એલ્કોહોલ્સ, ફિનોલ્સ અને ઈથર્સ અનુક્રમે ડિટર્જન્ટ્સ, એન્ટિસેપ્ટિક્સ અને સુગંધીઓના નિર્માણ માટેના મૂળભૂત સંયોજનો છે.

તમે શીખ્યા છો કે હાઇડ્રોકાર્બનમાંથી એક અથવા વધુ હાઇડ્રોજન પરમાણુ(ઓ)નું અન્ય પરમાણુ અથવા પરમાણુઓના સમૂહ દ્વારા વિસ્થાપન એ સંપૂર્ણપણે નવા સંયોજનની રચના તરફ દોરી જાય છે જેમાં એકદમ અલગ ગુણધર્મો અને ઉપયોગો હોય છે. એલ્કોહોલ્સ અને ફિનોલ્સ ત્યારે બને છે જ્યારે હાઇડ્રોકાર્બન, અનુક્રમે એલિફેટિક અને એરોમેટિક,માં હાઇડ્રોજન પરમાણુ $-\mathrm{OH}$ સમૂહ દ્વારા વિસ્થાપિત થાય છે. આ વર્ગોના સંયોજનો ઉદ્યોગમાં તેમજ રોજબરોજના જીવનમાં વ્યાપક ઉપયોગ ધરાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, શું તમે ક્યારેય નોંધ્યું છે કે લાકડાના ફર્નિચર પર પોલિશ કરવા માટે વપરાતો સામાન્ય સ્પિરિટ મુખ્યત્વે હાઇડ્રોક્સિલ સમૂહ ધરાવતું સંયોજન, ઇથેનોલ છે. આપણે ખાતો ખાંડ, કાપડ માટે વપરાતો કપાસ, લખવા માટે આપણે વપરાતું કાગળ, બધા $-\mathrm{OH}$ સમૂહો ધરાવતા સંયોજનોથી બનેલા છે. કાગળ વિના જીવન વિશે જ વિચારો; નોંધપોથીઓ, પુસ્તકો, અખબારો, ચલણી નોટો, ચેક, પ્રમાણપત્રો, વગેરે નહીં. સુંદર ફોટોગ્રાફ્સ અને રસપ્રદ વાર્તાઓ ધરાવતી મેગેઝિન્સ આપણા જીવનમાંથી અદૃશ્ય થઈ જશે. તે ખરેખર એક અલગ જગત હોત.

એલ્કોહોલ એક અથવા વધુ હાઇડ્રોક્સિલ $(\mathrm{OH})$ સમૂહ(ઓ) ધરાવે છે જે(ઓ) સીધા કાર્બન પરમાણુ(ઓ) સાથે જોડાયેલા હોય છે, એલિફેટિક પ્રણાલી $\left(\mathrm{CH_3} \mathrm{OH}\right)$ના જ્યારે ફિનોલ $-\mathrm{OH}$ સમૂહ(ઓ) ધરાવે છે જે(ઓ) સીધા એરોમેટિક પ્રણાલી $\left(\mathrm{CH_3} \mathrm{OH}\right)$ના કાર્બન પરમાણુ(ઓ) સાથે જોડાયેલા હોય છે.

હાઇડ્રોકાર્બનમાં હાઇડ્રોજન પરમાણુનું એલ્કોક્સી અથવા એરિલોક્સી સમૂહ (R-O/Ar-O) દ્વારા વિસ્થાપન બીજા વર્ગના સંયોજનો ઉત્પન્ન કરે છે જેને ‘ઈથર્સ’ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે, $\mathrm{CH_3} \mathrm{OCH_3}$ (ડાયમિથાઇલ ઈથર). તમે ઈથર્સને એલ્કોહોલ અથવા ફિનોલના હાઇડ્રોક્સિલ સમૂહના હાઇડ્રોજન પરમાણુને એલ્કાઇલ અથવા એરિલ સમૂહ દ્વારા વિસ્થાપિત કરીને બનતા સંયોજનો તરીકે પણ કલ્પના કરી શકો છો. આ એકમમાં, આપણે ત્રણ વર્ગોના સંયોજનોની રસાયણશાસ્ત્રની ચર્ચા કરીશું, એટલે કે — એલ્કોહોલ્સ, ફિનોલ્સ અને ઈથર્સ.

11.1 વર્ગીકરણ

સંયોજનોનું વર્ગીકરણ તેમના અભ્યાસને વ્યવસ્થિત અને તેથી સરળ બનાવે છે. તેથી, ચાલો પહેલા શીખીએ કે એલ્કોહોલ્સ, ફિનોલ્સ અને ઈથર્સનું વર્ગીકરણ કેવી રીતે થાય છે?

11.1.1 એલ્કોહોલ્સ— મોનો, ડાય, ટ્રાય અથવા પોલિહાઇડ્રિક એલ્કોહોલ્સ

એલ્કોહોલ્સ અને ફિનોલ્સને તેમની રચનામાં અનુક્રમે એક, બે, ત્રણ અથવા ઘણા હાઇડ્રોક્સિલ સમૂહો હોય તેના આધારે મોનો–, ડાય–, ટ્રાય- અથવા પોલિહાઇડ્રિક સંયોજનો તરીકે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે જે નીચે પ્રમાણે છે:

$ \underset{\text{મોનોહાઇડ્રિક}}{\mathrm{C_2}\mathrm{H_5}\mathrm{OH}} \quad\quad\quad$ $\underset{\text{ડાયહાઇડ્રિક}}{\underset{\large\mathrm{CH_2}\mathrm{OH}}{\large\underset{\text{|}}{\mathrm{C}}\mathrm{H_2OH}}}$ $\quad\quad\quad$ $ \large\underset{\text{Trihydric}}{\large\stackrel{\stackrel{\large\mathrm{CH_2OH}}{\large\stackrel{\text{|}}{\mathrm{C}}\mathrm{HOH}}}{\large\stackrel{\large\text{|}}{\mathrm{C}}\mathrm{H_2OH}}} $

મોનોહાઇડ્રિક એલ્કોહોલ્સને હાઇડ્રોક્સિલ સમૂહ જે કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાયેલો છે તેના સંકરણના આધારે આગળ વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.

(i) $\mathrm{C_s p^{3}}-\mathrm{OH}$ બંધ ધરાવતા સંયોજનો: એલ્કોહોલ્સના આ વર્ગમાં, $-\mathrm{OH}$ સમૂહ એલ્કાઇલ સમૂહના $s p^{3}$ સંકરિત કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાયેલો હોય છે. તેમને નીચે પ્રમાણે આગળ વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે:

પ્રાથમિક, દ્વિતીયક અને તૃતીયક એલ્કોહોલ્સ: આ ત્રણ પ્રકારના એલ્કોહોલ્સમાં, $-\mathrm{OH}$ સમૂહ અનુક્રમે પ્રાથમિક, દ્વિતીયક અને તૃતીયક કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાયેલો હોય છે જે નીચે દર્શાવ્યા પ્રમાણે છે:

એલાઇલિક એલ્કોહોલ્સ: આ એલ્કોહોલ્સમાં, - $\mathrm{OH}$ સમૂહ $s p^{3}$ સંકરિત કાર્બન સાથે જોડાયેલો હોય છે જે કાર્બન-કાર્બન ડબલ બંધની બાજુમાં હોય છે, એટલે કે એલાઇલિક કાર્બન સાથે. ઉદાહરણ તરીકે

બેન્ઝાઇલિક એલ્કોહોલ્સ: આ એલ્કોહોલ્સમાં, $-\mathrm{OH}$ સમૂહ એરોમેટિક રિંગની બાજુમાં આવેલા $s p^{3}$-સંકરિત કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાયેલો હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે.

એલાઇલિક અને બેન્ઝાઇલિક એલ્કોહોલ્સ પ્રાથમિક, દ્વિતીયક અને તૃતીયક હોઈ શકે છે.

(ii) $\mathrm{C_s p^{2}}-\mathrm{OH}$ બંધ ધરાવતા સંયોજનો: આ એલ્કોહોલ્સમાં - $\mathrm{OH}$ સમૂહ કાર્બન-કાર્બન ડબલ બંધ સાથે જોડાયેલો હોય છે, એટલે કે, વિનાઇલિક કાર્બન અથવા એરિલ કાર્બન સાથે. આ એલ્કોહોલ્સને વિનાઇલિક એલ્કોહોલ્સ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.

વિનાઇલિક એલ્કોહોલ: $\mathrm{CH_2}=\mathrm{CH}-\mathrm{OH}$

11.1.2 ફિનોલ્સ— મોનો, ડાય અને ટ્રાયહાઇડ્રિક ફિનોલ્સ

11.1.3 ઈથર્સ

ઈથર્સને સરળ અથવા સમપ્રમાણ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જો ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે જોડાયેલા એલ્કાઇલ અથવા એરિલ સમૂહો સમાન હોય, અને મિશ્ર અથવા અસમપ્રમાણ, જો બે સમૂહો અલગ હોય. ડાયઇથાઇલ ઈથર, $\mathrm{C_2} \mathrm{H_5} \mathrm{OC_2} \mathrm{H_5}$, એ સમપ્રમાણ ઈથર છે જ્યારે $\mathrm{C_2} \mathrm{H_5} \mathrm{OCH_3}$ અને $\mathrm{C_2} \mathrm{H_5} \mathrm{OC_6} \mathrm{H_5}$ અસમપ્રમાણ ઈથર્સ છે.

11.2 નામકરણ

(a) એલ્કોહોલ્સ: એલ્કોહોલનું સામાન્ય નામ એલ્કાઇલ સમૂહના સામાન્ય નામમાંથી લેવામાં આવે છે અને તેમાં ‘એલ્કોહોલ’ શબ્દ ઉમેરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, $\mathrm{CH_3} \mathrm{OH}$ મિથાઇલ એલ્કોહોલ છે.

IUPAC પ્રણાલી મુજબ, એલ્કોહોલનું નામ એલ્કેનના નામમાંથી લેવામાં આવે છે જેમાંથી એલ્કોહોલ મેળવવામાં આવે છે, એલ્કેનના ‘$e$’ ને પ્રત્યય ‘ol’ સાથે બદલીને. વિસ્થાપકોની સ્થિતિ અંકો દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. આ માટે, સૌથી લાંબી કાર્બન શૃંખલા (મૂળ શૃંખલા) ને હાઇડ્રોક્સિલ સમૂહની નજીકના છેડેથી નંબર આપવામાં આવે છે. $-\mathrm{OH}$ સમૂહ અને અન્ય વિસ્થાપકોની સ્થિતિ આ કાર્બન પરમાણુઓના નંબરોનો ઉપયોગ કરીને દર્શાવવામાં આવે છે જે સાથે આ જોડાયેલા છે. પોલિહાઇડ્રિક એલ્કોહોલ્સનું નામકરણ કરવા માટે, એલ્કેનનું ‘$e$’ રાખવામાં આવે છે અને અંત ‘ol’ ઉમેરવામાં આવે છે. $-\mathrm{OH}$ સમૂહોની સંખ્યા ગુણાત્મક ઉપસર્ગ, ડાય, ટ્રાય, વગેરે, ‘ol’ પહેલાં ઉમેરીને દર્શાવવામાં આવે છે. $-\mathrm{OH}$ સમૂહોની સ્થિતિ યોગ્ય સ્થાન નિર્દેશકો દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, ઉદા., $\mathrm{HO}-\mathrm{CH_2}-\mathrm{CH_2}-\mathrm{OH}$ ને ઇથેન-1, 2-ડાયોલ તરીકે નામ આપવામાં આવે છે. કોષ્ટક 11.1 ઉદાહરણો તરીકે કેટલાક એલ્કોહોલ્સના સામાન્ય અને IUPAC નામો આપે છે.

કોષ્ટક 11.1: કેટલાક એલ્કોહોલ્સના સામાન્ય અને IUPAC નામો

ચક્રીય એલ્કોહોલ્સનું નામકરણ ઉપસર્ગ સાયક્લોનો ઉપયોગ કરીને અને —OH સમૂહને C–1 સાથે જોડાયેલો ધ્યાનમાં લઈને કરવામાં આવે છે.

(b) ફિનોલ્સ: બેન્ઝિનનું સૌથી સરળ હાઇડ્રોક્સિ વ્યુત્પન્ન ફિનોલ છે. તે તેનું સામાન્ય નામ છે અને એક સ્વીકૃત IUPAC નામ પણ છે. ફિનોલની રચનામાં બેન્ઝિન રિંગ સામેલ હોવાથી, તેના વિસ્થાપિત સંયોજનોમાં શબ્દો ઓર્થો (1,2- ડાયવિસ્થાપિત), મેટા (1,3-ડાયવિસ્થાપિત) અને પેરા (1,4-ડાયવિસ્થાપિત)નો ઉપયોગ ઘણીવાર સામાન્ય નામોમાં થાય છે.

બેન્ઝિનના ડાયહાઇડ્રોક્સિ વ્યુત્પન્નો 1, 2-, 1, 3- અને 1, 4-બેન્ઝિનડાયોલ તરીકે ઓળખાય છે.

(c) ઈથર્સ: ઈથર્સના સામાન્ય નામો એલ્કાઇલ/ એરિલ સમૂહોના નામોમાંથી લેવામાં આવે છે જે અલગ અલગ શબ્દો તરીકે મૂળાક્ષર ક્રમમાં લખવામાં આવે છે અને અંતે ‘ઈથર’ શબ્દ ઉમેરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, $\mathrm{CH_3} \mathrm{OC_2} \mathrm{H_5}$ ઇથાઇલમિથાઇલ ઈથર છે.

કોષ્ટક 11.2: કેટલાક ઈથર્સના સામાન્ય અને IUPAC નામો

જો બંને એલ્કાઇલ સમૂહો સમાન હોય, તો એલ્કાઇલ સમૂહ પહેલાં ઉપસર્ગ ‘ડાય’ ઉમેરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, $\mathrm{C_2} \mathrm{H_5} \mathrm{OC_2} \mathrm{H_5}$ ડાયઇથાઇલ ઈથર છે.

IUPAC નામકરણ પ્રણાલી મુજબ, ઈથર્સને હાઇડ્રોકાર્બન વ્યુત્પન્નો તરીકે ગણવામાં આવે છે જેમાં હાઇડ્રોજન પરમાણુ -OR અથવા -OAr સમૂહ દ્વારા વિસ્થાપિત થાય છે, જ્યાં $\mathrm{R}$ અને Ar અનુક્રમે એલ્કાઇલ અને એરિલ સમૂહોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. મોટા (R) સમૂહને મૂળ હાઇડ્રોકાર્બન તરીકે પસંદ કરવામાં આવે છે. કેટલાક ઈથર્સના નામો કોષ્ટક 11.2માં ઉદાહરણો તરીકે આપવામાં આવ્યા છે.

ઉદાહરણ 11.1

નીચેના સંયોજનોના IUPAC નામ આપો:

ઉકેલ

(i) 4-ક્લોરો-2,3-ડાયમિથાઇલપેન્ટેન-1-ઓલ

(ii) 2-ઇથોક્સીપ્રોપેન

(iii) 2,6-ડાયમિથાઇલફિનોલ

(iv) 1-ઇથોક્સી-2-નાઇટ્રોસાયક્લોહેક્ઝેન

11.3 ક્રિયાશીલ સમૂહોની રચનાઓ

એલ્કોહોલ્સમાં, $-\mathrm{OH}$ સમૂહનું ઓક્સિજન કાર્બન સાથે સિગ્મા $(\sigma)$ બંધ દ્વારા જોડાયેલું હોય છે જે કાર્બનના $s p^{3}$ સંકરિત કક્ષક અને ઓક્સિજનના $s p^{3}$ સંકરિત કક્ષકના આચ્છાદન દ્વારા બને છે. આકૃતિ 7.1 મિથેનોલ, ફિનોલ અને મિથોક્સીમિથેનના રચનાત્મક પાસાઓ દર્શાવે છે.

આકૃતિ 7.1: મિથેનોલ, ફિનોલ અને મિથોક્સીમિથેનની રચનાઓ

એલ્કોહોલ્સમાં બંધ કોણ $\overbrace{\mathrm{C}}^{\mathrm{CO_\mathrm{H}}}$ ચતુષ્કલકીય કોણ $\left(109^{\circ}-28^{\prime}\right)$ કરતા થોડો ઓછો હોય છે. તે ઓક્સિજનના અવિભાજિત ઇલેક્ટ્રોન જોડી વચ્ચેના વિકર્ષણને કારણે છે. ફિનોલ્સમાં, $-\mathrm{OH}$ સમૂહ એરોમેટિક રિંગના $s p^{2}$ સંકરિત કાર્બન સાથે જોડાયેલો હોય છે. ફિનોલમાં કાર્બન- ઓક્સિજન બંધ લંબાઈ $(136 \mathrm{pm})$ મિથેનોલ કરતા થોડી ઓછી હોય છે. આ નીચેના કારણોસર છે:

(i) ઓક્સિજનની અવિભાજિત ઇલેક્ટ્રોન જોડીના એરોમેટિક રિંગ સાથે સંયોજનના આધારે આંશિક ડબલ બંધ લાક્ષણિકતા (વિભાગ 7.4.4) અને

(ii) કાર્બનની $s p^{2}$ સંકરિત અવસ્થા જે સાથે ઓક્સિજન જોડાયેલું છે.

ઈથર્સમાં, ચાર ઇલેક્ટ્રોન જોડી, એટલે કે, બે બંધ જોડી અને ઓક્સિજન પરની બે એકલ જોડી ઇલેક્ટ્રોન લગભગ ચતુષ્કલકીય ગોઠવણીમાં ગોઠવાયેલી હોય છે. બંને વિશાલ (-R) સમૂહો વચ્ચેના વિકર્ષક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે બંધ કોણ ચતુષ્કલકીય કોણ કરતા થોડો વધારે હોય છે. $\mathrm{C}-\mathrm{O}$ બંધ લંબાઈ $(141 \mathrm{pm})$ એલ્કોહોલ્સમાં લગભગ સમાન જ છે.

11.4 એલ્કોહોલ્સ અને ફિનોલ્સ

એલ્કોહોલ્સ નીચેની પદ્ધતિઓ દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે:

11.4.1 એલ્કોહોલ્સની તૈયારી

1. એલ્કીન્સમાંથી

(i) એસિડ ઉદ્દીપક જલીયકરણ દ્વારા: એલ્કીન્સ એસિડની હાજરીમાં ઉદ્દીપક તરીકે પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને એલ્કોહોલ્સ બનાવે છે. અસમપ્રમાણ એલ્કીન્સના કિસ્સામાં, ઉમેરણ પ્રતિક્રિયા માર્કોવનિકોવના નિયમ અનુસાર થાય છે (એકમ 13, કક્ષા XI).

પદ્ધતિ પ્રતિક્રિયાની પદ્ધતિમાં નીચેના ત્રણ પગલાં સામેલ છે:

પગલું 1: $\mathrm{H_3} \mathrm{O}^{+}$ના ઇલેક્ટ્રોફિલિક આક્રમણ દ્વારા કાર્બોકેટાયોન બનાવવા માટે એલ્કીનનું પ્રોટોનેશન.

હાઇડ્રોબોરેશન - ઓક્સિડેશનની પ્રથમ વાર હે.સી. બ્રાઉન દ્વારા 1959માં જાણ કરવામાં આવી હતી. બોરોન ધરાવતા કાર્બનિક સંયોજનો પરના તેમના અભ્યાસ માટે, બ્રાઉને જી. વિટિગ સાથે 1979નો નોબેલ પુરસ્કાર રસાયણશાસ્ત્રમાં શેર કર્યો હતો.

(ii) હાઇડ્રોબોરેશન-ઓક્સિડેશન દ્વારા: ડાયબોરેન $\left(\mathrm{BH_3}\right)_{2}$ એલ્કીન્સ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ઉમેરણ ઉત્પાદન તરીકે ટ્રાયએલ્કાઇલ બોરેન્સ આપે છે. આને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ દ્વારા જલીય સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડની હાજરીમાં એલ્કોહોલમાં ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં આવે છે.

બોરેનનું ડબલ બંધ સાથે ઉમેરણ એવી રીતે થાય છે કે બોરોન પરમાણુ sp2 કાર્બન સાથે જોડાય છે જે વધુ સંખ્યામાં હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ ધરાવે છે