Ozonolysis
कार्बनिक रसायन विज्ञान में, ओजोनोलिसिस एक कार्बनिक प्रतिक्रिया है जहाँ असंतृप्त बंधन ओजोन () के साथ विच्छेदित होते हैं। कई कार्बन-कार्बन बंधन कार्बोनिल () समूहों द्वारा प्रतिस्थापित किए जाते हैं, जैसे कि एल्डिहाइड, कीटोन और कार्बोक्जिलिक एसिड। प्रतिक्रिया मुख्य रूप से एल्कीन पर लागू होती है, लेकिन एल्काइन और एज़ो यौगिक भी दरार के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। प्रतिक्रिया का परिणाम कई बंधनों के ऑक्सीकरण के प्रकार और कार्य स्थितियों पर निर्भर करता है। विस्तृत प्रक्रियाओं की सूचना दी गई है। एल्कीनों के ओज़ोनोलिसिस को ओज़ोन के साथ ऑक्सीकृत करके अल्कोहल, एल्डिहाइड या कीटोन या कार्बोक्जिलिक एसिड बनाया जा सकता है। एक विशिष्ट प्रक्रिया में, ओजोन को-78 डिग्री सेल्सियस पर मेथनॉल में एल्कीन के घोल के माध्यम से बुलबुला बनाया जाता है जब तक कि घोल एक विशिष्ट नीला रंग नहीं ले लेता है, जो कि प्रतिक्रिया न करने वाले ओजोन के कारण होता है। उद्योग हालांकि-20 डिग्री सेल्सियस के करीब तापमान की सलाह देते हैं। यह रंग परिवर्तन एल्कीन की पूर्ण खपत को दर्शाता है। वैकल्पिक रूप से, ओजोन की उपस्थिति का पता लगाकर इस अंतिम बिंदु के संकेतक के रूप में विभिन्न अन्य अभिकर्मकों का उपयोग किया जा सकता है। यदि ओजोनोलिसिस प्रतिक्रिया मिश्रण के माध्यम से ओजोन-समृद्ध ऑक्सीजन की एक धारा को पेश करके किया जाता है, तो प्रवाहित गैस को पोटेशियम आयोडाइड समाधान के माध्यम से निर्देशित किया जा सकता है। जब घोल ओजोन को अवशोषित करना बंद कर देता है, तो अतिरिक्त ओजोन आयोडाइड को आयोडीन में ऑक्सीकृत कर देता है, जिसे आसानी से इसके बैंगनी रंग से देखा जा सकता है। प्रतिक्रिया के निकट नियंत्रण के लिए, सूडान रेड III जैसे एक संकेतक को प्रतिक्रिया मिश्रण में जोड़ा जा सकता है। ओजोन इस संकेतक के साथ इच्छित ओजोनोलिसिस लक्ष्य की तुलना में अधिक धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है। संकेतक का ओजोनोलिसिस, जो एक ध्यान देने योग्य रंग परिवर्तन का कारण बनता है, केवल तभी होता है जब वांछित लक्ष्य का उपभोग किया जाता है। यदि सब्सट्रेट में दो एल्कीन होते हैं जो अलग-अलग दरों पर ओजोन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, तो कोई एक संकेतक चुन सकता है जिसकी अपनी ऑक्सीकरण दर उनके बीच मध्यवर्ती है, और इसलिए प्रतिक्रिया को तब रोक सकता है जब सब्सट्रेट में केवल सबसे अतिसंवेदनशील एल्कीन ने प्रतिक्रिया की हो। अन्यथा, विलयन में (इसका नीला रंग देखकर) या बुलबुले में (आयोडाइड का पता लगाने के माध्यम से) अप्रतिक्रियाशील ओजोन की उपस्थिति केवल तभी इंगित करती है जब सभी एल्कीन प्रतिक्रिया करते हैं। जोड़ पूरा करने के बाद, मध्यवर्ती ओजोनाइड को कार्बोनिल व्युत्पन्न में बदलने के लिए एक अभिकर्मक जोड़ा जाता है। ऑक्सीडेटिव स्थितियों की तुलना में रिडक्टिव वर्क-अप स्थितियों का अधिक उपयोग किया जाता है। ट्राइफिनाइलफॉस्फीन, थियोरिया, जस्ता धूल, या डाइमिथाइल सल्फाइड का उपयोग एल्डिहाइड या कीटोन का उत्पादन करता है। जबकि सोडियम बोरोहाइड्राइड का उपयोग अल्कोहल का उत्पादन करता है। (आर समूह हाइड्रोजेन भी हो सकता है) हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग कार्बोक्जिलिक एसिड का उत्पादन कर सकता है। एमाइन एन-ऑक्साइड सीधे एल्डिहाइड का उत्पादन करते हैं। बेंजाइल ईथर्स जैसे अन्य कार्यात्मक समूहों को भी ओजोन द्वारा ऑक्सीकृत किया जा सकता है। यह प्रस्तावित किया गया है कि विलायक के ऑक्सीकरण से प्रतिक्रिया के दौरान थोड़ी मात्रा में एसिड उत्पन्न हो सकता है, इसलिए कभी-कभी प्रतिक्रिया को रोकने के लिए पाइरिडिन का उपयोग किया जाता है। डाइक्लोरोमीथेन का उपयोग अक्सर ओजोनाइड के समय पर दरार को सुविधाजनक बनाने के लिए 1:1 कॉसॉल्वेंट के रूप में किया जाता है। एज़ेलिक एसिड और पेलार्गोनिक एसिड का उत्पादन औद्योगिक पैमाने पर ओलिक एसिड के ओज़ोनोलिसिस से किया जाता है। एक उदाहरण यूजेनॉल का ओज़ोनोलिसिस है जो अंतिम एल्कीन को एल्डिहाइड में परिवर्तित करता हैः प्रतिक्रिया/वर्कअप स्थितियों को नियंत्रित करके, सममित एल्कीन से असममित उत्पाद उत्पन्न किए जा सकते हैंः TsOH का उपयोग करके; सोडियम बाइकार्बोनेट (NaHCO3); डाइमिथाइल सल्फाइड (DMS) एक एल्डिहाइड और एक डाइमिथाइल एसिटल देता है। प्रतिक्रिया तंत्र 1953 में रुडोल्फ क्रीगी द्वारा प्रस्तावित आम तौर पर स्वीकृत तंत्र में, एल्कीन और ओजोन 1,3-द्विध्रुवीय चक्रवात में एक मध्यवर्ती मोलोज़ोनाइड बनाते हैं। इसके बाद, मोलोज़ोनाइड अपने संबंधित कार्बोनिल ऑक्साइड (जिसे क्रीजी मध्यवर्ती या क्रीजी ज़्विटेरियन भी कहा जाता है) और एल्डिहाइड या कीटोन में एक रेट्रो-1,3-द्विध्रुवी साइक्लोऑडिशन में वापस आ जाता है। ऑक्साइड और एल्डिहाइड या कीटोन 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोऑडिशन में फिर से प्रतिक्रिया करते हैं या अपेक्षाकृत स्थिर ओजोनाइड मध्यवर्ती (एक ट्राइऑक्सोलेन) का उत्पादन करते हैं। इस तंत्र के प्रमाण समस्थानिक लेबलिंग में पाए जाते हैं। जब 17O-लेबल वाला बेंजाल्डिहाइड कार्बोनिल ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो लेबल विशेष रूप से ओजोनाइड के ईथर लिंकेज में समाप्त होता है। इस बात पर अभी भी विवाद है कि क्या मोलोज़ोनाइड एक ठोस या कट्टरपंथी प्रक्रिया के माध्यम से ढह जाता है; यह एक सब्सट्रेट निर्भरता भी प्रदर्शित कर सकता है। इतिहास क्रिश्चियन फ्रेडरिक शॉनबीन, जिन्होंने 1840 में ओजोन की खोज की, ने भी पहला ओजोनोलिसिस कियाः 1845 में, उन्होंने बताया कि एथिलीन ओजोन के साथ प्रतिक्रिया करता है-प्रतिक्रिया के बाद, न तो ओजोन की गंध और न ही एथिलीन की गंध समझ में आती थी। एल्कीन के ओजोनोलिसिस को कभी-कभी "हैरिस ओजोनोलिसिस" के रूप में संदर्भित किया जाता है, क्योंकि कुछ लोग इस प्रतिक्रिया का श्रेय कार्ल डीट्रिच हैरिस को देते हैं। आधुनिक स्पेक्ट्रोस्कोपिक तकनीकों के आगमन से पहले, ओजोनोलिसिस कार्बनिक अणुओं की संरचना निर्धारित करने के लिए एक महत्वपूर्ण विधि थी। रसायनशास्त्री एक अज्ञात एल्कीन को छोटे और अधिक आसानी से पहचानने योग्य टुकड़े प्राप्त करने के लिए ओज़ोनाइज़ करेंगे। एल्काइन के ओज़ोनोलिसिस का ओज़ोनोलिसिस आम तौर पर एक एसिड एनहाइड्राइड या डाइकेटोन उत्पाद देता है, जो एल्कीन के लिए पूर्ण विखंडन नहीं है। इन प्रतिक्रियाओं के लिए एक कम करने वाले एजेंट की आवश्यकता नहीं है। तंत्र अज्ञात है। यदि प्रतिक्रिया पानी की उपस्थिति में की जाती है, तो एनहाइड्राइड दो कार्बोक्जिलिक एसिड देने के लिए हाइड्रोलाइज हो जाता है। अन्य सब्सट्रेट हालांकि शायद ही कभी जांच की जाती है, एज़ो यौगिक () ओजोनोलिसिस के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं। नाइट्रोसैमाइन () का उत्पादन किया जाता है। अनुप्रयोग ओज़ोनोलिसिस का मुख्य उपयोग असंतृप्त वसायुक्त अम्ल को मूल्य वर्धित व्युत्पन्न में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है। ओलिक एसिड का ओज़ोनोलिसिस एज़ेलिक एसिड का एक महत्वपूर्ण मार्ग है। सह-उत्पाद गैर-नैनोइक एसिड हैः एरुसिक एसिड ब्रासिलिक एसिड का अग्रदूत है, एक सी 13-डाइकार्बोक्सिलिक एसिड जिसका उपयोग विशेष पॉलीमाइड और पॉलिएस्टर बनाने के लिए किया जाता है। रूपांतरण में ओजोनोलिसिस]] शामिल है, जो चुनिंदा रूप से एरुसिक एसिड में सी = सी बंधन को विभाजित करता हैः कई दवाओं और उनके मध्यवर्ती का उत्पादन ओजोनोलिसिस द्वारा किया गया है। गोपनीयता संबंधी विचारों के कारण दवा उद्योग में ओजोन के उपयोग को समझना मुश्किल है। ओज़ोनोलिसिस का उपयोग एक विश्लेषणात्मक विधि के रूप में ओज़ोनोलिसिस का उपयोग कुछ पॉलीओलिफिन की संरचना को चिह्नित करने के लिए किया गया है। प्रारंभिक प्रयोगों से पता चला कि प्राकृतिक रबड़ में पुनरावृत्ति इकाई आइसोप्रीन पाई गई थी। ओज़ोनोलिसिस एक गंभीर समस्या हो सकती है, जिसे ओजोन दरार के रूप में जाना जाता है, जहां वातावरण में गैस के निशान प्राकृतिक रबर, पॉलीब्यूटाडाइन, स्टाइरीन-ब्यूटाडाइन और नाइट्राइल रबर जैसे इलास्टोमर्स को खराब करते हैं। ओज़ोनोलिसिस सतह कीटोन समूहों का उत्पादन करता है जो नॉरिश प्रतिक्रियाओं के माध्यम से आगे क्रमिक क्षरण का कारण बन सकते हैं यदि बहुलक प्रकाश के संपर्क में आता है। इस समस्या को कम करने के लिए, कई पॉलीओलेफिन-आधारित उत्पादों का इलाज एंटीऑज़ोनेंट्स के साथ किया जाता है। ओजोन दरार तनाव क्षरण दरार का एक रूप है जहां सक्रिय रासायनिक प्रजातियां एक अतिसंवेदनशील सामग्री के उत्पादों पर हमला करती हैं। दरार बढ़ने के लिए रबड़ उत्पाद तनाव में होना चाहिए। ओजोन की दरारें एक समय में टायरों की बगल की दीवारों में देखी जाती थीं, जहां यह एक खतरनाक विस्फोट का कारण बन सकती थी, लेकिन अब आधुनिक एंटीऑज़ोनेंट्स के उपयोग के कारण यह दुर्लभ है। रोकथाम के अन्य साधनों में पॉलीक्लोरोप्रीन, ई. पी. डी. एम. या विटॉन जैसे प्रतिरोधी इलास्टोमर्स के साथ अतिसंवेदनशील रबर को बदलना शामिल है। सुरक्षा दवा उद्योग में ओजोन का उपयोग सुरक्षा कारणों से सीमित है। पॉलिमर क्षरण लेमिएक्स-जॉनसन ऑक्सीकरण भी देखें-पीरियड और ऑस्मियम टेट्रॉक्साइड ट्रामेट्स हिर्सुटा का उपयोग करने वाली एक वैकल्पिक प्रणाली, जो ओज़ोनोलिसिस का एक जैव प्रौद्योगिकी विकल्प है। संदर्भ कार्बनिक ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाएँ साइक्लोडिशन