हैलोजनीय यौगिक पर्यावरण में इसलिए टिके रहते हैं क्योंकि मिट्टी के जीवाणु इन्हें तोड़ नहीं पाते।

एक ऐलिफैटिक या ऐरोमैटिक हाइड्रोकार्बन में हाइड्रोजन परमाणु(ओं) को हैलोजन परमाणु(ओं) से प्रतिस्थापित करने पर क्रमशः एल्किल हैलाइड (हैलोऐल्केन) और ऐरिल हैलाइड (हैलोऐरीन) बनते हैं। हैलोऐल्केन में हैलोजन परमाणु एल्किल समूह के sp³ संकरित कार्बन से जुड़े होते हैं जबकि हैलोऐरीन में हैलोजन परमाणु ऐरिल समूह के sp² संकरित कार्बन से जुड़े होते हैं। बहुत-से हैलोजनयुक्त कार्बनिक यौगिक प्रकृति में पाए जाते हैं और इनमें से कुछ चिकित्सकीय रूप से उपयोगी हैं। ये यौगिक वर्ग उद्योग में तथा दैनिक जीवन में व्यापक अनुप्रयोग रखते हैं। इनका उपयोग अपेक्षाकृत अध्रुवीय यौगिकों के विलायक तथा विस्तृत श्रेणी के कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए आरंभिक पदार्थ के रूप में किया जाता है। जीवाणुओं द्वारा उत्पादित क्लोरीनयुक्त प्रतिजैविक, क्लोरैम्फ़ेनिकॉल, टाइफ़ॉइड बुखार के उपचार में अत्यंत प्रभावी है। हमारा शरीर आयोडीनयुक्त हार्मोन थायरॉक्सिन उत्पन्न करता है, जिसकी कमी से गलगण्ड नामक रोग होता है। संश्लेषित हैलोजन यौगिक, जैसे क्लोरोक्वीन मलेरिया के उपचार में प्रयुक्त होता है; हैलोथेन शल्यक्रिया के दौरान संज्ञाहरण के रूप में प्रयुक्त होता है। कुछ पूर्णतः फ्लोरीनीकृत यौगिक शल्यक्रिया में संभावित रक्त-प्रतिस्थापक के रूप में विचाराधीन हैं।

इस इकाई में आप कार्बन-हैलोजन यौगिकों की महत्वपूर्ण विधियाँ, भौतिक तथा रासायनिक गुणधर्म और उपयोगों का अध्ययन करेंगे।

10.1 वर्गीकरण

हैलोऐल्केन्स और हैलोऐरीन्स को निम्नलिखित प्रकार से वर्गीकृत किया जा सकता है:

10.1.1 हैलोजन परमाणुओं की संख्या के आधार पर

इन्हें मोनो, डाई या पॉलीहैलोजन (ट्राई-, टेट्रा-, आदि) यौगिकों के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि इनकी संरचना में एक, दो या अधिक हैलोजन परमाणु मौजूद हैं। उदाहरण के लिए,

मोनोहैलो यौगिकों को आगे उस कार्बन परमाणु के संकरण के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है जिससे हैलोजन बंधित होता है, जैसा कि नीचे चर्चा किया गया है।

10.1.2 $\mathbf{s p}^{\mathbf{3}} \mathbf{~C}-\mathbf{X}$ बंध वाले यौगिक (X= F, Cl, Br, I)

इस वर्ग में शामिल हैं

(a) एल्किल हैलाइड्स या हैलोऐल्केन्स ( $\mathbf{R}-\mathbf{X}$ )

एल्किल हैलाइड्स में, हैलोजन परमाणु एक एल्किल समूह $(\mathrm{R})$ से बंधित होता है। वे एक समश्रेणी का निर्माण करते हैं जिसे $\mathrm{C} _{\mathrm{n}} \mathrm{H} _{2 \mathrm{n}+1} \mathrm{X}$ द्वारा दर्शाया जाता है। इन्हें आगे प्राथमिक, द्वितीयक या तृतीयक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि हैलोजन किस प्रकार के कार्बन से जुड़ा है। यदि हैलोजन एक प्राथमिक कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है, तो एल्किल हैलाइड को प्राथमिक एल्किल हैलाइड या ($1^{\circ}$) एल्किल हैलाइड कहा जाता है। इसी प्रकार, यदि हैलोजन द्वितीयक या तृतीयक कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है, तो एल्किल हैलाइड को क्रमशः द्वितीयक एल्किल हैलाइड ($2^{\circ}$) और तृतीयक ($3^{\circ}$) एल्किल हैलाइड कहा जाता है।

(ब) एलिलिक हैलाइड्स

ये वे यौगिक हैं जिनमें हैलोजन परमाणु एक ऐसे sp³-संकरित कार्बन परमाणु से बंधित होता है जो कार्बन-कार्बन द्विबंध (C=C) के ठीक बगल में स्थित हो, अर्थात् एक एलिलिक कार्बन से।

(स) बेंज़िलिक हैलाइड्स

ये वे यौगिक हैं जिनमें हैलोजन परमाणु एक ऐसे sp³-संकरित कार्बन परमाणु से बंधित होता है जो एक एरोमैटिक वलय से जुड़ा होता है।

10.1.3 sp² C–X बंध वाले यौगिक

इस वर्ग में शामिल हैं:

(क) विनिलिक हैलाइड्स

ये वे यौगिक हैं जिनमें हैलोजन परमाणु एक ऐसे sp²-संकरित कार्बन परमाणु से बंधित होता है जो कार्बन-कार्बन द्विबंध (C=C) का हिस्सा होता है।

(ख) एरिल हैलाइड्स

ये वे यौगिक हैं जिनमें हैलोजन परमाणु सीधे एक एरोमैटिक वलय के sp²-संकरित कार्बन परमाणु से बंधित होता है।

10.2 नामकरण

हैलोजनीय यौगिकों का वर्गीकरण सीखने के बाद, अब हम सीखते हैं कि इनका नामकरण कैसे किया जाता है। एल्किल हैलाइड्स के सामान्य नाम एल्किल समूह का नाम लिखकर और उसके बाद हैलाइड का नाम लगाकर बनाए जाते हैं। आईयूपीएसी नामकरण पद्धति में, एल्किल हैलाइड्स को हैलो-प्रतिस्थापित हाइड्रोकार्बन के रूप में नामित किया जाता है। बेंजीन के मोनो-हैलोजन प्रतिस्थापित व्युत्पन्नों के लिए, सामान्य और आईयूपीएसी दोनों नाम एक ही होते हैं। डाइहैलोजन व्युत्पन्नों के लिए, सामान्य पद्धति में उपसर्ग o-, m-, p- प्रयुक्त होते हैं, परंतु आईयूपीएसी पद्धति में, जैसा कि आपने कक्षा ग्यारहवीं में सीखा है, संख्याएँ 1,2; 1,3 और 1,4 प्रयुक्त होती हैं।

वे डाइहैलोऐल्केन जिनमें एक ही प्रकार के हैलोजन परमाणु होते हैं, उन्हें एल्किलिडीन या एल्किलीन डाइहैलाइड्स के रूप में नामित किया जाता है। वे डाइहैलो-यौगिक जिनमें दोनों हैलोजन परमाणु हों, उन्हें आगे दो वर्गों में बाँटा जाता है: जेमिनल हैलाइड्स या जेम-डाइहैलाइड्स जब दोनों हैलोजन परमाणु श्रृंखला के एक ही कार्बन परमाणु पर हों, और विकिनल हैलाइड्स या विक-डाइहैलाइड्स जब हैलोजन परमाणु संलग्न कार्बन परमाणुओं पर हों। सामान्य नाम पद्धति में, जेम-डाइहैलाइड्स को एल्किलिडीन हैलाइड्स और विक-डाइहैलाइड्स को एल्किलीन डाइहैलाइड्स कहा जाता है। आईयूपीएसी पद्धति में, इन्हें डाइहैलोऐल्केन कहा जाता है।

कुछ सामान्य हैलोयौगिकों के उदाहरण टेबल 10.1 में दिए गए हैं।

उदाहरण 10.1

$\mathrm{C_5} \mathrm{H_{11}} \mathrm{Br}$ आण्विक सूत्र वाले सभी आठ संरचनात्मक समावयवियों की संरचनाएँ बनाइए। प्रत्येक समावयवी को IUPAC पद्धति के अनुसार नाम दीजिए और उन्हें प्राथमिक, द्वितीयक या तृतीयक ब्रोमाइड के रूप में वर्गीकृत कीजिए।

हल

$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{Br}$	1-ब्रोमोपेन्टेन (1 $\left.{ }^{\circ}\right)$
$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}(\mathrm{Br}) \mathrm{CH}_3$	2-ब्रोमोपेन्टेन $\left(2^{\circ}\right)$
$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}(\mathrm{Br}) \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_3$	3-ब्रोमोपेन्टेन (2 $\left.{ }^{\circ}\right)$
$\left(\mathrm{CH}_3\right)_2 \mathrm{CHCH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{Br}$	1-ब्रोमो-3-मेथिलब्यूटेन (1 $\left.{ }^{\circ}\right)$
$\left(\mathrm{CH}_3\right)_2 \mathrm{CHCHBrCH}_3$	2-ब्रोमो-3-मेथिलब्यूटेन(2 $\left.{ }^{\circ}\right)$
$\left(\mathrm{CH}_3\right)_2 \mathrm{CBrCH}_2 \mathrm{CH}_3$	2-ब्रोमो-2-मेथिलब्यूटेन $\left(3^{\circ}\right)$
$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}\left(\mathrm{CH}_3\right) \mathrm{CH}_2 \mathrm{Br}$	1-ब्रोमो-2-मेथिलब्यूटेन(1 $\left.{ }^{\circ}\right)$
$\left(\mathrm{CH}_3\right)_3 \mathrm{CCH}_2 \mathrm{Br}$	1-ब्रोमो-2,2-डाइमेथिलप्रोपेन (1 $\left.{ }^{\circ}\right)$

उदाहरण 10.2 निम्नलिखित के IUPAC नाम लिखिए:

हल

(i) 4-ब्रोमोपेन्ट-2-ईन

(ii) 3-ब्रोमो-2-मेथिलब्यूट-1-ईन

(iii) 4-ब्रोमो-3-मेथिलपेन्ट-2-ईन

(iv) 1-ब्रोमो-2-मेथिलब्यूट-2-ईन

(v) 1-ब्रोमोब्यूट-2-ईन

(vi) 3-ब्रोमो-2-मेथिलप्रोपीन

10.3 C-X बॉन्ड की प्रकृति

हैलोजन परमाणु कार्बन की तुलना में अधिक विद्युत-ऋणात्मक होते हैं, इसलिए एल्किल हैलाइड का कार्बन-हैलोजन बॉन्ड ध्रुवित होता है; कार्बन परमाणु पर आंशिक धनात्मक आवेश होता है जबकि हैलोजन परमाणु पर आंशिक ऋणात्मक आवेश होता है।

जैसे-जैसे हम आवर्त सारणी में समूह में नीचे जाते हैं, हैलोजन परमाणु का आकार बढ़ता है। फ्लोरीन परमाणु सबसे छोटा और आयोडीन परमाणु सबसे बड़ा होता है। परिणामस्वरूप कार्बन-हैलोजन बॉन्ड लंबाई भी $\mathrm{C}-\mathrm{F}$ से $\mathrm{C}-\mathrm{I}$ तक बढ़ती है। कुछ विशिष्ट बॉन्ड लंबाइयाँ, बॉन्ऐन्थैल्पी और द्विध्रुव आघूर्ण सारणी 10.2 में दिए गए हैं।

एल्किल हैलाइड्स को मुख्यतः ऐल्कोहॉल्स से तैयार किया जाता है, जो आसानी से उपलब्ध होते हैं।

सारणी 10.2: कार्बन-हैलोजन (C—X) बॉन्ड लंबाइयाँ, बॉन्ऐन्थैल्पी और द्विध्रुव आघूर्ण

बॉन्ड	बॉन्ड लंबाई/pm	C-X बॉन्ऐन्थैल्पी/ kJmol ${ }^{-1}$	द्विध्रुव आघूर्ण/डेबाई
$\mathrm{CH}_3-\mathrm{F}$	139	452	1.847
$\mathrm{CH}_3-\mathrm{Cl}$	178	351	1.860
$\mathrm{CH}_3-\mathrm{Br}$	193	293	1.830
$\mathrm{CH}_3-\mathrm{I}$	214	234	1.636

10.4 हेलोअल्केनों की तैयारी की विधियाँ

10.4.1 ऐल्कोहॉल्स से

एल्कोहल के हाइड्रॉक्सिल समूह को सांद्र हैलोजन अम्ल, फॉस्फोरस हैलाइड या थायोनिल क्लोराइड के साथ अभिक्रिया करने पर हैलोजन द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया जाता है। थायोनिल क्लोराइड को प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि इस अभिक्रिया में एल्किल हैलाइड के साथ-साथ $\mathrm{SO_2}$ और $\mathrm{HCl}$ गैसें बनती हैं। ये दोनों गैसीय उत्पाद भाग जाते हैं, इसलिए अभिक्रिया शुद्ध एल्किल हैलाइड देती है। प्राथमिक और द्वितीयक एल्कोहलों की $\mathrm{HCl}$ के साथ अभिक्रिया के लिए उत्प्रेरक $\mathrm{ZnCl_2}$ की उपस्थिति आवश्यक होती है। तृतीयक एल्कोहलों के साथ अभिक्रिया को सिर्फ कमरे के ताप पर सांद्र $\mathrm{HCl}$ के साथ हिलाकर किया जाता है। एल्किल ब्रोमाइड तैयार करने के लिए $\mathrm{HBr}(48 %)$ के साथ निरंतर उबालना प्रयोग किया जाता है। R-I के अच्छे उत्पाद 95% ऑर्थोफॉस्फोरिक अम्ल में सोडियम या पोटैशियम आयोडाइड के साथ एल्कोहलों को गरम करके प्राप्त किए जा सकते हैं। किसी दिए गए हैलोअम्ल के साथ एल्कोहलों की क्रियाशीलता का क्रम $3^{\circ}>2^{\circ}>1^{\circ}$ होता है। फॉस्फोरस ट्राइब्रोमाइड और ट्राइआयोडाइड सामान्यतः in situ (अभिक्रिया मिश्रण में ही) लाल फॉस्फोरस की ब्रोमीन और आयोडीन के साथ क्रिया से उत्पन्न किए जाते हैं।

$$ \begin{aligned} & \mathrm{R}-\mathrm{OH}+\mathrm{HCl} \xrightarrow{\mathrm{ZnCl_2}} \mathrm{R}-\mathrm{Cl}+\mathrm{H_2} \mathrm{O} \\ & \mathrm{R}-\mathrm{OH}+\mathrm{NaBr}+\mathrm{H_2} \mathrm{SO_4} \longrightarrow \mathrm{R}-\mathrm{Br}+\mathrm{NaHSO_4}+\mathrm{H_2} \mathrm{O} \\ & 3 \mathrm{R}-\mathrm{OH}+\mathrm{PX_3} \longrightarrow 3 \mathrm{R}-\mathrm{X}+\mathrm{H_3} \mathrm{PO_3} \quad(\mathrm{X}=\mathrm{Cl}, \mathrm{Br}) \\ & \mathrm{R}-\mathrm{OH}+\mathrm{PCl_5} \longrightarrow \mathrm{R}-\mathrm{Cl}+\mathrm{POCl_3}+\mathrm{HCl} \\ & \mathrm{R}-\mathrm{OH}+\frac{\mathrm{red} \mathrm{P} / \mathrm{X_2}}{\mathrm{X_2}=\mathrm{Br_2}, \mathrm{I_2}} \mathrm{R}-\mathrm{X} \\ & \mathrm{R}-\mathrm{OH}+\mathrm{SOCl_2} \longrightarrow \mathrm{R}-\mathrm{Cl}+\mathrm{SO_2}+\mathrm{HCl} \end{aligned} $$

एल्किल क्लोराइड की तैयारी या तो शुष्क हाइड्रोजन क्लोराइड गैस को एल्कोहल के विलयन से गुजारकर या एल्कोहल और सान्द्र जलीय हैलोजन अम्ल के मिश्रण को गर्म करके की जाती है।

उपरोक्त विधियाँ एरिल हैलाइड्स की तैयारी के लिए लागू नहीं होती हैं क्योंकि फ़ीनॉल्स में कार्बन-ऑक्सीजन बंधन में आंशिक द्विबंध प्रकृति होती है और यह एकल बंधन से मजबूत होने के कारण टूटना कठिन होता है।

10.4.2 हाइड्रोकार्बन से

(I) फ्री रैडिकल हैलोजनेशन द्वारा अल्केनों से

अल्केनों की मुक्त मूलक क्लोरीकरण या ब्रोमीनकरण एक जटिल मिश्रण देता है समावयवी एकल- और बहु-हैलोऐल्केनों का, जिसे शुद्ध यौगिकों के रूप में पृथक करना कठिन होता है। परिणामस्वरूप, किसी एकल यौगिक की उपज कम होती है।

$\mathrm{CH_3}\mathrm{CH_2}\mathrm{CH_2}\mathrm{CH_3} \xrightarrow[ \text {या गर्मी}]{\mathrm{Cl_2} \text {/UV} \quad \text {प्रकाश}} \mathrm{CH_3}\mathrm{CH_2}\mathrm{CH_2}\mathrm{CH_2}\mathrm{Cl_2} + \mathrm{CH_3}\mathrm{CH_2}\mathrm{CHCl}\mathrm{CH_3} $

(II) अल्कीनों से

(i) हाइड्रोजन हैलाइडों का योग: एक अल्कीन को संगत ऐल्किल हैलाइड में हाइड्रोजन क्लोराइड, हाइड्रोजन ब्रोमाइड या हाइड्रोजन आयोडाइड के साथ अभिक्रिया द्वारा रूपांतरित किया जाता है।

प्रोपीन दो उत्पाद देता है, फिर भी मार्कोवनिकोव नियम के अनुसार केवल एक प्रधान होता है। (इकाई 13, कक्षा XI)

$$ \mathrm{CH_3} \mathrm{CH}=\mathrm{CH_2}+\mathrm{H}-\mathrm{I} \longrightarrow \underset {\text{अल्प}}{\mathrm{CH_3} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{I}} + \underset{ \text{प्रधान }}{\mathrm{CH_3} \mathrm{CHICH_3}} $$

(ii) हैलोजनों का योग: प्रयोगशाला में, $\mathrm{CCl}_{4}$ में ब्रोमीन का अल्कीन में योग करने से ब्रोमीन के रक्तिम भूरे रंग का विसर्जन होता है, जो अणु में द्विबंध की पहचान के लिए एक महत्वपूर्ण विधि है। यह योग विक-डाइब्रोमाइड्स के संश्लेषण में परिणत होता है, जो रंगहीन होते हैं (इकाई 9, कक्षा XI)।

उदाहरण 10.3

$\left(\mathrm{CH_3}\right)_{2} \mathrm{CHCH_2} \mathrm{CH_3}$ के मुक्त मूलक मोनोक्लोरिनेशन पर बनने वाले सभी संभावित मोनोक्लोरो संरचनात्मक समावयवों की पहचान कीजिए।

हल

दिए गए अणु में चार प्रकार के भिन्न-भिन्न हाइड्रोजन परमाणु हैं। इन हाइड्रोजन परमाणुओं को प्रतिस्थापित करने पर निम्नलिखित प्राप्त होते हैं

$\left(\mathrm{CH_3}\right)_{2} \mathrm{CHCH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{Cl}$	$\left(\mathrm{CH_3}\right)_{2} \mathrm{CHCH}(\mathrm{Cl}) \mathrm{CH_3}$
$\left(\mathrm{CH_3}\right)_{2} \mathrm{C}(\mathrm{Cl}) \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_3}$	$\mathrm{CH_3} \mathrm{CH}\left(\mathrm{CH_2} \mathrm{Cl_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_3}\right).$

10.4.3 हैलोजन विनिमय

अल्किल आयोडाइड प्रायः सूखे एसीटोन में NaI के साथ अल्किल क्लोराइड/ब्रोमाइड की अभिक्रिया द्वारा तैयार किए जाते हैं। इस अभिक्रिया को फिंकलस्टाइन अभिक्रिया कहा जाता है।

$$ \begin{aligned} & \mathrm{R}-\mathrm{X}+\mathrm{NaI} \longrightarrow \mathrm{R}-\mathrm{I}+\mathrm{NaX} \ & \mathrm{X}=\mathrm{Cl}, \mathrm{Br} \end{aligned} $$

इस प्रकार बना NaCl या NaBr सूखे एसीटोन में अवक्षेपित हो जाता है। यह ले शैटेलिये के सिद्धांत के अनुसार अग्रदिशा अभिक्रिया को सरल बनाता है। अल्किल फ्लोराइड का संश्लेषण सर्वोत्तम रूप से किसी धातु फ्लोराइड जैसे $\mathrm{AgF}, \mathrm{Hg}_2 \mathrm{~F}_2, \mathrm{CoF}_2$ या $\mathrm{SbF}_3$ की उपस्थिति में अल्किल क्लोराइड/ब्रोमाइड को गर्म करके किया जाता है। इस अभिक्रिया को स्वार्ट्स अभिक्रिया कहा जाता है।

$$ \mathrm{H}_3 \mathrm{C}-\mathrm{Br}+\mathrm{AgF} \longrightarrow \mathrm{H}_3 \mathrm{C}-\mathrm{F}+\mathrm{AgBr} $$

उदाहरण 6.3 $\left(\mathrm{CH}_3\right)_2 \mathrm{CHCH}_2 \mathrm{CH}_3$ के मुक्त मूलक एकल-क्लोरिनीकरण पर बनने वाले सभी संभावित मोनोक्लोरो संरचनात्मक समावयवों को पहचानिए।

हल

दिए गए अणु में चार प्रकार के भिन्न-भिन्न हाइड्रोजन परमाणु हैं। इन हाइड्रोजन परमाणुओं के स्थान पर निम्नलिखित प्राप्त होंगे

$\left(\mathrm{CH} _{3}\right) _{2} \mathrm{CHCH} _{2} \mathrm{CH} _{2} \mathrm{Cl}$,

$\left(\mathrm{CH} _{3}\right) _{2} \mathrm{CHCH}(\mathrm{Cl}) \mathrm{CH} _{3}$,

$\left(\mathrm{CH} _{3}\right) _{2} \mathrm{C}(\mathrm{Cl}) \mathrm{CH} _{2} \mathrm{CH} _{3}$,

$\mathrm{CH} _{3} \mathrm{CH}\left(\mathrm{CH} _{2} \mathrm{Cl}\right) \mathrm{CH} _{2} \mathrm{CH} _{3}$

10.5 हैलोऐरीनों की तैयारी

(i) इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन द्वारा हाइड्रोकार्बनों से ऐरिल क्लोराइड और ब्रोमाइड को क्रमशः क्लोरीन और ब्रोमीन के साथ लुइस अम्ल उत्प्रेरक जैसे आयरन या आयरन(III) क्लोराइड की उपस्थिति में इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन द्वारा आसानी से तैयार किया जा सकता है।

ऑर्थो और पैरा समावयवों को उनके गलनांकों में बड़े अंतर के कारण आसानी से पृथक किया जा सकता है। आयोडीन के साथ अभिक्रियाएं प्रतिवर्ती प्रकृति की होती हैं और इनमें ऑक्सीकारक एजेंट $\left(\mathrm{HNO_3}\right)$, $\mathrm{HIO_4}$ की उपस्थिति आवश्यक होती है ताकि आयोडिनेशन के दौरान बने $\mathrm{HI}$ को ऑक्सीकृत किया जा सके। फ्लोरो यौगिक इस विधि द्वारा तैयार नहीं किए जाते क्योंकि फ्लोरीन अत्यधिक सक्रिय होता है।

(ii) ऐमीनों से सैंडमेयर अभिक्रिया द्वारा

जब एक प्राथमिक एरोमैटिक ऐमीन को ठंडे जलीय खनिज अम्ल में घोलकर या सस्पेंड करके सोडियम नाइट्राइट के साथ उपचारित किया जाता है, तो एक डायजोनियम लवण बनता है। ताजे तैयार डायजोनियम लवण के विलयन को कप्रस क्लोराइड या कप्रस ब्रोमाइड के साथ मिलाने पर डायजोनियम समूह के स्थान पर $-\mathrm{Cl}$ या $-\mathrm{Br}$ आ जाता है।

डायजोनियम समूह के स्थान पर आयोडीन आने के लिए किसी कप्रस हैलाइड की आवश्यकता नहीं होती और यह केवल डायजोनियम लवण को पोटैशियम आयोडाइड के साथ हिलाकर किया जाता है।

उदाहरण 10.4 निम्नलिखित अभिक्रियाओं के उत्पाद लिखिए:

हल

10.6 भौतिक गुणधर्म

अल्किल हैलाइड शुद्ध होते समय रंगहीन होते हैं। तथापि, ब्रोमाइड्स और आयोडाइड्स प्रकाश के संपर्क में आने पर रंग विकसित करते हैं। कई वाष्पशील हैलोजन यौगिकों में मीठी गंध होती है।

गलनांक और क्वथनांक

मेथिल क्लोराइड, मेथिल ब्रोमाइड, एथिल क्लोराइड और कुछ क्लोरोफ्लोरोमेथेन कमरे के तापमान पर गैस होते हैं। उच्च सदस्य द्रव या ठोस होते हैं। जैसा कि हम पहले ही सीख चुके हैं, कार्बनिक हैलोजन यौगिकों के अणु सामान्यतः ध्रुवीय होते हैं। मूल हाइड्रोकार्बन की तुलना में अधिक ध्रुवीयता और उच्च आण्विक द्रव्यमान के कारण, अंतराअण्विक आकर्षण बल (डिपोल-डिपोल और वान डेर वाल्स) हैलोजन व्युत्पन्नों में अधिक मजबूत होते हैं। यही कारण है कि क्लोराइड्स, ब्रोमाइड्स और आयोडाइड्स के क्वथनांक तुलनात्मक आण्विक द्रव्यमान वाले हाइड्रोकार्बनों की तुलना में काफी अधिक होते हैं।

जैसे-जैसे अणु आकार में बड़े होते हैं और अधिक इलेक्ट्रॉन होते हैं, आकर्षण अधिक मजबूत हो जाते हैं। विभिन्न हैलाइड्स के क्वथनांकों के परिवर्तन का पैटर्न चित्र 10.1 में दिखाया गया है। समान अल्किल समूह के लिए, अल्किल हैलाइड्स के क्वथनांक इस क्रम में घटते हैं: $\mathrm{RI}>\mathrm{RBr}>\mathrm{RCl}>\mathrm{RF}$। ऐसा इसलिए है क्योंकि हैलोजन परमाणु के आकार और द्रव्यमान में वृद्धि के साथ वान डेर वाल बलों की मात्रा बढ़ जाती है।

चित्र 10.1: कुछ अल्किल हैलाइड्स के क्वथनांकों की तुलना

समशाखीय हैलोऐल्केनों के क्वथनांक शाखन में वृद्धि के साथ घटते हैं (इकाई 12, कक्षा XI)। उदाहरण के लिए, 2-ब्रोमो-2-मेथिलप्रोपेन तीनों समशाखियों में सबसे कम क्वथनांक रखता है।

$\mathrm{CH_3} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{Br}$

समशाखीय डाइहैलोबेंज़ीनों के क्वथनांक लगभग एक समान होते हैं। तथापि, पैरा-समशाखियों के गलनांक उनके ऑर्थो- और मेटा-समशाखियों की तुलना में अधिक होते हैं। यह पैरा-समशाखियों की सममितता के कारण है, जो क्रिस्टल जालक में ऑर्थो- और मेटा-समशाखियों की तुलना में बेहतर फिट बैठती है।

घनत्व

हाइड्रोकार्बनों के ब्रोमो, आयोडो और पॉलीक्लोरो व्युत्पन्न जल से भारी होते हैं। घनत्व कार्बन परमाणुओं की संख्या, हैलोजन परमाणुओं की संख्या और हैलोजन परमाणुओं के परमाणु द्रव्यमान में वृद्धि के साथ बढ़ता है (तालिका 10.3)।

तालिका 10.3: कुछ हैलोऐल्केनों का घनत्व

यौगिक	घनत्व (g/mL)	यौगिक	घनत्व (g/mL)
$\mathrm{n}-\mathrm{C}_3 \mathrm{H}_7 \mathrm{Cl}$	0.89	$\mathrm{CH}_2 \mathrm{Cl}_2$	1.336
$\mathrm{n}-\mathrm{C}_3 \mathrm{H}_7 \mathrm{Br}$	1.335	$\mathrm{CHCl}_3$	1.489
$\mathrm{n}-\mathrm{C}_3 \mathrm{H}_7 \mathrm{I}$	1.747	$\mathrm{CCl}_4$	1.595

विलेयता

हैलोऐल्केन जल में बहुत थोड़ा घुलनशील होते हैं। हैलोऐल्केन को जल में घोलने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है ताकि हैलोऐल्केन अणुओं के बीच आकर्षण को दूर किया जा सके और जल अणुओं के बीच हाइड्रोजन बंधों को तोड़ा जा सके। जब हैलोऐल्केन और जल अणुओं के बीच नए आकर्षण बनते हैं तो कम ऊर्जा मुक्त होती है क्योंकि ये आकर्षण जल के मूल हाइड्रोजन बंधों जितने मजबूत नहीं होते। परिणामस्वरूप, जल में हैलोऐल्केन की घुलनशीलता कम होती है। हालांकि, हैलोऐल्केन कार्बनिक विलायकों में घुलने की प्रवृत्ति रखते हैं क्योंकि हैलोऐल्केन और विलायक अणुओं के बीच बनने वाले नए अंतरअणु आकर्षण, अलग-अलग हैलोऐल्केन और विलायक अणुओं में टूट रहे आकर्षणों जितने ही मजबूत होते हैं।

10.7 रासायनिक अभिक्रियाएँ

10.7.1 हैलोऐल्केन की अभिक्रियाएँ

हैलोऐल्केन की अभिक्रियाओं को निम्नलिखित श्रेणियों में बाँटा जा सकता है: 1. नाभिकस्नेही प्रतिस्थापन 2. विलोपन अभिक्रियाएँ 3. धातुओं के साथ अभिक्रिया।

(1) नाभिकस्नेही प्रतिस्थापन अभिक्रियाएँ आपने कक्षा ग्यारहवीं में सीखा है कि नाभिकस्नेही इलेक्ट्रॉन-समृद्ध प्रजातियाँ होती हैं। इसलिए वे किसी सब्सट्रेट अणु के उस भाग पर आक्रमण करती हैं जहाँ इलेक्ट्रॉन की कमी हो। वह अभिक्रिया जिसमें कोई नाभिकस्नेही अणु में पहले से मौजूद नाभिकस्नेही को प्रतिस्थापित कर देती है, नाभिकस्नेही प्रतिस्थापन अभिक्रिया कहलाती है। हैलोऐल्केन इन अभिक्रियाओं में सब्सट्रेट होते हैं। इस प्रकार की अभिक्रिया में एक नाभिकस्नेही हैलोऐल्केन (सब्सट्रेट) से इस प्रकार अभिक्रिया करता है जिसमें हैलोजन से बंधे कार्बन पर आंशिक धनात्मक आवेश होता है। एक प्रतिस्थापन अभिक्रिया होती है और हैलोजन परमाणु, जिसे विदाई समूह कहा जाता है, हैलाइड आयन के रूप में बाहर निकल जाता है। चूँकि प्रतिस्थापन अभिक्रिया एक नाभिकस्नेही द्वारा प्रारंभ होती है, इसे नाभिकस्नेही प्रतिस्थापन अभिक्रिया कहा जाता है।

यह ऐल्किल हैलाइडों की सबसे उपयोगी कार्बनिक अभिक्रियाओं में से एक है जिसमें हैलोजन sp3 संकरित कार्बन से बंधा होता है। कुछ सामान्य नाभिकस्नेहियों के साथ हैलोऐल्केनों की अभिक्रिया से बने उत्पाद सारणी 10.4 में दिए गए हैं।

सारणी 10.4: ऐल्किल हैलाइडों का नाभिकस्नेही प्रतिस्थापन (R–X) $$ \mathrm{R}-\mathrm{X}+\mathrm{Nu}^{-} \rightarrow \mathrm{R}-\mathrm{Nu}+\mathrm{X}^{-} $$

अभिकर्मक	न्यूक्लियोफाइल $\left(\mathbf{N u}^{-}\right)$	प्रतिस्थापन उत्पाद R-Nu	मुख्य उत्पाद की श्रेणी
$\mathrm{NaOH}(\mathrm{KOH})$	$\mathrm{HO}^{-}$	$\mathrm{ROH}$	एल्कोहल
$\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$	$\mathrm{H}_2 \mathrm{O}$	$\mathrm{ROH}$	एल्कोहल
$\mathrm{NaOR}^{\prime}$	$\mathrm{R}^{\prime} \mathrm{O}^{-}$	$\mathrm{ROR}^{\prime}$	ईथर
$\mathrm{NaI}$	$\mathrm{I}^{-}$	$\mathrm{R}-\mathrm{I}$	एल्किल आयोडाइड
$\mathrm{NH}_3$	$\mathrm{NH}_3$	$\mathrm{RNH}_2$	प्राइमरी एमीन
$\mathrm{R}^{\prime} \mathrm{NH}_2$	$\mathrm{R}^{\prime} \mathrm{NH}_2$	$\mathrm{RNHR}^{\prime}$	सेकेंडरी एमीन
$\mathrm{R}^{\prime} \mathrm{R}^{\prime \prime N H}$	$\mathrm{R}^{\prime} \mathrm{R}^{\prime \prime} \mathrm{NH}$	$\mathrm{RNR}^{\prime} \mathrm{R}^{\prime \prime}$	टर्शरी एमीन
$\mathrm{KCN}$	$\overline{\mathrm{C}} \equiv \mathrm{N}:$	$\mathrm{RCN}$	नाइट्राइल (सायनाइड)
$\mathrm{AgCN}$	$\mathrm{Ag}-\mathrm{CN}$ :	$\mathrm{RNC}$ (आइसोसायनाइड)	आइसोनाइट्राइल
$\mathrm{KNO}_2$	$\mathrm{O}=\mathrm{N}-\mathrm{O}$	$\mathrm{R}-\mathrm{O}-\mathrm{N}=\mathrm{O}$	एल्किल नाइट्राइट
$\mathrm{AgNO}_2$	$\mathrm{Ag}-\ddot{\mathrm{O}}-\mathrm{N}=\mathrm{O}$	$\mathrm{R}-\mathrm{NO}_2$	नाइट्रोएल्केन
$\mathrm{R}^{\prime} \mathrm{COOAg}$	$\mathrm{R}^{\prime} \mathrm{COO}^{-}$	$\mathrm{R}^{\prime} \mathrm{COOR}$	एस्टर
$\mathrm{LiAlH}_4$	$\mathrm{H}$	$\mathrm{RH}$	हाइड्रोकार्बन
$\mathrm{R}^{\prime-} \mathrm{M}^{+}$	$\mathrm{R}^{\prime-}$	$\mathrm{RR}^{\prime}$	एल्केन

समूह जैसे सायनाइड और नाइट्राइट दो न्यूक्लियोफिलिक केंद्रों को धारण करते हैं और इन्हें एम्बिडेंट न्यूक्लियोफाइल कहा जाता है। वास्तव में सायनाइड समूह दो योगदानी संरचनाओं का संकर है और इसलिए यह दो भिन्न तरीकों से न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य कर सकता है $\left[{ }^{\circ} \mathrm{C} \equiv \mathrm{N} \leftrightarrow: \mathrm{C}=\mathrm{N}^{\ominus}\right]$, अर्थात् कार्बन परमाणु के माध्यम से जुड़कर एल्किल सायनाइड बनाता है और नाइट्रोजन परमाणु के माध्यम से जुड़कर आइसोसायनाइड बनाता है। इसी प्रकार नाइट्राइट आयन भी एक एम्बिडेंट न्यूक्लियोफाइल है; ऑक्सीजन के माध्यम से यह एल्किल नाइट्राइट बनाता है जबकि नाइट्रोजन परमाणु के माध्यम से यह नाइट्रोएल्केन बनाता है।

उदाहरण 10.5

हैलोऐल्केन (\mathrm{KCN}) के साथ अभिक्रिया कर मुख्यतः एल्किल सायनाइड बनाते हैं जबकि (\mathrm{AgCN}) मुख्यतः आइसोसायनाइड बनाता है। समझाइए।

हल

KCN प्रधानतः आयनिक होता है और विलयन में सायनाइड आयन देता है। यद्यपि कार्बन और नाइट्रोजन दोनों परमाणु इलेक्ट्रॉन युग्म दान करने की स्थिति में हैं, किंतु आक्रमण मुख्यतः कार्बन परमाणु के माध्यम से होता है न कि नाइट्रोजन के माध्यम से, क्योंकि (\mathrm{C}-\mathrm{C}) बंध (\mathrm{C}-\mathrm{N}) बंध की तुलना में अधिक स्थिर होता है। तथापि, AgCN मुख्यतः सहसंयोजक प्रकृति का होता है और नाइट्रोजन इलेक्ट्रॉन युग्म दान करने के लिए स्वतंत्र रहता है, जिससे मुख्य उत्पाद के रूप में आइसोसायनाइड बनता है।

क्रियाविधि: यह अभिक्रिया दो भिन्न क्रियाविधियों से होती है जो नीचे वर्णित हैं:

(a) प्रतिस्थापन न्यूक्लियोफिलिक द्विमोलिक ((\mathbf{S_N} \mathbf{2}))

$\mathrm{CH_3} \mathrm{Cl}$ और हाइड्रॉक्साइड आयन के बीच की अभिक्रिया मेथानॉल और क्लोराइड आयन देती है, यह द्वितीय कोटि की गतिकी का अनुसरण करती है, अर्थात् दर दोनों अभिकारकों की सांद्रता पर निर्भर करती है

ठोस वेज पेपर से बाहर आ रहे बंधन को दर्शाता है, डैश्ड लाइन पेपर के नीचे जा रही है और सीधी रेखा पेपर के तल में बंधन को दर्शाती है।

आकृति 10.2: लाल गेंद आने वाले हाइड्रॉक्साइड आयन को और हरी गेंस बाहर जा रहे हैलाइड आयन को दर्शाती है

वर्ष 1937 में, एडवर्ड डेविस ह्यूज और सर क्रिस्टोफर इंगोल्ड ने एक $S_N 2$ अभिक्रिया के लिए एक क्रियाविधि प्रस्तावित की।

यह एक द्विमोलिक नाभिकस्नेही प्रतिस्थापन $\left(\mathrm{S_\mathrm{N}} 2\right)$ अभिक्रिया को दर्शाता है; आने वाला नाभिकस्नेही एल्किल हैलाइड के साथ परस्पर क्रिया करता है जिससे कार्बन-हैलाइड बंध टूट जाता है और कार्बन तथा आक्रामक नाभिकस्नेही के बीच एक नया बंध बनता है। यहाँ यह $\mathrm{C}-\mathrm{O}$ बंध है जो $\mathrm{C}$ और $-\mathrm{OH}$ के बीच बनता है। ये दोनों प्रक्रियाएँ एक ही चरण में एक साथ घटित होती हैं और कोई मध्यवर्ती नहीं बनता। जैसे-जैसे अभिक्रिया आगे बढ़ती है और आने वाले नाभिकस्नेही तथा कार्बन परमाणु के बीच बंध बनना प्रारंभ होता है, कार्बन परमाणु तथा निर्गम समूह के बीच का बंध कमजोर पड़ने लगता है। जब ऐसा होता है, तो क्रियाधार के तीन कार्बन-हाइड्रोजन बंध आक्रामक नाभिकस्नेही से दूर जाने लगते हैं। संक्रमण अवस्था में सभी तीन $\mathrm{C}-\mathrm{H}$ बंध एक ही तल में होते हैं और आक्रामक तथा निर्गम नाभिकस्नेही आंशिक रूप से कार्बन से जुड़े होते हैं। जैसे-जैसे आक्रामक नाभिकस्नेही कार्बन के निकट आता है, $\mathrm{C}-\mathrm{H}$ बंध अभी भी उसी दिशा में गति करते रहते हैं जब तक कि आक्रामक नाभिकस्नेही कार्बन से नहीं जुड़ जाता और निर्गम समूह कार्बन को छोड़ देता है। परिणामस्वरूप विन्यास उलट जाता है, आक्रमण के अधीन कार्बन परमाणु का विन्यास (संदर्भ बॉक्स देखें) ठीक उसी प्रकार उलट जाता है जैसे तेज हवा में छाता पलट जाता है। इस प्रक्रिया को विन्यास उलटन कहा जाता है। संक्रमण अवस्था में, कार्बन परमाणु एक साथ आने वाले नाभिकस्नेही तथा बाहर जा रहे निर्गम समूह से बंधित होता है। ऐसी संरचनाएँ अस्थायी होती हैं और इन्हें पृथक नहीं किया जा सकता। इस प्रकार, संक्रमण अवस्था में कार्बन एक साथ पाँच परमाणुओं से बंधित होता है।

विन्यास

कार्बन के चारों ओर कार्यात्मक समूहों की स्थानिक व्यवस्था को उसका विन्यास कहा जाता है। नीचे दी गई संरचनाओं (A) और (B) को ध्यान से देखें।

ये एक ही यौगिक की दो संरचनाएँ हैं। ये कार्बन से जुड़े कार्यात्मक समूहों की स्थानिक व्यवस्था में भिन्न हैं। संरचना (A) संरचना (B) का दर्पण प्रतिबिंब है। हम कहते हैं कि संरचना (A) में कार्बन का विन्यास संरचना (B) में कार्बन के विन्यास का दर्पण प्रतिबिंब है।

ह्यूज़ ने इंगोल्ड के अधीन कार्य किया और लंदन विश्वविद्यालय से डी.एस.सी. की उपाधि प्राप्त की।

चूँकि इस अभिक्रिया में न्यूक्लियोफाइल को वह कार्बन तक पहुँचना होता है जिस पर छोड़ने वाला समूह होता है, कार्बन पर या उसके निकट भारी प्रतिस्थापकों की उपस्थिति एक नाटकीय रोकथाम प्रभाव डालती है। सरल एल्किल हैलाइडों में, मेथिल हैलाइड $\mathrm{S_\mathrm{N}} 2$ अभिक्रियाओं में सबसे तेजी से अभिक्रिया करते हैं क्योंकि केवल तीन छोटे हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। टर्शरी हैलाइड सबसे कम सक्रिय होते हैं क्योंकि भारी समूह आने वाले न्यूक्लियोफाइलों को बाधित करते हैं। इस प्रकार सक्रियता का क्रम इस प्रकार है: प्राइमरी हैलाइड > सेकेंडरी हैलाइड > टर्शरी हैलाइड।

चित्र 10.3: SN2 अभिक्रिया में स्थैरिक प्रभाव। SN2 अभिक्रिया की सापेक्ष दर कोष्ठक में दी गई है

(b) प्रतिस्थापन नाभिकस्नेही एककणिकीय $\left(\mathbf{S_N} \mathbf{1}\right)$ $\mathrm{S_\mathrm{N}} 1$ अभिक्रियाएँ आमतौर पर ध्रुवीय प्रोटिक विलायकों (जैसे जल, एल्कोहल, एसीटिक अम्ल आदि) में की जाती हैं। tert-ब्यूटिल ब्रोमाइड और हाइड्रॉक्साइड आयन के बीच की अभिक्रिया tert-ब्यूटिल एल्कोहल देती है और प्रथम कोटि की गतिकी का अनुसरण करती है, अर्थात् अभिक्रिया की दर केवल एक अभिकारक, जो कि tert-ब्यूटिल ब्रोमाइड है, की सांद्रता पर निर्भर करती है।

यह दो चरणों में होती है। चरण I में, ध्रुवित $\mathrm{C}-\mathrm{Br}$ बंध धीमे विघटन से एक कार्बधन और एक ब्रोमाइड आयन उत्पन्न करता है। इस प्रकार बना कार्बधन फिर चरण II में नाभिकस्नेही द्वारा आक्रमित होकर प्रतिस्थापन अभिक्रिया को पूरा करता है।

चरण I सबसे धीमा और उत्क्रमणीय है। इसमें $\mathrm{C}-\mathrm{Br}$ बंधन टूटता है, जिसके लिए ऊर्जा प्रोटिक विलायक के प्रोटॉन द्वारा हैलाइड आयन के सॉल्वेशन से प्राप्त होती है। चूँकि अभिक्रिया की दर सबसे धीमे चरण पर निर्भर करती है, अभिक्रिया की दर केवल एल्किल हैलाइड की सांद्रता पर निर्भर करती है और हाइड्रॉक्साइड आयन की सांद्रता पर नहीं। इसके अतिरिक्त, कार्बोधन की स्थिरता जितनी अधिक होगी, उतनी ही आसानी से वह एल्किल हैलाइड से बनेगा और अभिक्रिया की दर तेज होगी। एल्किल हैलाइडों के मामले में, $3^{0}$ एल्किल हैलाइड $\mathrm{S_\mathrm{N}} 1$ अभिक्रिया बहुत तेजी से करते हैं क्योंकि $3^{0}$ कार्बोधन अधिक स्थिर होते हैं। हम एल्किल हैलाइडों की $\mathrm{S_\mathrm{N}} 1$ और $\mathrm{S_\mathrm{N}} 2$ अभिक्रियाओं के प्रति सक्रियता के क्रम को इस प्रकार संक्षेप में प्रस्तुत कर सकते हैं:

इन्हीं कारणों से, एलिलिक और बेंजिलिक हैलाइड $\mathrm{S_\mathrm{N}} 1$ अभिक्रिया के प्रति उच्च सक्रियता दिखाते हैं। इस प्रकार बना कार्बोधन अनुनाद (इकाई 8, कक्षा XI) के माध्यम से स्थिर हो जाता है जैसा कि नीचे दिखाया गया है:

उदाहरण 10.6 निम्न हैलोजन यौगिकों के युग्मों में से कौन-सा $\mathrm{S}_{\mathrm{N}} 2$ अभिक्रिया तेजी से करेगा?

हल

यह प्राथमिक हैलाइड है और इसलिए $\mathrm{S}_{\mathrm{N}} 2$ अभिक्रिया तेजी से करता है।

चूँकि आयोडीन अपने बड़े आकार के कारण एक बेहतर छोड़ने वाला समूह है, यह आने वाले न्यूक्लियोफ़ाइल की उपस्थिति में तेजी से मुक्त होगा।

उदाहरण 10.7 निम्न यौगिकों की $\mathrm{S_\mathrm{N}} 1$ और $\mathrm{S_\mathrm{N}} 2$ अभिक्रियाओं में क्रियाशीलता का क्रम बताइए:

(i) चार समावयवी ब्रोमोब्यूटेन

(ii) $\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{CH_2} \mathrm{Br}, \mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{CH}\left(\mathrm{C_6} \mathrm{H_5}\right) \mathrm{Br}, \mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{CH}\left(\mathrm{CH_3}\right) \mathrm{Br}, \mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{C}\left(\mathrm{CH_3}\right)\left(\mathrm{C_6} \mathrm{H_5}\right) \mathrm{Br}$

हल (i) $$ \begin{aligned} & \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{Br}<\left(\mathrm{CH}_3\right)_2 \mathrm{CHCH}_2 \mathrm{Br}<\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}(\mathrm{Br}) \mathrm{CH}_3<\left(\mathrm{CH}_3\right)_3 \mathrm{CBr}\left(\mathrm{S}_N 1\right) \\ & \mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}_2 \mathrm{Br}>\left(\mathrm{CH}_3\right)_2 \mathrm{CHCH}_2 \mathrm{Br}>\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{CH}(\mathrm{Br}) \mathrm{CH}_3>\left(\mathrm{CH}_3\right)_3 \mathrm{CBr}\left(\mathrm{S}_N 2\right) \end{aligned} $$

दो प्राथमिक ब्रोमाइड्स में से, $\left(\mathrm{CH_3}\right)_2 \mathrm{CHCH_2} \mathrm{Br}$ से प्राप्त कार्बोधन मध्यवर्ती, $\mathrm{CH_3} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{Br}$ से प्राप्त की तुलना में अधिक स्थिर है क्योंकि $\left(\mathrm{CH_3}\right)_2 \mathrm{CH}$-समूह का इलेक्ट्रॉन दान करने वाला प्रेरण प्रभाव अधिक है। इसलिए, $\left(\mathrm{CH_3}\right)2 \mathrm{CHCH_2} \mathrm{Br}$, $\mathrm{CH_3} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{Br}$ की तुलना में $\mathrm{S_N} 1$ अभिक्रियाओं में अधिक सक्रिय है।
$\mathrm{CH_3} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH}(Br) \mathrm{CH_3}$ एक द्वितीयक ब्रोमाइड है और $\left(\mathrm{CH_3}\right)3 \mathrm{CBr}$ एक तृतीयक ब्रोमाइड है। इसलिए उपरोक्त क्रम $\mathrm{S\mathrm{N}}$ में पालन किया जाता है।
$\mathrm{S\mathrm{N}} 2$ अभिक्रियाओं में सक्रियता उलटे क्रम में होती है क्योंकि विद्युत्स्नेही कार्बन के चारों ओर स्टेरिक अवरोध इस क्रम में बढ़ता है।

(ii) $\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{C}\left(\mathrm{CH_3}\right)\left(\mathrm{C_6} \mathrm{H_5}\right) \mathrm{Br}>\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{CH}\left(\mathrm{C_6} \mathrm{H_5}\right) \mathrm{Br}>\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{CH}\left(\mathrm{CH_3}\right) \mathrm{Br}>\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{CH_2} \mathrm{Br}\left(\mathrm{S_N} \mathrm{l}\right)$ $\left(\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{C_2} \mathrm{CH_3}\right)\left(\mathrm{C_6} \mathrm{H_5}\right) \mathrm{Br}<\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{CH}\left(\mathrm{C_6} \mathrm{H_5}\right) \mathrm{Br}<\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{CH}\left(\mathrm{CH_3}\right) \mathrm{Br}<\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{CH_2} \mathrm{Br}\left(\mathrm{S_\mathrm{N}} 2\right)$ दो द्वितीयक ब्रोमाइडों में से, $\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{CH}\left(\mathrm{C_6} \mathrm{H_5}\right) \mathrm{Br}$ से प्राप्त कार्बोधन मध्यवर्ती $\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{CH}\left(\mathrm{CH_3}\right) \mathrm{Br}$ से प्राप्त कार्बोधन की तुलना में अधिक स्थिर है क्योंकि यह दो फिनाइल समूहों द्वारा अनुनाद के कारण स्थिर होता है। इसलिए, पूर्व ब्रोमाइड उत्तर वाले की तुलना में $\mathrm{S_\mathrm{N}} 1$ अभिक्रियाओं में अधिक सक्रिय है। एक फिनाइल समूह मेथिल समूह की तुलना में अधिक स्थूल है। इसलिए, $\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{CH}\left(\mathrm{C_6} \mathrm{H_5}\right) \mathrm{Br}$, $\mathrm{C_6} \mathrm{H_5} \mathrm{CH}\left(\mathrm{CH_3}\right) \mathrm{Br}$ की तुलना में $\mathrm{S_\mathrm{N}} 2$ अभिक्रियाओं में कम सक्रिय है।

विलियम निकोल (1768 - 1851) ने वह पहला प्रिज़्म विकसित किया जिससे समतलीय ध्रुवित प्रकाश उत्पन्न होता है।

(c) नाभिकस्नेही प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं के स्टीरियोरासायनिक पहलू प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं के स्टीरियोरासायनिक पहलुओं को समझने के लिए हमें कुछ मूलभूत स्टीरियोरासायनिक सिद्धांतों और संकेतनों (प्रकाशीय सक्रियता, काइरैलिटी, रिटेंशन, इनवर्जन, रेसेमाइज़ेशन आदि) को सीखना होगा।

(i) प्रकाशीय सक्रियता: निकोल प्रिज़्म से गुजारकर उत्पन्न समतलीय ध्रुवित प्रकाश का तल कुछ यौगिकों के विलयन से गुजरने पर घूम जाता है। ऐसे यौगिकों को प्रकाशीय सक्रिय यौगिक कहा जाता है। समतलीय ध्रुवित प्रकाश के घूमने के कोण को एक उपकरण ध्रुविमापक द्वारा मापा जाता है। यदि यौगिक समतलीय ध्रुवित प्रकाश के तल को दाईं ओर, अर्थात् घड़ी की सुई की दिशा में घुमाता है, तो उसे दक्षिणावर्ती (ग्रीक में ‘दाईं ओर घूमने वाला’) या d-रूप कहा जाता है और घूर्णन के अंश से पहले धनात्मक (+) चिह्न लगाकर दर्शाया जाता है। यदि प्रकाश बाईं ओर (घड़ी की सुई के विपरीत दिशा) घूमता है, तो यौगिक को वामावर्ती या l-रूप कहा जाता है और घूर्णन के अंश से पहले ऋणात्मक (–) चिह्न लगाया जाता है। यौगिक के ऐसे (+) और (–) समावयवों को प्रकाशीय समावयव कहा जाता है और इस घटना को प्रकाशीय समावयवता कहा जाता है।

जैकबस हेंड्रिकस वान्ट हॉफ (1852-1911) को विलयनों पर उनके कार्य के लिए 1901 में रसायन विज्ञान में पहला नोबेल पुरस्कार प्राप्त हुआ।

(ii) आणविक विषमता, हस्ताक्षरता और एनैंटियोमर: लुई पाश्चर (1848) के इस प्रेक्षण ने कि कुछ यौगिकों के क्रिस्टल दर्पण प्रतिबिंब के रूप में मौजूद होते हैं, ने आधुनिक स्टीरियोरसायन की नींव रखी। उन्होंने दिखाया कि दोनों प्रकार के क्रिस्टलों के जलीय विलयन प्रकाशिक घूर्णन दिखाते हैं, जिसकी मात्रा समान होती है (समान सांद्रता के विलयन के लिए) लेकिन दिशा विपरीत होती है। उनका मानना था कि प्रकाशिक सक्रियता में यह अंतर अणुओं में परमाणुओं की त्रिविमीय व्यवस्था (विन्यास) से संबंधित है, जो दोनों प्रकार के क्रिस्टलों में होती है। डच वैज्ञानिक जे. वान्ट हॉफ और फ्रांसीसी वैज्ञानिक सी. ले बेल ने उसी वर्ष (1874) में स्वतंत्र रूप से तर्क दिया कि एक केंद्रीय कार्बन के चारों ओर समूहों (संयोजकत्वों) की स्थानिक व्यवस्था चतुष्फलकीय होती है और यदि उस कार्बन से जुड़े सभी प्रतिस्थापक भिन्न हों, तो अणु का दर्पण प्रतिबिंब अणु पर नहीं चढ़ता (अतिव्यापित नहीं होता); ऐसे कार्बन को विषम कार्बन या स्टीरियोकेन्द्र कहा जाता है। परिणामी अणु में सममिति की कमी होती है और इसे विषम अणु कहा जाता है। अणु की विषमता के साथ-साथ दर्पण प्रतिबिंबों की अतिव्यापित न होना ऐसे कार्बनिक यौगिकों में प्रकाशिक सक्रियता के लिए उत्तरदायी है।

हस्ताक्षरता

आकृति 10.4: हस्ताक्षरी और अहस्ताक्षरी वस्तुओं के कुछ सामान्य उदाहरण

सममिति और असममिति हम कई दिन-प्रतिदिन की वस्तुओं में भी देखते हैं: एक गोला, एक घन, एक शंकु—all अपने दर्पण प्रतिबिम्बों के समान होते हैं और उन पर रखे जा सकते हैं। परन्तु बहुत-सी वस्तुएँ अपने दर्पण प्रतिबिम्बों पर नहीं रखी जा सकतीं। उदाहरण के लिए, आपका बायाँ और दायाँ हाथ समान दिखते हैं, पर यदि आप बायें हाथ को दायें हाथ पर उसी तल में ले जाकर रखें, तो वे मेल नहीं खाते। वस्तुएँ जो अपने दर्पण प्रतिबिम्ब पर नहीं रखी जा सकतीं (जैसे हाथों का एक जोड़ा) ‘काइरल’ कही जाती हैं और इस गुण को ‘काइरालिटी’ कहते हैं। काइरल अणु प्रकाश-सक्रिय होते हैं, जबकि वस्तुएँ जो अपने दर्पण प्रतिबिम्बों पर रखी जा सकती हैं ‘अकाइरल’ कहलाती हैं। ये अणु प्रकाश-निष्क्रिय होते हैं।

उपरोक्त अणु-काइरालिटी की जाँच कार्बनिक अणुओं पर भी लागू की जा सकती है—मॉडल और उनके दर्पण प्रतिबिम्ब बनाकर या त्रि-आयामी संरचनाएँ खींचकर उन्हें मानसिक रूप से एक दूसरे पर रखने की कोशिश करके। फिर भी कुछ अन्य सहायक तरीके हैं जो हमें काइरल अणुओं की पहचान में मदद करते हैं। इनमें से एक सहायक एकल असममित कार्बन परमाणु की उपस्थिति है। आइए दो सरल अणुओं—प्रोपेन-2-ऑल (चित्र 10.5) और ब्यूटेन-2-ऑल (चित्र 10.6)—और उनके दर्पण प्रतिबिम्बों पर विचार करें।

चित्र 10.5: B, A का दर्पण प्रतिबिम्ब है; B को 180° घुमाया गया और C प्राप्त हुआ; C, A पर रखा जा सकता है।

जैसा कि आप स्पष्ट रूप से देख सकते हैं, प्रोपेन-2-ओल (A) में कोई विषममित कार्बन नहीं है, क्योंकि चतुष्फलकीय कार्बन से जुड़े सभी चार समूह भिन्न नहीं हैं। हम अणु के दर्पण प्रतिबिंब (B) को $180^{\circ}$ घुमाते हैं (संरचना C) और संरचना (C) को संरचना (A) के साथ ओवरलैप करने का प्रयास करते हैं, ये संरचनाएं पूरी तरह से ओवरलैप हो जाती हैं। इस प्रकार प्रोपेन-2-ओल एक अचिरल अणु है।

चित्र 10.6: E, D का दर्पण प्रतिबिंब है; E को 180° घुमाकर F प्राप्त किया जाता है और F अपने दर्पण प्रतिबिंब D पर ओवरलैप नहीं होता।

ब्यूटेन-2-ओल में चतुष्फलकीय कार्बन से चार भिन्न समूह जुड़े होते हैं और अपेक्षित रूप से यह काइरल है। काइरल अणुओं के कुछ सामान्य उदाहरण जैसे 2-क्लोरोब्यूटेन, 2,3-डाइहाइड्रॉक्सीप्रोपेनल, $\left(\mathrm{OHC}-\mathrm{CHOH}-\mathrm{CH_2} \mathrm{OH}\right)$, ब्रोमो-क्लोरो-आयोडोमेथेन $(\mathrm{BrClCHI})$, 2-ब्रोमोप्रोपेनोइक अम्ल $\left(\mathrm{H_3} \mathrm{C}-\mathrm{CHBr}-\mathrm{COOH}\right)$, आदि।

चित्र 10.7: एक काइरल अणु और उसका दर्पण प्रतिबिंब

वे स्टीरियोआइसोमर जो एक-दूसरे से असुपरिम्पोज़ेबल दर्पण प्रतिबिंबों के रूप में संबंधित हैं, एनैन्टियोमर कहलाते हैं (चित्र 10.7)। चित्र 10.5 में $\mathrm{A}$ और $\mathrm{B}$ तथा चित्र 10.6 में $\mathrm{D}$ और $\mathrm{E}$ एनैन्टियोमर हैं।

एनैन्टियोमरों में समान भौतिक गुण होते हैं, अर्थात् गलनांक, क्वथनांक, अपवर्तनांक आदि। ये केवल समतल ध्रुवित प्रकाश के घूर्णन के सन्दर्भ में भिन्न होते हैं। यदि एक एनैन्टियोमर दक्षिणावर्ती है, तो दूसरा वामावर्ती होगा।

एक मिश्रण जिसमें दो एनैन्टियोमर समान अनुपात में हों, का प्रकाशीय घूर्णन शून्य होगा, क्योंकि एक समावयव के कारण घूर्णन दूसरे समावयव के घूर्णन द्वारा रद्द हो जाता है। ऐसे मिश्रण को रेसेमिक मिश्रण या रेसेमिक संशोधन कहा जाता है। रेसेमिक मिश्रण को नाम से पहले $d l$ या $( \pm)$ लगाकर दर्शाया जाता है, उदाहरण के लिए $( \pm)$ ब्यूटेन-2-ऑल। एनैन्टियोमर को रेसेमिक मिश्रण में बदलने की प्रक्रिया को रेसेमीकरण कहा जाता है।

उदाहरण 10.8

निम्नलिखित यौगिकों के प्रत्येक युग्म में काइरल और अकाइरल अणुओं की पहचान कीजिए। कक्षा XI के अनुसार वेज और डैश चित्रण।

(iii) $\mathrm{CH_3} \mathrm{CHCH_2} \mathrm{CH_3}$ $\mathrm{Br}$

$\mathrm{CH_3} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{CH_2} \mathrm{Br}$

हल

(iii) संरक्षण: संरचना का संरक्षण किसी रासायनिक अभिक्रिया या रूपांतरण के दौरान एक असममित केंद्र से बंधुओं की स्थानिक व्यवस्था का संरक्षण है।

सामान्यतः, यदि किसी अभिक्रिया के दौरान स्टीरियोकेन्द्र से कोई बंध नहीं टूटता है, तो उत्पाद में स्टीरियोकेन्द्र के चारों ओर समूहों की वही सामान्य विन्यास रहती है जो अभिकारक में थी। ऐसी अभिक्रिया को विन्यास-धारण (retention of configuration) के साथ होना कहा जाता है। उदाहरण के तौर पर, जब (–)-2-मेथिलब्यूटेन-1-ऑल को सान्द्र हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के साथ गरम किया जाता है, तो होने वाली अभिक्रिया पर विचार करें।

यह ध्यान देना महत्वपूर्ण है कि अभिकारक और उत्पाद में विषम केन्द्र पर विन्यास समान है, परन्तु उत्पाद में प्रकाशिक घूर्णन (optical rotation) का चिह्न बदल गया है। ऐसा इसलिए है क्योंकि विषम केन्द्र पर समान विन्यास वाले दो भिन्न यौगिकों के प्रकाशिक घूर्णन भिन्न-भिन्न हो सकते हैं। एक दक्षिणावर्त (dextrorotatory, प्रकाशिक घूर्णन का धन चिह्न) हो सकता है जबकि दूसरा वामावर्त (laevorotatory, प्रकाशिक घूर्णन का ऋण चिह्न) हो सकता है।

(iv) उल्टापन (inversion), धारण (retention) और विरचन (racemisation): जब किसी विषम कार्बन परमाणु से सीधे जुड़ा हुआ बंध टूटता है, तो अभिक्रिया के तीन संभावित परिणाम हो सकते हैं। निम्नलिखित अभिक्रिया में समूह $\mathrm{X}$ के स्थान पर $\mathrm{Y}$ के प्रतिस्थापन पर विचार करें;

यदि केवल (A) यौगिक प्राप्त होता है, तो इस प्रक्रिया को विन्यास-धारण (retention of configuration) कहा जाता है। ध्यान दें कि A में विन्यास घूम गया है।

यदि केवल यौगिक $(\mathrm{B})$ प्राप्त होता है, तो इस प्रक्रिया को विन्यास का उलट (inversion of configuration) कहा जाता है। $\mathrm{B}$ में विन्यास उलट दिया गया है।

यदि $\mathrm{A}$ और $\mathrm{B}$ का 50:50 मिश्रण प्राप्त होता है, तो इस प्रक्रिया को रेसेमाइज़ेशन (racemisation) कहा जाता है और उत्पाद प्रकाशिक रूप से निष्क्रिय होता है, क्योंकि एक समावयवी ध्रुवित प्रकाश के तल को दूसरे के विपरीत दिशा में घुमाएगा।

अब आइए प्रकाशिक रूप से सक्रिय एल्किल हैलाइड्स के उदाहरण लेकर $S_{N} 1$ और $S_{N} 2$ सतहों पर एक नई नज़र डालें।

प्रकाशिक रूप से सक्रिय एल्किल हैलाइड्स के मामले में, $\mathrm{S_\mathrm{N}} 2$ सतह के परिणामस्वरूप बना उत्पाद, अभिकारक की तुलना में उलटा विन्यास रखता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि नाभिकस्नेही उस ओर से जुड़ता है जो ओर हैलोजन परमाणु मौजूद नहीं है। जब (-)-2-ब्रोमोऑक्टेन को सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ अभिक्रिया करने दिया जाता है, तो $(+)$-ऑक्टेन-2-ऑल बनता है जिसमें $-\mathrm{OH}$ समूह उस स्थान पर होता है जो ब्रोमाइड ने ग्रहण किया था, उसके ठीक विपरीत।

$$ \underset{\mathrm{C_6} \mathrm{H_13}^{+}}{\mathrm{H_3} \mathrm{C}} \mathrm{HO}+\underset{\mathrm{C_6} \mathrm{H_13}}{\mathrm{CH_3}}+\mathrm{Br}^{\ominus} $$

इस प्रकार, प्रकाशिक रूप से सक्रिय हैलाइड्स की $\mathrm{S_\mathrm{N}} 2$ अभिक्रियाएँ विन्यास के उलट के साथ होती हैं।

प्रकाशिक रूप से सक्रिय एल्किल हैलाइड्स के मामले में, (\mathrm{S_\mathrm{N}} 1) अभिक्रियाएं रेसेमाइज़ेशन के साथ होती हैं। क्या आप सोच सकते हैं कि ऐसा क्यों होता है? दरअसल, धीमे चरण में बना कार्बोकैटियन (s p^{2}) संकरित होने के कारण समतलीय (अचिराल) होता है। न्यूक्लियोफाइल का आक्रमण कार्बोकैटियन के समतल के दोनों ओर से हो सकता है, जिससे उत्पादों का मिश्रण बनता है, जिनमें से एक की वही विन्यास होती है (हैलाइड आयन के विपरीत ओर से (-\mathrm{OH}) जुड़ता है)। इसे प्रकाशिक रूप से सक्रिय 2-ब्रोमोब्यूटेन के हाइड्रोलिसिस से दिखाया जा सकता है, जिससे ((\pm))-ब्यूटेन-2-ऑल बनता है।

अणु में a और b कार्बन का स्थान
कार्बन जिस पर हैलोजन परमाणु सीधे संलग्न होता है, उसे a-कार्बन कहा जाता है और इस कार्बन के संलग्न कार्बन परमाणु को b-कार्बन कहा जाता है।

2. जब (\beta)-हाइड्रोजन परमाणु वाला हैलोऐल्केन पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड के ऐल्कोहॉलिक विलयन के साथ गरम किया जाता है, तो (\beta)-कार्बन से हाइड्रोजन परमाणु और (\alpha)-कार्बन परमाणु से हैलोजन परमाणु का विस्थापन होता है।

परिणामस्वरूप, एक एल्कीन उत्पाद के रूप में बनता है। चूँकि (\beta)-हाइड्रोजन परमाणु विस्थापन में शामिल होता है, इसे अक्सर (\beta)-विस्थापन कहा जाता है।

यदि एक से अधिक β-हाइड्रोजन परमाणुओं की उपलब्धता के कारण एक से अधिक एल्कीन बनने की संभावना हो, तो सामान्यतः एक एल्कीन मुख्य उत्पाद के रूप में बनता है। ये एक ऐसे नमूने का हिस्सा हैं जिसे पहली बार रूसी रसायनज्ञ अलेक्ज़ेंडर ज़ाइत्सेव (जिसे साइट्सेफ़ भी उच्चारित किया जाता है) ने देखा था, जिन्होंने 1875 में एक नियम बनाया था जिसे संक्षेप में इस प्रकार कहा जा सकता है: “डिहाइड्रोहैलोजनेशन अभिक्रियाओं में वह एल्कीन प्राथमिकता से बनता है जिसके द्विबंधित कार्बन परमाणुओं से अधिक संख्या में एल्किल समूह जुड़े होते हैं।” इस प्रकार, 2-ब्रोमोपेन्टेन पेन्ट-2-एन को मुख्य उत्पाद के रूप में देता है।

विलोपन बनाम प्रतिस्थापन
एक रासायनिक अभिक्रिया प्रतिस्पर्धा का परिणाम होती है; यह एक ऐसी दौड़ है जिसे सबसे तेज दौड़ने वाला जीतता है। अणुओं का एक समूह आमतौर पर वही करता है जो उनके लिए सबसे आसान होता है। एक ऐल्किल हैलाइड जिसमें $\beta$-हाइड्रोजन परमाणु हों, जब किसी क्षार या नाभिकस्नेही के साथ अभिक्रिया करता है, तो उसके पास दो प्रतिस्पर्धी मार्ग होते हैं: प्रतिस्थापन $\left(\mathrm{S_\mathrm{N}} 1\right.$ और $\left.\mathrm{S_\mathrm{N}} 2\right)$ और विलोपन। कौन-सा मार्ग अपनाया जाएगा, यह ऐल्किल हैलाइड की प्रकृति, क्षार/नाभिकस्नेही की ताकत और आकार तथा अभिक्रिया की परिस्थितियों पर निर्भर करता है। इस प्रकार, एक अधिक आकार वाला नाभिकस्नेही क्षार के रूप में कार्य करना पसंद करेगा और एक चतुष्फलकीय कार्बन परमाणु के पास पहुँचने के बजाय एक प्रोटॉन को अलग करेगा (स्टेरिक कारणों से) और इसका विपरीत भी सत्य है। इसी तरह, एक प्राथमिक ऐल्किल हैलाइड $\mathrm{S_\mathrm{N}} 2$ अभिक्रिया को प्राथमिकता देगा, एक द्वितीयक हैलाइड—क्षार/नाभिकस्नेही की ताकत के आधार पर $\mathrm{S_\mathrm{N}} 2$ या विलोपन—और एक तृतीयक हैलाइड—कार्बोकैटायन की स्थिरता या अधिक प्रतिस्थापित ऐल्कीन के आधार पर $\mathrm{S_\mathrm{N}} 1$ या विलोपन।

3. धातुओं के साथ अभिक्रिया

अधिकांश कार्बनिक क्लोराइड, ब्रोमाइड और आयोडाइड कुछ धातुओं के साथ अभिक्रिया कर कार्बन-धातु बंध युक्त यौगिक देते हैं। ऐसे यौगिकों को कार्बन-धातु यौगिक कहा जाता है। विक्टर ग्रिग्नार्ड द्वारा 1900 में खोजे गए एक महत्वपूर्ण वर्ग के कार्बन-धातु यौगिक एल्किल मैग्नीशियम हैलाइड, RMgX, हैं, जिन्हें ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक कहा जाता है। ये अभिकर्मक सूखे ईथर में हैलोऐल्केनों की मैग्नीशियम धातु के साथ अभिक्रिया से प्राप्त होते हैं।

$$\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{Br}+\mathrm{Mg} \xrightarrow{\text { dry ether }} \underset{\text { Grignard reagent }}{\mathrm{CH}_3 \mathrm{CH}_2 \mathrm{MgBr}}$$

विक्टर ग्रिग्नार्ड का शैक्षणिक जीवन की शुरुआत एक रसायनज्ञ के लिए अजीब थी—उसने गणित में डिग्री ली। जब उसने अंततः रसायन विज्ञान में स्विच किया, तो यह भौतिक रसायन विज्ञान के गणितीय प्रांत में नहीं, बल्कि कार्बनिक रसायन विज्ञान में था। मेथिलेशन प्रक्रिया के लिए एक कुशल उत्प्रेरक खोजने के प्रयास में, उसने देखा कि डाइएथिल ईथर में Zn का उपयोग इस उद्देश्य के लिए किया गया था और उसने सोचा कि क्या Mg/ईथर संयोजन सफल हो सकता है। ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक पहली बार 1900 में रिपोर्ट किए गए और ग्रिग्नार्ड ने इस कार्य को 1901 में अपने डॉक्टरल थीसिस के लिए प्रयोग किया। 1910 में, ग्रिग्नार्ड को नैंसी विश्वविद्यालय में प्रोफेसरशिप मिली और 1912 में, उन्हें रसायन विज्ञान के लिए नोबेल पुरस्कार प्रदान किया गया, जिसे उन्होंने पॉल सबातियर के साथ साझा किया, जिन्होंने निकेल उत्प्रेरित हाइड्रोजनेशन में प्रगति की थी।

ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक में, कार्बन-मैग्नीशियम बंध सहसंयोजक होता है लेकिन अत्यधिक ध्रुवीय, जिसमें कार्बन विद्युतधनात्मक मैग्नीशियम से इलेक्ट्रॉन खींचता है; मैग्नीशियम-हैलोजन बंध मूलतः आयनिक होता है।

$$ \begin{aligned} & \delta-{ }\delta+{} \delta-\\ & \mathrm{R}-\mathrm{Mg} \mathrm{X} \end{aligned} $$

ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक अत्यधिक सक्रिय होते हैं और प्रोटॉन के किसी भी स्रोत के साथ प्रतिक्रिया कर हाइड्रोकार्बन देते हैं। यहाँ तक कि जल, एल्कोहल, ऐमीन भी इन्हें संगत हाइड्रोकार्बन में बदलने के लिए पर्याप्त अम्लीय हैं।

$$ \mathrm{RMgX}+\mathrm{H_2} \mathrm{O} \longrightarrow \mathrm{RH}+\mathrm{Mg}(\mathrm{OH}) \mathrm{X} $$

इसलिए ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक से नमी की भी बूंदों से बचना आवश्यक है। यही कारण है कि प्रतिक्रिया शुष्ठ ईथर में की जाती है। दूसरी ओर, इसे हैलाइड्स को हाइड्रोकार्बन में बदलने की एक विधि माना जा सकता है।

वुर्ट्ज प्रतिक्रिया

एल्किल हैलाइड्स शुष्ठ ईथर में सोडियम के साथ प्रतिक्रिया कर उन हाइड्रोकार्बन देते हैं जिनमें कार्बन परमाणुओं की संख्या हैलाइड की तुलना में दोगुनी होती है। इस प्रतिक्रिया को वुर्ट्ज प्रतिक्रिया कहा जाता है (इकाई 13, कक्षा XI)।

$$2 \mathrm{RX}+2 \mathrm{Na} \longrightarrow \mathrm{RR}+2 \mathrm{NaX}$$

10.7.2 हैलोएरीन की प्रतिक्रियाएँ

1. नाभिकस्नेही प्रतिस्थापन

एरिल हैलाइड्स नाभिकस्नेही प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं के प्रति अत्यंत कम सक्रिय होते हैं निम्नलिखित कारणों से:

(i) अनुनाद प्रभाव : हैलोएरीनों में हैलोजन परमाणु पर उपस्थित इलेक्ट्रॉन युग्म वलय के p-इलेक्ट्रॉनों के साथ संयुग्मन में होते हैं और निम्नलिखित अनुनादी संरचनाएँ संभव हैं।

$\mathrm{C}-\mathrm{Cl}$ बंध अनुनाद के कारण आंशिक द्विबंध चरित्र प्राप्त करता है। परिणामस्वरूप, हैलोएरीन में बंध विखंडन हैलोएल्केन की तुलना में कठिन होता है और इसलिए वे नाभिकस्नेही प्रतिस्थापन अभिक्रिया में कम सक्रिय होते हैं।

(ii) $C-X$ बंध में कार्बन परमाणु का संकरण में अंतर : हैलोएल्केन में, हैलोजन से संबद्ध कार्बन परमाणु $s p^{3}$ संकरित होता है जबकि हैलोएरीन के मामले में, हैलोजन से संबद्ध कार्बन परमाणु $s p^{2}$-संकरित होता है।

$s p^{2}$ संकरित कार्बन अधिक s-चरित्र के कारण अधिक विद्युतऋणात्मक होता है और $\mathrm{C}-\mathrm{X}$ बंध के इलेक्ट्रॉन युग्म को कम s-चरित्र वाले $s p^{3}$-संकरित कार्बन की तुलना में अधिक कसकर पकड़ सकता है। इस प्रकार, हैलोएल्केन में $\mathrm{C}-\mathrmCl}$ बंध लंबाई $177 \mathrm{pm}$ होती है जबकि हैलोएरीन में यह $169 \mathrm{pm}$ होती है। चूँकि छोटे बंध को बड़े बंध की तुलना में तोड़ना कठिन होता है, इसलिए हैलोएरीन नाभिकस्नेही प्रतिस्थापन अभिक्रिया में हैलोएल्केनों की तुलना में कम सक्रिय होते हैं।

(iii) फ़ेनिल कैटायन की अस्थिरता: हैलोएरीनों के मामले में, आत्म-आयनन के परिणामस्वरूप बना फ़ेनिल कैटायन अनुनाद द्वारा स्थिर नहीं होता और इसलिए, $\mathrm{S_\mathrm{N}} 1$ क्रियाविधि निषिद्ध हो जाती है।

(iv) संभावित प्रतिकर्षण के कारण, इलेक्ट्रॉन-समृद्ध न्यूक्लियोफ़ाइल का इलेक्ट्रॉन-समृद्ध एरीनों के पास पहुँचना कम संभावित होता है।

हाइड्रॉक्सिल समूह द्वारा प्रतिस्थापन

क्लोरोबेंज़ीन को 623 K के तापमान और 300 वायुमंडल दबाव पर जलीय सोडियम हाइड्रॉक्साइड विलयन में गरम करके फ़ीनोल में रूपांतरित किया जा सकता है।

इलेक्ट्रॉन-आकर्षी समूह $\left(-\mathrm{NO_2}\right)$ की उपस्थिति ऑर्थो- और पैरा-स्थितियों पर हैलोएरीनों की सक्रियता को बढ़ाती है।

प्रभाव प्रमुख होता है जब $\left(-\mathrm{NO_2}\right)$ समूह ऑर्थो- और पैरा-स्थितियों पर प्रस्तुत किया जाता है। हालाँकि, मेटा-स्थिति पर इलेक्ट्रॉन-आकर्षी समूह की उपस्थिति से हैलोएरीनों की सक्रियता पर कोई प्रभाव नहीं देखा जाता। अभिक्रिया की क्रियाविधि इस प्रकार चित्रित है:

क्या आप सोच सकते हैं कि $-\mathrm{NO}_2$ समूह अपना प्रभाव केवल ऑर्थो- और पैरा-स्थितियों पर ही क्यों दिखाता है और मेटा-स्थिति पर नहीं?

जैसा दिखाया गया है, नाइट्रो समूह की उपस्थिति ऑर्थो- और पैरा-स्थितियों पर बेंजीन वलय से इलेक्ट्रॉन घनत्व को वापस खींचती है और इस प्रकार हैलोऐरीन पर न्यूक्लियोफाइल के आक्रमण को सुगम बनाती है। इस प्रकार बना कार्बऐनियन अनुनाद के माध्यम से स्थिर होता है। हेलोजन प्रतिस्थापक के सापेक्ष ऑर्थो- और पैरा-स्थितियों पर प्रकट हुआ ऋणात्मक आवेश $-\mathrm{NO}_2$ समूह द्वारा स्थिर होता है, जबकि मेटा-नाइट्रोबेंजीन के मामले में, कोई भी अनुनादी संरचना ऐसी नहीं होती जिसमें ऋणात्मक आवेश उस कार्बन परमाणु पर हो जो $-\mathrm{NO}_2$ समूह को धारण करता है। इसलिए, मेटा-स्थिति पर नाइट्रो समूह की उपस्थिति ऋणात्मक आवेश को स्थिर नहीं करती और मेटा-स्थिति पर $-\mathrm{NO}_2$ समूह की उपस्थिति से किसी प्रकार की प्रतिक्रियाशीलता पर प्रभाव नहीं पड़ता।

2. इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रियाएँ

हैलोऐरीन बेंजीन वलय की सामान्य इलेक्ट्रोफिलिक अभिक्रियाओं जैसे हैलोजनेशन, नाइट्रेशन, सल्फोनेशन और फ्राइडेल-क्राफ्ट्स अभिक्रियाओं से गुजरते हैं। हैलोजन परमाणु थोड़ा निष्क्रिय करने वाला होने के साथ-साथ o, p-दिशानिर्देशक भी होता है; इसलिए, आगे की प्रतिस्थापन हैलोजन परमाणु के सापेक्ष ऑर्थो- और पैरा-स्थितियों पर होती है। हैलोजन परमाणु का o, p-दिशानिर्देशक प्रभाव को आसानी से समझा जा सकता है यदि हम हैलोबेंजीन की अनुनादी संरचनाओं पर विचार करें जैसा कि दिखाया गया है:

अनुनाद के कारण, इलेक्ट्रॉन घनत्व ऑर्थो- और पैरा-स्थितियों पर मेटा-स्थितियों की तुलना में अधिक बढ़ता है। इसके अतिरिक्त, हैलोजन परमाणव अपने –I प्रभाव के कारण बेंजीन वलय से इलेक्ट्रॉनों को खींचने की कुछ प्रवृत्ति रखता है। परिणामस्वरूप, वलय बेंजीन की तुलना में कुछ हद तक निष्क्रिय हो जाता है और इसलिए हैलोएरीनों में इलेक्ट्रॉन-स्नेही प्रतिस्थापन अभिक्रियाएँ बेंजीन की तुलना में धीरे होती हैं और अधिक कठोर परिस्थितियों की आवश्यकता होती है।

उदाहरण 10.9 यद्यपि क्लोरीन एक इलेक्ट्रॉन-खींचने वाला समूह है, फिर भी यह इलेक्ट्रॉन-स्नेही एरोमैटिक प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं में ऑर्थो-, पैरा-दिशात्मक है। क्यों?

हल

क्लोरीन प्रेरण प्रभाव के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को खींचता है और अनुनाद के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को छोड़ता है। प्रेरण प्रभाव के माध्यम से, क्लोरीन इलेक्ट्रॉन-स्नेही प्रतिस्थापन के दौरान बने मध्यवर्ती कार्बोधन को अस्थिर करता है।

अनुनाद के माध्यम से, हैलोजन कार्बोधन को स्थिर करने की प्रवृत्ति रखता है और यह प्रभाव ऑर्थो- और पैरा-स्थितियों पर अधिक प्रमुख होता है। प्रेरण प्रभाव अनुनाद से अधिक मजबूत होता है और कुल इलेक्ट्रॉन-निकासी का कारण बनता है और इस प्रकार कुल निष्क्रियता उत्पन्न करता है। अनुनाद प्रभाव ऑर्थो- और पैरा-स्थितियों पर आक्रमण के लिए प्रेरण प्रभाव का विरोध करता है और इस प्रकार ऑर्थो- और पैरा-आक्रमण के लिए निष्क्रियता को कम करता है। अभिक्रियाशीलता इस प्रकार मजबूत प्रेरण प्रभाव द्वारा नियंत्रित होती है और दिशा अनुनाद प्रभाव द्वारा नियंत्रित होती है।

(i) हैलोजनेशन

(ii) नाइट्रेशन

(iii) सल्फोनेशन

(iv) फ्रीडेल-क्राफ्ट्स अभिक्रिया

3. धातुओं के साथ अभिक्रिया

वुर्ट्ज़-फिटिग अभिक्रिया

एक एल्किल हैलाइड और एरिल हैलाइड के मिश्रण को सूखे ईथर में सोडियम के साथ उपचारित करने पर एक एल्किलएरीन प्राप्त होता है और इसे वुर्ट्ज़-फिटिग अभिक्रिया कहा जाता है।

फिटिग अभिक्रिया

एरिल हैलाइड सूखे ईथर में सोडियम के साथ उपचारित करने पर समान यौगिक भी देते हैं, जिनमें दो एरिल समूह एक-दूसरे से जुड़े होते हैं। इसे फिटिग अभिक्रिया कहा जाता है।

10.8 बहु-हैलोजन यौगिक

कार्बन यौगिक जिनमें एक से अधिक हैलोजन परमाणु होते हैं, उन्हें सामान्यतः बहु-हैलोजन यौगिक कहा जाता है। इनमें से कई यौगिक उद्योग और कृषि में उपयोगी हैं। कुछ बहु-हैलोजन यौगिकों का वर्णन इस खंड में किया गया है।

10.8.1 डाइक्लोरोमेथेन (मेथिलीन क्लोराइड)

डाइक्लोरोमेथेन को एक सॉल्वेंट के रूप में, पेंट रिमूवर के रूप में, एरोसोल में प्रोपेलेंट के रूप में और दवाओं के निर्माण में एक प्रोसेस सॉल्वेंट के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसे धातु की सफाई और फिनिशिंग सॉल्वेंट के रूप में भी उपयोग किया जाता है। मेथिलीन क्लोराइड मानव केंद्रीय तंत्रिका तंत्र को नुकसान पहुंचाता है। हवा में मेथिलीन क्लोराइड के निचले स्तर के संपर्क से थोड़ी-सी बिगड़ी हुई सुनने और देखने की क्षमता हो सकती है। हवा में मेथिलीन क्लोराइड के उच्च स्तर चक्कर आना, मतली, उंगलियों और पैरों की उंगलियों में झुनझुनी और सुन्नता का कारण बनते हैं। मनुष्यों में, मेथिलीन क्लोराइड के साथ सीधा त्वचा संपर्क त्वचा में तीव्र जलन और हल्की लालिमा का कारण बनता है। आंखों के साथ सीधा संपर्क कॉर्निया को जला सकता है।

10.8.2 ट्राइक्लोरोमेथेन (क्लोरोफॉर्म)

रासायनिक रूप से, क्लोरोफॉर्म वसा, क्षार, आयोडीन और अन्य पदार्थों के लिए विलायक के रूप में प्रयोग किया जाता है। आज क्लोरोफॉर्म का प्रमुख उपयोग फ्रिजन रेफ्रिजरेंट R-22 के उत्पादन में है। इसे एक बार सर्जरी में सामान्य संज्ञाहेतु के रूप में प्रयोग किया जाता था, लेकिन इसे कम विषैले और अधिक सुरक्षित संज्ञाहेतुओं, जैसे कि ईथर, द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया गया है। जैसा कि इसके संज्ञाहेतु के रूप में उपयोग से अपेक्षित हो सकता है, क्लोरोफॉर्म के वाष्पों को सांस लेने से केंद्रीय तंत्रिका तंत्र दब जाता है। हवा के एक मिलियन भागों में लगभग 900 भाग क्लोरोफॉर्म (900 पार्ट्स प्रति मिलियन) को थोड़े समय के लिए सांस लेने से चक्कर आना, थकान और सिरदर्द हो सकता है। पुराना क्लोरोफॉर्म एक्सपोज़र यकृत (जहाँ क्लोरोफॉर्म को फॉस्जीन में चयापचयित किया जाता है) और गुर्दों को नुकसान पहुँचा सकता है, और कुछ लोगों को त्वचा को क्लोरोफॉर्म में डुबोने पर घाव हो जाते हैं। क्लोरोफॉर्म प्रकाश की उपस्थिति में हवा द्वारा धीरे-धीरे ऑक्सीकृत होकर एक अत्यंत विषैली गैस, कार्बोनिल क्लोराइड, जिसे फॉस्जीन भी कहा जाता है, में बदल जाता है। इसलिए इसे बंद, गहरे रंग की बोतलों में पूरी तरह भरकर रखा जाता है ताकि हवा बाहर रहे।

$$2 \mathrm{CHCl}_3+\mathrm{O}_2 \xrightarrow{\text { light }} \underset{\text { Phosgene }}{2 \mathrm{COCl}_2}+2 \mathrm{HCl}$$

10.8.3 ट्राइआयोडोमेथेन (आयोडोफॉर्म)

इसे पहले एकटिसेप्टिक के रूप में प्रयोग किया जाता था, लेकिन इसकी एंटीसेप्टिक गुणधर्माएँ मुक्त आयोडीन की मुक्ति के कारण होती हैं, न कि आयोडोफॉर्म स्वयं के कारण। इसकी आपत्तिजनक गंध के कारण, इसे आयोडीन युक्त अन्य फॉर्मूलेशनों द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया गया है।

10.8.4 टेट्राक्लोरोमेथेन (कार्बन टेट्राक्लोराइड)

इसे रेफ्रिजरेंट और एरोसोल कैनों के प्रोपेलेंट के निर्माण में उपयोग के लिए बड़ी मात्रा में उत्पादित किया जाता है। इसका उपयोग क्लोरोफ्लोरोकार्बन और अन्य रसायनों के संश्लेषण, फार्मास्यूटिकल निर्माण और सामान्य सॉल्वेंट उपयोग में फीडस्टॉक के रूप में भी किया जाता है। मध्य 1960 के दशक तक, इसे उद्योग में डिग्रीज़िंग एजेंट के रूप में और घर में स्पॉट रिमूवर और फायर एक्सटिंग्विशर के रूप में क्लीनिंग फ्लूइड के रूप में भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था। कुछ साक्ष्य हैं कि कार्बन टेट्राक्लोराइड के संपर्क में आने से मनुष्यों में लिवर कैंसर होता है। सबसे सामान्य प्रभाव चक्कर आना, हल्का सिर होना, मतली और उल्टी हैं, जो नसों की कोशिकाओं को स्थायी नुकसान पहुंचा सकते हैं। गंभीर मामलों में, ये प्रभाव जल्दी से सुस्ती, कोमा, बेहोशी या मृत्यु का कारण बन सकते हैं। $\mathrm{CCl_4}$ के संपर्क में आने से दिल की धड़कन अनियमित हो सकती है या रुक भी सकती है। यह रसायन आंखों को संपर्क में आने पर परेशान कर सकता है। जब कार्बन टेट्राक्लोराइड हवा में छोड़ा जाता है, तो यह वातावरण में ऊपर उठता है और ओजोन परत को समाप्त करता है। ओजोन परत की कमी से मनुष्यों की पराबैंगनी किरणों के संपर्क में वृद्धि होती है, जिससे त्वचा कैंसर, आंखों की बीमारियों और विकारों में वृद्धि और प्रतिरक्षा प्रणाली में संभावित व्यवधान होता है।

10.8.5 फ्रियॉन

मीथेन और इथेन के क्लोरोफ्लोरोकार्बन यौगिकों को सामूहिक रूप से फ्रियोन के नाम से जाना जाता है। ये अत्यधिक स्थिर, अक्रियक, अविषाक्त, अकर्षक और आसानी से द्रवित होने वाली गैसें होती हैं। फ्रियोन $12\left(\mathrm{CCl_2} \mathrm{~F_2}\right)$ औद्योगिक उपयोग में सबसे सामान्य फ्रियोनों में से एक है। इसे टेट्राक्लोरोमीथेन से स्वार्ट्स अभिक्रिया द्वारा निर्मित किया जाता है। इनका उत्पादन सामान्यतः एरोसोल प्रोपेलेंट, रेफ्रिजरेशन और वातानुकूलन उद्देश्यों के लिए किया जाता है। 1974 तक, विश्व में कुल फ्रियोन उत्पादन लगभग 2 अरब पाउंड वार्षिक था। अधिकांश फ्रियोन, यहां तक कि वह जो रेफ्रिजरेशन में प्रयुक्त होता है, अंततः वातावरण में पहुंचता है जहां यह अपरिवर्तित रूप से स्ट्रैटोस्फीयर में विसरित हो जाता है। स्ट्रैटोस्फीयर में, फ्रियोन मुक्त कण श्रृंखला अभिक्रियाएं प्रारंभ करने में सक्षम होता है जो प्राकृतिक ओज़ोन संतुलन को बिगाड़ सकती हैं।

10.8.6 p,p’-डाइक्लोरोडाइफेनिलट्राइक्लोरोएथेन (DDT)

डीडीटी, पहला क्लोरीनयुक्त कार्बनिक कीटनाशक, मूल रूप से 1873 में तैयार किया गया था, लेकिन 1939 तक स्विट्जरलैंड की गीगी फार्मास्यूटिकल्स के पॉल मुलर ने डीडीटी की कीटनाशक के रूप में प्रभावशीलता की खोज नहीं की थी। पॉल मुलर को इस खोज के लिए 1948 में चिकित्सा और शरीर विज्ञान का नोबेल पुरस्कार दिया गया। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद डीडीटी का उपयोग विश्व स्तर पर बहुत बढ़ गया, मुख्यतः इसके मलेरिया फैलाने वाले मच्छर और टाइफस फैलाने वाले जूँ के खिलाफ प्रभावशीलता के कारण। हालांकि, डीडीटी के व्यापक उपयोग से जुड़ी समस्याएं 1940 के दशक के अंत में दिखाई देने लगीं। कई कीट प्रजातियों ने डीडीटी के प्रति प्रतिरोध विकसित कर लिया, और यह भी पाया गया कि यह मछलियों के प्रति उच्च विषाक्तता रखता है। डीडीटी की रासायनिक स्थिरता और इसकी वसा में घुलनशीलता ने समस्या को और बढ़ा दिया। डीडीटी जानवरों द्वारा बहुत तेजी से चयापचयित नहीं होता; इसके बजाय, यह जमा होकर वसा ऊतकों में संग्रहित हो जाता है। यदि निरंतर दर से सेवन जारी रहे, तो समय के साथ डीडीटी जानवर के भीतर जमा होता जाता है। डीडीटी के उपयोग पर संयुक्त राज्य अमेरिका में 1973 में प्रतिबंध लगा दिया गया, यद्यपि यह अभी भी विश्व के कुछ अन्य हिस्सों में प्रयोग में है।

सारांश

अल्किल/एरिल हैलाइड्स को मोनो, डाई या पॉलीहैलोजन (ट्राई-, टेट्रा-, आदि) यौगिकों के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि उनकी संरचना में एक, दो या अधिक हैलोजन परमाणु उपस्थित हैं। चूँकि हैलोजन परमाणु कार्बन की तुलना में अधिक विद्युतऋणात्मक होते हैं, अल्किल हैलाइड का कार्बन-हैलोजन बंध ध्रुवित होता है; कार्बन परमाणु पर आंशिक धनात्मक आवेश और हैलोजन परमाणु पर आंशिक ऋणात्मक आवेश होता है।

अल्किल हैलाइड्स को एल्केनों की मुक्त मूलक हैलोजनीकरण, एल्कीनों पर हैलोजन अम्लों का योग, फॉस्फोरस हैलाइड्स, थायोनिल क्लोराइड या हैलोजन अम्लों का उपयोग करके अल्कोहलों के $-\mathrm{OH}$ समूह को हैलोजन से प्रतिस्थापित करके तैयार किया जाता है। एरिल हैलाइड्स को एरिनों की इलेक्ट्रॉनस्नेही प्रतिस्थापन द्वारा तैयार किया जाता है। फ्लोराइड्स और आयोडाइड्स को सर्वोत्तम रूप से हैलोजन विनिमय विधि द्वारा तैयार किया जाता है।

ऑर्गेनोहैलोजन यौगिकों के क्वथनांक संबंधित हाइड्रोकार्बनों की तुलना में अपेक्षाकृत अधिक होते हैं क्योंकि इनमें प्रबल द्विध्रुव-द्विध्रुव और वान डेर वाल्स आकर्षण बल होते हैं। ये पानी में थोड़े घुलनशील होते हैं लेकिन कार्बनिक विलायकों में पूरी तरह घुलनशील होते हैं।

एल्किल हैलाइड्स में कार्बन-हैलोजन बॉन्ड की ध्रुवता उनके न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन, विलोपन और धातु परमाणुओं के साथ अभिक्रिया कर ऑर्गेनोमेटैलिक यौगिक बनाने के लिए उत्तरदायी है। न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं को उनके गतिक गुणों के आधार पर $\mathrm{S_\mathrm{N}} 1$ और $\mathrm{S_\mathrm{N}} 2$ में वर्गीकृत किया जाता है। $\mathrm{S_\mathrm{N}} 1$ और $\mathrm{S_\mathrm{N}} 2$ अभिक्रियाओं की अभिक्रिया तंत्र को समझने में काइरैलिटी की गहरी भूमिका होती है। काइरल एल्किल हैलाइड्स की $\mathrm{S_\mathrm{N}} 2$ अभिक्रियाएँ विन्यास के उलट होने से विशेषता होती हैं जबकि $\mathrm{S_\mathrm{N}} 1$ अभिक्रियाएँ रेसेमीकरण से विशेषता होती हैं।

बहु-हैलोजन यौगिकों की एक संख्या, उदाहरण के लिए, डाइक्लोरोमेथेन, क्लोरोफॉर्म, आयोडोफॉर्म, कार्बन टेट्राक्लोराइड, फ्रियोन और डीडीटी के कई औद्योगिक अनुप्रयोग हैं। हालांकि, इनमें से कुछ यौगिक आसानी से विघटित नहीं हो सकते और ओज़ोन परत की क्षति का कारण भी बनते हैं और पर्यावरणीय खतरा सिद्ध हो रहे हैं।