અસમમિત સંશ્લેષણ

અસમમિત સંશ્ર્લેષ્ણ (asymmetric synthesis) : શુદ્ધ પ્રતિબિંબરૂપ (enantiomer) અથવા એક પ્રતિબિંબરૂપનું પ્રમાણ વધુ હોય તેવું પ્રતિબિંબરૂપોનું મિશ્રણ, વિભેદન (resolution) પદ્ધતિના ઉપયોગ વગર મેળવવા માટેની રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ. કાર્બન પરમાણુની સાથે વિવિધ ચાર સમૂહો ત્રિપરિમાણમાં એવી રીતે ગોઠવી શકાય કે જેથી પેદા થતી બે રચનાઓ (સમઘટકો – isomers) વચ્ચેનો સંબંધ વસ્તુ અને તેના પ્રતિબિંબ જેવો હોય છે. બે હાથના પંજા વચ્ચે આવો સંબંધ હોય છે. આવો કાર્બન પરમાણુ અસમમિત પરમાણુ તરીકે ઓળખાય છે. આવો સંબંધ ધરાવતા સમઘટકો ફક્ત તેમની ધ્રુવીભૂત (polarised) પ્રકાશ ઉપરની અસર પરત્વે જ ભિન્નતા દર્શાવે છે. એક સમઘટક આવા પ્રકાશના તલને જમણી બાજુ તથા બીજો સમઘટક તેટલા જ પ્રમાણમાં પણ ડાબી બાજુ પ્રકાશતલને ભ્રમિત કરે છે. પ્રથમ સમઘટક દક્ષિણ-ભ્રમણીય (dextrorotatory, dextro, d અથવા +) અને બીજો સમઘટક વામ-ભ્રમણીય (laevo- rotatory, laevo । અથવા–) તરીકે ઓળખાય છે.

સામાન્ય રીતે રાસાયણિક પ્રક્રિયાને પરિણામે કોઈ અણુમાં અસમમિત કાર્બન રચાય છે ત્યારે બે પ્રતિબિંબરૂપો (d and l) સમાન પ્રમાણમાં બનતાં હોઈ રેસેમિક (dl) મિશ્રણ જ મળે છે. પ્રણાલીમાંની વિસમમિતિ(dissymmetry)ને કારણે પ્રક્રિયકનો તે પ્રક્રિયાર્થી (substrate) અણુની એક બાજુએથી પ્રક્રિયા કરવાનું વધુ સરળ બને છે અને તેથી બે સમઘટકો અસમાન પ્રમાણમાં પેદા થાય છે. આ સમમિતિ, પ્રક્રિયાર્થી અણુમાં, પ્રક્રિયકમાં, દ્રાવકમાં, ઉદ્દીપકમાં અથવા વૃત્તીય ધ્રુવીભૂત (circularly polarised) પ્રકાશના રૂપમાં હોઈ શકે. આનાં કેટલાંક ઉદાહરણો નીચે પ્રમાણે છે :

(1) બેન્ઝૉઇલ ફૉર્મિક ઍસિડના (–)મેન્થાઇલ એસ્ટરનું ઍલ્યુમિનિયમ સંરસ (amalgam) વડે અપચયન (reduction) કરીને મિશ્રણનું જલવિભાજન કરતાં પ્રતિબિંબરૂપોનું જે મિશ્રણ મળે છે તેમાં વામભ્રમણીય રૂપનું પ્રમાણ વધુ હોઈ મિશ્રણ વામભ્રમણીય બને છે. (1904, મૅકેન્ઝી).

અસમ મિશ્રણ બનવાનું કારણ (–)મેન્થૉલની હાજરી ગણી શકાય.

(2) ૩, ૩-ડાયમિથાઇલ બ્યૂટેન–2–ઓનનું (+)2–મિથાઈલ–બ્યૂટાઇલ મૅગ્નેશિયમ ક્લૉરાઇડ વડે અપચયન કરીને ૩, ૩–ડાયમિથાઇલ-બ્યૂટેન–2–ઑલ મેળવાયું, જેમાં (+)પ્રતિબિંબરૂપનું પ્રાધાન્ય હતું. (195૦, મોશર).

(CH_૩)_૩C–CO–CH_૩ 

આ પ્રક્રિયામાં અસમમિશ્રણ બનવાનું કારણ (+)પ્રતિબિંબરૂપ પ્રક્રિયકની અસર ગણી શકાય.

(૩) α–એઝીડો પ્રોપિયૉનિક ઍસિડ ડાયમિથાઇલ એમાઇડ CH_૩–CHN_૩CON(CH_૩)₂નું દક્ષિણ (right, dextro) અને વામ (left, laevo) વૃત્તીય ધ્રુવીભૂત (circulary polarised) પ્રકાશ વડે વિઘટન કરતાં અનુક્રમે (+)૦.78⁰ અને (–)1.૦4⁰ પરિભ્રમણ(rotation)વાળાં મિશ્રણો મળ્યાં. બંને પ્રકારના પ્રકાશથી થતી વિઘટનપ્રક્રિયાની ઝડપ ભિન્ન છે. તેથી પ્રક્રિયાને અંતે મળતા મિશ્રણમાં (+) કે (–) પ્રતિબિંબરૂપનું પ્રાધાન્ય હોય છે. દક્ષિણવૃત્તીય ધ્રુવીભૂત પ્રકાશ (–) પ્રતિબિંબરૂપનું વધુ ઝડપથી વિઘટન કરે છે, તેથી પ્રક્રિયાને અંતે મિશ્રણમાં (+)પ્રતિબિંબરૂપનું પ્રમાણ (–) પ્રતિબિંબરૂપની સરખામણીમાં વધુ હોય છે. આ પ્રક્રિયામાં વિસમમિત પદાર્થને બદલે વિસમમિત પ્રકાશનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હોઈ આ ઉદાહરણને નિરપેક્ષ અસમમિત વિઘટન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(4) ઉત્સેચક(enzyme)ના ઉપયોગથી 1૦૦ ટકા શુદ્ધ પ્રતિબિંબરૂપ સંયોજન મેળવી શકાય છે, કારણ ઉત્સેચકનું કાર્ય અત્યંત વરણાત્મક (selective) હોય છે. દા.ત., લૅક્ટોઝ-ડિહાઇડ્રોજિનેઝ ઉત્સેચકની હાજરીમાં પાયરૂવિક ઍસિડનું અપચયન (reduction) કરતાં 1૦૦ ટકા શુદ્ધ L (+) લૅક્ટિક ઍસિડ મળે છે.

CH₃COCOOH + NADH₂

CH₃Co  H(OH)COOH+ NAD

     L(+) લૅક્ટિક ઍસિડ

    [α]_D = 2.6°

NADH₂ = અપચયિત નિકોટીન એમાઇડ ઍડેનીન ડાઇન્યૂક્લિયોટાઇડ,

NAD = નિકોટીન એમાઇડ ઍડેનીન ડાઇન્યૂક્લિયોટાઇડ

0 અસમમિત કેન્દ્ર દર્શાવે છે.

ઉપરની ઉત્સેચક પ્રક્રિયા જેમાં પાયરૂવિક ઍસિડમાંથી L (+) લૅક્ટિક ઍસિડ બને છે તેને નીચે પ્રમાણેના પ્રક્રિયાક્રમથી સમજાવી શકાય :

આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે (ક), (ખ) અને (ગ) અનુક્રમે પાયરૂવિક ઍસિડનો કિટૉનિક કાર્બન, કિટૉનિક ઑક્સિજન અને કાબૉર્ક્સિલ સમૂહનો હાઇડ્રોજન છે, જ્યારે (क), (ख) અને (ग) અનુક્રમે ઉત્સેચકમાં દ્વિતીયક કાર્બિનોલના કાર્બન પરનો હાઇડ્રોજન, હાઇડ્રૉક્સિલ સમૂહનો હાઇડ્રોજન અને બેઝિક કેન્દ્રનો નાઇટ્રોજન છે. આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે ત્રણ બિંદુઓ પરનો સંપર્ક ઉપરની બાજુએથી જ થાય છે; જ્યારે નીચેની બાજુએથી તે શક્ય નથી. પ્રથમ ગ – ग સંપર્કથી ક્ષાર બને છે, અને ત્યારપછી અનુક્રમે  અને  હાઈડ્રોજનનું વિસ્થાપન થાય છે અને છેવટે  L– (+) લૅક્ટિક ઍસિડ બને છે.

કુદરતમાં જ્યારે અસમમિત કેન્દ્રવાળા પદાર્થો બને છે ત્યારે શુદ્ધ પ્રતિબિંબરૂપ જ બને છે. કુદરતમાં આ પ્રક્રિયા ઉત્સેચક મારફત જ થાય છે અને તેથી તે અત્યંત વરણાત્મક હોય છે, પણ ઉત્સેચક જેવા પદાર્થો સૌપ્રથમ કેવી રીતે બન્યા હશે તે વૈજ્ઞાનિકો માટે મૂંઝવણનો પ્રશ્ન છે. એમ માનવામાં આવે છે કે સમુદ્રની સપાટી ઉપરથી પરાવર્તન પામતો પ્રકાશ વૃત્તીય ધ્રુવીભૂત હોય છે. આની લાંબા સમય સુધી વનસ્પતિસૃષ્ટિ ઉપર અસર થતાં સાદા અને પછી સંકીર્ણ પ્રકાશક્રિયાશીલ પદાર્થો બન્યા હશે. એક વાર આવા પદાર્થો બને પછી અસમમિત સંશ્લેષણની પ્રક્રિયાશૃંખલા મારફત વિવિધ પ્રકારના શુદ્ધ પ્રકાશક્રિયાશીલ પદાર્થોનું નિર્માણ થવાનો સંભવ વધ્યો છે.

પ્રવીણસાગર સત્યપંથી