ඩයසෝනියම් ලවණ හා ඇසෝ සායම්
ඒකකය 10 · නයිට්‍රජන් අඩංගු කාබනික සංයෝග
බෙන්සීන්ඩයසෝනියම් ක්ලෝරයිඩ් සෑදීම, –N₂⁺ කාණ්ඩය OH, Cl, Br, I, CN හා H මගින් ආදේශ කිරීම, ඇසෝ සායම් සෑදීමට ෆීනෝල් හා 2-නැප්තෝල් සමඟ යුග්මනය, හා ඇරෝමැටික සංස්ලේෂණයේ දී මෙම ප්‍රතික්‍රියා භාවිතය.
බෙන්සීන්ඩයසෝනියම් ක්ලෝරයිඩ්
ඇනිලීන් වැඩිපුර තනුක හයිඩ්‍රොක්ලෝරික් අම්ලයේ දිය කර අයිස් තුළ 0–5 °C දක්වා සිසිල් කරන්න. ඉන්පසු උෂ්ණත්වය 5 °C ට අඩුවෙන් තබා ගනිමින් සීතල සෝඩියම් නයිට්‍රයිට් ද්‍රාවණය සෙමින් එකතු කරන්න: $$\mathrm{C_6H_5NH_2 + NaNO_2 + 2HCl \rightarrow C_6H_5N_2^+Cl^- + NaCl + 2H_2O}$$ ඵලය වන බෙන්සීන්ඩයසෝනියම් ක්ලෝරයිඩ් ද්‍රාවණයේ ම පවතී. වියළි ඝනය පිපිරිය හැකි බැවින් එය වෙන් කර නොගන්නා අතර වහා ම භාවිත කරයි.
- සීතල ඇයි? ආසන්න වශයෙන් 10 °C ට වැඩි විට ඩයසෝනියම් අයනය ජලය සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කර ෆීනෝල් හා N₂ වායුව දෙයි. වැඩිපුර අම්ලය ඩයසෝනියම් අයනය ප්‍රතික්‍රියා නොකළ ඇනිලීන් සමඟ යුග්මනය වීම වළක්වයි.
- C₂H₅N₂⁺ ට වඩා ස්ථායී ඇයි? ඇරයිල් අයනයේ වළල්ලේ π ඉලෙක්ට්‍රෝන –N≡N⁺ කාණ්ඩය සමඟ අතිච්ඡාදනය වී ධන ආරෝපණය විස්ථානගත කරයි. ඇල්කයිල්ඩයසෝනියම් අයනයකට එවැනි උපකාරයක් නැති බැවින් එය වහා ම N₂ නිදහස් කරයි; එතිල්ඇමීන් සීතලේ දී පවා බුබුළු දෙන්නේ එබැවිනි.
ආදේශ ප්‍රතික්‍රියා (N₂ ඉවත් වේ)
–N₂⁺ කාණ්ඩය ඉතා ස්ථායී අණුවක් වන නයිට්‍රජන් වායුව ලෙස ඉවත් වන බැවින් එය පහසුවෙන් ආදේශ වේ:
| ප්‍රතිකාරකය හා තත්ත්ව | ඵලය | නම |
|---|---|---|
| H₂O, රත් කර (10 °C ට වැඩි) | C₆H₅OH | ෆීනෝල් |
| KI(aq), කාමර උෂ්ණත්වය | C₆H₅I | අයඩොබෙන්සීන් |
| HCl හි CuCl | C₆H₅Cl | ක්ලෝරොබෙන්සීන් |
| HBr හි CuBr | C₆H₅Br | බ්‍රෝමොබෙන්සීන් |
| KCN හි CuCN | C₆H₅CN | බෙන්සොනයිට්‍රයිල් |
| H₃PO₂ (ෆොස්ෆිනික් අම්ලය) | C₆H₆ | බෙන්සීන් |
$$\mathrm{C_6H_5N_2^+Cl^- + H_2O \rightarrow C_6H_5OH + N_2 + HCl}$$ $$\mathrm{C_6H_5N_2^+ + I^- \rightarrow C_6H_5I + N_2}$$ කොපර්(I) ප්‍රතික්‍රියා සැන්ඩ්මයර් ප්‍රතික්‍රියා (Sandmeyer Reactions) ලෙස හැඳින්වේ. අයඩොබෙන්සීන් සඳහා කොපර් උත්ප්‍රේරකයක් අවශ්‍ය නොවේ. මෙම ප්‍රතික්‍රියා වැදගත් වන්නේ: –NH₂ හෝ –OH දැනටමත් ඇති වළල්ලකට අධි-ආදේශයකින් තොරව ක්ලෝරීන් හා බ්‍රෝමීන් එකතු කළ නොහැකි බැවින්, අයඩින් බෙන්සීන් සෘජුව ආදේශ නොකරන බැවින්, හා සෘජු ආදේශයෙන් –CN කිසිසේත් ම වළල්ලකට එකතු කළ නොහැකි බැවිනි. ඉන්පසු බෙන්සොනයිට්‍රයිල් බෙන්සොයික් අම්ලය බවට ජල විච්ඡේදනය කිරීමට හෝ ෆීනයිල්මෙතිල්ඇමීන් C₆H₅CH₂NH₂ බවට ඔක්සිහරණය කිරීමට හැකි ය.
යුග්මන ප්‍රතික්‍රියා (N₂ ඉතිරි වේ)
ඩයසෝනියම් අයනය දුර්වල ඉලෙක්ට්‍රෝනකාමියකි (Electrophile). එය පහර දෙන්නේ –O⁻ හෝ –NH₂ දරන, ඉලෙක්ට්‍රෝනවලින් ඉතා පොහොසත් වළලුවලට පමණක් වන අතර පැරා ස්ථානයේ (පැරා අවහිර නම් ඕතෝ) ආදේශ වේ. අවසානයේ වළලු දෙක ඇසෝ කාණ්ඩයකින් (Azo Group), –N=N– මගින් සම්බන්ධ වේ.
- 0–5 °C දී NaOH(aq) හි ෆීනෝල් සමඟ: ෆීනොක්සයිඩ් අයනය යුග්මනය වී 4-හයිඩ්‍රොක්සිඇසොබෙන්සීන් නම් තැඹිලි-කහ අවක්ෂේපය දෙයි: $$\mathrm{C_6H_5N_2^+ + C_6H_5O^- \rightarrow C_6H_5{-}N{=}N{-}C_6H_4{-}OH}$$ ක්ෂාරය ෆීනෝල්, බෙහෙවින් ප්‍රතික්‍රියාශීලී ෆීනොක්සයිඩ් බවට පත් කරයි.
- NaOH(aq) හි නැප්තලීන්-2-ඕල් (2-නැප්තෝල්, β-නැප්තෝල්) සමඟ: තද රතු-තැඹිලි අවක්ෂේපයක්. ප්‍රාථමික ඇරෝමැටික ඇමීනයක් සඳහා සම්මත පරීක්ෂාව මෙය යි: 0–5 °C දී ඩයසෝකරණය කර, ඉන්පසු ක්ෂාරීය 2-නැප්තෝල් එකතු කරන්න.
- දුර්වල ආම්ලික ද්‍රාවණයක ඇනිලීන් සමඟ: 4-ඇමයිනොඇසොබෙන්සීන්, කහ සායමකි.
–N=N– කාණ්ඩය ඇරෝමැටික වළලු දෙක දෘශ්‍ය ආලෝකය අවශෝෂණය කරන එක් දිගු විස්ථානගත π පද්ධතියක් බවට සම්බන්ධ කරන බැවින් ඇසෝ සංයෝග වර්ණවත් ය. බොහෝ සායම් (කපු, ආහාර හා රෙදිපිළි සඳහා) හා මෙතිල් ඔරේන්ජ් වැනි අම්ල–භස්ම දර්ශක ඇසෝ සංයෝග වේ.
සංස්ලේෂණයේ දී ඩයසෝනියම් ලවණ භාවිතය
බෙන්සීන් → නයිට්‍රොබෙන්සීන් → ඇනිලීන් → ඩයසෝනියම් ලවණය යනු බොහෝ ආදේශිත බෙන්සීන සඳහා මාර්ගයකි.
උදාහරණය: පියවර තුනකින් බෙන්සීන් ෆීනෝල් බවට. (1) සාන්ද්‍ර HNO₃ + සාන්ද්‍ර H₂SO₄, 55 °C ට අඩුවෙන් → නයිට්‍රොබෙන්සීන්; (2) Sn + සාන්ද්‍ර HCl, පසුව NaOH → ඇනිලීන්; (3) 0–5 °C දී NaNO₂ + HCl, පසුව ද්‍රාවණය රත් කිරීම → ෆීනෝල්.
උදාහරණය: ඇනිලීන් 1,3,5-ට්‍රයිබ්‍රෝමොබෙන්සීන් බවට. බෙන්සීන් සෘජුව බ්‍රෝමීකරණය කිරීමෙන් බ්‍රෝමීන එකිනෙකට ඕතෝ/පැරා ලෙස පිහිටන අතර කිසි විටෙක 1,3,5 ලෙස නොපිහිටයි. ඒ වෙනුවට, (1) බ්‍රෝමීන් ජලය → 2,4,6-ට්‍රයිබ්‍රෝමොඇනිලීන්; මෙහි –NH₂ මගින් Br පරමාණු තුන එකිනෙකට මෙටා ලෙස පිහිටුවයි; (2) 0–5 °C දී NaNO₂ + HCl → ඩයසෝනියම් ලවණය; (3) H₃PO₂ → N₂⁺ ඉවත් කර 1,3,5-ට්‍රයිබ්‍රෝමොබෙන්සීන් ලැබේ. –NH₂ භාවිත කළේ බ්‍රෝමීන යොමු කිරීමට පමණක් වන අතර පසුව එය ඉවත් කෙරේ.
උදාහරණය: ඇනිලීන් බෙන්සොයික් අම්ලය බවට: ඩයසෝකරණය (NaNO₂ + HCl, 0–5 °C), පසුව CuCN/KCN → බෙන්සොනයිට්‍රයිල්, ඉන්පසු තනුක අම්ලය සමඟ පසු ගලනය → C₆H₅COOH.
Exam tip: නයිට්‍රජනය ඉතිරි වන ප්‍රතික්‍රියා (යුග්මනය, වර්ණවත් –N=N– සංයෝග දෙයි) හා එය N₂ ලෙස ඉවත් වන ප්‍රතික්‍රියා (සියලු ආදේශ) හඳුනා ගන්න. ව්‍යුහ හඳුනා ගැනීමේ ප්‍රශ්නයක ඩයසෝකරණයෙන් පසු ක්ෂාරීය ෆීනෝල් හෝ 2-නැප්තෝල් සමඟ තැඹිලි හෝ රතු අවක්ෂේපයක් Ar–NH₂ කාණ්ඩයක් පෙන්නුම් කරයි.
වැරදෙන තැන: අයඩොබෙන්සීන්වලට CuI අවශ්‍ය යැයි ලිවීම; ෆීනෝල් සමඟ යුග්මන ප්‍රතික්‍රියාව අම්ලයේ සිදු කිරීම (ෆීනොක්සයිඩ් සෑදීමට ක්ෂාරය අවශ්‍ය ය); හා පැරා ස්ථානය නිදහස්ව තිබිය දී ඇසෝ කාණ්ඩය –OH ට ඕතෝ ලෙස ඇඳීම.