टेट्राब्रोमोइथेनएक रंगहीन या हल्का पीला तरल है जिसमें ब्रोमीन के समान तीखी गंध होती है। इसका रासायनिक सूत्र C2H4Br4, CAS 79-27-6 है। इसका घनत्व 2.27 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर, क्वथनांक 198.5 डिग्री तथा गलनांक 9.6 डिग्री है। टेट्राब्रोमोइथेन की आणविक संरचना में, चार ब्रोमीन परमाणु कार्बन परमाणुओं से जुड़े होते हैं, जिससे चार ब्रोमोमिथाइल इकाइयाँ बनती हैं। यह संरचना टेट्राब्रोमोएथेन को रासायनिक प्रतिक्रियाओं में उच्च स्थिरता प्रदान करती है। टेट्राब्रोमोएथेन में उच्च अपवर्तक सूचकांक होता है और इसका उपयोग ऑप्टिकल सामग्री और सॉल्वैंट्स बनाने के लिए किया जा सकता है। इसमें अच्छी घुलनशीलता है और यह विभिन्न कार्बनिक पदार्थों को घोल सकता है, जिससे इसका व्यापक रूप से रंगों, कीटनाशकों, फार्मास्यूटिकल्स आदि जैसे उद्योगों में उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, टेट्राब्रोमोइथेन का उपयोग आग बुझाने वाले एजेंट और आग दमन और रोकथाम के लिए लौ रिटार्डेंट के रूप में भी किया जा सकता है।
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टेट्राब्रोमोइथेन अपेक्षाकृत स्थिर रासायनिक गुणों वाला एक कार्बनिक यौगिक है, लेकिन यह विशिष्ट परिस्थितियों में कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं से गुजर सकता है।
1. प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया
टेट्राब्रोमोइथेन की प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया उस प्रतिक्रिया को संदर्भित करती है जिसमें टेट्राब्रोमोइथेन अणु में एक या अधिक ब्रोमीन परमाणुओं को अन्य कार्यात्मक समूहों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। टेट्राब्रोमोइथेन की प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया के लिए विस्तृत चरण और रासायनिक समीकरण निम्नलिखित हैं:
1.1 न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया
न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया, न्यूक्लियोफिलिक अभिकर्मकों द्वारा हैलोअल्केन्स या एस्टर के हमले को संदर्भित करती है, जिसके परिणामस्वरूप हैलोजन परमाणुओं का आंशिक प्रतिस्थापन होता है। टेट्राब्रोमोइथेन की न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया में, न्यूक्लियोफिलिक अभिकर्मक (जैसे सोडियम अल्कोहल, अमोनिया, आदि) टेट्राब्रोमोइथेन के ब्रोमीन परमाणु पर हमला करते हैं, जिससे ब्रोमीन परमाणु को न्यूक्लियोफिलिक अभिकर्मकों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
प्रतिक्रिया चरण:
(1) न्यूक्लियोफिलिक अभिकर्मक मध्यवर्ती यौगिक बनाने के लिए टेट्राब्रोमोइथेन के ब्रोमीन परमाणु पर हमला करते हैं।
(2) मध्यवर्ती यौगिकों में ब्रोमीन परमाणुओं को न्यूक्लियोफिलिक अभिकर्मकों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिससे प्रतिस्थापित उत्पाद बनते हैं।
(3) अंतिम उत्पाद तैयार करने के लिए हाइड्रोजन हैलाइड या अन्य प्रोटॉन को हटा दें।
C2H4बीआर4 + आरओ-+ ब्र- → C2H4बीआर3या + ब्र-
(जहां आरओ-सोडियम अल्कोहल जैसे न्यूक्लियोफिलिक अभिकर्मकों का प्रतिनिधित्व करता है)
1.2 इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया
इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया से तात्पर्य इलेक्ट्रोफिलिक अभिकर्मकों द्वारा हैलोऐल्केन या एस्टर के हमले से है, जिसके परिणामस्वरूप हैलोजन परमाणुओं का आंशिक प्रतिस्थापन होता है। टेट्राब्रोमोइथेन की इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया में, इलेक्ट्रोफिलिक अभिकर्मक (जैसे क्लोरीन, ब्रोमीन, आदि) टेट्राब्रोमोइथेन के ब्रोमीन परमाणु पर हमला करते हैं, जिससे ब्रोमीन परमाणु को इलेक्ट्रोफिलिक अभिकर्मकों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
प्रतिक्रिया चरण:
(1) इलेक्ट्रोफिलिक अभिकर्मक टेट्राब्रोमोइथेन के ब्रोमीन परमाणु पर हमला करता है, जिससे एक मध्यवर्ती यौगिक बनता है।
(2) मध्यवर्ती यौगिकों में ब्रोमीन परमाणुओं को इलेक्ट्रोफिलिक अभिकर्मकों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिससे प्रतिस्थापित उत्पाद बनते हैं।
(3) अंतिम उत्पाद तैयार करने के लिए हाइड्रोजन हैलाइड या अन्य प्रोटॉन को हटा दें।
C2H4बीआर4 + X2 → C2H4X2बीआर2 + 2एचबीआर
(जहाँ X क्लोरीन और ब्रोमीन जैसे इलेक्ट्रोफिलिक अभिकर्मकों का प्रतिनिधित्व करता है)
2. हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया
टेट्राब्रोमोइथेन की हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया उस प्रक्रिया को संदर्भित करती है जिसमें टेट्राब्रोमोइथेन हाइड्रोजन ब्रोमाइड को हटाने और एथिलीन ग्लाइकॉल उत्पन्न करने के लिए पानी में हाइड्रॉक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है। टेट्राब्रोमोइथेन की हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया के लिए विस्तृत चरण और रासायनिक समीकरण निम्नलिखित हैं:
प्रतिक्रिया चरण:
(1) टेट्राब्रोमोइथेन पानी के साथ संयुग्मित एसिड-बेस जोड़े बनाता है
(2) संयुग्मित एसिड-बेस जोड़े इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण प्रक्रियाओं के माध्यम से ब्रोमीन आयन और एथिलीन ग्लाइकॉल उत्पन्न करते हैं
(3) ब्रोमीन आयन हाइड्रॉक्साइड आयनों के साथ मिलकर हाइड्रोजन ब्रोमाइड उत्पन्न करते हैं, जबकि एथिलीन ग्लाइकॉल पानी से हाइड्रोजन आयन प्राप्त करके एथिलीन ग्लाइकॉल उत्पन्न करता है।
C2H4बीआर4 + 2H2हे + 2ओह- → C2H6O2 + 4ब्र- + 2H2O
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि टेट्राब्रोमोइथेन की हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया को प्रतिक्रिया को बढ़ावा देने के लिए हीटिंग और क्षार जोड़ने की आवश्यकता होती है। साथ ही, प्रतिक्रिया प्रक्रिया के दौरान हाइड्रोजन ब्रोमाइड उत्पन्न होगा, और उत्पाद की गुणवत्ता और उपज को प्रभावित करने से बचने के लिए क्षार के साथ प्रतिक्रिया करने से बचना आवश्यक है।
3. ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया
टेट्राब्रोमोइथेन को ऑक्सीडेंट द्वारा ऑक्सीकृत किया जा सकता है, जैसे कि जब सिल्वर नाइट्रेट जलीय घोल और सोडियम हाइड्रॉक्साइड जलीय घोल के साथ गर्म किया जाता है, तो हाइड्रोजन ब्रोमाइड को ग्लाइऑक्सल बनाने के लिए हटाया जा सकता है। ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया एक ऑक्सीडेंट की कार्रवाई के तहत ब्रोमीन परमाणुओं को खोने वाले टेट्राब्रोमोइथेन की प्रक्रिया को संदर्भित करती है। टेट्राब्रोमोइथेन की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया के लिए विस्तृत चरण और रासायनिक समीकरण निम्नलिखित हैं:
(1) टेट्राब्रोमोइथेन सिल्वर नाइट्रेट और हाइड्रोजन पेरोक्साइड जैसे ऑक्सीडेंट के साथ प्रतिक्रिया करके मध्यवर्ती यौगिक बनाता है।
(2) मध्यवर्ती यौगिकों में ब्रोमीन परमाणु अन्य यौगिकों को बनाने के लिए ऑक्सीडेंट द्वारा ऑक्सीकृत होते हैं।
(3) अंतिम ऑक्सीकरण उत्पाद उत्पन्न करने के लिए हाइड्रोजन ब्रोमाइड या अन्य उत्पादों को हटा दें।
C2H4बीआर4 + 2NaOH + HNO3 → C2H4O2 + 4NaBr + H2O
4. कमी प्रतिक्रिया
टेट्राब्रोमोइथेन को कम करने वाले एजेंटों द्वारा कम किया जा सकता है, जैसे कि तरल अमोनिया में धातु सोडियम के साथ प्रतिक्रिया करते समय, ईथेन का उत्पादन करने के लिए हाइड्रोजन ब्रोमाइड को हटाया जा सकता है।
टेट्राब्रोमोइथेन की कमी प्रतिक्रिया एक कम करने वाले एजेंट के माध्यम से टेट्राब्रोमोइथेन को एथेन में कम करने की प्रक्रिया को संदर्भित करती है। टेट्राब्रोमोइथेन की कमी प्रतिक्रिया के लिए विस्तृत चरण और रासायनिक समीकरण निम्नलिखित हैं:
(1) टेट्राब्रोमोएथेन हाइड्रोजन और सोडियम जैसे अपचायक एजेंटों के साथ प्रतिक्रिया करके मध्यवर्ती यौगिक बनाता है।
(2) ईथेन का उत्पादन करने के लिए मध्यवर्ती यौगिकों में ब्रोमीन परमाणुओं को कम करने वाले एजेंटों द्वारा कम किया जाता है।
(3) अंतिम कमी उत्पाद उत्पन्न करने के लिए हाइड्रोजन ब्रोमाइड या अन्य उत्पादों को हटा दें।
C2H4बीआर4 + 4H2 → C2H6 + 4ब्र-
(जहां एच2हाइड्रोजन का प्रतिनिधित्व करता है)
5. हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रिया
टेट्राब्रोमोइथेन की हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रिया एक हाइड्रोजनीकरण कम करने वाले एजेंट के माध्यम से टेट्राब्रोमोइथेन को ईथेन में कम करने की प्रक्रिया को संदर्भित करती है। टेट्राब्रोमोइथेन की हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रिया के लिए विस्तृत चरण और रासायनिक समीकरण निम्नलिखित हैं:
(1) टेट्राब्रोमोइथेन हाइड्रोजनीकरण कम करने वाले एजेंटों (जैसे हाइड्रोजन, फॉर्मेल्डिहाइड, आदि) के साथ प्रतिक्रिया करके मध्यवर्ती यौगिक बनाता है।
(2) ईथेन का उत्पादन करने के लिए मध्यवर्ती यौगिकों में ब्रोमीन परमाणुओं को हाइड्रोजनीकरण कम करने वाले एजेंटों द्वारा कम किया जाता है।
(3) अंतिम कमी उत्पाद उत्पन्न करने के लिए हाइड्रोजन ब्रोमाइड या अन्य उत्पादों को हटा दें।
C2H4बीआर4 + 4H2 → C2H6 + 4ब्र-
(जहां H2 हाइड्रोजन का प्रतिनिधित्व करता है)
6. क्रैकिंग प्रतिक्रिया
टेट्राब्रोमोइथेन की क्रैकिंग प्रतिक्रिया आमतौर पर उच्च तापमान स्थितियों के तहत की जाती है, जो क्रैकिंग प्रतिक्रिया से संबंधित होती है। टेट्राब्रोमोइथेन की क्रैकिंग प्रतिक्रिया के लिए विस्तृत चरण और रासायनिक समीकरण निम्नलिखित हैं:
(1) टेट्राब्रोमोइथेन उच्च तापमान स्थितियों के तहत पायरोलिसिस प्रतिक्रिया से गुजरता है, जिससे एथिलीन और हाइड्रोजन ब्रोमाइड का उत्पादन होता है।
(2) एथिलीन उच्च तापमान पर और अधिक टूटता है, जिससे मीथेन और हाइड्रोजन ब्रोमाइड बनता है।
(3) मीथेन और हाइड्रोजन ब्रोमाइड हाइड्रोजन और ब्रोमोमेथेन का उत्पादन करने के लिए प्रतिक्रिया करना जारी रखते हैं।
C2H4बीआर4 → C2H4 + 4ब्र-(यह प्रथम चरण की प्रतिक्रिया है)
C2H4→ सीएच4 + ब्र2(यह दूसरे और तीसरे चरण की प्रतिक्रिया है)
7. धातुओं के साथ अभिक्रिया
टेट्राब्रोमोइथेन और धातुओं के बीच प्रतिक्रिया में आमतौर पर न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाएं शामिल होती हैं, जहां धातुएं टेट्राब्रोमोइथेन के ब्रोमीन परमाणुओं पर हमला करने और प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं को जन्म देने के लिए न्यूक्लियोफिलिक अभिकर्मकों के रूप में कार्य करती हैं। धातुओं के साथ टेट्राब्रोमोइथेन की प्रतिक्रिया के लिए विस्तृत चरण और रासायनिक समीकरण निम्नलिखित हैं:
(1) धातु टेट्राब्रोमोइथेन के ब्रोमीन परमाणु पर हमला करने के लिए न्यूक्लियोफिलिक अभिकर्मक के रूप में कार्य करता है, जिससे एक मध्यवर्ती यौगिक बनता है।
(2) मध्यवर्ती यौगिकों में ब्रोमीन परमाणुओं को न्यूक्लियोफिलिक अभिकर्मकों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिससे प्रतिस्थापित उत्पाद बनते हैं।
(3) अंतिम प्रतिस्थापित उत्पाद उत्पन्न करने के लिए हाइड्रोजन ब्रोमाइड या अन्य उत्पादों को हटा दें।
C2H4बीआर4 + R-M → C2H4बीआर3-आर + आरएम-ब्र
(जहाँ R एल्काइल या एरिल समूह का प्रतिनिधित्व करता है और M धातु का प्रतिनिधित्व करता है)
8. अम्ल के साथ प्रतिक्रिया
टेट्राब्रोमोइथेन और एसिड के बीच की प्रतिक्रिया में आमतौर पर एक न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया शामिल होती है, जहां एसिड टेट्राब्रोमोइथेन के ब्रोमीन परमाणु पर हमला करने और प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया को जन्म देने के लिए न्यूक्लियोफिलिक अभिकर्मक के रूप में कार्य करता है। एसिड के साथ टेट्राब्रोमोइथेन की प्रतिक्रिया के लिए विस्तृत चरण और रासायनिक समीकरण निम्नलिखित हैं:
(1) एसिड टेट्राब्रोमोइथेन के ब्रोमीन परमाणु पर हमला करने के लिए न्यूक्लियोफिलिक अभिकर्मकों के रूप में कार्य करते हैं, जिससे मध्यवर्ती यौगिक बनते हैं।
(2) मध्यवर्ती यौगिकों में ब्रोमीन परमाणुओं को न्यूक्लियोफिलिक अभिकर्मकों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिससे प्रतिस्थापित उत्पाद बनते हैं।
(3) अंतिम प्रतिस्थापित उत्पाद उत्पन्न करने के लिए हाइड्रोजन ब्रोमाइड या अन्य उत्पादों को हटा दें।
C2H4बीआर4+ आर-कूह → सी2H4बीआर3-आर + आर-कूह-ब्र
(जहाँ R एल्काइल या एरिल का प्रतिनिधित्व करता है)