यूरिया : हे एक कार्बनी संयुग आहे. रेणुसूत्र (रेणूतील अणूंचे प्रकार व त्यांची संख्या दर्शविणारे सूत्र) CH4ON2. सस्तन प्राण्यांच्या शरीरातील चयापचयाचा (सतत होणाऱ्या भौतिक व रासायनिक घडामोडींचा) एक अंतिम घटक म्हणून हा मूत्रावाटे बाहेर टाकला जातो. मनुष्याच्या शरीरातून दररोज सु. ३० ग्रॅ. यूरिया बाहेर पडतो. यूरिया कार्बोनिक अम्लाचे (H2CO3) डायअमाइड असल्यामुळे त्याला कार्बामाइड असेही म्हणतात. तसेच ते कार्बामिक अम्लाचे (NH2COOH) अमाइड समजले जाते.
इतिहास : अठराव्या शतकात यूरियाविषयी माहिती क्रमाक्रमाने मिळविली गेली. १७७३ मध्ये एच्‌. एम्‌. रौले यांनी मूत्राचे बाष्पीभवन करून व अवशिष्ट चूर्णाचे सूक्ष्मजैविक किण्वन करून (सूक्ष्मजीवांच्या साहाय्याने आंबविण्याची क्रिया करून) कार्बोनिक अम्ल व अमोनिया मिळविला. १७७८ मध्ये यूरिक अम्ल हे मूत्रातील महत्त्वाचा घटक म्हणून ओळखले जाऊन त्यांचे संश्लेषण (कृत्रिम रीतीने निर्मिती) ग्लायसीन व यूरिया यांच्या संगलनाने (एकत्र वितळवून) करण्यात आले. ए. एफ्‌. फूरक्रवा व एल्‌. एन्‌. व्होक्लँ यांनी १७९८ मध्ये मूत्रापासून यूरिया नायट्रेट हे संयुग मिळविले. १८२१ मध्ये विल्यम प्राउट यांनी शुद्ध यूरिया मिळविला. फ्रीड्रिख व्हलर यांनी १८२८ मध्ये अमोनिया व सायनिक अम्ल यांपासून यूरियाचे संश्लेषण केले. यात प्रथम तयार होणाऱ्या अमोनियम आयसोसायनेटाचा (NH4NCO) पुनर्विन्यास होऊन (रेणूतील अणूंची निराळ्या तऱ्हेने मांडणी होऊन) यूरिया मिळतो.
NH4NCO ⇌ CO (NH2)2
कार्बनी संयुगाचे हे पहिले संश्लेषण म्हणून महत्त्वाचे मानले जाते. कारण त्या वेळेपावेतो शास्त्रज्ञांची अशी समजूत होती की, कार्बनी संयुगे फक्त निसर्गात कुठल्या तरी अज्ञात शक्तीमुळे तयार होतात आणि ती मानवाला तयार करता येणार नाहीत. यूरियावरील या संशोधनामुळे कार्बनी रसायनशास्त्राची वेगाने प्रगती होऊ लागली.
गुणधर्म : यूरिया हा पदार्थ रंगहीन, स्फटिकी असून त्याचा वितळबिंदू १३२°·७ से. व विशिष्ट गुरुत्व १·३३५ आहे. तो वितळबिंदूच्या जवळच्या तापमानास निर्वात वातावरणात संप्लवन पावतो (द्रवरूपात न जाता एकदम वायुरूपात जातो). पाण्यात व मिथिल अल्कोहॉलामध्ये विद्राव्य (विरघळतो), अमोनियात त्वरित विद्राव्य पण एथिल ईथर, एथिल ॲसिटेट व पिरिडीन यांमध्ये सर्वसाधारण तापमानास अगदी थोडा विद्राव्य आहे.
यूरिया त्याच्या उकळबिंदूच्या वर तापवल्यास त्याचे अपघटन (रेणूचे तुकडे होण्याची क्रिया) होऊन अमोनिया, अमोनियम सायनेट (NH4CNO) आणि बाययूरेट (NH2CO – NH – CONH2) तयार होतात. सूक्ष्मजीव उपस्थित नसले, तर उदासीन यूरियाचे जलीय विच्छेदन होऊन (पाण्याच्या विक्रियेने रेणूचे तुकडे होऊन) अमोनिया आणि कार्बन डाय – ऑक्साइड हळूहळू तयार होतात. सार्वजनिक मुतारीत काही वेळेला अमोनियाचा वास येतो तो या विक्रियेमुळे. यूरियेज या एंझाइमानेही (जीवरासायनिक विक्रिया घडवून आणण्यास मदत करण्याच्या प्रथिनानेही) यूरियाचे जलीय विच्छेदन होते. ही विक्रिया यूरियाचे अस्तित्व ओळखण्यासाठी व त्याचे आगणन करण्यासाठी वापरतात.
यूरिया सावकाश तापविल्यास त्यातून अमोनिया बाहेर पडतो व बाययूरेट तयार होते. बाययूरेटाच्या पाण्यातील विद्रावात सोडियम हायड्रॉक्साइड घालून कॉपर सल्फेट विद्रावाचा एक थेंब टाकल्यास जांभळा रंग मिळतो. या विक्रियेस ‘बाययूरेट विक्रिया’ असे म्हणतात. ही बाययूरेट विक्रिया – CONH हा गट असलेल्या (उदा., प्रथिने) संयुगाची वैशिष्ट्यपूर्ण विक्रिया आहे.
सोडियम हायपोक्लोराइट (NaOCI), सोडियम हायपोब्रोमाइट (NaOBr) किंवा अम्लीय पोटॅशियम परमँगॅनेट (KMnO4) यांच्या विद्रावाने यूरियाचे ⇨ ऑक्सिडीभवन होऊन कार्बन डाय-ऑक्साइड, नायट्रोजन व पाणी मिळतात.
|
CO(NH2) 2 |
+ |
3NaOBr |
+ |
2 NaOH |
⟶ |
|
|
यूरिया |
सोडियम हायपोब्रोमाइट |
सोडियम हायड्रॉक्साइड |
||||
|
N2 |
+ |
Na2CO3 |
+ |
3NaBr |
+ |
3H2O |
|
नायट्रोजन |
सोडियमकार्बोनेट |
सोडियब्रोमाइड |
पाणी |
|||
या विक्रियेत निघणारा नायट्रोजन हा परिमाणात्मक असल्याने नायट्रोजनाच्या घनफळाचे मापन करून यूरियाचे आगणन करता येते. क्षारीय (अम्लाशी विक्रिया झाल्यास लवण देणाऱ्या) सोडियम हायपोक्लोराइटाच्या विक्रियेने यूरियापासून हायड्रॅझिनाचे (NH2-NH2) उत्पादन करतात. संहत (विद्रावात जास्त प्रमाण असलेल्या) नायट्रिक अम्लाच्या विक्रियेने यूरिया नायट्रेट मिळते. मूत्रातून यूरिया वेगळा करण्यासाठी ही विक्रिया वापरतात.
यूरिया सल्फॉनिक अम्ल CO(NHSO3H)2 तयार केले गेले आहे. सल्फर ट्राय – ऑक्साइडाची विक्रिया केल्यास यूरिया मोनोसल्फॉनिक अम्ल (NH2·CONH·SO3·H) तयार होते व पुढे संहत सल्फ्यूरिक अम्लाबरोबर विक्रिया केल्यास सल्फॉनिक अम्ल (NH2SO3H) मिळते. द्रवरूप अमोनियात यूरियाची क्षारीय धातूंशी (लिथियम, सोडियम, पोटॅशियम इ.) विक्रिया होऊन त्यांची धातवीय लवणे तयार होतात उदा., NH2·CO·NHNa आणि CO(NHNa)2.
यूराइडे : कार्बनी अम्लाशी विक्रिया होऊन यूराइड लवणे आणि वलयी (अणूंचे वलय असलेली) यूराइडे तयार होतात. ऑक्झॅलिक अम्लाबरोबर ऑक्झॅलिल यूरिया किंवा पॅरॅबॅनिक अम्ल मिळते. मॅलॉनिक अम्ल किंवा त्याचे एथिल एस्टर व यूरिया यांमधील विक्रियेने मॅलॉनिक यूरिया किंवा बार्बिच्युरिक अम्ल मिळते [⟶ बार्बिच्युरेटे].
निसर्गात आढळणारी प्यूरिने व झँथीन अल्कलॉइडे यांमध्ये डाययूराइड संरचना आढळते. यात यूरियामधील N – C – N सांगाड्याचे दोन एकक C – C – C या एककाशी संलग्नित असते. यूरिक अम्ल, थिओब्रोमीन, कॅफीन इ. त्याची उदाहरणे होत [⟶ प्यूरिने]. यूरियावर दाबाखाली अल्कोहॉलाची विक्रिया केल्यास यूरेथेन [NH2.CO.OC2H5] मिळते. प्लॅस्टिक उद्योगात याचा उपयोग होतो.
समावेशी जटिल संयुगे : अशी संयुगे तयार करणे हा एक यूरियाचा महत्त्वाचा गुणधर्म आहे. समावेशी जटिल संयुगांत पुष्कळ प्रकार आहेत. त्यांपैकी चॅनेल व क्लॅथ्रेट ही दोन महत्त्वाची आहेत. ही संयुगे रासायनिक विक्रियेने होणाऱ्या संयुगासारखी नसून भौतिकीय पद्धतीने एकमेकांच्या रेणवीय पोकळीत समाविष्ट झालेली असतात आणि ती भौतिकीय पद्धतीने सहजरीत्या अलग करता येतात. या संयुगांविषयीची अधिक माहिती ‘रासायनिक संयुगे’ या नोंदीत पहावी.
यूरियाच्या यजमान रेणूत कार्बनी शाखारहित ॲलिफॅटिक हायड्रोकार्बनांचे अतिथी रेणू समाविष्ट होतात मात्र सशाख रेणू समाविष्ट होत नाहीत. यूरियाच्या स्फटिकांचे घनीभवन होताना त्याच्या रेणूंचा विन्यास अशा तऱ्हेने होतो की, एक पोकळ नलिकेसारखी जागा तयार होते व तीत वरील प्रकारचे हायड्रोकार्बनाचे रेणू चपखल बसतात. यूरियाच्या पाण्यातील संपृक्त (जास्तीत जास्त प्रमाण असलेल्या) विद्रावात द्रवरूप हायड्रोकार्बन कोठी तापमानाला (सर्वसाधारण तापमानाला) घातले असता भरपूर संमीलित स्फटिकी अवक्षेप (न विरघळणारा साका) मिळतो. या स्फटिकांपासून हायड्रोकार्बन परत मिळवावयाचे झाल्यास या स्फटिकी अवक्षेपात पाणी घातल्यास यूरिया विरघळतो व हायड्रोकार्बन परत मिळते. खनिज तेल उद्योगात सशाख व शाखारहित हायड्रोकार्बनांचे अलगीकरण या पद्धतीने करता येते तसेच भूमितीय समघटक [⟶ समघटकता] एकमेकांपासून अलग करता येतात उदा., डाय – प्रोपिल फ्यूमारेट व डाय – प्रोपिल मॅलिएट.
उत्पादन : प्रयोगशाळेत कार्बोनिल क्लोराइड किंवा डाय – अल्किल कार्बोनेट [उदा., (C2H5O)2CO] यांच्यावर अमोनियाची विक्रिया करून यूरिया तयार करतात. कार्बोनिल क्लोराइड किंवा फॉस्जीन (COCI2) यावरील अमोनियाच्या विक्रियेने यूरिया तयार होतो व त्यावरून यूरियाची संरचनाही स्पष्ट होते.
|
O |
O |
|
|
।। |
।। |
|
|
C1 – C – C1 + 2NH3 ⟶ H2N – C – NH2 + 2HCI. |
||
व्यापारी उत्पादन खालील दोन पद्धतींनी करतात.
(१) द्रवरूप कार्बन डाय – ऑक्साइड व द्रवरूप अमोनिया यांची १३०°–१५०° से. तापमान व ३५ वातावरणीय दाबाला विक्रिया करून यूरियाचे व्यापारी उत्पादन करतात. या विक्रियेत प्रथम अमोनियम कार्बामेट (NH2COONH4) तयार होते आणि वरील तापमान व वातावरणीय दाबाला त्याचे यूरियात रूपांतर होते.
(२) सायनामाइडाचे (NH2CN) अंशतः जलीय विच्छेदन करून यूरिया मिळवितात. या विक्रियेत सायनामाइडामध्ये एक पाण्याचा रेणू समाविष्ट होतो.
NH2CN + H2O ⟶ H2N – CO – NH2
सामान्यत: यूरियामध्ये थोडे बाययूरेट असते. स्फटिकी यूरियात ते ०·०५% पेक्षा जास्त नसते व तो यूरिया सर्वांत शुद्ध होय. यूरियाच्या विद्रावाच्या स्फटिकीकरणाने व ⇨केंद्रोत्सारणाने स्फटिकी यूरिया तयार करतात.
उपयोग : यूरियात ४६·७% इतका नायट्रोजन आहे व तो सहज रीत्या जमिनीत अमोनियात रूपांतरित होतो म्हणून इतर नायट्रोजनयुक्त खतांपेक्षा तो जास्त उपयुक्त आहे. शिवाय किंमतीच्या दृष्टीनेही इतर खतांपेक्षा स्वस्त आहे. [⟶ खते]. प्लॅस्टिक उद्योगात वापरले जाणारे यूरिया – फॉर्माल्डिहाइड हे रेझीन तयार करण्यासाठी यूरिया फार मोठ्या प्रमाणात वापरला जातो [⟶ प्लॅस्टिक व उच्च बहुवारिके]. यूरियामधील नायट्रोजन प्रथिन स्वरूपातील नाही तथापि रवंथ करणाऱ्या जनावरांच्या पोटात काही सूक्ष्मजीवांच्या द्वारे त्याचे प्रथिनात रूपांतर होते. त्यामुळे त्यांचा अशा जनावरांच्या खाद्यातील पूरक घटक म्हणून उपयोग करतात. रवंथ न करणाऱ्या जनावरांना मात्र तो देता येत नाही. प्लायवुड उद्योगात तो यूरिया – फॉर्माल्डिहाइड रेझीन या रूपात आसंजक (चिकटविणारा पदार्थ) म्हणून उपयोगी पडतो. आणखी एक महत्त्वाचा उपयोग म्हणजे यूरियापासून बार्बिच्युरेटांसारखी उपयुक्त औषधे तयार करता येतात.
|
NH2 |
|
|
थायोयूरिया :संरचना |
। |
|
SC – NH2 |
|
वितळबिंदू १८०° – १८२° से. यूरियापेक्षा पाण्यात कमी विद्राव्य. अमोनियम थायोसायनेट (NH4CNS) १८०° से. ला तापविल्यास थायोयूरिया मिळतो. कॅल्शियम सायनामाइडावर (CaCN2) हायड्रोजन सल्फाइडाची १८०° से. तापमानाला विक्रिया करून थायोयूरिया तयार करतात.
थायोयूरिया हा यूरियाचा गंधक समधर्मी अनुजात (त्यापासून तयार केलेले संयुग) आहे. त्याच्या विक्रिया यूरियासारख्या आहेत. त्याचे ऑक्सिडीकरण केल्यास गंधक अणूऐवजी ऑक्सिजन अणू त्याच्या रेणूमध्ये येतो व यूरिया मिळतो. शिसे, चांदी, पारा यांच्या ऑक्साइडांची त्यावर विक्रिया केल्यास त्या धातूंचे सल्फाइड व सायनामाइड (NH2CN) तयार होते. बेंझिल थायोयूरोनियम क्लोराइड हा कार्बनी अम्लांच्या अभिज्ञानासाठी (अस्तित्व ओळखण्यासाठी) एक महत्त्वाचा विक्रियाकारक आहे. थायोबार्बिच्युरेटेही महत्त्वाची आहेत. पैकी १ – मिथिल ब्युटिल एथिल थायोबार्बिच्युरेट याचे सोडियम लवण (व्यापारी नाव पेंटोथाल सोडियम) संमोहक म्हणून वापरतात.
संदर्भ : 1. Fieser, L. F. Fieser, M. Advanced Organic Chemistry New York, 1969.
2. Finar, I. L. Organic Chemistry, Vol. I, London, 1975.
मिठारी, भू. चिं. घाटे, रा. वि.
“