फॉस्जीन

फॉस्जीन कार्बनिक रासायनिक यौगिक है जिसका रासायनिक सूत्र COCl2 है यह एक जहरीली, रंगहीन गैस है; कम सांद्रता में, इसकी बासी गंध ताजी कटी हुई घास या घास की तरह होती है। इसे क्लोरीन परमाणुओं द्वारा प्रतिस्थापित हाइड्रोजन परमाणुओं के साथ फॉर्मलाडेहाइड के रूप में माना जा सकता है। फ़ॉस्जीन एक महत्वपूर्ण और महत्वपूर्ण औद्योगिक बिल्डिंग ब्लॉक है, विशेष रूप से पॉलीयुरेथेन और पॉलीकार्बोनेट प्लास्टिक के अग्रदूतों के उत्पादन के लिए है।

फ़ॉस्जीन बेहद जहरीला है और प्रथम विश्व युद्ध के दौरान एक रासायनिक हथियार के रूप में इस्तेमाल किया गया था, जहाँ यह 85,000 मौतों के लिए जिम्मेदार। यह एक भारी गैस होने के कारण एक अत्यधिक शक्तिशाली फुफ्फुसीय अड़चन है और दुश्मन की खाइयों को जल्दी से भर देता है।

इसे रासायनिक हथियार सम्मेलन के तहत अनुसूची 3 पदार्थों (सीडब्ल्यूसी) की सूची के रूप में वर्गीकृत किया गया है। इसके औद्योगिक उत्पादन के अलावा, क्लोरोफॉर्म जैसे ऑर्गेनोक्लोरिन यौगिकों के टूटने और दहन से थोड़ी मात्रा में होता है।

संरचना और बुनियादी गुण
VSEPR सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी के अनुसार फॉस्जीन एक प्लेनर अणु है। C=O दूरी 1.18 Å है, C−Cl दूरी 1.74 Å है और Cl−C−Cl कोण 111.8° है। फॉस्जीन एक कार्बन ऑक्सोहैलाइड है और इसे कार्बोनिक अम्ल से औपचारिक रूप से प्राप्त होने वाले सबसे सरल एसाइल क्लोराइड में से एक माना जा सकता है।

उत्पादन
औद्योगिक रूप से, फ़ॉस्जीन शुद्ध कार्बन मोनोआक्साइड और क्लोरीन गैस को झरझरा सक्रिय कार्बन के एक बिस्तर के माध्यम से पारित करके उत्पादित किया जाता है, जो उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है: :

CO + Cl2 → COCl2 (ΔHrxn = −107.6 kJ/mol)

यह प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक है और आमतौर पर 50 और 150 डिग्री सेल्सियस के बीच की जाती है। 200 डिग्री सेल्सियस से ऊपर, फॉस्जीन कार्बन मोनोऑक्साइड और क्लोरीन, के में वापस आ जाता है, Keq(300 K) = 0.05। 1989 में इस यौगिक का विश्व उत्पादन 2.74 मिलियन टन होने का अनुमान लगाया गया था।

फ़ॉस्जीन का उत्पादन करना काफी सरल है, लेकिन रासायनिक हथियार कन्वेंशन के तहत अनुसूची 3 पदार्थ के रूप में सूचीबद्ध है। जैसे, इसे आमतौर पर भारी मात्रा में परिवहन के लिए बहुत खतरनाक माना जाता है। इसके बजाय, ऑन डिमांड प्रक्रिया के हिस्से के रूप में, फॉस्जीन आमतौर पर उसी संयंत्र(एक ही पौधे) के भीतर उत्पादित और उपभोग किया जाता है। इसमें उत्पादन और खपत की समान दरों को बनाए रखना सम्मिलित है, जो किसी भी समय सिस्टम में फॉस्जीन की मात्रा को काफी कम रखता है, जिससे दुर्घटना की स्थिति में जोखिम कम हो जाता है। कुछ बैच का उत्पादन अभी भी होता है, लेकिन संग्रहित फॉस्जीन की मात्रा को कम करने के प्रयास किए जाते हैं।

अनजान पीढ़ी
वायुमंडलीय रसायन शास्त्र

ऑक्सीजन की उपस्थिति में पराबैंगनी (UV) विकिरण पर, साधारण ऑर्गेनोक्लोराइड्स धीरे-धीरे फॉस्जीन में परिवर्तित हो जाते हैं। 1970 के दशक के अंत में ओजोन छिद्र की खोज से पहले इन यौगिकों की बड़ी मात्रा का उद्योग द्वारा नियमित रूप से उपयोग किया जाता था। क्षोभमंडल में फॉस्जीन का स्तर उस समय लगभग 20-30 pptv था (शिखर 60 pptv), उस समय क्षोभमंडल में फॉस्जीन का स्तर लगभग 20-30 pptv था (शिखर 60 pptv), हालांकि मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल के तहत ऑर्गनोक्लोराइड उत्पादन प्रतिबंधित होने के बावजूद, लगभग 30 साल बाद इन स्तरों में उल्लेखनीय रूप से कमी नहीं आई थी।

क्षोभमंडल में फॉस्जीन लगभग 70 दिनों तक बना रह सकता है और मुख्य रूप से परिवेशी आर्द्रता या बादलों के पानी से हाइड्रोलिसिस द्वारा हटा दिया जाता है। 1% से भी कम इसे समताप मंडल में बनाता है, हालांकि यहां कई वर्षों का जीवनकाल होने की उम्मीद है क्योंकि यह परत बहुत शुष्क है और UV फोटोलिसिस के माध्यम से फॉस्जीन धीरे-धीरे विघटित हो जाती है। नतीजतन, यह ओजोन रिक्तीकरण में एक मामूली भूमिका निभाता है।

कार्बन टेट्राक्लोराइड (CCL4) हवा में गर्मी के संपर्क में आने पर फॉस्जीन में बदल सकता है। यह एक समस्या थी क्योंकि कार्बन टेट्राक्लोराइड एक प्रभावी आग दमनकारी है और पहले अग्निशामक यंत्रों में व्यापक उपयोग में था। सीमित स्थानों में आग से लड़ने के लिए इसके इस्तेमाल से होने वाली मौतों की खबरें हैं। कार्बन टेट्राक्लोराइड की फॉस्जीन की पीढ़ी और इसकी अपनी विषाक्तता का मतलब है कि अब इस उद्देश्य के लिए इसका उपयोग नहीं किया जाता है।
 * दहन

जैविक रूप से

फॉस्जीन भी क्लोरोफॉर्म के मेटाबोलाइट के रूप में बनता है, संभवतः साइटोक्रोम P-450 की क्रिया के माध्यम से।

इतिहास
1812 में कोर्निश रसायनज्ञ जॉन डेवी (1790-1868) द्वारा सूर्य के प्रकाश में कार्बन मोनोऑक्साइड और क्लोरीन के मिश्रण को उजागर करके फॉस्जीन को संश्लेषित किया गया था। उन्होंने प्रतिक्रिया को बढ़ावा देने के लिए प्रकाश के उपयोग के संदर्भ में ग्रीक भाषा φῶς (फॉस, प्रकाश) और γεννάω (जेननाओ, जन्म देने के लिए) से फॉस्जीन नाम दिया। यह धीरे-धीरे रासायनिक उद्योग में महत्वपूर्ण हो गया क्योंकि 19वीं शताब्दी में प्रगति हुई, विशेष रूप से डाई निर्माण में।

प्रतिक्रियाएं और उपयोग
फॉस्जीन के साथ एक कार्बनिक सब्सट्रेट की प्रतिक्रिया को फॉस्जेनेशन कहा जाता है।

कार्बोनेट्स का संश्लेषण
डायोल्स(Diols) या तो रैखिक या चक्रीय कार्बोनेट (R = H, एल्काइल, एरील) देने के लिए फॉस्जीन के साथ प्रतिक्रिया करता है:
 * HOCR2−X−CR2OH + COCl2 → 1⁄n [OCR2−X−CR2OC(O)−]n + 2 HCl

एक उदाहरण पॉली कार्बोनेट बनाने के लिए बिसफेनोल A के साथ फॉस्जीन की प्रतिक्रिया है।

आइसोसाइनेट का संश्लेषण
ऐमीनों से आइसोसायनेट्स का संश्लेषण इस अभिकर्मक के इलेक्ट्रोफिलिक चरित्र और समतुल्य संश्लेषण "CO2+ " को प्रस्तुत करने में इसके उपयोग को दर्शाता है
 * RNH2 + COCl2 → RN=C=O + 2 HCl   (R = एल्काइल, एरील)

इस तरह की प्रतिक्रियाएं प्रयोगशाला पैमाने पर पिरिडीन जैसे आधार की उपस्थिति में आयोजित की जाती हैं जो हाइड्रोजन क्लोराइड साइड-प्रोडक्ट को बेअसर करती हैं।

औद्योगिक पैमाने पर, उपज बढ़ाने और पार्श्व प्रतिक्रियाओं से बचने के लिए अधिक मात्रा में फॉस्जीन का उपयोग किया जाता है। परिणामी अंतिम उत्पादों के कार्य-अप के दौरान फॉस्जीन की अधिकता को अलग किया जाता है और प्रक्रिया में पुनर्नवीनीकरण किया जाता है, उत्प्रेरक के रूप में सक्रिय कार्बन का उपयोग करके पानी में किसी भी शेष फॉस्जीन को विघटित किया जाता है।

औद्योगिक उपयोग
फ़ॉस्जीन का उपयोग उद्योग में टोल्यूनि डायसोसायनेट (TDI) और मिथाइलीन डाइफेनिल डायसोसायनेट (MDI) जैसे सुगंधित D-आइसोसायनेट्स के उत्पादन के लिए किया जाता है, जो पॉलीयुरेथेनेस के उत्पादन के लिए अग्रदूत हैं। इसका उपयोग बिस्फेनॉल A के साथ प्रतिक्रिया के माध्यम से पॉलीकार्बोनेट बनाने के लिए भी किया जाता है। संयुक्त राज्य अमेरिका (टेक्सास और लुइसियाना), जर्मनी, शंघाई, जर्मनी, शंघाई, जापान, और दक्षिण कोरिया। सबसे महत्वपूर्ण उत्पादक डॉव केमिकल, कोवेस्ट्रो और BASF हैं। फॉस्जीन का उपयोग हेक्सामेथिलीन डायसोसायनेट (HDI) और आइसोफोरोन डायसोसायनेट (IDPI) जैसे एलिफैटिक डायसोसायनेट्स के उत्पादन में किया जाता है, जो उन्नत कोटिंग्स के उत्पादन के लिए पूर्ववर्ती हैं। फ़ॉस्जीन का उपयोग मोनोआइसोसायनेट्स के उत्पादन के लिए भी किया जाता है, जिसका उपयोग कीटनाशक अग्रदूतों {जैसे मिथाइल आइसोसाइनेट (MIC)} के रूप में किया जाता है।

प्रयोगशाला उपयोग
अनुसंधान प्रयोगशाला में, सुरक्षा संबंधी चिंताओं के कारण फॉस्जीन आजकल कार्बनिक संश्लेषण में सीमित उपयोग पाता है। विभिन्न प्रकार के विकल्प विकसित किए गए हैं, विशेष रूप से ट्राइक्लोरोमेथिल क्लोरोफॉर्मेट (डिफॉस्जीन), कमरे के तापमान पर एक तरल, और bis (ट्राइक्लोरोमेथिल) कार्बोनेट (ट्राइफॉस्जीन), एक क्रिस्टलीय पदार्थ।

ऊपर वर्णित व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्रतिक्रियाओं के अलावा, फॉस्जीन का उपयोग कार्बोज़ाइलिक तेजाब से एसाइल क्लोराइड बनाने के लिए भी किया जाता है:
 * RCO2H + COCl2 → RC(O)Cl + HCl + CO2

इस आवेदन के लिए, अकादमिक सेटिंग्स में फॉस्जीन के बजाय आमतौर पर थियोनिल क्लोराइड का उपयोग किया जाता है।

फॉस्जीन का उपयोग क्लोरोफॉर्मेट्स जैसे बेंजाइल क्लोरोफॉर्मेट के उत्पादन के लिए किया जाता है:
 * ROH + COCl2 → ROC(O)Cl + HCl

इन संश्लेषणों में, संबंधित कार्बोनेट एस्टर के गठन को रोकने के लिए फॉस्जीन का अधिक उपयोग किया जाता है।

एमिनो अम्ल के साथ, फॉस्जीन (या इसके ट्रिमर) अमीनो अम्ल एन-कार्बोक्सिनहाइड्राइडस देने के लिए प्रतिक्रिया करता है। अधिक आम तौर पर, फॉस्जीन एक कार्बोनिल ग्रुप द्वारा दो न्यूक्लियोफिल्स को जोड़ने के लिए कार्य करता है। इस उद्देश्य के लिए, कार्बोनिलडाइमिडाज़ोल (CDI) जैसे फ़ॉस्जीन के विकल्प सुरक्षित हैं। CDI खुद इमिडाजोल के साथ फॉस्जीन की प्रतिक्रिया करके तैयार किया जाता है।

फॉस्जीन को धातु के सिलेंडरों में संग्रहित किया जाता है। US में, सिलेंडर वाल्व आउटलेट एक पतला धागा है जिसे CGA 160 के रूप में जाना जाता है जिसका उपयोग केवल फॉस्जीन के लिए किया जाता है।

अन्य प्रतिक्रियाएं
हाइड्रोजन क्लोराइड और कार्बन डाईऑक्साइड को छोड़ने के लिए फॉस्जीन पानी से प्रतिक्रिया करता है:

COCl2 + H2O → CO2 + 2 HCl

समान रूप से, अमोनिया के संपर्क में आने पर, यह यूरिया में परिवर्तित हो जाता है:

COCl2 + 4 NH3 → CO(NH2)2 + 2 NH4Cl

नाइट्रोजन ट्राइफ्लोराइड और एल्यूमीनियम ट्राइब्रोमाइड के साथ हैलाइड का आदान-प्रदान कार्बोनिल फ्लोराइड COF2 और कार्बोनिल ब्रोमाइड COBr2 देता है।

रासायनिक युद्ध


यह रासायनिक हथियार सम्मेलन की अनुसूची 3 पदार्थों (CWC) की सूची में सूचीबद्ध है: प्रति वर्ष 30 टन से अधिक उत्पादन करने वाली सभी उत्पादन साइटों को OPCW के लिए घोषित किया जाना चाहिए। हालांकि सरीन जैसे कई अन्य रासायनिक हथियारों की तुलना में कम जहरीला, फ़ॉस्जीन को अभी भी एक व्यवहार्य रासायनिक युद्ध एजेंट के रूप में माना जाता है क्योंकि इसकी सरल निर्माण आवश्यकताओं की तुलना में अधिक तकनीकी रूप से उन्नत रासायनिक हथियार जैसे टैबुन, पहली पीढ़ी के तंत्रिका एजेंट की तुलना में है।

फ़ॉस्जीन को पहली बार 1915 में प्रथम विश्व युद्ध में फ्रांसीसी द्वारा रासायनिक हथियार के रूप में तैनात किया गया था। इसका उपयोग क्लोरीन की समान मात्रा वाले मिश्रण में भी किया जाता था, जिसमें क्लोरीन सघन फॉस्जीन को फैलाने में मदद करता था। फॉस्जीन क्लोरीन से अधिक शक्तिशाली था, हालांकि कुछ लक्षणों को प्रकट होने में 24 घंटे या उससे अधिक समय लगा।

प्रथम विश्व युद्ध के दौरान फॉस्जीन के व्यापक उपयोग के बाद, इसे विभिन्न देशों द्वारा भंडारित किया गया था।

द्वितीय चीन-जापानी युद्ध के दौरान चीनी के खिलाफ इंपीरियल जापानी सेना द्वारा फ़ॉस्जीन का उपयोग शायद ही कभी ही किया जाता था। फॉस्जीन जैसे गैस हथियार, यूनिट 731 द्वारा तैयार किए गए थे।

विष विज्ञान और सुरक्षा
फॉस्जीन एक कपटी जहर है क्योंकि गंध पर ध्यान नहीं दिया जा सकता है और लक्षण प्रकट होने में धीमे हो सकते हैं।

फॉस्जीन के लिए गंध का पता लगाने की सीमा 0.4 पीपीएम है, जो सीमा सीमा मूल्य का चार गुना है। इसकी उच्च विषाक्तता पल्मोनरी एल्वियोलस (गैस एक्सचेंज की साइट) में प्रोटीन के -OH, -NH2 और SH समूह पर फॉस्जीन की क्रिया से उत्पन्न होती है, ऊपर चर्चा की गई प्रतिक्रियाओं के अनुसार क्रमशः एस्टर, एमाइड और थियोस्टर कार्यात्मक समूह बनाते हैं। इसका परिणाम रक्त-वायु अवरोध के विघटन में होता है, जो अंततः फुफ्फुसीय एडिमा(शोफ) का कारण बनता है। एल्वियोली में क्षति की सीमा मुख्य रूप से साँस की हवा में फ़ॉस्जीन की एकाग्रता पर निर्भर नहीं करती है, जिसमें खुराक (साँस में ली गई फ़ॉस्जीन की मात्रा) महत्वपूर्ण कारक है। खुराक की गणना लगभग एकाग्रता × जोखिम की अवधि के रूप में की जा सकती है। इसलिए, कार्यस्थलों में लोग जहां आकस्मिक फॉस्जीन रिहाई का जोखिम मौजूद है, आमतौर पर नाक और मुंह के करीब संकेतक बैज पहनते हैं। इस तरह के बैज अनुमानित साँस की खुराक को इंगित करते हैं, जो निगरानी की खुराक सुरक्षित सीमा से ऊपर होने पर तत्काल उपचार की अनुमति देता है।

साँस द्वारा लिए गए फॉस्जीन की कम या मध्यम मात्रा के कारक में, उजागर व्यक्ति की निगरानी की जानी चाहिए और एहतियाती चिकित्सा के अधीन किया जाना चाहिए, फिर कई घंटों के बाद छोड़ दिया जाना चाहिए। इनहेल्ड फॉस्जीन (150 पीपीएम × मिनट से ऊपर) की उच्च खुराक के लिए प्रायः फुफ्फुसीय एडिमा(शोफ) विकसित होती है जिसे एक्स-रे इमेजिंग और प्रतिगामी रक्त ऑक्सीजन एकाग्रता द्वारा पता लगाया जा सकता है। इस तरह की उच्च खुराक की साँस लेना अंततः जोखिम के 2-3 दिनों तक घंटों के भीतर घातक हो सकती है।

फॉस्जीन इनहेलेशन से जुड़ा जोखिम इसकी विषाक्तता पर बहुत अधिक नहीं है (जो आधुनिक रासायनिक हथियारों जैसे सरीन या तबुन (नर्व एजेंट) की तुलना में बहुत कम है) बल्कि इसके विशिष्ट प्रभावों पर आधारित है:प्रभावित व्यक्ति घंटों तक कोई लक्षण विकसित नहीं कर सकता है। एडिमा(शोफ) प्रकट होता है, जिस बिंदु पर चिकित्सा उपचार में सहायता के लिए बहुत देर हो सकती है। फॉस्जीन के औद्योगिक संचालन से आकस्मिक रिहाई के परिणामस्वरूप लगभग सभी मौतें इसी तरह से हुईं। दूसरी ओर, फुफ्फुसीय एडिमा(शोफ) का समय पर इलाज किया जाता है, आमतौर पर मध्य और दीर्घावधि में ठीक हो जाता है, बिना किसी बड़े परिणाम के कुछ दिन या हफ्तों के बाद एक बार जोखिम बीत जाने के बाद। बहरहाल, अनुपचारित, फॉस्जीन के पुराने निम्न-स्तर के संपर्क से फुफ्फुसीय कार्य पर हानिकारक स्वास्थ्य प्रभावों को नजरअंदाज नहीं किया जाना चाहिए; हालांकि उच्च सांद्रता के संपर्क में नहीं आने से तुरंत एडिमा(शोफ) हो जाती है, यौगिक के साथ काम करने वाले कई सिंथेटिक केमिस्ट (जैसे लियोनिडस ज़र्वस) को लगातार निम्न-स्तर के जोखिम से पुरानी श्वसन स्वास्थ्य समस्याओं और अंततः श्वसन विफलता का अनुभव करने की सूचना मिली थी। यदि औद्योगिक या प्रयोगशाला सेटिंग में फॉस्जीन की आकस्मिक रिहाई होती है, तो इसे अमोनिया गैस से कम किया जा सकता है; तरल रिसाव के कारक में (उदाहरण के लिए डिफॉस्जीन या फॉस्जीन समाधान) एक अवशोषक और सोडियम कार्बोनेट लगाया जा सकता है।

दुर्घटनाएं

 * फॉस्जीन से संबंधित पहली बड़ी घटना मई 1928 में हुई जब मध्य हैम्बर्ग में एक युद्ध अधिशेष स्टोर से ग्यारह टन फॉस्जीन बच गया। तीन सौ लोगों को जहर दिया गया, जिनमें से दस की मौत हो गई।
 * 20वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में यूरोप, एशिया और अमेरिका में फॉस्जीन से जुड़ी कई घातक घटनाएं हुईं। उनमें से अधिकांश की अधिकारियों द्वारा जांच की गई है और परिणाम जनता के लिए सुलभ बनाए गए हैं। उदाहरण के लिए, शुरू में भोपाल आपदा के लिए फॉस्जीन को दोषी ठहराया गया था, लेकिन जांच ने मिथाइल आइसोसाइनेट को कई जहर और मौत के लिए जिम्मेदार साबित किया।
 * हाल की प्रमुख घटनाएं जनवरी 2010 और मई 2016 में हुईं। वेस्ट वर्जीनिया में एक ड्यूपॉन्ट सुविधा में फॉस्जीन गैस की आकस्मिक रिहाई ने 2010 में एक कर्मचारी को मार डाला। यूएस केमिकल सेफ्टी बोर्ड ने दुर्घटना का विवरण देते हुए एक वीडियो जारी किया। छह साल बाद, दक्षिण कोरिया में एक बीएएसएफ संयंत्र में फॉस्जीन का रिसाव हुआ, जहां एक ठेकेदार ने फॉस्जीन की घातक खुराक सूंघ ली।
 * 2023 ओहियो ट्रेन पटरी से उतर गई : पूर्व फिलिस्तीन, ओहियो में विनाइल क्लोराइड ले जाने वाली एक मालगाड़ी पटरी से उतर गई और जल गई, जिससे हवा में फॉस्जीन और हाइड्रोजन क्लोराइड निकल गया और ओहियो नदी दूषित हो गई।

यह भी देखें

 * भोपाल आपदा
 * कार्बोनिल ब्रोमाइड
 * कार्बोनिल फ्लोराइड
 * डिपहोस्जीन
 * फॉर्मलडिहाइड
 * ऑक्सालिल क्लोराइड
 * थियोफॉस्जीन
 * ट्राईफॉस्जीन
 * पेरफ्लूरोइसोब्यूटीन
 * bis (ट्राइफ्लोरोमेथाइल) डाइसल्फ़ाइड

बाहरी संबंध

 * Davy's account of his discovery of phosgene
 * International Chemical Safety Card 0007
 * CDC - Phosgene - NIOSH Workplace Safety and Health Topic
 * NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards
 * U.S. CDC Emergency Preparedness & Response
 * U.S. EPA Acute Exposure Guideline Levels
 * Regime For Schedule 3 Chemicals And Facilities Related To Such Chemicals, OPCW website
 * CBWInfo website
 * Use of Phosgene in WWII and in modern-day warfare
 * US Chemical Safety Board Video on accidental release at DuPont facility in West Virginia