∫ SJ Maths Chemistry
← UP PGT Chemistry
Organic Chemistry कार्बनिक रसायन (Organic Chemistry)

Preparation of Aniline ऐनिलीन का विरचन (Preparation of Aniline)

Aniline is synthesized industrially and in the laboratory primarily through the catalytic or chemical reduction of nitrobenzene. The fundamental pathway involves the sequential transfer of electrons and protons to convert the nitro group into a primary aromatic amine. ऐनिलीन (Aniline) का औद्योगिक और प्रयोगशाला स्तर पर संश्लेषण मुख्य रूप से नाइट्रोबेन्जीन (Nitrobenzene) के उत्प्रेरकीय (catalytic) या रासायनिक अपचयन (chemical reduction) द्वारा किया जाता है। इसकी आधारभूत प्रक्रिया में नाइट्रो समूह को प्राथमिक ऐरोमैटिक ऐमीन (primary aromatic amine) में बदलने के लिए इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉनों का क्रमिक स्थानांतरण शामिल है।

UP PGT Chemistry Subject Code 02 B.Sc. / M.Sc. Level

Reduction Methods for Nitrobenzene नाइट्रोबेन्जीन के अपचयन की विधियाँ

  • Béchamp reduction uses scrap iron and dilute HCl, generating catalytic FeCl2 in situ which minimizes acid consumption.
  • Catalytic hydrogenation utilizes hydrogen gas over Raney nickel, palladium, or platinum catalysts under pressure.
  • Chemical reduction using Sn/HCl or Zn/HCl yields an anilinium salt, which is subsequently neutralized with alkali to release free aniline.
  • बेचैम्प अपचयन (Béchamp reduction) में लोहे के बुरादे और तनु HCl का उपयोग किया जाता है, जो इन-सिटू (in situ) उत्प्रेरकीय FeCl2 उत्पन्न करता है, जिससे अम्ल की खपत कम हो जाती है।
  • उत्प्रेरकीय हाइड्रोजनीकरण (Catalytic hydrogenation) में उच्च दाब पर रैने निकेल (Raney nickel), पैलेडियम या प्लैटिनम उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोजन गैस का उपयोग किया जाता है।
  • Sn/HCl या Zn/HCl का उपयोग करके रासायनिक अपचयन से ऐनिलीनियम लवण (anilinium salt) प्राप्त होता है, जिसे बाद में क्षार द्वारा उदासीन (neutralize) करके मुक्त ऐनिलीन प्राप्त की जाती है।

Degradation and Nucleophilic Substitution Routes अपघटन और नाभिकरागी प्रतिस्थापन मार्ग

  • Hofmann bromamide degradation converts benzamide to aniline with the loss of one carbonyl carbon atom, yielding a primary amine.
  • Ammonolysis of chlorobenzene requires harsh conditions (473 K and 60 atm) due to the partial double bond character of the C-Cl bond.
  • Reduction by ammonium sulfide selectively reduces one nitro group in dinitrobenzenes, yielding meta-nitroaniline.
  • हॉफमैन ब्रोमामाइड अपघटन (Hofmann bromamide degradation) बेन्जामाइड को एक कार्बोनिल कार्बन परमाणु के ह्रास के साथ ऐनिलीन में परिवर्तित करता है, जिससे प्राथमिक ऐमीन प्राप्त होता है।
  • क्लोरोबेन्जीन का अमोनीअपघटन (Ammonolysis) C-Cl बंध की आंशिक द्वि-बंध प्रकृति के कारण कठोर परिस्थितियों (473 K और 60 atm) की मांग करता है।
  • अमोनियम सल्फाइड द्वारा अपचयन डाइनाइट्रोबेन्जीन में एक नाइट्रो समूह को चयनात्मक रूप से अपचयित करके मेटा-नाइट्रोऐनिलीन (meta-nitroaniline) देता है।

Physical and Chemical Isolation Parameters भौतिक और रासायनिक पृथक्करण पैरामीटर

  • Pure aniline is a colourless oily liquid, but darkens on exposure to air and light due to oxidative resinification.
  • Aniline is sparingly soluble in water but readily soluble in organic solvents and dissolves in mineral acids to form water-soluble salts.
  • Steam distillation is employed to isolate aniline from reaction mixtures due to its immiscibility with water and high boiling point.
  • शुद्ध ऐनिलीन एक रंगहीन तैलीय द्रव है, लेकिन वायु और प्रकाश के संपर्क में आने पर ऑक्सीडेटिव रेज़िनिफिकेशन (oxidative resinification) के कारण गहरा हो जाता है।
  • ऐनिलीन जल में अल्प विलेय है लेकिन कार्बनिक विलायकों में आसानी से घुलनशील है और खनिज अम्लों में घुलकर जल-विलेय लवण बनाता है।
  • ऐनिलीन को अभिक्रिया मिश्रण से अलग करने के लिए भाप आसवन (steam distillation) का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह जल के साथ अमिश्रणीय है और इसका क्वथनांक उच्च होता है।
📐 Key Formulas & Equations 📐 महत्वपूर्ण सूत्र एवं समीकरण
Catalytic Hydrogenation उत्प्रेरकीय हाइड्रोजनीकरण (Catalytic Hydrogenation)
C6H5NO2 + 3H2 →[Pd/C or Ni] C6H5NH2 + 2H2O
Conditions: High pressure and temperature over metal catalysts
शर्तें: धातु उत्प्रेरकों पर उच्च दाब और तापमान
इकाइयाँ: लागू नहीं
Ammonolysis of Chlorobenzene क्लोरोबेन्जीन का अमोनीअपघटन (Ammonolysis of Chlorobenzene)
C6H5Cl + 2NH3 →[Cu2O, 473K, 60 atm] C6H5NH2 + NH4Cl
Conditions: High temperature, high pressure, copper(I) oxide catalyst
शर्तें: उच्च तापमान, उच्च दाब, कॉपर(I) ऑक्साइड उत्प्रेरक
इकाइयाँ: लागू नहीं
Hofmann Degradation of Benzamide बेन्जामाइड का हॉफमैन अपघटन (Hofmann Degradation of Benzamide)
C6H5CONH2 + Br2 + 4NaOH → C6H5NH2 + Na2CO3 + 2NaBr + 2H2O
Conditions: Treatment of primary amide with aqueous or alcoholic NaOH and bromine
शर्तें: प्राथमिक एमाइड का जलीय या अल्कोहलिक NaOH और ब्रोमीन के साथ उपचार
इकाइयाँ: लागू नहीं
Béchamp Reduction बेचैम्प अपचयन (Béchamp Reduction)
C6H5NO2 + 3Fe + 6HCl → C6H5NH2 + 3FeCl2 + 2H2O
Conditions: Refluxing nitrobenzene with scrap iron and hydrochloric acid
शर्तें: नाइट्रोबेन्जीन का लोहे के बुरादे और हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के साथ रिफ्लक्स
इकाइयाँ: लागू नहीं
⚠️ Important Exceptions & Anomalies ⚠️ महत्वपूर्ण अपवाद एवं विसंगतियाँ
Exceptionअपवाद Aliphatic halides undergo easy nucleophilic substitution with ammonia to form amines.ऐलिफैटिक हैलाइड अमोनिया के साथ आसानी से नाभिकरागी प्रतिस्थापन (nucleophilic substitution) अभिक्रिया करते हैं।

Observation: Chlorobenzene does not react easily with aqueous ammonia under normal laboratory conditions. — Resonance stabilization of the C-Cl bond confers partial double bond character, increasing bond strength and decreasing reactivity. प्रेक्षण: क्लोरोबेन्जीन सामान्य प्रयोगशाला परिस्थितियों में जलीय अमोनिया के साथ आसानी से अभिक्रिया नहीं करता है। C-Cl बंध का अनुनाद स्थिरीकरण (resonance stabilization) इसे आंशिक द्वि-बंध प्रकृति प्रदान करता है, जिससे बंध सामर्थ्य बढ़ता है और अभिक्रियाशीलता घटती है।

Exceptionअपवाद Direct nitration of aniline yields exclusively ortho- and para-substituted derivatives.ऐनिलीन का सीधा नाइट्रीकरण (nitration) केवल ऑर्थो- और पैरा-प्रतिस्थापित व्युत्पन्न देता है।

Observation: Direct nitration using concentrated HNO3 and H2SO4 yields a substantial amount of meta-nitroaniline. — Under strongly acidic nitration conditions, aniline is protonated to form the meta-directing anilinium ion. प्रेक्षण: सांद्र HNO3 और H2SO4 का उपयोग करके सीधे नाइट्रीकरण से काफी मात्रा में मेटा-नाइट्रोऐनिलीन प्राप्त होता है। अम्लीय माध्यम में ऐनिलीन प्रोटोनित होकर मेटा-निर्देशी ऐनिलीनियम आयन बनाता है।

Exceptionअपवाद Primary amines react with nitrous acid to form stable aliphatic diazonium salts.प्राथमिक ऐमीन नाइट्रस अम्ल के साथ अभिक्रिया करके स्थिर ऐलिफैटिक डाइऐजोनियम लवण (diazonium salts) बनाते हैं।

Observation: Primary aromatic amines yield stable diazonium salts only at 0 - 5 °C; higher temperatures yield phenols. — Lower temperatures prevent the thermal hydrolysis of the aromatic diazonium cation to form phenol and nitrogen gas. प्रेक्षण: प्राथमिक ऐरोमैटिक ऐमीन केवल 0-5 °C पर ही स्थिर डाइऐजोनियम लवण देते हैं; उच्च तापमान पर फिनोल प्राप्त होता है। कम तापमान ऐरोमैटिक डाइऐजोनियम धनायन के तापीय जल-अपघटन को रोकता है।

💡 Shortcuts & Memory Aids 💡 शॉर्टकट एवं स्मरणीय सूत्र
Béchamp Stoichiometry Codeबेचैम्प स्टोइकियोमेट्री कोड
1 Nitro : 3 Iron : 6 Acid

Application: Quickly balance the redox coefficients for the iron-hydrochloric acid reduction of nitrobenzene. अनुप्रयोग: नाइट्रोबेन्जीन के आयरन-हाइड्रोक्लोरिक अम्ल अपचयन के लिए रेडॉक्स गुणांकों को तेजी से संतुलित करें।

Carbon Loss in Hofmann Degradationहॉफमैन अपघटन में कार्बन का ह्रास
R-CONH2 → R-NH2 (Carbon atoms decrease by 1)

Application: Instantly identify step-down degradation reactions where the product amine has one carbon less than the reactant amide. अनुप्रयोग: तुरंत पहचानें कि उत्पाद ऐमीन में अभिकारक एमाइड की तुलना में एक कार्बन कम है।

Diazotization Temperature Windowडाइऐजोटीकरण तापमान विंडो
0°C to 5°C (273-278 K)

Application: Remember the strict thermal boundary condition required to prevent hydrolysis of benzenediazonium chloride into phenol. अनुप्रयोग: बेन्जीन डाइऐजोनियम क्लोराइड के फिनोल में जल-अपघटन को रोकने के लिए आवश्यक तापीय सीमा को याद रखें।

⚖️ Comparison of Aniline Preparation Methods ⚖️ ऐनिलीन विरचन विधियों की तुलना
MethodविधिReagents / Catalystअभिकर्मक / उत्प्रेरकAdvantages / LimitationsAdvantages / Limitations
Béchamp Reductionबेचैम्प अपचयनFe + HClFe + HClEconomical, uses scrap iron; generates acidic iron sludge waste.Economical, uses scrap iron; generates acidic iron sludge waste.
Catalytic Hydrogenationउत्प्रेरकीय हाइड्रोजनीकरणH2 + Pd/C or NiH2 + Pd/C या NiClean, high atom economy; requires specialized high-pressure equipment.Clean, high atom economy; requires specialized high-pressure equipment.
Hofmann Degradationहॉफमैन अपघटनBr2 + NaOHBr2 + NaOHStep-down method from benzamide; consumes expensive halogen reagents.Step-down method from benzamide; consumes expensive halogen reagents.
🎯 Key Exam Points 🎯 महत्वपूर्ण परीक्षा बिंदु (Key Exam Points)
  • Aniline has a molecular formula of C6H5NH2 and a molar mass of 93.13 g/mol.
  • Béchamp reduction uses catalytic amounts of FeCl2 because iron reacts with HCl to form FeCl2 and H2}.
  • Steam distillation is used to separate aniline from reaction mixtures because it is insoluble in water and boils at 457 K.
  • The industrial synthesis of aniline primarily relies on catalytic hydrogenation of nitrobenzene over copper or nickel catalysts.
  • Anilinium ion (C6H5NH3+) is meta-directing during electrophilic aromatic substitution.
  • Aniline turns brown upon storage due to auto-oxidation forming complex conjugated polymeric impurities.
  • ऐनिलीन का अणु सूत्र C6H5NH2 और मोलर द्रव्यमान 93.13 g/mol है।
  • बेचैम्प अपचयन में FeCl2 की उत्प्रेरकीय मात्रा का उपयोग होता है क्योंकि लोहा HCl के साथ अभिक्रिया करके FeCl2 और H2 बनाता है।
  • भाप आसवन का उपयोग ऐनिलीन को अलग करने के लिए किया जाता है क्योंकि यह जल में अघुलनशील है और 457 K पर उबलता है।
  • ऐनिलीन का औद्योगिक संश्लेषण मुख्य रूप से कॉपर या निकेल उत्प्रेरकों पर नाइट्रोबेन्जीन के हाइड्रोजनीकरण पर निर्भर है।
  • ऐनिलीनियम आयन (C6H5NH3+) इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन के दौरान मेटा-निर्देशी होता है।
  • ऐनिलीन भंडारण के दौरान स्वतः-ऑक्सीकरण के कारण भूरा हो जाता है।
🚫 Common Errors & Confusions 🚫 सामान्य भ्रांतियाँ एवं त्रुटियाँ (Common Errors)
  • Assuming direct nitration of aniline gives high yields of ortho- and para-nitroaniline without protecting the amino group.
  • Forgetting that chlorobenzene requires high pressure (60 atm) and temperature (473 K) for conversion to aniline via ammonolysis.
  • Confusing the role of iron in Béchamp reduction as a stoichiometric reagent rather than a primary reductant coupled with catalytic HCl regeneration.
  • Neglecting the temperature range (0-5 °C) during diazotization, leading to unwanted phenol formation.
  • ऐमीनो समूह को सुरक्षित किए बिना ऐनिलीन के सीधे नाइट्रीकरण से ऑर्थो- और पैरा-नाइट्रोऐनिलीन की उच्च प्राप्ति मानना।
  • यह भूल जाना कि क्लोरोबेन्जीन को अमोनीअपघटन द्वारा ऐनिलीन में बदलने के लिए उच्च दाब (60 atm) और तापमान (473 K) की आवश्यकता होती है।
  • बेचैम्प अपचयन में लोहे की भूमिका को उत्प्रेरक के बजाय स्टोइकियोमेट्रिक अभिकर्मक समझना।
  • डाइऐजोटीकरण के दौरान तापमान सीमा (0-5 °C) की उपेक्षा करना, जिससे अवांछित फिनोल बनता है।