ایک ہی قسم کے ہیلوجن پر مشتمل ڈائی ہیلوالکینس کے نام الکائلڈین (Alkylidene) یا الکائلین ڈائی ہیلائڈ (Alkylene dihalides) کے طور پر رکھے جاتے ہیں۔ یکساں ہیلوجن ایٹموں پر مشتمل ڈائی ہیلو مرکبات کی مزید درجہ بندی جیمنل (Geminal) ہیلائڈ یا جیم ہیلائڈ(ہیلوجن ایٹم سلسلے کے ایک ہی کاربن ایٹم پر موجود ہوتے ہیں) اور وسینل (Vicinal) ہیلائڈ (ہیلوجن ایٹم کسی بھی دو متصل کاربن ایٹموں پر موجود ہوتے ہیں) کے تحت کی جاسکتی ہے عام نظام تسمیہ کے تحت gem ڈائی ہیلائڈ کے نام الکائلیڈین ہیلائڈ کے طور پر اور vic ہیلائڈوں کے نام الکائلین ڈائی ہیلائڈ کے طور پر رکھے جاتے ہیں۔ IUPAC نظام میں انہیں ڈائی ہیلوالکینس (dihaloalkanes) کہا جاتا ہے۔

آبی معدنی تیزاب میں حل شدہ یا معلق پرائمری ایرومیٹک امین کا جب سوڈیم نائٹریٹ کے ساتھ تعامل ہوتا ہے تو ایک ڈائی ایزونیم (Diazonium) نمک حاصل ہوتا ہے (اکائی 13، کلاس XII)۔تازہ بنے ہوئے ڈائی ایزونیم نمک کے محلول میں کیوپرس کلورائڈ یا کیوپرس برومائڈ کی آمیزش کے نتیجے میں ڈائی ایزونیم گروپ –Cl یا –Br سے بدل جاتا ہے۔

یہ دو سالماتی نیوکلیوفلک بدل (SN2) تعامل کو ظاہر کرتا ہے۔ اندر آنے والا نیوکلیوفائل الکائل ہیلائڈ سے باہمی عمل کرکے کاربن ہیلائڈ بانڈ کو توڑ دیتا ہے اورایک نیا بانڈکاربن اورحملہ آورنیوکلیوفائل کے درمیان بنتاہے۔یہاں پرC-OبانڈCاورOHکے درمیان بنتاہے۔ یہ دونوں عمل ایک ہی مرحلہ میں یکے بعد دیگر انجام دیے جاتے ہیں اور کسی بھی انٹرمیڈیئیٹ کی تشکیل نہیں ہوتی ہے۔ جیسے جیسے تعامل آگے کی طرف بڑھتا ہے حملہ آور نیوکلیوفائل اور کاربن ایٹم کے درمیان بانڈ بننا شروع ہوتے ہیں تو کاربن ایٹم اور باہر نکلنے والے گروپ (Leaving group) کے درمیان بانڈ کمزور ہوجاتے ہیں۔ جب ایسا ہوتا ہے توخامری معمول کے کاربن-ہائیڈروجن کے تین بانڈ حملہ آور نیوکلیوفائل سے دورہونا شروع ہوجاتے ہیں۔عبوری حالت میں تینوںC-Hبانڈ ایک ہی پلین میںہوتے ہیں اور حملہ آور اورباہرنکلنے والانیوکلیوفائل کاربن کے ساتھ جزوی طورپر جڑے ہوئے ہوتے ہیں۔جیسے جیسے حملہ آور نیوکلیو فائل کاربن کے نزدیک آتا ہےC-Hبانڈ بھی اسی سمت میں آگے بڑھتا ہے۔یہاں تک کہ نیوکلیوفائل کاربن پرحملہ کرتا ہے اورباہرنکلنے والا گروپ کاربن کو چھوڑدیتاہے۔ نتیجہ کے طورپر تشکل الٹ جاتا ہے۔ کاربن ایٹم کا تشکل بالکل اسی طرح الٹ جاتا ہے جس طرح تیز ہوا کے نتیجے میں چھتری الٹ جاتی ہے۔ یہ عمل تشکل کی تبدیلی (Inversion of configuration) کہلاتا ہے۔ عبوری حالت میں کاربن ایٹم آنے والے نیوکلیوفائل اور جانے والے (Leaving group) کے ساتھ بندش کرلیتا ہے۔ اس طرح عبوری حالت میں کاربن ایٹم پانچ ایٹموں کے ساتھ بندش کرتا ہے ۔ اس طرح کی ساختیں غیر مستحکم ہوتی ہیں اور انھیں علاحدہ نہیں کیا جاسکتا۔

SN1 تعاملات عام طور سے قطبی پروٹک محلول (مثلاً پانی، الکحل، ایسیٹک ایسڈ وغیرہ) میں انجام دیے جاتے ہیں۔ ٹرشری بیوٹائل برومائڈ اور ہائڈراکسائڈ آین کے درمیان ہونے والا تعامل جس کے نتیجے میں ٹرشری بیوٹائل الکحل بنتا ہے، فرسٹ آرڈر مرکبات کا اتباع کرتا ہے یعنی تعامل کی شرح کا انحصار صرف ایک متعامل کے ارتکاز پر ہوتا ہے جو کہ یہاں -tert بیوٹائل برومائڈ ہے۔

نیو کلیو فلک بدل تعاملات کے اسٹیریوکیمیکل پہلوؤں کو سمجھنے کے لیے ہمیں کچھ بنیادی کیمیکل اصولوں اور ترسیموں (Notations) کو سیکھنے کی ضرورت ہے (بصری مناظری سرگرمی، Chirality، استحضار، تقلیب، ریس خانہ ،مناظری ناگردانی، Racemisation)۔

ولیم نِکول (1768-1851) نے پہلا ایسا پرزم تیار کیا جس سے مسطح تقطیب شدہ روشنی پیدا ہوئی۔

(i) بصری سرگرمی(Optical Activity):  مسطح تقطیب شدہ روشنی کے پلین (جو عام روشنی کے نِکول پرزم سے گزرنے کے بعد پیدا ہوتی ہے) کو گھما دیتے ہیں جب وہ ان کے محلول سے ہو کر گزرتی ہے۔ اس قسم کے مرکبات بصری اعتبار سے سرگرم مرکبات کہلاتے ہیں۔ جس زاویہ سے مسطح تقطیب شدہ روشنی گھومتی ہے اس کی پیمائش تقطیب پیما (Polarimeter) کے ذریعہ کی جاتی ہے اگر مرکب مسطح تقطیب شدہ روشنی کو دائیں طرف یعنی گھڑی کی سمت میں (Clockwise) گھماتا ہے تو اسے ڈیکسٹروروٹیٹری (Dextrorotatory) (یونانی میں دائیں طرف گھمانے کے لیے) یا d-شکل کہتے ہیں اور اسے گردش کے درجہ (Degree of rotation) سے پہلے مثبت نشان (+) لگاکر ظاہر کیا جاتا ہے۔ اگر روشنی بائیں طرف (Anticlockwse) گردش کرتی ہے تو مرکب کو لیووروٹیٹری (Laevorotatory)  یا  l-شکل کہا جاتا ہے اور گردش کے درجہ سے پہلے منفی نشان (–) لگا کر ظاہر کیا جاتا ہے۔ مرکب کے اس قسم کے مثبت (+) اور منفی (–) آئسومر بصری آئسومر کہلاتے ہیں اور یہ مظہر آپٹکل آئسو میرزم (Optical isomerism) کہلاتا ہے۔

        شکل 10.4: چرال (Chiral)اور غیر چرال (Achiral) اشیا کی کچھ عام مثالیں

چرالیٹی

وہ اشیا جو اپنی آئینہ شبیہہ پر منطبق نہیں ہوتیں چرال (Chiral) کہلاتی ہیں

غیر چرالی اشیا،قابل منطبق آئینہ شبیہ 

چرال اشیا

غیر منطبق آئینہ شبیہ

روز مرہ کی کئی اشیا میں بھی متشاکلت اور غیر متشاکلت کا مشاہدہ کیا جاتا ہے۔ کرہ، کعب، مخروط یہ سبھی اپنی آئینہ شبیہ کے مماثل ہیں اور انھیں ان پر منطبق کیا جاسکتاہے۔ حالانکہ کئی اشیا اپنی آئینہ شبیہ پر منطبق نہیں ہو سکتیں مثال کے طور پر آپ کا بایاں ہاتھ اور دایاں ہاتھ ایک جیسے نظر آتے ہیں لیکن اگر آپ(اسی سطح میں حرکت دیتے ہوئے) اپنے بائیں ہاتھ کو دائیں ہاتھ کے اوپر رکھیں تو یہ منطبق نہیں ہوتے۔ وہ اشیا جو اپنی آئینہ شبیہ پر منطبق نہیں ہو سکتیں (مثلاً ہاتھوں کا جوڑا) چرال (Chiral) کہلاتی ہیں اور یہ خصوصیت چرالیٹی (Chirality) کہلاتی ہے۔غیرچرال سالمے آپٹیکلی فعال ہوتے ہیں جبکہ وہ اشیا جو اپنی آئینہ شبیہ پر منطبق ہو سکتی ہیں غیر چرال (Achiral) کہلاتی ہے۔

سالماتی چرالیٹی (Chirality) کے مذکورہ بالاٹیسٹ کا اطلاق نامیاتی سالمات پر ان کے ماڈل اور آئینہ شبیہ بناکر یا ان کی سہ ابعادی ساخت تشکیل دے کر اپنے ذہن میں منطبق کرکے کیا جاسکتا ہے۔ کچھ اور ممد (aids) بھی ہیں تاہم یہ چرال  (Chiral) سالمات کی شناخت میں ہماری مدد کر سکتی ہیں۔ اس قسم کی ایک ممد واحد غیر متشاکل کاربن ایٹم کی موجودگی ہے۔ آئیے دو سادہ سالمات propan-2-ol (شکل10.5)اور butan-2-ol (شکل10.6)اور ان کی آئینہ شبیہوں پر غور کرتے ہیں۔

     شکل 10.5 : A,B کی آئینہ شبیہ ہے، B کو 180oگھمایا گیا ہے A,C پر منطبق ہے۔

جیسا کہ آپ بہت صاف دیکھ رہے ہیں کہ Propan-2.0I(A)غیرمتشاکل کاربن ہے کیوں کہ چاروں گروپ جوٹیٹراہیڈرل کاربن سے جڑے ہوئے ہیں وہ مختلف نہیں ہیں۔ ہم اس سالمہ کی آئینہ شبیہ(B)کو°180پر گھماتے ہیں اور(C)کوحاصل کرتے ہیں اور پھر(ــC)کو(A)پر منطبق کرنے کی کوشش کرتے ہیں یہ شکلیں ایک دوسرے کومکمل طورپر ڈھک لیتی ہیں۔  اس طرح یہ ایک غیر چرال  (Achiral) سالمہ ہے۔

شکل 10.6 D,E کی آئینہ ہے، E کو 180o گھما کر F حاصل کیا گیا، F اپنی آئینہ شبیہ Dپرمنطبق نہیں ہے۔

 

Butan-2-ol میں چاروں مختلف گروپ ٹیٹراہیڈرل کاربن سے منسلک ہیں لہٰذا اسے چرال (Chiral) تصور کیا جاسکتا ہے۔ چرال (Chiral) سالمات کی کچھ عام مثالیں ہیں: 2-کلوروبیوٹین (2-Chlorobutane)، 2,3-dihydroxypropanal، (OHC–CHOH–CH2OH) بروموکلورو- آیوڈومیتھین (BrClCHI)، 2-بروموپروپینوئک ایسڈ (H3C–CHBr–COOH) وغیرہ۔

                                شکل 10.5 : غیر چرال سالمہ اور اس کی آئینہ شبیہ

غیر منطبق آئینہ شبیہہ کے طور پر ایک دوسرے سے متعلق اسٹیریوآئسومر انینشیومرز (Enantiomers) کہلاتے ہیں (شکل 10.5)۔شکل10.5میں AاورBاورشکل 10.6میں D اورE انینشیومرز ہیں۔

انینشیومرز کی طبیعی خصوصیات جیسے نقطۂ گداخت، نقطۂ جوش، انعطافی اشاریہ (Refractive Index) وغیرہ یکساں ہوتی ہیں۔ یہ صرف مسطح تقطیب شدہ روشنی کی گردش کے معاملے میں ایک دوسرے سے مختلف ہوتے ہیں۔ اگر ایک انینشیومرڈیکسٹروروٹیٹری (Dextro rotatory) ہے تو دوسرالیوروٹیٹری  (laevo rotatory) ہوگا۔

مساوی تناسب میں دو انینشیو مرز کا آمیزہ صفر بصری گردش ظاہر کرتا ہے کیونکہ ایک آئسومر کی وجہ سے ہونے والی گردش دوسرے آئسو مر کی وجہ سے ہونے والی گردش سے منسوخ ہو جاتی ہے۔ اس قسم کا آمیزہ ریسیمک (Racemic) آمیزہ یا ریسیمک اصلاح  (Racemic modification) کہلاتا ہے۔ ریسیمک آمیزہ کو نام سے پہلے سابقہ dl یا (±) کے ذریعہ ظاہر کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر (±) butan-2-ol۔ انینشیومر کی ریسیمک آمیزہ میں تبدیلی ریسیمائزیشن Racemisation کہلاتی ہے۔

(iii) استحضار (Retention): تشکل کی برقراری کیمیائی تعامل یا تبدیلی کے دوران ایک غیر متشاکل مرکز تک بانڈ کی مکانی ترتیب کی سالمیت کا تحفظ ہے۔ 

عمومی طور پر، اگر تعامل کے دوران اسٹیریوسینٹر کا کوئی بھی بانڈ نہیں ٹوٹتا ہے تو ماحصل کا عمومی تشکل متعاملوں میں اسٹیریوسینٹر کے اطراف گروپوں کے تشکل جیسا ہی ہوگا۔ اس قسم کا  تعامل تشکل کو برقرار رکھنے والا تعامل کہلاتا ہے۔ ایک مثال پر غور کیجیے جس میں  کو مرتکز ہائڈروکلورک ایسڈ کے ساتھ گرم کرکے تعامل انجام دیا جاتا ہے۔

یہ جاننا ضروری ہے کہ متعامل اور ماحصل میں غیرمتشکل مرکزپر تشکل یکساں ہوتا ہے لیکن ماحصل میں بصری گھماؤ کانشان تبدیل کردیا جاتا ہے۔ یہ اس لیے ہوتا ہے کہ غیرمتشکل مرکزپر دومختلف مرکب ایک جیسے تشکل کے ساتھ مختلف بصری گھماؤ رکھ سکتے ہیں۔ ایک ڈیکسٹرو روٹیٹری (بصری گھماؤ کا مثبت نشان)تودوسرا لیوروٹیٹری ہوسکتاہے۔(بصری گھماؤ کا منفی نشان)

(iv) تقلیب، استحضار اورریسیمائزیشن  (Racemisation): غیر متشاکل کاربن ایٹم پر تعامل کے لیے تین نتائج ہیں جب غیرمتشاکل کاربن ایٹم سے براہِ راست جڑا ہوا بونڈ ٹوٹتا ہے۔مندرجہ ذیل تعامل میں Y کے ذریعہ گروپ X کے ہٹاؤ پر غور کیجیے۔

اگر حاصل ہونے والا مرکب صرف [A] ہے تو یہ عمل تشکل کی برقراری (Retention of configuration) کہلاتا ہے۔غورکیجیے کہ Aکا تشکل برقرارہے۔

اگر حاصل ہونے والا مرکب صرف [B] ہے تو یہ عمل تشکل کی تقلیب (Inversion of configuration) کہلاتا ہے۔Bکا تشکل پلٹ گیا ہے۔

اگر مذکورہ بالا دونوںAاورB کا 50 : 50 آمیزہ حاصل ہوتا ہے تو یہ عمل ریسیمائزیشن (Racemisation) کہلاتا ہے اور ماحصل بصری اعتبار سے غیر عامل (Inactive) ہوتا ہے یعنی ایک آئسو مر دوسرے کے مقابلے بصری روشنی کو مخالف سمت میں گھماتا ہے۔

بصری اعتبار سے سر گرم الکائل ہیلائڈوں کے معاملے میں SN2 میکانزم کے نتیجے میں بننے والا ماحصل متعامل کے مقابلے تقلیبی تشکل کا حامل ہوتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ نیوکلیوفائل اپنے آپ کو اس مقام پر منسلک کرتا ہے جو اس مقام کے مقابل سمت میں ہوتا ہے جہاں ہیلوجن ایٹم موجود ہوتا ہے۔ جب  bromooctane ۔(–)-2 کا سوڈیم ہائڈراکسائڈ سے تعامل کرایا جاتا ہے تو octan-2-ol۔-(+) حاصل ہوتا ہے جس میں OH گروپ کا مقام برومائڈ کے مقام کے مقابل ہوتا ہے۔

اس طرح بصری اعتبار سے سرگرم ہیلائڈوں کے SN2 تعاملات تشکل کی تقلیب کے ذریعہ انجام پاتے ہیں۔

بصری اعتبار سے سرگرم ہیلائڈوں کے SN1 تعاملات ریسیمائزیشن کے ذریعہ انجام پاتے ہیں۔ کیا آپ سوچ سکتے ہیں کہ ایسا کیوں ہوجاتا ہے؟ درحقیقت سست مرحلہ میں تشکیل پانے والا کاربوکیٹ آین sp2 مخلوط شدہ ہونے کی وجہ سے مسطح (Planer) ہوتا ہے -(Achiral) نیوکلیو فائل کا حملہ کاربوکیٹائن کی کسی بھی جانب سے ہوسکتا ہے نتیجتاً ماحصلات کا آمیزہ حاصل ہوتا ہے، ان میں سے ایک یکساں تشکل کا حامل ہوتا ہے (OH- اسی طرف منسلک ہوتا ہے جس طرف ہیلائڈ آئن منسلک ہوتا ہے) اور دوسرا ماحصل برعکس تشکل کا حامل ہوتا ہے۔ (OH- کی پوزیشن ہیلائڈ آین کے برعکس ہوتی ہے) اس کی وضاحت بصری اعتبار سے سرگرم 2-بروموبیوٹین کی برق پاشیدگی کے ذریعہ کی جاسکتی ہے جس کے نتیجے میں butan-2-ol-(±)حاصل ہوتا ہے۔

جب ہائڈروجن ایٹم والے ہیلوالکین کو پوٹاشیم ہائڈراکسائڈ کے الکحلی محلول کے ساتھ گرم کیا جاتا ہے تو  کاربن سے ہائڈروجن اور a-کاربن ایٹم سے ہیلوجن ایٹم کا اخراج ہوتا ہے جس کے نتیجے میں ماحصل کے طور پر الکین (Alkene) حاصل ہوتی ہے۔ کیونکہ اخراج میں ہائڈروجن شامل ہے اس لیے اسے عام طور سے اخراج کہتے ہیں۔

اگر ایک سے زیادہ ہائڈروجن ایٹموں کی وجہ سے ایک سے زیادہ الکین (Alkene) کے بننے کا امکان ہے تو عام طور سے خاص ماحصل کے طور پر ایک الکین بنتی ہے۔ یہ اس پیٹرن کے حصہ کی تشکیل ہے جس کا مشاہدہ سب سے پہلے روسی کیمیا داں الکیزینڈر زیتیسو (Alexander Zaitsev) نے کیا تھا جس نے 1875 میں ایک کلیہ قائم کیا جس کا خلاصہ اس طرح ہے ’’ڈی ہائڈروہیلوجینیشن تعاملات میں، ترجیحی ماحصل وہ الکین ہوتی ہے جس میں ڈبل بانڈ والے کاربن ایٹموں سے منسلک ہونے والے الکائل گروپوں کی تعداد زیادہ ہوتی ہے۔‘‘ اس طرح 2-bromopentane سے خاص ماحصل کے طور پر pent-2-ene بنتا ہے۔

اخراج بالمقابل بدل (Elimination versus substitution)

ایک کیمیائی تعامل مسابقت کا نتیجہ ہوتا ہے۔ یہ ایک ایسی دوڑ ہے جو سب سے تیز دوڑنے والے کے ذریعہ کی جاتی ہے۔سالمات کا مجموعہ زیادہ تر اس کام کو کرنے کی کوشش کرتا ہے جو اس کے لیے آسان ہو۔a-ہائڈروجن ایٹموں والا الکائل ہیلائڈ جب ایک اساس (Base) یا نیوکلیوفائل سے تعامل کرتا ہے تو اس کے پاس دو مسابقتی راستے ہوتے ہیں۔ ایک راستہ ہے بدل (SN2 اور SN1) اور دوسرا اخراج۔ کون سا راستہ اختیار کیا جائے گا، اس کا انحصار الکائل ہیلائڈ کی نوعیت، اساس/نیوکلیوفائل کی قوت اور سائز تعامل کے حالات پر ہوتا ہے۔ اس طرح ایک جسیم نیوکلیوفائل اساس کے مترادف طرز عمل کو ترجیح دیتا ہے اور چہار گرفتی کاربن ایٹم کے نزدیک جانے کے بجائے ایک پروٹان کو نکال لیتا ہے (اسٹیئرک وجہ)۔ اسی طرح سے پرائمری الکائل ہیلائڈ SN2 تعامل کو ترجیح دیتا ہے۔ سیکنڈری الکائل ہیلائڈ SN2 کو ترجیح دے گا یا اخراج کو ترجیح دے گا، اس بات کا انحصار نیو کلیوفائل یا اساس کی استطاعت پر ہوگا اور ٹرشری الکائل ہیلائڈ SN1تعامل یا اخراج کو ترجیح دے گا۔ اس کا انحصارکاربوکیٹ تہیں کے استحکام یا الکین کے زیادہ بدل پر ہوگا۔

                 بدل                                       اخراج

3۔ دھاتوں کے ساتھ تعامل (Reaction with metals)

گرگنارڈ ریجنٹ میں، کاربن میگنیشیم بانڈ شریک گرفت لیکن بہت زیادہ قطبی نوعیت کا ہوتا ہے جس میں کاربن، الیکٹرانوں کو برقی مثبت میگنیشیم سے اپنی جانب کھینچتا ہے، میگنیشیم ہیلوجن بانڈ لازمی طور پر آینی ہوتا ہے۔

گرگنارڈریجنٹ بہت زیادہ تعامل پذیر ہوتے ہیں اور کسی بھی پروٹان مآخذ سے تعامل کرکے ہائڈرو کار بن بناتے ہیں۔ یہاں تک کہ پانی، الکحل، امین اتنے تیزابی ہیں کہ وہ انہیں نظیری ہائڈرو کاربنوں میں تبدیل کر سکتے ہیں۔

اس لیے یہ ضروری ہے کہ گرگنارڈ ریجنٹ کو معمولی سی نمی سے بھی دوررکھنا چاہیے۔اس وجہ سے یہ تعامل خشک ایتھرمیں کیاجاتاہے۔ دوسری طرف اسے ہیلائڈوں کو ہائڈروکاربنوں میں تبدیل کرنے کا ایک طریقہ تصور کیا جاسکتا ہے۔

الکائل ہیلائڈ خشک ایتھر میں سوڈیم سے تعامل کرکے ایسے ہائڈروکاربن بناتے ہیں جن میں کاربن ایٹموں کی تعداد ہیلائڈ میں موجود کاربن ایٹموں کی تعداد کا دوگنا ہوتی ہے۔ اس تعامل کو ورٹز تعامل کہتے ہیں (اکائی 13 کلاس XI)۔

ایرائل ہیلائڈ نیوکلیوفلک بدل تعاملات کے تئیں نہایت کم تعامل پذیر ہیں۔ اس کی وجوہات مندرجہ ذیل ہیں:

(i) گمک اثر (Resonance effect) : ہیلوایرینس میں ہیلوجن ایٹم پر الیکٹران کے جوڑے رنگ (حلقہ) کے الیکٹرانوں کے ساتھ جفتہ کی شکل (Conjugation) میں ہوتے ہیں اور مندرجہ ذیل گمک ساختیں ممکن ہیں۔

(iii) فِنائل کیٹ آین کا عدم استحکام (Instability of phenyl cation): ہیلوایرینس میں ازخود آیونائٹزیشن کے نتیجے میں بننے والا فِنائل کیٹ آین گمک کے ذریعہ مستحکم نہیں ہوگا اور اسی لیے SN1 میکانزم کو خارج کر دیا جاتا ہے۔

ہائڈراکسل گروپ کے ذریعہ ہٹاؤ: (Replacement by hydroxyl group)