ऐल्डिहाइड, कीटोन एवं कार्बोक्सिलिक अम्ल

कार्बोनिल समूह में एक कार्बन परमाणु द्विआबंध द्वारा ऑक्सीजन परमाणु से जुड़ा होता है (>C=O)। कार्बन एवं ऑक्सीजन दोनों $sp^2$ संकरित होते हैं:

• कार्बन परमाणु तीन समतलीय $\sigma$-आबंध बनाता है जिनके मध्य लगभग $120^\circ$ का कोण होता है (समतलीय त्रिकोणीय ज्यामिति)। कार्बन का असंकरित $2p$ कक्षक ऑक्सीजन के $2p$ कक्षक से संपार्श्विक अतिव्यापन कर $\pi$-आबंध बनाता है।
• ऑक्सीजन की उच्च विद्युत-ऋणात्मकता ($3.5$) के कारण $\pi$-इलेक्ट्रॉन मेघ ऑक्सीजन की ओर विस्थापित रहता है: $$\gt\text{C}=\text{O} \longleftrightarrow \gt\text{C}^+-\text{O}^-$$ इसके परिणामस्वरूप कार्बोनिल कार्बन पर आंशिक धनावेश ($\delta+$) तथा ऑक्सीजन पर आंशिक ऋणावेश ($\delta-$) उत्पन्न होता है। उच्च द्विध्रुव आघूर्ण ($\mu \approx 2.3-2.8\text{ D}$) के कारण कार्बोनिल कार्बन अत्यंत इलेक्ट्रॉनरागी (Electrophilic) होता है और नाभिकरागियों के आक्रमण का प्रमुख केंद्र बनता है।

1. ऐल्कोहॉलों का नियंत्रित ऑक्सीकरण:
   • प्राथमिक ऐल्कोहॉलों को पिरिडिनियम क्लोरोक्रोमेट (PCC) द्वारा $\text{CH}_2\text{Cl}_2$ में ऑक्सीकृत करने पर बिना कार्बोक्सिलिक अम्ल में परिवर्तित हुए शुद्ध ऐल्डिहाइड प्राप्त होता है: $$R\text{CH}_2\text{OH} \xrightarrow{\text{PCC / } \text{CH}_2\text{Cl}_2} R\text{CHO}$$ • द्वितीयक ऐल्कोहॉलों को क्रोमिक ऐनहाइड्राइड व सल्फ्यूरिक अम्ल (जोन्स अभिकर्मक) अथवा अम्लीय $\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$ द्वारा ऑक्सीकृत करने पर कीटोन बनता है: $$R\text{-CH(OH)-}R' \xrightarrow{\text{CrO}_3 / \text{H}_2\text{SO}_4} R\text{-CO-}R'$$
2. ऐल्कोहॉलों का उत्प्रेरकीय विहाइड्रोजनीकरण: ऐल्कोहॉल वाष्प को $573\text{ K}$ ($300^\circ\text{C}$) पर तप्त कॉपर नली के ऊपर से प्रवाहित करने पर ऐल्डिहाइड व कीटोन प्राप्त होते हैं: $$R\text{CH}_2\text{OH} \xrightarrow{\text{Cu / } 573\text{ K}} R\text{CHO} + \text{H}_2\uparrow \qquad R\text{-CH(OH)-}R' \xrightarrow{\text{Cu / } 573\text{ K}} R\text{-CO-}R' + \text{H}_2\uparrow$$ ध्यान दें: तृतीयक ऐल्कोहॉल विहाइड्रोजनीकरण के स्थान पर निर्जलीकरण द्वारा ऐल्कीन बनाते हैं।
3. ऐल्कीनों का ओज़ोनी-अपघटन: ऐल्कीनों की $\text{O}_3$ से अभिक्रिया कराकर प्राप्त ओज़ोनाइड को $\text{Zn}$ व $\text{H}_2\text{O}$ द्वारा अपचयित करने पर कार्बोनिल यौगिक मिलते हैं: $$R\text{-CH=CH-}R' \xrightarrow{\text{(i) }\text{O}_3, \text{ (ii) }\text{Zn/H}_2\text{O}} R\text{CHO} + R'\text{CHO}$$
4. ऐल्काइनों का जल-योजन (कुचेरोव अभिक्रिया): $20\%\,\text{H}_2\text{SO}_4$ तथा $1\%\,\text{HgSO}_4$ की उपस्थिति में $333\text{ K}$ पर ऐल्काइनों में जल का योग होता है: $$\text{HC}\equiv\text{CH} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{Hg}^{2+}/\text{H}^+} [\text{CH}_2=\text{CH-OH}] \xrightarrow{\text{चलावयवता}} \mathbf{\text{CH}_3\text{CHO}} \text{ (ऐसीटैल्डिहाइड)}$$ $$\text{CH}_3\text{-C}\equiv\text{CH} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{Hg}^{2+}/\text{H}^+} [\text{CH}_3\text{-C(OH)=CH}_2] \xrightarrow{\text{चलावयवता}} \mathbf{\text{CH}_3\text{COCH}_3} \text{ (ऐसीटोन)}$$ ऐसीटिलीन के अतिरिक्त सभी अंतस्थ ऐल्काइन मार्कोनीकॉफ नियमानुसार कीटोन देते हैं।

• रोज़ेनमुंड अपचयन (Rosenmund Reduction): ऐसिल क्लोराइड को उबलते ज़ाइलीन में बेरियम सल्फेट युक्त पैलेडियम ($\text{Pd-BaSO}_4$) तथा सल्फर या क्विनोलीन विष की उपस्थिति में हाइड्रोजन द्वारा अपचयित करने पर ऐल्डिहाइड बनता है: $$R\text{COCl} + \text{H}_2 \xrightarrow{\text{Pd-BaSO}_4, \text{ quinoline / boiling xylene}} \mathbf{R\text{CHO}} + \text{HCl}$$ सीमा: फॉर्मिल क्लोराइड ($\text{HCOCl}$) कमरे के ताप पर अस्थायी होने के कारण इस विधि से फॉर्मैल्डिहाइड नहीं बनाया जा सकता।
• स्टीफैन अभिक्रिया (Stephen Reaction): नाइट्राइलों को स्टैनस क्लोराइड ($\text{SnCl}_2$) व $\text{HCl}$ द्वारा अपचयित कर प्राप्त ऐल्डिमीन हाइड्रोक्लोराइड का भापीय जल-अपघटन करने पर ऐल्डिहाइड मिलता है: $$R\text{C}\equiv\text{N} + \text{SnCl}_2 + 2\text{HCl} \longrightarrow R\text{CH=NH}\cdot\text{HCl} \xrightarrow{\text{H}_3\text{O}^+} \mathbf{R\text{CHO}} + \text{NH}_4\text{Cl}$$
• DIBAL-H द्वारा अपचयन: डाइआइसोब्यूटिलऐलुमिनियम हाइड्राइड निम्न ताप ($-78^\circ\text{C}$) पर एस्टरों एवं नाइट्राइलों को सीधे ऐल्डिहाइडों में अपचयित करता है।
• इटार्ड अभिक्रिया (Etard Reaction): कार्बन डाइसल्फाइड ($\text{CS}_2$) में टॉलूईन की क्रोमिल क्लोराइड ($\text{CrO}_2\text{Cl}_2$) से अभिक्रिया कराकर प्राप्त भूरे क्रोमियम संकुल का जल-अपघटन करने पर बेन्जैल्डिहाइड बनता है: $$\text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_3 + 2\text{CrO}_2\text{Cl}_2 \xrightarrow{\text{CS}_2} \text{C}_6\text{H}_5\text{CH(OCrOHCl}_2)_2 \xrightarrow{\text{H}_3\text{O}^+} \mathbf{\text{C}_6\text{H}_5\text{CHO}} \text{ (बेन्जैल्डिहाइड)}$$
• गैटरमैन-कॉख अभिक्रिया: निर्जल $\text{AlCl}_3$ एवं $\text{CuCl}$ की उपस्थिति में बेन्जीन की $\text{CO}$ व $\text{HCl}$ से अभिक्रिया कराने पर बेन्जैल्डिहाइड प्राप्त होता है: $$\text{C}_6\text{H}_6 + \text{CO} + \text{HCl} \xrightarrow{\text{anhyd. AlCl}_3 / \text{CuCl}} \mathbf{\text{C}_6\text{H}_5\text{CHO}} + \text{HCl}$$

• क्वथनांक: ध्रुवीय कार्बोनिल अणुओं के मध्य द्विध्रुव-द्विध्रुव आकर्षण के कारण इनके क्वथनांक सम-आण्विक द्रव्यमान वाले ऐल्केनों व ईथरों से अधिक होते हैं। किंतु इनमें अंतरा-आण्विक हाइड्रोजन आबंधन न होने के कारण इनके क्वथनांक ऐल्कोहॉलों व कार्बोक्सिलिक अम्लों से कम होते हैं: $$\text{ब्यूटेन} < \text{मेथॉक्सीएथेन} < \mathbf{\text{प्रोपेनैल}} < \mathbf{\text{प्रोपेनोन}} < \text{प्रोपेन-१-ऑल} < \text{एथेनोइक अम्ल}$$
• विलेयता: निम्न ऐल्डिहाइड एवं कीटोन (जैसे $\text{HCHO}, \text{CH}_3\text{CHO}, \text{CH}_3\text{COCH}_3$) जल के साथ हाइड्रोजन आबंध बना लेते हैं, अतः जल में पूर्णतः मिश्रणीय हैं। उच्च सदस्यों में अध्रुवीय हाइड्रोकार्बन भाग बड़ा होने से विलेयता घट जाती है।

नाभिकरागी योग के प्रथम एवं मंद पद में नाभिकरागी (:\text{Nu}$^-$) समतलीय $sp^2$ कार्बोनिल कार्बन पर लंबवत आक्रमण कर चतुष्फलकीय ऐल्कॉक्साइड मध्यवर्ती ($sp^3$) बनाता है, जो प्रोटॉन ग्रहण कर योगोत्पाद देता है:

क्रियाशीलता का क्रम: $$\mathbf{\text{HCHO} > \text{CH}_3\text{CHO} > \text{CH}_3\text{CH}_2\text{CHO} > \text{CH}_3\text{COCH}_3} > \text{C}_6\text{H}_5\text{CHO} > \text{C}_6\text{H}_5\text{COCH}_3$$ कारण:

1. त्रिविम बाधा: फॉर्मैल्डिहाइड में दो छोटे हाइड्रोजन परमाणु होने से कोई त्रिविम बाधा नहीं होती। कीटोनों में दो भारी ऐल्किल समूह कार्बोनिल कार्बन को घेर लेते हैं और चतुष्फलकीय संक्रमण अवस्था को भीड़युक्त बना देते हैं।
2. इलेक्ट्रॉनिक (+I) प्रभाव: ऐल्किल समूहों का $+I$ प्रभाव कार्बोनिल कार्बन के धनावेश को कम कर देता है, जिससे उसकी इलेक्ट्रॉनरागी प्रकृति घट जाती है।
3. ऐरोमैटिक अनुनाद: बेन्जैल्डिहाइड में बेन्जीन वलय का अनुनाद ($+R$) कार्बोनिल कार्बन पर इलेक्ट्रॉन घनत्व बढ़ा देता है, जिससे ऐरोमैटिक ऐल्डिहाइड ऐलिफैटिक ऐल्डिहाइडों से कम क्रियाशील होते हैं।

मृदु अम्लीय माध्यम ($\text{pH} \approx 4.5$) में प्राथमिक ऐमीन व्युत्पन्न कार्बोनिल यौगिकों से जुड़कर जल निष्कासित करते हैं: $$\gt\text{C}=\text{O} + \text{H}_2\text{N}-Z \xrightleftharpoons{\text{H}^+} [\gt\text{C(OH)-NH}-Z] \xrightarrow{-\text{H}_2\text{O}} \mathbf{\gt\text{C}=\text{N}-Z}$$

• हाइड्रॉक्सिलऐमीन ($\text{NH}_2\text{OH}$) $\longrightarrow$ ऑक्सिम ($\gt\text{C=N-OH}$)
• हाइड्राज़ीन ($\text{NH}_2\text{NH}_2$) $\longrightarrow$ हाइड्राज़ोन ($\gt\text{C=N-NH}_2$)
• २,४-डाइनाइट्रोफेनिलहाइड्राज़ीन (२,४-DNP / ब्रैडी अभिकर्मक): यह कार्बोनिल यौगिकों के साथ पीला अथवा नारंगी-लाल क्रिस्टलीय अवक्षेप देता है, जो कार्बोनिल समूह का पुष्ट परीक्षण है।
• सेमीकार्बाज़ाइड ($\text{H}_2\text{N-NH-CO-NH}_2$): सेमीकार्बाज़ोन बनाता है।
  परीक्षक का जाल: सेमीकार्बाज़ाइड में दो $-\text{NH}_2$ समूह होते हैं, किंतु केवल हाइड्राज़ीन सिरे वाला $-\text{NH}_2$ ही नाभिकरागी का कार्य करता है। ऐमाइड सिरे वाले $-\text{NH}_2$ का एकाकी युग्म कार्बोनिल के साथ अनुनाद में व्यस्त रहता है।

• क्लीमेन्सन अपचयन (Clemmensen Reduction): कार्बोनिल यौगिक को जिंक अमलगम ($\text{Zn-Hg}$) तथा सांद्र $\text{HCl}$ के साथ उबालने पर कार्बोनिल समूह सीधे मेथिलीन समूह ($>\text{CH}_2$) में अपचयित हो जाता है: $$R\text{-CO-}R' + 4[\text{H}] \xrightarrow{\text{Zn-Hg / conc. HCl}} R\text{-CH}_2\text{-}R' + \text{H}_2\text{O}$$ सीमा: अम्ल-संवेदनशील समूहों (जैसे $-\text{OH}$ या द्विआबंध) वाले यौगिकों में इसका उपयोग नहीं किया जा सकता।
• वोल्फ-किश्नर अपचयन (Wolff-Kishner Reduction): कार्बोनिल यौगिक को हाइड्राज़ीन ($\text{NH}_2\text{NH}_2$) तथा $\text{KOH}$ के साथ एथिलीन ग्लाइकॉल विलायक में गर्म करने पर मेथिलीन समूह व नाइट्रोजन गैस बनती है: $$R\text{-CO-}R' \xrightarrow{\text{(i) }\text{NH}_2\text{NH}_2, \text{ (ii) }\text{KOH / ethylene glycol, }\Delta} R\text{-CH}_2\text{-}R' + \mathbf{\text{N}_2\uparrow}$$ उपयोग: अम्ल-संवेदनशील यौगिकों हेतु यह सर्वोत्तम है।

1. टॉलेन परीक्षण (Tollen's Test - रजत दर्पण परीक्षण): अमोनियामय सिल्वर नाइट्रेट विलयन, $[\text{Ag(NH}_3)_2]^+\text{OH}^-$, एक दुर्बल ऑक्सीकारक है जो ऐलिफैटिक एवं ऐरोमैटिक दोनों ऐल्डिहाइडों को ऑक्सीकृत कर परखनली की दीवार पर धात्विक सिल्वर का चमकीला दर्पण बनाता है: $$R\text{CHO} + 2[\text{Ag(NH}_3)_2]^+ + 3\text{OH}^- \xrightarrow{\Delta} R\text{COO}^- + \mathbf{2\text{Ag}\downarrow \text{ (रजत दर्पण)}} + 4\text{NH}_3 + 2\text{H}_2\text{O}$$ कीटोन टॉलेन अभिकर्मक से कोई क्रिया नहीं करते।
2. फेलिंग परीक्षण (Fehling's Test): फेलिंग ए (जलीय $\text{CuSO}_4$) एवं फेलिंग बी (क्षारीय सोडियम पोटैशियम टार्टरेट) के मिश्रण को ऐलिफैटिक ऐल्डिहाइड के साथ गर्म करने पर क्यूप्रस ऑक्साइड का लाल अवक्षेप प्राप्त होता है: $$R\text{CHO} + 2\text{Cu}^{2+} + 5\text{OH}^- \xrightarrow{\Delta} R\text{COO}^- + \mathbf{\text{Cu}_2\text{O}\downarrow \text{ (लाल अवक्षेप)}} + 3\text{H}_2\text{O}$$ अत्यंत महत्वपूर्ण अंतर: बेन्जैल्डिहाइड ($\text{C}_6\text{H}_5\text{CHO}$) एवं कीटोन फेलिंग विलयन को अपचयित नहीं करते। इसके द्वारा ऐसीटैल्डिहाइड व बेन्जैल्डिहाइड में विभेद किया जाता है।
3. आयोडोफॉर्म परीक्षण (Iodoform Test): जिन यौगिकों में मेथिल कीटोन समूह ($\mathbf{\text{CH}_3\text{C=O}}$) अथवा $\mathbf{\text{CH}_3\text{CH(OH)-}}$ समूह उपस्थित होता है, वे आयोडीन व जलीय $\text{NaOH}$ के साथ गर्म करने पर विशेष गंध वाला पीला क्रिस्टलीय आयोडोफॉर्म ($\text{CHI}_3$, गलनांक $119^\circ\text{C}$) बनाते हैं: $$\text{CH}_3\text{COR} + 3\text{I}_2 + 4\text{NaOH} \longrightarrow \mathbf{\text{CHI}_3\downarrow \text{ (पीला)}} + R\text{COONa} + 3\text{NaI} + 3\text{H}_2\text{O}$$ धनात्मक परीक्षण: एथेनैल, ऐसीटोन, ऐसीटोफीनोन, पेन्टेन-२-ओन, एथेनॉल, प्रोपेन-२-ऑल।
   ऋणात्मक: बेन्जैल्डिहाइड, पेन्टेन-३-ओन, मेथेनॉल, प्रोपेन-१-ऑल।

• ऐल्डोल संघनन (Aldol Condensation): कम से कम एक $\alpha$-हाइड्रोजन युक्त कार्बोनिल यौगिक तनु क्षार ($10\%\,\text{NaOH}$) की उपस्थिति में संघनित होकर $\beta$-हाइड्रॉक्सिऐल्डिहाइड (ऐल्डोल) बनाते हैं, जो गर्म करने पर निर्जलित होकर $\alpha,\beta$-असंतृप्त ऐल्डिहाइड देते हैं: $$2\,\text{CH}_3\text{CHO} \xrightarrow{\text{dil. NaOH}} \text{CH}_3\text{-CH(OH)-CH}_2\text{CHO} \xrightarrow{\Delta, -\text{H}_2\text{O}} \mathbf{\text{CH}_3\text{-CH=CH-CHO}} \text{ (क्रोटोनऐल्डिहाइड)}$$
• कैनिजारो अभिक्रिया (Cannizzaro Reaction): $\alpha$-हाइड्रोजन विहीन ऐल्डिहाइड (जैसे $\text{HCHO}, \text{C}_6\text{H}_5\text{CHO}$) सांद्र क्षार ($50\%\,\text{NaOH}$) के साथ असमानुपातन (रिडॉक्स) अभिक्रिया करते हैं, जिसमें एक अणु ऐल्कोहॉल में अपचयित तथा दूसरा अणु कार्बोक्सिलिक अम्ल लवण में ऑक्सीकृत होता है: $$2\,\text{C}_6\text{H}_5\text{CHO} + \text{conc. NaOH} \xrightarrow{\Delta} \mathbf{\text{C}_6\text{H}_5\text{CH}_2\text{OH}} \text{ (बेन्जिल ऐल्कोहॉल)} + \mathbf{\text{C}_6\text{H}_5\text{COONa}} \text{ (सोडियम बेन्जोएट)}$$ क्रॉस-कैनिजारो: बेन्जैल्डिहाइड व फॉर्मैल्डिहाइड के मिश्रण में फॉर्मैल्डिहाइड अधिक सक्रिय होने से ऑक्सीकृत (सोडियम फॉर्मेट) होता है तथा बेन्जैल्डिहाइड बेन्जिल ऐल्कोहॉल में अपचयित होता है।

कार्बोक्सिल समूह में कार्बोनिल कार्बन सीधे हाइड्रॉक्सिल समूह से जुड़ा होता है (-COOH)। हाइड्रॉक्सिल ऑक्सीजन का एकाकी युग्म कार्बोनिल $\pi$-आबंध के साथ अनुनाद करता है, जिससे कार्बोनिल कार्बन का धनावेश घट जाता है; अतः यह ऐल्डिहाइड-कीटोन की भाँति सामान्य नाभिकरागी योग नहीं दर्शाता।

1. प्राथमिक ऐल्कोहॉलों का तीव्र ऑक्सीकरण: $$R\text{CH}_2\text{OH} \xrightarrow{\text{KMnO}_4 / \text{KOH, } \Delta} R\text{COOK} \xrightarrow{\text{H}_3\text{O}^+} \mathbf{R\text{COOH}}$$
2. ऐल्किलबेन्जीनों का ऑक्सीकरण: क्षारीय $\text{KMnO}_4$ के साथ गर्म करने पर पार्श्व शृंखला कितनी भी लंबी क्यों न हो, वह बेन्जोइक अम्ल में ऑक्सीकृत हो जाती है: $$\text{C}_6\text{H}_5\text{-CH}_2\text{CH}_3 \xrightarrow{\text{(i) alkaline KMnO}_4, \Delta, \text{ (ii) }\text{H}_3\text{O}^+} \mathbf{\text{C}_6\text{H}_5\text{COOH}}$$ शर्त: बेन्जिलिक कार्बन पर कम से कम एक हाइड्रोजन परमाणु होना अनिवार्य है। तृतीयक ब्यूटिलबेन्जीन में कोई बेन्जिलिक हाइड्रोजन न होने से यह ऑक्सीकृत नहीं होता।
3. ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक का कार्बोनीकरण: शुष्क ईथर में ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक पर $\text{CO}_2$ प्रवाहित कर जल-अपघटन करने पर एक अधिक कार्बन वाला कार्बोक्सिलिक अम्ल प्राप्त होता है: $$R\text{Mg}X + \text{CO}_2 \xrightarrow{\text{dry ether}} R\text{COOMg}X \xrightarrow{\text{H}_3\text{O}^+} \mathbf{R\text{COOH}} + \text{Mg(OH)}X$$
4. नाइट्राइलों का जल-अपघटन: नाइट्राइल अम्लीय या क्षारीय माध्यम में जल-अपघटित होकर कार्बोक्सिलिक अम्ल देते हैं: $$R\text{-C}\equiv\text{N} \xrightarrow{\text{H}_3\text{O}^+, \Delta} R\text{CONH}_2 \xrightarrow{\text{H}_3\text{O}^+, \Delta} \mathbf{R\text{COOH}} + \text{NH}_4^+$$

कार्बोक्सिलिक अम्ल जल में आयनित होकर प्रोटॉन त्यागते हैं: $$R\text{COOH} + \text{H}_2\text{O} \xrightleftharpoons{} R\text{COO}^- + \text{H}_3\text{O}^+$$

• ऐल्कोहॉल के ऐल्कॉक्साइड आयन ($R\text{O}^-$) में कोई अनुनाद नहीं होता; ऋणावेश एक ही ऑक्सीजन परमाणु पर केंद्रित रहता है ($ ext{p}K_a pprox 16-18$)।
• फीनॉल के फीनॉक्साइड आयन में ऋणावेश कम विद्युत-ऋणात्मक कार्बन परमाणुओं पर विस्थापित होता है, जिससे संरचनाएं असममित व कम स्थायी होती हैं ($ ext{p}K_a pprox 10$)।
• कार्बोक्सिलेट आयन ($R ext{COO}^-$): ऋणावेश दो पूर्णतः समतुल्य अनुनादी संरचनाओं द्वारा दो उच्च विद्युत-ऋणात्मक ऑक्सीजन परमाणुओं पर समान रूप से वितरित रहता है: $$R\text{-C}(=\text{O})-\text{O}^- \longleftrightarrow R\text{-C}(-\text{O}^-)=\text{O}$$ दोनों $\text{C-O}$ आबंध लंबाइयाँ समान ($127\text{ pm}$) होने से कार्बोक्सिलेट आयन असाधारण रूप से स्थायी होता है, जो अम्लता को बहुत अधिक बढ़ा देता है ($ ext{p}K_a pprox 4-5$)।
• सोडियम बाइकार्बोनेट परीक्षण: कार्बोक्सिलिक अम्ल $\text{NaHCO}_3$ के साथ तीव्र बुदबुदाहट के साथ $\text{CO}_2$ गैस मुक्त करते हैं, जो फीनॉल या ऐल्कोहॉल नहीं कर पाते: $$R\text{COOH} + \text{NaHCO}_3 \longrightarrow R\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} + \mathbf{\text{CO}_2\uparrow}$$

• इलेक्ट्रॉन-अपनयक समूह (EWG, $-I, -M$): ऋणावेश को फैलाकर कार्बोक्सिलेट आयन को स्थायी करते हैं, अतः अम्लता बढ़ाते हैं: $$\mathbf{\text{CF}_3\text{COOH} > \text{CCl}_3\text{COOH} > \text{CHCl}_2\text{COOH} > \text{CH}_2\text{ClCOOH} > \text{CH}_3\text{COOH}}$$
• दूरी पर निर्भरता: हैलोजन परमाणु कार्बोक्सिल समूह के जितना पास होगा, $-I$ प्रभाव उतना तीव्र होगा: $$\mathbf{\text{२-क्लोरोब्यूटेनॉइक} > \text{३-क्लोरोब्यूटेनॉइक} > \text{४-क्लोरोब्यूटेनॉइक अम्ल}}$$
• ऑर्थो-प्रभाव (Ortho-Effect): ऑर्थो-स्थिति पर प्रतिस्थापी होने से (चाहे वह $-\text{NO}_2$ हो या $-\text{CH}_3$), त्रिविम बाधा के कारण $-\text{COOH}$ समूह बेन्जीन वलय के तल से बाहर घूम जाता है (SIR प्रभाव)। इससे वलय के साथ अनुनाद समाप्त हो जाता है और कार्बोक्सिलेट आयन स्वतंत्र रूप से स्थायी होता है। अतः ऑर्थो-प्रतिस्थापित बेन्जोइक अम्ल सदैव बेन्जोइक अम्ल से अधिक अम्लीय होता है: $$\mathbf{\text{ऑर्थो-नाइट्रोबेन्जोइक} > \text{पैरा-नाइट्रोबेन्जोइक} > \text{मेटा-नाइट्रोबेन्जोइक} > \text{बेन्जोइक अम्ल}}$$ $$\mathbf{\text{ऑर्थो-टॉलुइक अम्ल} > \text{बेन्जोइक अम्ल} > \text{मेटा-टॉलुइक} > \text{पैरा-टॉलुइक अम्ल}}$$

• ऐनहाइड्राइड विरचन: $\text{P}_2\text{O}_5$ के साथ गर्म करने पर जल निष्कासित होकर ऐनहाइड्राइड बनता है: $$2\,R\text{COOH} \xrightarrow{\text{P}_2\text{O}_5, \Delta} (R\text{CO})_2\text{O} + \text{H}_2\text{O}$$
• एस्टरीकरण (फिशर एस्टरीकरण): सांद्र $\text{H}_2\text{SO}_4$ की उपस्थिति में ऐल्कोहॉल से अभिक्रिया कर एस्टर बनता है। समस्थानिक प्रयोगों से सिद्ध है कि एस्टर का ऑक्सीजन ऐल्कोहॉल से आता है।
• ऐसिल क्लोराइड विरचन: थायोनिल क्लोराइड ($\text{SOCl}_2$) के साथ अभिक्रिया सर्वोत्तम मानी जाती है क्योंकि दोनों सह-उत्पाद ($\text{SO}_2$ व $\text{HCl}$) गैस बनकर उड़ जाते हैं: $$R\text{COOH} + \text{SOCl}_2 \longrightarrow \mathbf{R\text{COCl}} + \mathbf{\text{SO}_2\uparrow} + \mathbf{\text{HCl}\uparrow}$$
• ऐमाइड विरचन: अमोनिया से अभिक्रिया कर अमोनियम लवण बनता है जो गर्म करने पर ऐमाइड देता है। थैलिक अम्ल से थैलिमाइड प्राप्त होता है।

1. सोडा लाइम वि-कार्बोक्सिलीकरण: सोडियम लवण को सोडा लाइम ($3:1$ अनुपात में $\text{NaOH} + \text{CaO}$) के साथ गर्म करने पर एक कार्बन कम वाला ऐल्केन बनता है: $$\text{CH}_3\text{COONa} + \text{NaOH} \xrightarrow{\text{CaO}, \Delta} \mathbf{\text{CH}_4\uparrow} + \text{Na}_2\text{CO}_3$$
2. कोल्बे वैद्युत-अपघटन: जलीय पोटैशियम लवण के वैद्युत-अपघटन से ऐनोड पर सममित ऐल्केन प्राप्त होता है: $$2\,R\text{COOK} + 2\,\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{electrolysis}} \mathbf{R-R} + 2\,\text{CO}_2\uparrow + \text{H}_2\uparrow + 2\,\text{KOH}$$
3. अपचयन: कार्बोक्सिलिक अम्ल $\text{LiAlH}_4$ या डाइबोरेन ($\text{B}_2\text{H}_6$) द्वारा प्राथमिक ऐल्कोहॉलों में अपचयित होते हैं। $\text{NaBH}_4$ कार्बोक्सिलिक अम्लों को अपचयित नहीं करता।
4. हेल-वोल्हार्ड-ज़ेलिंस्की (HVZ) अभिक्रिया: $\alpha$-हाइड्रोजन युक्त कार्बोक्सिलिक अम्ल लाल फॉस्फोरस की उपस्थिति में हैलोजन ($\text{Cl}_2$ या $\text{Br}_2$) से अभिक्रिया कर $\alpha$-हैलो अम्ल बनाते हैं: $$R\text{-CH}_2\text{-COOH} \xrightarrow{\text{(i) }\text{X}_2 / \text{red P, (ii) }\text{H}_2\text{O}} \mathbf{R\text{-CH(X)-COOH}} \quad (\text{X} = \text{Cl}, \text{Br})$$ फॉर्मिक अम्ल एवं बेन्जोइक अम्ल में $\alpha$-हाइड्रोजन न होने से ये HVZ अभिक्रिया नहीं दर्शाते।