अल्किलीकरण

अल्किलीकरण : तृप्त ॲलिफॅटिक हायड्रोकार्बनांच्या [→ॲलिफॅटिक संयुगे] सूत्रातून हायड्रोजनाचा एक अणू काढला म्हणजे जे गट उरतात त्यांना ‘अल्किल-गट’ म्हणतात. उदा., मिथेन (CH₄) पासून CH₃-मिथिल. अल्किलीकरण म्हणजे एखाद्याकार्बनी संयुगाच्या रेणूमध्ये प्रतिष्ठापन (संयुगातील एखादा अणू काढून त्या ठिकाणी दुसरा अणू बसविण्याच्या) किंवा समावेशन (मिळविण्याच्या) क्रियेने अल्किल गटाचा प्रवेश घडविणे. अल्किलीकरणाचे मुख्य प्रकार असे : (१) ॲलिफॅटिक किंवा ⇨ॲरोमॅटिक संयुगांतील कार्बन अणूला जोडलेल्या हायड्रोजनाचे, (२) अल्कोहॉले किंवा फिनॉले यांच्यातल्या (OH) म्हणजे हायड्रॉक्सी गटातील हायड्रोजनाचे किंवा नायट्रोजनाला जोडलेल्या हायड्रोजनाचे अल्किल गटाने प्रतिष्ठापन आणि (३) धातूच्या अणूशी अल्किल गटाचा संयोग. (३) ही विक्रिया वरील व्याख्येत येत नसली, तरी तिचाही समावेश अल्किलीकरणात करण्यात येतो.

अल्किलीकारक म्हणून अल्किल हॅलाइडे, ओलेफिने व अल्कोहॉले यांचा मुख्यतः उपयोग होतो. क्वचित डायमिथिल किंवा डायएथिल सल्फेट वापरतात. उत्पादनाचा प्रकार व प्रमाण ही लक्षात घेऊन त्यासाठी योग्य ते तपमान, दाब, उत्प्रेरक (विक्रियेत स्वतः भाग न घेता विक्रियेची गती वाढविणारा पदार्थ), प्रवर्तक (उत्प्रेरकाचे कार्य अधिक जोराने वाढविणारा पदार्थ) व विद्रावक (विरघळविणारा पदार्थ) ही असणारी पद्धती उपयोजून उत्पादन करावे लागते. उत्प्रेरक म्हणून निर्जल ॲल्युमिनियम क्लोराइड, सल्फ्यूरिक अम्‍ल, हायड्रोजन फ्ल्युओराइड, फॉस्फोरिक अम्‍ल, बोरॉन फ्ल्युओराइड इ. रसायने उपयोगी पडतात. विक्रिया पावणाऱ्या संयुगांच्या विद्रावांची सांद्रता (दिलेल्या घनफळातील संयुगाच्या रेणूंची संख्या) व द्रव, बाष्प, निर्जल इ. अवस्था यांचाही अल्किलीकरणावर परिणाम होतो.

अल्किलीकरणाकरिता सामान्यतः पोलादाची पात्रे वापरली जातात कारण उत्प्रेरक म्हणून कित्येकदा तीव्र अम्‍ले वापरतात व ती निर्जल अवस्थेत असतील तर किंवा विक्रियेत त्यांचे रूपांतर एस्टरामध्ये होत असेल तर तेथे त्यांचा पात्रावर अनिष्ट परिणाम होत नाही. जेथे असा संभव असेल अशा ठिकाणी मोनेलाचे (निकेलाच्या एका मिश्रधातूचे) किंवा शिशाचे अस्तर असलेली किंवा काचलेपित पात्रे वापरतात. छायाचित्रणाची किंवा औषधी रसायनांपैकी कित्येक रसायने बनविण्यासाठी तांब्याची किंवा कल्हई केलेली पात्रे समाधानकारक ठरतात.

कित्येक अल्किलीकरण क्रिया लहान प्रमाणावर करण्यात येतात व त्या खंडित प्रक्रियेने करणे सोयीचे असते. त्याकरिता अनेक तऱ्हेची ऑटोक्लेव्हे (उच्चताप व उच्चदाब सहन करणारी भांडी म्हणजे दाबपात्रे) उपलब्ध आहेत. ती सामान्यतः पोलादाची असून त्यांना उष्णता देण्याकरिता आवरणाची योजना असते. आवरणामधून वाफ, उष्ण तेल किंवा डाउथर्म (दोन विशिष्ट कार्बनी संयुगांचे द्रवणक्रांतिक—किमान उकळबिंदू असलेले—मिश्रण) खेळविता येते[→ ऑटोक्लेव्ह].

उपयोग : अल्किलीकरणाचा उपयोग अनेक उद्योगधंद्यांत केला जातो. उदा., खनिज तेलाच्या उत्पादनात, उच्च ऑक्टेन-अंक असणारी व विमानांकरिता उपयोगी पडणारी इंधने बनविण्यासाठी, एथिल बेंझीन तयार करण्यासाठी. एथिल बेंझिनापासून स्टायरीन तयार करतात व ते जी. आर. एस. सारखी कृत्रिम रबरे व प्लॅस्टिके बनविण्यासाठी वापरले जाते. तसेच ईथर हेक्झिल रिसॉर्सिनॉल इ. औषधोपयोगी रसायने, स्वाददायक पदार्थ, स्फोट द्रव्ये, निर्मलके (स्वच्छ करणारे पदार्थ), वंगणे, रंग वगैरे बनविण्याकरिता लागणारी अनेक मध्यस्त रसायने (एक वा अधिक अंतिम पदार्थ तयार करण्याच्या प्रक्रियेतील मधल्या टप्प्यात निर्माण होणारी व आवश्यक असणारी रसायने) यांच्या निर्मितीत अल्किलीकरण आवश्यक असते.

खनिज तेलाच्या उद्योगधंद्यांत, इष्ट त्या आयसोपॅरॉफिनांचा एथिलिन, प्रोपीन इ. ओलेफिनांशी रासायनिक संयोग घडवून आणून मोटरगाड्या व विमाने यांच्या इंधनासाठी आवश्यक असलेले आणि ७ ते ९ कार्बन असलेल्या संयुगांचे उत्पादन निरनिराळे उत्प्रेरक वापरून केले जाते.

काही विशिष्ट विक्रिया : आयसोब्युटेन व एथिलीन यांच्या संयोगाकरिता ॲल्युमिनियम क्लोराइड हे उत्प्रेरक व हायड्रोजन क्लोराइड किंवा एथिल क्लोराइड हे प्रवर्तक म्हणून उपयोगी पडते. एक एथिलीन रेणू व चार आयसोब्युटेन रेणू यांच्या ६०^० से. तपमानाच्या मिश्रणाचा, उत्प्रेरक-प्रवर्तकाशी संपर्क केल्यास मुख्यतः २, ३-डायमिथिल ब्युटेन, २-मिथिल पेंटेन व २, २, ४-ट्रायमिथिल पेंटेन ही तीन संयुगे असलेले मिश्रण मिळते.

वरील प्रक्रियेतील रासायनिक विक्रिया विविध व गुंतागुंतीच्या असल्यामुळे इष्ट घटकांचे मिश्रण मिळाव म्हणून विक्रियेच्या परिस्थितीवर नियंत्रण ठेवणे आवश्यक असते. आयसोब्युटेन व प्रोपीन यांचा संयोग सल्फ्यूरिक अम्‍ल किंवा हायड्रोजन फ्ल्युओराइड या उत्प्रेरकांमुळे घडविल्यास मुख्यतः पुढील समीकरणात दाखविलेल्या दोन संयुगांचे मिश्रण मिळते.

सल्फ्यूरिक अम्‍ल व हायड्रोजन फ्ल्युओराइड हे उत्प्रेरक आयसोब्युटेन व १-ब्युटीन व २-ब्युटीन यांच्या संयोगीकरणाकरिता (एकीकरणाकरिता) उपयोगी पडतात व संयोगीकरणाने डायमिथिल हेक्झेन व ट्रायमिथिल पेंटेन यांचे मिश्रण मिळते. १-ब्युटीन व २-ब्युटीन या दोन्हींपासून त्याच संयुगांचे मिश्रण मिळण्याचे कारण अम्‍लीय उत्प्रेरकामुळे त्यांचे एकमेकांत रूपांतर होते हे होय.

एथिल बेंझीन : C₆H₅-CH·CH₃. ॲल्युमिनियम क्लोराइड हे उत्प्रेरक व हाड्रोजन क्लोराइड हे प्रवर्तक म्हणून वापरून किंवा कीझेलगूरमध्ये (डायाटम नावाच्या जलवासी सूक्ष्म वनस्पतींच्या सिलिकायुक्त सांगाड्यांनी बनलेल्या मऊ खडकाच्या तुकड्यात) फॉस्फोरिक अम्‍ल शोषित करून तयार केलेल्या घनरूप उत्प्रेरकावरून बेंझीन व एथिलीन यांचे मिश्रण जाऊ दिल्याने त्यांचे संयोगीकरण होऊन एथिल बेंझीन मिळते.

बेंझीन व प्रोपेलीन यांच्यापासून फॉस्फोरिक अम्‍ल हे उत्प्रेरक वापरून क्यूमीन (आयसोप्रोपिल बेंझीन) मिळते.

प्रोपेलिनापासून बहुवारिकी (तीच मूलद्रव्ये त्याच प्रमाणात असलेले पण रेणुभार निराळे असणारे संयुग बनविण्याच्या) क्रियेने बनविलेले ओलेफीन मिश्रण व बेंझीन यांपासून हायड्रोजन फ्ल्युओराइड, ॲल्युमिनियम क्लोराइड अथवा सल्फ्युरिक अम्‍ल हे उत्प्रेरक वापरल्यास डोडेसिल बेंझिनांचे मिश्रण मिळते. त्याचे सल्फोनीकरण (सल्फॉनिक अम्‍ल तयार करण्याची प्रक्रिया) करून मिळणारे संयुग निर्मलके बनविण्याकरिता उपयोगी पडते.

हायड्रॉक्सी गटाच्या अस्तित्वामुळे फिनॉलांचे अल्किकरण सुकरतेने घडून येते. सल्फ्यूरिक अम्‍ल, फॉस्फोरिक अम्‍ल, बोरॉन फ्ल्युओराइड अथवा ॲल्युमिनियम क्लोराइड यापैकी कोणताही उत्प्रेरक चालतो. अल्किल गट हा सामान्यतः हायड्रॉक्सी गटाच्या ऑर्थो किंवा पॅरा स्थानी प्रवेश करतो.

 जस्त, ॲल्युमिनियम, मॅग्नेशियम, कॅल्शियम इत्यादींपासून मिळणाऱ्या फिनॉलांच्या लवाणाचा उपयोग केला, तर ऑर्थो स्थानी आल्किल गट प्रतिष्ठापित झालेले अनुजातच (एका संयुगापासून तयार केलेली दुसरी संयुगेच) मिळतात.

ॲरोमॅटिक अमाइनांचे अल्किलीकरण अल्कोहॉले वापरून करता येते. यामध्ये अमाइनातील नायट्रोजनाला जोडलेले हायड्रोजन अणू अल्किल गटाने प्रतिष्ठापित केले जातात. या क्रिया अम्‍लांच्या उपस्थितीत सु. २००^० से. तपमानास घडून येतात. N-N डायमिथिल ॲनिलीन व N-N डायएथिल ॲनिलीन ही ॲनिलिने अनुक्रमे मिथिल अल्कोहॉल व एथिल अल्कोहॉल यांपासून सल्फ्यूरिक अम्‍ल उत्प्रेरक वापरल्यास ३००^० से. तपमानास मिळविता येतात.

अल्किल हॅलाइडांचा उपयोग करूनही अल्किल अमाइने मिळविता येतात. प्राथमिक अल्किल हॅलाइडे जितक्या सुकरतेने संयोग पावतात, तितक्या सुकरतेने द्वितीयक हॅलाइडे संयोग पावत नाहीत व तृतीयक हॅलाइडांचा संयोग घडवून आणणे दुष्कर असते. औद्योगिक प्रमाणावर ॲमिल अमाइनांचे उत्पादन द्वितीयक ॲमिल हॅलाइड वापरून केले जाते. ६० भाग प्राथमिक व ४० भाग द्वितीयक अमाइन असलेले मिश्रण त्यायोगे मिळते [ → अ‍माइने]. 

ओलेफिनांचा उपयोग करूनही अल्किलीकरण करता येते. ॲनिलीन व एथिलीन यांपासून सोडामाइडाच्या उपस्थितीत एथिल- ॲनिलीन बनविता येते.

 अल्कोहॉल व फिनॉल यांच्या अल्कली-लवणांपासून अल्किल क्लोराइडांचा उपयोग करून ईथरे मिळविता येतात. अल्कली सेल्युलोज व मिथिल क्लोराइड, एथिल क्लोराइड अथवा बेंझिल क्लोराइड इ. अल्किल हॅलाइडे वापरून सेल्युलोजाची तदनुरूप ईथरे बनविली जातात.

 सोडियम व शिसे यांच्या मिश्रधातूपासून एथिल क्लोराइडाच्या रासायनिक विक्रियेने टेट्रा-एथिल-लेड हा पेट्रोलात मिश्र केला जाणारा एक महत्त्वाचा पदार्थ मोठ्या प्रमाणावर बनविला जातो.

पहा : ॲलिफॅटिक संयुगे.

संदर्भ : Groggins, P. H. Unit Processes in Organic Chemistry, New York and Tokyo, 1958.

केळकर गो. रा.

“