बंधन खो देता है। इसका मतलब है कि इस चरण के दौरान इस कार्बन का ऑक्सीकरण होता है। दूसरी ओर, दूसरा कार्बोनिल कार्बन जिसका ऑक्सीजन के साथ दोहरा बंधन था, अब केवल एक है, जबकि एक अतिरिक्त हाइड्रोजन के साथ भी समाप्त हो रहा है। इस कारण से, प्रतिक्रिया के दूसरे चरण के दौरान यह कार्बन कम हो जाता है।
चरण 3: एल्कोक्साइड का प्रोटोनेशन
प्रतिक्रिया के दूसरे चरण के अंत में, एक कार्बोक्जिलिक एसिड अणु और एल्कोक्साइड आयन प्राप्त होते हैं। हालांकि, चूंकि कार्बोक्जिलिक एसिड अल्कोहल की तुलना में बहुत अधिक अम्लीय होते हैं, इसलिए एल्कोक्साइड आयन कार्बोक्जिलिक एसिड को कार्बोक्जिलिक आयन और अल्कोहल देने के लिए जल्दी से डीप्रोटोन करता है, जो प्रतिक्रिया के अंतिम उत्पाद हैं।
उच्च आधार सांद्रता पर कैनिजेरो प्रतिक्रिया का तंत्र
इस मामले में, प्रतिक्रिया का पहला चरण पिछले मामले की तरह ही है, यानी एल्डिहाइड के कार्बोनिल पर बेस का न्यूक्लियोफिलिक हमला। हालाँकि, हाइड्राइड समूह के प्रवास से पहले एक अतिरिक्त कदम है।
चरण 1: कार्बोनिल कार्बन पर आधार का न्यूक्लियोफिलिक हमला
चरण 2: हाइड्रॉक्सिल समूह का अवक्षेपण
जब आधार की सांद्रता काफी अधिक होती है, तो आधार से एक दूसरा हाइड्रॉक्साइड आयन चरण 1 में नवगठित हाइड्रॉक्सिल पर हमला करता है। यह डायनियन आरसीएचओ 2 -2 बनाता है । आरसीएचओ 2 डायनियन पिछले तंत्र की प्रजातियों की तुलना में हाइड्राइड समूह को अधिक आसानी से खो देता है।
चरण 3: हाइड्राइड समूह का प्रवासन
यह चरण हाइड्रॉक्सिल समूह के अवक्षेपण के बराबर है, इस अंतर के साथ कि तटस्थ कार्बोक्जिलिक एसिड के बजाय कार्बोक्सिलेट सीधे बनता है। जैसा कि पिछले मामले में, एल्कोक्साइड भी बनता है।
चरण 4: एल्कोक्साइड का प्रोटोनेशन
अंतिम अल्कोहल देने के लिए, पिछले चरण में बने एल्कोक्साइड आयन को प्रोटोनेट किया जाना चाहिए। इस मामले में, कार्बोक्जिलिक एसिड का हाइड्रोजन अब उपलब्ध नहीं है, इसलिए अल्कोक्साइड एक प्रोटॉन को पानी के अणु से हटा देता है जो एक विलायक के रूप में कार्य करता है, दूसरे हाइड्रॉक्साइड अणु को पुन: उत्पन्न करता है।
प्रतिक्रिया कैनेटीक्स
चूंकि तंत्र आधार की एकाग्रता के साथ भिन्न होता है, प्रतिक्रिया की गतिकी या इसकी दर कानून भी भिन्न होता है। जब आधार सांद्रता कम होती है, तो प्रतिक्रिया तीसरे क्रम के कैनेटीक्स (एल्डिहाइड के संबंध में दूसरा और हाइड्रॉक्साइड के संबंध में पहला) का अनुसरण करती है, जैसा कि निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिखाया गया है:
दूसरी ओर, जब क्षार की सांद्रता अधिक होती है, तो अभिकर्मक के रूप में कार्य करने के अलावा, हाइड्रॉक्साइड उत्प्रेरक के रूप में भी कार्य करता है। इस कारण से, प्रतिक्रिया हाइड्रॉक्साइड आयनों के संबंध में एक दूसरे क्रम कैनेटीक्स और एक वैश्विक चौथे क्रम का पालन करती है:
कैनिजारो प्रतिक्रिया के अनुप्रयोग
Cannizzaro प्रतिक्रिया को जो आशाजनक बनाता है वह यह है कि यह कमरे के तापमान और वायुमंडलीय दबाव (यानी, 1 वातावरण के क्रम में मामूली कम दबाव पर) पर होता है, जबकि कई अन्य सिंथेटिक प्रतिक्रियाएं जो समान उत्पाद देती हैं, उन्हें उच्च तापमान या दबाव की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, यह आम तौर पर एक विलायक के रूप में पानी का उपयोग करके किया जा सकता है। दोनों विशेषताएँ इस प्रतिक्रिया को औद्योगिक स्तर पर एल्डिहाइड को अल्कोहल में कम करने का एक सस्ता तरीका बनाती हैं।
कुछ सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में विभिन्न ग्लाइकोल और पॉलीओल्स का संश्लेषण शामिल है जो उद्योग में बहुत महत्वपूर्ण हैं। कुछ नियोपेंटाइल ग्लाइकोल (2,2-डाइमिथाइलप्रोपेन-1,3-डायोल), 2,2-बीआईएस (हाइड्रॉक्सीमिथाइल) प्रोपेन-1,3-डायोल और 2-एथिल-2-हाइड्रॉक्सीमिथाइल हैं। इन यौगिकों का उपयोग वार्निश, प्लास्टिसाइज़र और पायसीकारी की तैयारी के साथ-साथ ग्लिसरीन के विकल्प के रूप में किया जाता है।
कैनिजारो प्रतिक्रिया के उदाहरण
बेंजाल्डिहाइड प्रतिक्रिया:
फॉर्मलडिहाइड प्रतिक्रिया:
2,2-डाइमिथाइलप्रोपेनल की प्रतिक्रिया:
संदर्भ
- केरी, एफ।, और गिउलिआनो, आर। (2014)। कार्बनिक रसायन (9वां संस्करण ।)। मैड्रिड, स्पेन: मैकग्रा-हिल इंटरमेरिकाना डे एस्पाना एसएल
- स्मिथ, एमबी, और मार्च, जे। (2001)। मार्च एडवांस्ड ऑर्गेनिक केमिस्ट्री: रिएक्शन्स, मैकेनिज्म, एंड स्ट्रक्चर, 5वां संस्करण (5वां संस्करण)। होबोकेन, एनजे: विली-इंटरसाइंस।
- रेज़, डी। (2015)। कैनिजारो की प्रतिक्रिया । https://www.slideshare.net/DanielaReyes20/reaccin-de-cannizzaro से लिया गया
- कैनिजारो रिएक्शन: औद्योगिक महत्व (एन डी)। http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/en/ch/2/vlu/oxidation_reduktion/red_cannizzaro.vlu/Page/vsc/en/ch/2/oc/reaktionen/formale_systematik/oxidation_reduktion/ से पुनर्प्राप्त reduktion/ersatz_o_n_durch_h/carbonsaeuren_und_derivate/cannizzaro/anwendung2.vscml.html
