કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં સોડિયમ સાયનાઇડનો બહુમુખી ઉપયોગ

પરિચય

સોડિયમ સાઇનાઇડ (NaCN), રાસાયણિક સૂત્ર NaCN સાથે, એક સફેદ સ્ફટિકીય ઘન અથવા પાવડર છે જે પાણીમાં ખૂબ જ દ્રાવ્ય છે અને તેમાં હળવી, કડવી બદામની ગંધ છે. તેની ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયાશીલતાને કારણે, તેનો વ્યાપક ઉપયોગ વિવિધ પ્રકારના કાર્બનિક સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયાઓ. જોકે, એ નોંધવું મહત્વપૂર્ણ છે કે સોડિયમ સાયનાઇડ અત્યંત ઝેરી છે અને તેને અત્યંત કાળજી સાથે અને સલામતી પ્રોટોકોલના કડક પાલન સાથે સંભાળવું જોઈએ. આ લેખમાં વિવિધ ઉપયોગોની શોધ કરવામાં આવી છે સોડિયમ સાયનાઇડ કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં.

ઓર્ગેનિક સિન્થેસિસમાં એપ્લિકેશન

સ્ટ્રેકર પ્રતિક્રિયા

સૌથી જાણીતા ઉપયોગોમાંનો એક સોડિયમ સાયનાઇડ કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં સ્ટ્રેકર પ્રતિક્રિયા હોય છે. આ પ્રતિક્રિયા α - એમિનો એસિડના સંશ્લેષણ માટે એક શક્તિશાળી પદ્ધતિ છે. સ્ટ્રેકર પ્રતિક્રિયામાં, એલ્ડીહાઇડ અથવા કીટોન એમોનિયમ ક્લોરાઇડ (NH₄Cl) અને સોડિયમ સાયનાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. સામાન્ય પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિ નીચે મુજબ છે:

1. સૌપ્રથમ, એલ્ડીહાઇડ અથવા કીટોન એમોનિયા (એમોનિયમ ક્લોરાઇડમાંથી - સીટુ બને છે) સાથે પ્રતિક્રિયા આપીને ઇમાઇન બનાવે છે. કાર્બનએલ્ડીહાઇડ અથવા કીટોનના yl જૂથને પ્રોટોનેટેડ કરવામાં આવે છે, જે તેને વધુ ઇલેક્ટ્રોફિલિક બનાવે છે. પછી, એમોનિયા પ્રોટોનેટેડ કાર્બોનિલ કાર્બન પર હુમલો કરે છે, ત્યારબાદ ડિપ્રોટોનેશન દ્વારા ઇમાઇન બનાવે છે.

2. આગળ, સોડિયમ સાયનાઇડમાંથી નીકળતો સાયનાઇડ આયન (CN⁻) ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરે છે અને ઇમાઇન કાર્બન પર હુમલો કરે છે. આ α - એમિનો નાઇટ્રાઇલ ઇન્ટરમીડિયેટ બનાવે છે.

3. છેલ્લે, એસિડિક અથવા મૂળભૂત પરિસ્થિતિઓમાં α-એમિનો નાઇટ્રાઇલનું હાઇડ્રોલિસિસ અનુરૂપ α-એમિનો એસિડ આપે છે.

સ્ટ્રેકર પ્રતિક્રિયા એમિનો જૂથ અને કાર્બોક્સિલ જૂથ (નાઈટ્રાઈલના હાઇડ્રોલિસિસ પછી) બંનેને એક કાર્બન અણુ પર દાખલ કરવાનો સીધો રસ્તો પૂરો પાડે છે, જે પ્રોટીનના બિલ્ડીંગ બ્લોક્સ, એમિનો એસિડના સંશ્લેષણ માટે મહત્વપૂર્ણ છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ફોર્માલ્ડીહાઇડ (HCHO) એમોનિયમ ક્લોરાઇડ અને સોડિયમ સાયનાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, ત્યારબાદ હાઇડ્રોલિસિસ થાય છે, ત્યારે ગ્લાયસીન (NH₂CH₂COOH), સૌથી સરળ એમિનો એસિડ, મેળવી શકાય છે.

નાઈટ્રાઈલ્સની તૈયારી

સોડિયમ સાયનાઇડનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે નાઇટ્રાઇલ્સ બનાવવા માટે થાય છે. અવેજી પ્રતિક્રિયામાં, આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સ (જેમ કે મિથાઇલ બ્રોમાઇડ, CH₃Br) ડાયમિથાઇલ સલ્ફોક્સાઇડ (DMSO) અથવા એસિટોન જેવા ધ્રુવીય એપ્રોટિક દ્રાવકમાં સોડિયમ સાયનાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. પ્રતિક્રિયા SN2 પદ્ધતિ દ્વારા આગળ વધે છે, જ્યાં સાયનાઇડ આયન હેલોજન સાથે બંધાયેલા કાર્બન અણુ પર હુમલો કરે છે. હેલોજન અણુ વિસ્થાપિત થાય છે, અને એક આલ્કાઇલ નાઇટ્રાઇલ રચાય છે. ઉદાહરણ તરીકે:

CH₃Br + NaCN → CH₃CN + NaBr

કેટલાક કિસ્સાઓમાં સોડિયમ સાયનાઇડનો ઉપયોગ કરીને એરિલ નાઇટ્રાઇલ્સનું સંશ્લેષણ પણ કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, કેટલીક સંક્રમણ - ધાતુ - ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાઓમાં, કોપર(I) સાયનાઇડ (CuCN) અથવા પેલેડિયમ ઉત્પ્રેરક જેવા ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં એરિલ હલાઇડ્સ સોડિયમ સાયનાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપી શકે છે. આ પ્રતિક્રિયા - CN કાર્યાત્મક જૂથને સુગંધિત રિંગ પર દાખલ કરવાની મંજૂરી આપે છે, જે વિવિધ ફાર્માસ્યુટિકલ્સ, કૃષિ રસાયણો અને રંગોના સંશ્લેષણમાં ઉપયોગી છે.

બેન્ઝોઈન ઘનીકરણ

બેન્ઝોઈન ઘનીકરણ એ બીજી મહત્વપૂર્ણ પ્રતિક્રિયા છે જેમાં સોડિયમ સાયનાઇડ મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. આ પ્રતિક્રિયામાં, સુગંધિત એલ્ડીહાઇડ્સ (એલ્ડીહાઇડ્સ જેમાં સુગંધિત રિંગ હોય છે, જેમ કે બેન્ઝાલ્ડીહાઇડ, C₆H₅CHO) આલ્કોહોલિક દ્રાવણમાં સોડિયમ સાયનાઇડના ઉત્પ્રેરક જથ્થાની હાજરીમાં પ્રતિક્રિયા આપે છે. પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિમાં નીચેના પગલાં શામેલ છે:

1. સાયનાઇડ આયન સૌપ્રથમ બેન્ઝાલ્ડીહાઇડના કાર્બોનિલ કાર્બનમાં ઉમેરાય છે, જે ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરે છે. આ ઉમેરણ ઉત્પાદન સાયનોહાઇડ્રિન જેવું મધ્યવર્તી છે.

2. સાયનોહાઇડ્રિન જેવા મધ્યવર્તીના ઓક્સિજન અણુ પરનો નકારાત્મક ચાર્જ પછી બીજા બેન્ઝાલ્ડીહાઇડ પરમાણુના કાર્બોનિલ કાર્બન પર હુમલો કરી શકે છે.

3. પ્રોટોન ટ્રાન્સફર પગલાંઓની શ્રેણી અને સાયનાઇડ આયનના નાબૂદી પછી, બેન્ઝોઇન (α - હાઇડ્રોક્સિ - કીટોન) રચાય છે.

બેન્ઝોઈન કન્ડેન્સેશન બે એલ્ડીહાઈડ પરમાણુઓ વચ્ચે એક નવું કાર્બન - કાર્બન બોન્ડ બનાવવાનો માર્ગ પૂરો પાડે છે, જે વધુ જટિલ કાર્બનિક અણુઓના સંશ્લેષણમાં મૂલ્યવાન છે. જોકે તાજેતરના વર્ષોમાં, સોડિયમ સાયનાઇડને થિયાઝોલિયમ ક્ષાર અથવા વિટામિન B₁ જેવા વધુ પર્યાવરણને અનુકૂળ ઉત્પ્રેરકથી બદલવાના પ્રયાસો કરવામાં આવ્યા છે, તેમ છતાં કેટલાક કિસ્સાઓમાં સોડિયમ સાયનાઇડનો ઉપયોગ કરવાની પરંપરાગત પદ્ધતિ હજુ પણ સુસંગત છે.

અસંતૃપ્ત સંયોજનોમાં ઉમેરણ પ્રતિક્રિયાઓ

સોડિયમ સાયનાઇડ અસંતૃપ્ત સંયોજનો સાથે વધારાની પ્રતિક્રિયાઓમાં પણ ભાગ લઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં, તે α,β - અસંતૃપ્ત કાર્બોનિલ સંયોજનો (જેમ કે એક્રોલિન, CH₂=CHCHO) ઉમેરી શકે છે. પ્રતિક્રિયા માઈકલ - પ્રકારના ઉમેરણ પદ્ધતિને અનુસરે છે, જ્યાં સાયનાઇડ આયન α,β - અસંતૃપ્ત કાર્બોનિલ સંયોજનના β - કાર્બન પર હુમલો કરે છે. આ પ્રતિક્રિયાનો ઉપયોગ અસંતૃપ્ત પ્રણાલી પર સાયનોમિથાઈલ જૂથ (-CH₂CN) દાખલ કરવા માટે કરી શકાય છે, જેને આગળ અન્ય કાર્યાત્મક જૂથોમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, પરિણામી ઉત્પાદનને કાર્બોક્સિલિક એસિડ બનાવવા માટે હાઇડ્રોલાઇઝ કરી શકાય છે અથવા એમાઇન બનાવવા માટે ઘટાડી શકાય છે.

સલામતી બાબતો

જેમ પહેલા ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, સોડિયમ સાયનાઇડ અત્યંત ઝેરી છે. સોડિયમ સાયનાઇડનો શ્વાસમાં લેવો, ગળવો અથવા ત્વચાનો સંપર્ક જીવલેણ બની શકે છે. તે એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને હાઇડ્રોજન સાયનાઇડ (HCN) ઉત્પન્ન કરે છે, જે એક અત્યંત ઝેરી ગેસ છે. સોડિયમ સાયનાઇડનો ઉપયોગ કરતી વખતે, નીચેના સલામતી પગલાંનું કડક પાલન કરવું આવશ્યક છે:

1. ઝેરી વાયુઓના સંચયને રોકવા માટે સારી રીતે વેન્ટિલેટેડ ફ્યુમ હૂડમાં ઉપયોગ કરો.

2. યોગ્ય વ્યક્તિગત રક્ષણાત્મક સાધનો પહેરો, જેમાં મોજા, ગોગલ્સ અને લેબ કોટનો સમાવેશ થાય છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, રેસ્પિરેટરની જરૂર પડી શકે છે.

3. સોડિયમ સાયનાઇડને એસિડ અને અન્ય પ્રતિક્રિયાશીલ રસાયણોથી દૂર સુરક્ષિત, લેબલવાળા કન્ટેનરમાં સંગ્રહિત કરો.

4. પાણી છલકાય કે અકસ્માત થાય તો યોગ્ય કટોકટી પ્રતિભાવ યોજનાઓ અને સાધનો તૈયાર રાખો.

ઉપસંહાર

સોડિયમ સાયનાઇડ કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં એક બહુમુખી અને મહત્વપૂર્ણ રીએજન્ટ છે. તે એમિનો એસિડ, નાઇટ્રાઇલ અને α - હાઇડ્રોક્સી - કીટોન્સ જેવા વિવિધ મુખ્ય કાર્યાત્મક જૂથોની રચનાને સક્ષમ બનાવે છે, અને મહત્વપૂર્ણ કાર્બન - કાર્બન બોન્ડ - રચના પ્રતિક્રિયાઓમાં ભાગ લે છે. તેની ઝેરી અસર હોવા છતાં, જ્યારે અત્યંત કાળજી અને સલામતી નિયમોનું પાલન કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે ફાર્માસ્યુટિકલ્સથી લઈને સૂક્ષ્મ રસાયણો સુધીના કાર્બનિક સંયોજનોની વિશાળ શ્રેણીની તૈયારી માટે કૃત્રિમ રસાયણશાસ્ત્રીના ટૂલકીટમાં એક આવશ્યક સાધન બની રહે છે. જો કે, ચાલુ સંશોધન પ્રયાસો સમાન કૃત્રિમ લક્ષ્યોને પ્રાપ્ત કરવા માટે વૈકલ્પિક, સલામત પદ્ધતિઓ વિકસાવવા પર કેન્દ્રિત છે.