कार्बनी रसायनशास्त्र

विकिपीडिया, मुक्‍त ज्ञानकोशातून
Jump to navigation Jump to search
Friedrich Wöhler Litho.jpg

रसायनशास्त्रामधील ही एक उपशाखा आहे. या शाखेमध्ये कार्बन हे मूलद्रव्य असणाऱ्या विविध संयुगांच्या भौतिकी व रासायनिक गुणधर्मांचा अभ्यास केला जातो.[१] जैविक घटकांमध्ये बहुतेक संयुगे कार्बन या मूलद्रव्यापासून  तयार झालेली असतात. कार्बनी रसायनिक संयुगांमधील बंध हे सहसंयोजक बंध असतात. फ्रिएड्रीच ओहलर यांना कार्बनी रसायनशास्त्राचे जनक म्हटले जाते. त्यांनी प्रयोगशाळेमध्ये अकार्बनी संयुगांची अभिक्रिया करून कार्बनी संयुग ( युरिया ) तयार केले. [२]संरचनेचा अभ्यास त्यांची रासायनिक रचना आणि सूत्र निर्धारित करते. गुणधर्मांच्या अभ्यासामध्ये भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म आणि त्यांचे वर्तन समजून घेण्यासाठी रासायनिक क्रियात्मकतेचे मूल्यांकन समाविष्ट आहे. सेंद्रिय प्रतिक्रियेच्या अभ्यासामध्ये नैसर्गिक उत्पादने, औषधे आणि पॉलिमरचे रासायनिक संश्लेषण आणि प्रयोगशाळेत आणि सैद्धांतिक (सिलिकोद्वारे) अभ्यासाद्वारे वैयक्तिक सेंद्रिय रेणूंचा अभ्यास समाविष्ट आहे.[३] सेंद्रिय रसायनशास्त्रात अभ्यास केलेल्या रसायनांच्या श्रेणीमध्ये हायड्रोकार्बन (केवळ कार्बन आणि हायड्रोजन असलेले संयुगे) तसेच कार्बनवर आधारित संयुगे समाविष्ट आहेत, परंतु इतर घटक देखील आहेत, विशेषत: ऑक्सिजन, नायट्रोजन, सल्फर, फॉस्फरस ( अनेक बायोकेमिकल्समध्ये समाविष्ट केलेले) आणि हॅलोजन कार्बन – मेटल बॉन्ड्स असलेल्या यौगिकांचा अभ्यास म्हणजे ऑर्गनोमेटेलिक रसायनशास्त्र.

याव्यतिरिक्त, समकालीन संशोधनात लॅन्टायनाइड्ससह इतर ऑर्गेनोटालिकस असलेल्या सेंद्रीय रसायनशास्त्रावर लक्ष केंद्रित केले आहे, परंतु विशेषतः संक्रमण धातू जस्त, तांबे, पॅलेडियम, निकेल, कोबाल्ट, टायटॅनियम आणि क्रोमियम.[४]

एकोणिसाव्या शतकाच्या आधीपासून, रसायनशास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की सजीव प्राण्यांकडून मिळालेल्या यौगिकांना एक महत्त्वपूर्ण शक्ती दिली गेली आहे जे त्यांना अजैविक संयुगांपासून वेगळे करते. जीवनशैली (जबरदस्ती शक्ती सिद्धांत) च्या संकल्पनेनुसार, सेंद्रिय पदार्थांना "जीवनावश्यक शक्ती" दिली गेली. एकोणिसाव्या शतकाच्या उत्तरार्धात, सेंद्रिय संयुगांचे काही प्रथम पद्धतशीर अभ्यास नोंदवले गेले. सुमारे १८१६ मिशेल शेवरुलने विविध चरबी आणि क्षारांपासून बनवलेल्या साबणांचा अभ्यास सुरू केला. त्याने अ‍ॅसिड्स वेगळे केले ज्याने अल्कलीच्या मिश्रणाने साबण तयार केला. हे सर्व वैयक्तिक संयुगे असल्याने, त्याने असे दाखवून दिले की विविध चरबींमध्ये (जे पारंपारिकपणे सेंद्रिय स्त्रोतांमधून येतात) रासायनिक बदल करणे शक्य होते, "जीवनाशक्तीशिवाय" नवीन संयुगे तयार करतात. १२२८ मध्ये फ्रेडरिक व्हेलर यांनी अजैविक प्रारंभिक पदार्थांपासून (लवण पोटॅशियम सायनाट आणि अमोनियम सल्फेट) मूत्र घटक असलेले सेंद्रिय रसायन युरिया (कार्बामाइड) तयार केले, ज्याला आता व्हेलर संश्लेषण म्हणतात. जरी व्हेलर स्वतः ला जीवनावश्यक असल्याचा दावा करण्यासंबंधी सावध असले तरी जैविक (सेंद्रीय) प्रारंभिक सामग्रीशिवाय प्रयोगशाळेत सेंद्रिय असल्याचे समजल्या जाणार्‍या पदार्थाचे संश्लेषण करण्याची ही पहिलीच वेळ होती. जीवनशैलीच्या शिकवणीला खरोखरच नकार देत म्हणून आता हा कार्यक्रम स्वीकारला जातो.

१८५६ मध्ये विल्यम हेन्री पर्किन यांनी क्विनिन तयार करण्याचा प्रयत्न करताना चुकून सेंद्रीय रंग तयार केला ज्याला आता पर्किनच्या मावे म्हणून ओळखले जाते. त्याच्या शोधामुळे, त्याच्या आर्थिक यशाद्वारे व्यापकपणे ओळखले गेले, सेंद्रीय रसायनशास्त्रात रस वाढला.[५]

सेंद्रीय रसायनशास्त्रासाठी एक महत्त्वपूर्ण प्रगती म्हणजे १८५८ मध्ये फ्रेडरिक ऑगस्ट केकुला आणि आर्चीबाल्ड स्कॉट कुपर यांनी स्वतंत्रपणे विकसित केलेली रासायनिक रचना ही संकल्पना होती.[६] दोन्ही संशोधकांनी असे सुचवले की चार संयुजा असणारे कार्बनचेअणू एकमेकांशी कार्बन जाळी तयार करु शकतात आणि अणुबंधनाचे तपशीलवार नमुने योग्य रासायनिक प्रतिक्रियेचे कुशल अर्थ लावून ओळखता येतील.[७]

१९ व्या शतकाच्या शेवटच्या दशकात जेव्हा जर्मनीमध्ये एसिटिसालिसिलिक अ‍ॅसिडचे उत्पादन - ज्याला सामान्यतः अ‍ॅस्पिरिन म्हणून ओळखले जाते - बायरने सुरू केले तेव्हा फार्मास्युटिकल उद्योगाचे युग सुरू झाले.[८] १९१० पर्यंत पॉल एहर्लिच आणि त्याच्या प्रयोगशाळेच्या गटात सिफलिसचा पहिला प्रभावी औषधी उपचार म्हणून आर्सेनिक-आधारित आर्स्फेनामाइन (साल्वर्सन) विकसित करण्यास सुरुवात झाली आणि त्याद्वारे केमोथेरपीच्या वैद्यकीय अभ्यासाला सुरुवात झाली.[९] एहर्लिच यांनी "मॅजिक बुलेट" औषधांच्या संकल्पना लोकप्रिय केल्या आणि औषधोपचार पद्धतशीरपणे सुधारित केले.[१०] त्याच्या प्रयोगशाळेत डिप्थीरियासाठी ॲंटीसेरम विकसित करण्यास आणि उपचारात्मक सीरम्सचे मानकीकरण करण्यासाठी निर्णायक योगदान दिले.[११]

नशीब आणि अनपेक्षित निरीक्षणाची तयारी यांच्यामुळे सेंद्रिय प्रतिक्रिया आणि अनुप्रयोगांची सुरुवातीची उदाहरणे वारंवार आढळली. १९ व्या शतकाच्या उत्तरार्धात मात्र सेंद्रिय संयुगांचे अभ्यासपूर्ण अभ्यास पाहिले गेले. सिंथेटिक नीलचा विकास वर्णन करणारा आहे. अ‍ॅडॉल्फ फॉन बायर यांनी विकसित केलेल्या कृत्रिम पद्धतींमुळे १९७७ मध्ये वनस्पतींच्या स्त्रोतांमधून नीलचे उत्पादन १ ९००० टन वरून १००० टनावर घसरले. २००२ मध्ये, पेट्रोकेमिकल्समधून १७००० टन कृत्रिम इंडिगोचे उत्पादन झाले. [१२]

20 व्या शतकाच्या सुरुवातीच्या काळात पॉलिमर आणि एन्झाइम्स हे मोठे कार्बनी रेणू असल्याचे दिसून आले आणि पेट्रोलियम जैविक उत्पत्तीचे असल्याचे दर्शविले गेले.

जटिल कार्बनी संयुगेच्या एकाधिक-चरण संश्लेषणास संपूर्ण संश्लेषण म्हणतात. जटिल नैसर्गिक संयुगांचे एकूण संश्लेषण ग्लूकोज आणि टेरपीनेलच्या जटिलतेमध्ये वाढले. उदाहरणार्थ, कोलेस्ट्रॉलशी संबंधित यौगिकांनी जटिल मानवी हार्मोन्स आणि त्यांचे सुधारित डेरिव्हेटिव्ह संश्लेषित करण्याचे मार्ग उघडले आहेत. २० व्या शतकाच्या सुरूवातीस, लाइसरिक अ‍ॅसिड आणि व्हिटॅमिन बी 12 सारख्या उच्च जटिलतेचे रेणू समाविष्ट करण्यासाठी एकूण संश्लेषणाची जटिलता वाढविली गेली आहे.[१३]

पेट्रोलियमचा शोध आणि पेट्रोकेमिकल उद्योगाच्या विकासामुळे कार्बनी रसायनशास्त्राच्या विकासास चालना मिळाली. वेगवेगळ्या रासायनिक प्रक्रियेद्वारे वैयक्तिक पेट्रोलियम यौगिकांचे प्रकारात रुपांतरित केल्याने कार्बनी प्रतिक्रियांचे उत्पादन होऊ लागले. ज्यायोगे इतर अनेक औद्योगिक व व्यावसायिक उत्पादनांची विस्तृत श्रेणी बनली: प्लास्टिक, सिंथेटिक रबर, सेंद्रिय चिकटके आणि विविध गुणधर्म बदलणारे पेट्रोलियम अतिरिक्त् घटक आणि उत्प्रेरक इ.

सजीवांमध्ये होणारे बहुतेक रासायनिक संयुगे कार्बनचे संयुगे असतात, म्हणून कार्बनी रसायनशास्त्र आणि जैव रसायनशास्त्रातील सहवास इतके जवळ आहे की जैव रसायनशास्त्र हा सारांश म्हणजे सेंद्रीय रसायनशास्त्राची एक शाखा आहे. जैव रसायनशास्त्राचा इतिहास सुमारे चार शतके विखुरला जाऊ शकतो, परंतु या क्षेत्राविषयी मूलभूत समज केवळ १९ व्या शतकाच्या उत्तरार्धातच विकसित होऊ लागली आणि 20 व्या शतकाच्या सुरूवातीस वास्तविक जैव रसायनशास्त्र हा शब्द तयार झाला. विसाव्या शतकात या क्षेत्रातील संशोधनात वाढ झाली, वाढीचे प्रमाण कमी होण्याचे संकेत नसतानाही, बीआयओएसआयएस प्रीव्ह्यूज आणि बायोलॉजिकल अ‍ॅबस्ट्रॅक्ट्स सारख्या अ‍ॅबस्ट्रॅक्शन आणि इंडेक्सिंग सेवांच्या तपासणीद्वारे सत्यापित केले जाऊ शकते, जे 1920 मध्ये एकल वार्षिक खंड म्हणून सुरू झाले. परंतु इतक्या मोठ्या प्रमाणात वाढ झाली आहे की 20 व्या शतकाच्या अखेरीस ती केवळ दररोज वापरकर्त्यासाठी ऑनलाइन इलेक्ट्रॉनिक डेटाबेस म्हणून उपलब्ध होती. [१४]

वैशिष्ट्ये :

कार्बनी संयुगे बहुतेक वेळा मिश्रण म्हणून अस्तित्वात असल्याने शुद्धतेचे आकलन करण्यासाठी विविध तंत्रे देखील विकसित केली गेली आहेत, विशेषत: एचपीएलसी आणि गॅस क्रोमॅटोग्राफी सारख्या क्रोमॅटोग्राफी तंत्रांचे. पृथक्करण करण्याच्या पारंपारिक पद्धतींमध्ये आसवन, स्फटिकरुप आणि सोल्वेन्ट एक्स्ट्र्क्क्षण् नसलेला उतारा समाविष्ट आहे.

सेंद्रीय संयुगे पारंपारिकपणे विविध प्रकारचे रासायनिक चाचण्या दर्शवितात, ज्याला "ओले पद्धती" म्हटले जाते, परंतु अशा चाचण्या मोठ्या प्रमाणात स्पेक्ट्रोस्कोपिक किंवा संगणकाच्या विश्लेषणाच्या इतर संगणकाद्वारे विस्थापित केल्या गेल्या आहेत. [१५] अंदाजे उपयुक्तता क्रमवारीत सूचीबद्ध, मुख्य विश्लेषक पद्धती आहेतः

न्यूक्लियर मॅग्नेटिक रेझोनान्स (एनएमआर) स्पेक्ट्रोस्कोपी ही सर्वात सामान्यपणे वापरली जाणारी तंत्र आहे, बहुतेक वेळा परमाणु कनेक्टिव्हिटीच्या पूर्ण असाइनमेंटची परवानगी आणि अगदी परस्पर संबंध स्पेक्ट्रोस्कोपी वापरुन स्टीरिओकेमिस्ट्री देखील दिली जाते. सेंद्रीय रसायनशास्त्राचे मुख्य घटक अणू - हायड्रोजन आणि कार्बन - अनुक्रमे 1 एच आणि 13 सी एनएमआर-प्रतिसादात्मक समस्थानिके सह नैसर्गिकरित्या अस्तित्वात आहेत.

मूलभूत विश्लेषण: रेणूची मूलभूत रचना निर्धारित करण्यासाठी वापरली जाणारी विध्वंसक पद्धत. खाली मास स्पेक्ट्रोमेट्री देखील पहा.

मास स्पेक्ट्रोमेट्री एक कंपाऊंडचे आण्विक वजन दर्शविते आणि फ्रॅग्मेंटेशन नमुन्यांमधून त्याची रचना. उच्च-रिझोल्यूशन मास स्पेक्ट्रोमेट्री सामान्यत: कंपाऊंडचे अचूक सूत्र ओळखू शकते आणि मूलभूत विश्लेषणाच्या जागी वापरली जाते. पूर्वीच्या काळात मास स्पेक्ट्रोमेट्री काही अस्थिरता दर्शविणार्‍या तटस्थ रेणूपुरती मर्यादित होती, परंतु प्रगत आयनीकरण तंत्र एखाद्यास कोणत्याही सेंद्रिय कंपाऊंडचा "मास स्पेक" मिळवू देते.

जेव्हा सामग्रीचा एक स्फटिका उपलब्ध असेल तेव्हा आण्विक भूमिती निश्चित करण्यासाठी क्रिस्टलोग्राफी उपयुक्त ठरू शकते. अत्यंत कार्यक्षम हार्डवेअर आणि सॉफ्टवेअर योग्य क्रिस्टल मिळवण्याच्या काही तासांतच रचना निश्चित करण्यास अनुमती देते.

पारंपारिक स्पेक्ट्रोस्कोपिक पद्धती जसे की इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी, ऑप्टिकल रोटेशन आणि यूव्ही / व्हीआयएस स्पेक्ट्रोस्कोपी तुलनेने महत्त्वपूर्ण रचनात्मक माहिती प्रदान करतात परंतु संयुगेच्या विशिष्ट वर्गांसाठी वापरात राहतात. पदार्थ ओळखण्यासाठी अपवर्तक निर्देशांक आणि घनता देखील महत्त्वपूर्ण होते.

गुणधर्म:

सेंद्रीय संयुगेच्या भौतिक गुणधर्मांमध्ये सामान्यत: स्वारस्यपूर्ण प्रमाणात आणि गुणात्मक वैशिष्ट्ये समाविष्ट असतात. परिमाणवाचक माहितीमध्ये एक वितळणारा बिंदू, उकळत्या बिंदू आणि अपवर्तन सूचकांक समाविष्ट असतो. गुणात्मक गुणधर्मांमध्ये गंध, सुसंगतता, विद्रव्यता आणि रंग यांचा समावेश आहे.

वितळणे आणि उकळत्या गुणधर्म:

सेंद्रिय संयुगे विशेषत: वितळतात आणि बरेच उकळतात. याउलट, अजैविक पदार्थ सामान्यत: वितळवले जाऊ शकतात, तर बरेच उकळत नाहीत आणि त्याऐवजी क्षीण होतात. पूर्वीच्या काळात, पिघलना (एम. पी.) आणि उकळत्या बिंदू (बी. पी.) ने सेंद्रीय संयुगांची शुद्धता आणि ओळख यावर महत्त्वपूर्ण माहिती प्रदान केली. वितळणारे आणि उकळत्या बिंदू रेणूंच्या ध्रुवपणा आणि त्यांच्या आण्विक वजनांशी संबंधित असतात. काही सेंद्रिय संयुगे, विशेषत: सममित विषयाचे उदात्त. पॅरा-डिक्लोरोबेन्झिन, आधुनिक मॉथबॉलचा गोंधळ घटक म्हणजे सबमिलेबल सेंद्रीय कंपाऊंडचे एक सुप्रसिद्ध उदाहरण. सेंद्रीय संयुगे 300 डिग्री सेल्सिअस तापमानापेक्षा जास्त तापमानात स्थिर नसतात, परंतु काही अपवाद अस्तित्वात असतात.

विद्राव्यता:

तटस्थ सेंद्रिय संयुगे हायड्रोफोबिक असतात; म्हणजेच ते सेंद्रिय विद्रावकापेक्षा पाण्यामध्ये कमी विद्रव्य असतात. अपवादांमध्ये सेंद्रिय संयुगे समाविष्ट आहेत ज्यात आयनीइजेबल गट तसेच कमी आण्विक वजन अल्कोहोल, अमाईन्स आणि कार्बोक्झिलिक अ‍ॅसिड असतात ज्यात हायड्रोजन बाँडिंग होते. अन्यथा, सेंद्रिय संयुगे सेंद्रीय विद्रावकामध्ये विरघळतात. विद्राव्यता सेंद्रीय द्राव्य आणि सेंद्रीय द्रावण याच्या गुणधर्मानुसार मोठ्या प्रमाणात बदलते.

घन स्थिती गुणधर्म:

आण्विक क्रिस्टल्सचे विविध वैशिष्ट्यीकृत गुणधर्म आणि संयुगे सिस्टमसह सेंद्रिय पॉलिमर अनुप्रयोगांवर अवलंबून उदा. पाईमोइलेक्ट्रिसिटी, विद्युत चालकता (प्रवाहकीय पॉलिमर आणि सेंद्रिय अर्धवाहक पहा) आणि इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल (उदा. नॉन-रेखीय ऑप्टिक्स) गुणधर्म म्हणून थर्मो-मेकॅनिकल आणि इलेक्ट्रो-मेकॅनिकल. ऐतिहासिक कारणांमुळे, अशा गुणधर्म प्रामुख्याने पॉलिमर विज्ञान आणि साहित्य विज्ञान या विषयांचे विषय आहेत.

  1. ^ "Organic chemistry". Wikipedia (इंग्रजी भाषेत). 2019-06-02.
  2. ^ "फ्रिएड्रीच ओहलर".
  3. ^ मॉरिसन, रॉबर्ट टी.; बॉयड, रॉबर्ट एन. आणि बॉयड, रॉबर्ट के. (१ Organ 1992 २) सेंद्रिय रसायनशास्त्र, 6th वा सं., बेंजामिन कमिंग्ज. आयएसबीएन 978-0136436690.
  4. ^ एल्स्चेनब्रोइच, सी. (2006) ऑर्गनोमेटेलिक्स 3 रा एड., विली-व्हीसीएच
  5. ^ KIEFER, DAVID M. (1993-08-09). "Organic Chemicals' Mauve Beginning". Chemical & Engineering News. 71 (32): 22–23. doi:10.1021/cen-v071n032.p022. ISSN 0009-2347.
  6. ^ "ऑगस्ट केकुला आणि आर्चीबाल्ड स्कॉट कुपर". विज्ञान इतिहास संस्था. जून 2016. 20 मार्च 2018 रोजी पुनर्प्राप्त.
  7. ^ स्ट्रेटविझर, ॲंड्र्यू; हीथकोक, क्लेटन एच; कोसॉवर, एडवर्ड एम. (2017) सेंद्रिय रसायनशास्त्र परिचय. नवीन डिलिफेजेस = 3–4: मेडटेक (सायंटिफिक इंटरनॅशनल, सुधारित 4 व्या आवृत्तीचे पुनर्मुद्रण, मॅकमिलन, 1998). आयएसबीएन 978-93-85998-89-8.
  8. ^ रॉबर्ट्स, लॉरा (7 डिसेंबर 2010) अॅस्पिरिनचा इतिहास. द टेलीग्राफ
  9. ^ बॉश एफ आणि रोझिच एल (2008). "फार्माकोलॉजीमध्ये पॉल एहर्लिचचे योगदानः त्यांच्या नोबेल पुरस्काराच्या शताब्दीनिमित्त श्रद्धांजली". औषधनिर्माणशास्त्र. 82 (3): 171-9. doi: 10.1159 / 000149583. PMC 2790789. PMID 18679046.
  10. ^   "पॉल एहर्लिच, रॉकफेलर संस्था, आणि प्रथम लक्ष्यित केमोथेरपी". रॉकफेलर विद्यापीठ. 3 ऑगस्ट 2012 रोजी पुनर्प्राप्त.
  11. ^ पॉल एहर्लिच ". विज्ञान इतिहास संस्था. जून २०१.. 20 मार्च 2018 रोजी पुनर्प्राप्त.
  12. ^ स्टीइंग्रुबर, एल्मर (२०० U) उल्मान्स इनसायक्लोपीडिया ऑफ इंडस्ट्रियल केमिस्ट्री, विले-व्हीसीएच, वेनहेम मधील "इंडिगो आणि इंडिगो कॉलरंट्स". doi: 10.1002 / 14356007.a14_149.pub2
  13. ^ निकोलौ, के.सी.; सोरेन्सेन, ई.जे. (1996). एकूण संश्लेषणातील क्लासिक्स: लक्ष्य, रणनीती, पद्धती. विले आयएसबीएन 978-3-527-29231-8.
  14. ^ अ‍ॅलन, बार्बरा. लाइव्हसे, ब्रायन (1994). जैविक अ‍ॅबस्ट्रॅक्ट्स, केमिकल अ‍ॅबस्ट्रॅक्ट्स आणि इंडेक्स केमिकस कसे वापरावे. गॉवर. आयएसबीएन 978-0-566-07556-8
  15. ^ श्रीनर, आर.एल.; हरमन, सी. के. एफ.; मॉरिल, टी.सी.; कर्टिन, डी.वाय. आणि फ्यूसन, आर.सी. (1997) सेंद्रीय संयुगेची पद्धतशीर ओळख. जॉन विली आणि सन्स, आयएसबीएन 0-471-59748-1