કાર્બધાત્વીય સંયોજનો

કાર્બધાત્વીય સંયોજનો : કાર્બનિક સંયોજનના કાર્બન સાથે ધાતુઓ (M-C) બંધ રચે ત્યારે પ્રાપ્ત થતાં સંયોજનો. M-O બંધવાળાં ધાતુકાર્બૉક્સિલેટ કે આલ્કૉક્સાઇડ તેમજ M-N બંધવાળાં સંયોજનોનો આ વર્ગમાં સમાવેશ થતો નથી. વળી ધાતુ સાયનાઇડ પણ કાર્બધાત્વીય પદાર્થો ગણાતા નથી.

કાર્બધાત્વીય સંયોજનો ઘણા વખતથી જાણીતાં હતાં. તેમાં પારાનાં, જસતનાં કે આર્સેનિકનાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો સંશ્લેષણમાં કે ઔષધ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતાં હતાં; પરંતુ 1951માં ફેરોસીનનું સંશ્લેષણ થયું ત્યારથી આ વિષયના અભ્યાસમાં વીજસંચાર થયો. ત્યાર પહેલાં એમ મનાતું કે સંક્રમણ ધાતુઓ કાર્બધાત્વીય સંયોજનો બનાવતી નથી અથવા બનાવે તો તેવાં સંયોજનો ઘણાં અસ્થિર અને ક્ષણજીવી હોય. તેથી અકાર્બનિક રસાયણના અભ્યાસ અને વિકાસમાં 1951ની સાલને પુનરુત્થાનનું વર્ષ કહેવામાં આવે છે. ઘણી ઝડપથી નવાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો બનાવવામાં આવ્યાં. આની બે મહત્વની અસર પડી : (1) રાસાયણિક બંધમાં નવીન પ્રકારના બંધ જોવા મળ્યા. ખાસ કરીને વિકેન્દ્રિત (delocalised) કાર્બન અણુકક્ષકો વડે રચાતાં ફેરોસીન, ક્રોમિયમ ડાઇબેન્ઝિન જેવાં સૅન્ડવિચ સંયોજનો કે ઝાઇસ આયન જેવાં પરત-પ્રદાનથી રચાતાં સંયોજનો અને Al₂(CH₃)₆ કે [BC(CH₃)₂]_nમાં ઉપસ્થિત મિથાઇલ-સેતુ (methyl-bridge) જેવાં સંયોજનો મળતાં સંયોજકતાના નવા સિદ્ધાંતો રચાયા. (2) આમ પ્રાપ્ત થતાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનોમાંનાં કેટલાંક બહુ અસરકારક ઉદ્દીપકો (effective catalyst) સાબિત થયાં અને રાસાયણિક ઉદ્યોગે મોટી ક્રાંતિ સર્જી; જેમ કે ઝિગ્લર-નાટાના Al₂(C₂H₅)₆ + TiCl₄નું સંયોજિત ઉદ્દીપક કે જેણે C₂H₄માંથી પૉલિઇથિલીન અને પ્રોપિલીનમાંથી વિશિષ્ટ ત્રિપરિમાણવાળું (stereo specific) પૉલિપ્રોપિલીન બનાવી પૅકેજિંગ તથા વસ્તુ ભરવા માટે જગતને નવા પદાર્થો આપ્યા. વિલ્કિન્સન ઉદ્દીપક RhCl (PPh₃)₃ હાઇડ્રોજનની પ્રક્રિયામાં આદમના ઉદ્દીપક કરતાં ખૂબ જ વધુ સફળ અને અસરકારક પુરવાર થયું. વૉકર કંપનીના ડૉક્ટર સ્મીટેએ (PdCl₄)² વડે એસિટાલ્ડિહાઇડ બનાવવાની સરળ પ્રક્રિયા આપી. આ બધામાં ઇથિલીન સાથે મધ્યસ્થી તરીકે કાર્બધાત્વીય સંયોજન બને છે, જે અસ્થિર હોઈ આગળ ક્રિયા ચાલુ રાખવામાં મદદરૂપ બને છે. કોબાલ્ટ ક્ષારો વડે ઓક્ઝો (હાઇડ્રોફૉર્મિલેશન) પ્રક્રિયા થતાં CO + H₂ વડે પણ RCH = CH₂નું R-CH₂-CH₂-CHOમાં પરિવર્તન થાય છે. જેનું આગળ અપચયન કરીને જરૂરી ઓક્ઝો-આલ્કોહૉલ બનાવી શકાય છે.

કાર્બધાત્વીય સંયોજનોનું વર્ગીકરણ તેમાં રહેલ બંધ-પ્રકાર ઉપર આધારિત છે, જે નીચે આપેલ છે :

(1) આયનિક કાર્બધાત્વીય સંયોજનો : આલ્કલી ધાતુઓ તથા આલ્કલાઇન અર્ધધાતુઓ આવાં સંયોજનો આપે છે. ઉદા. તરીકે

(2) સહસંયોજક કાર્બધાત્વીય સંયોજનો : અહીં બે પ્રકારના બંધને આધારે બે પેટાવર્ગ બને છે : (i) σ-બંધયુક્ત અને (ii) π-બંધસંયુક્ત સહસંયોજક કાર્બધાત્વીય સંયોજનો. σ-MC બંધવાળાં સંયોજનોનાં ઉદાહરણ છે Pb(C₂H₅)₄, CH₃Mn (CO)₅ HgR₂, RMgBr, LiC₄H₉ જ્યારે C₂H₄, C₂H₂, C₆H₆, C₅H₅ વગેરે અસંતૃપ્ત કે ઍરોમૅટિક કાર્બનિક પદાર્થો ધાતુ(ખાસ કરીને સંક્રમણ ધાતુઓ)ની નિમ્ન સ્થિતિમાં ઉપચયન દ્વારા π-MC બંધ રચે છે જેનાં ઉદાહરણ ઝાઇસ આયન, ફેરોસીન વગેરે છે. આવાં π-MC બંધવાળાં સંયોજનોમાં કાર્બનિક લિગેંડ પોતાના π-બંધનું ધાતુની ખાલી કક્ષકમાં પ્રદાન કરે છે.

કાર્બધાત્વીય સંયોજનો વિવિધ પ્રકારના ભૌતિક તેમજ રાસાયણિક ગુણધર્મો ધરાવે છે; જેમકે આલ્કાઇલ પોટૅશિયમ અને આલ્કાઇલ ઍલ્યુમિનિયમ સંયોજનો હવામાં ખુલ્લાં રાખતાં તરત જ સળગી ઊઠે છે, જ્યારે ફેરોસીન (હવાની ગેરહાજરીમાં 470⁰ સે. સુધી સ્થિર) અને ટિન ટેટ્રાઈથાઇલ જેવાં સંયોજનોને ગરમ કરતાં પણ સ્થિર રહે છે. સહસંયોજક કાર્બધાત્વીય સંયોજનો (બાષ્પશીલ અને કાર્બનિક દ્રાવકોમાં દ્રાવ્ય) સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થથી પ્રવાહી અને કોઈક વખતે સામાન્ય તાપમાને વાયુ સ્વરૂપમાં [દા.ત., ટ્રાઇમિથાઇલ બોરોન, (CH₃)₃B, ઉ.બિંદુ -22⁰ સે.] હોય છે. કેટલાંક બાષ્પશીલ સંયોજનો વિષાળુ હોય છે. કાર્બન કરતાં અન્ય ધાતુતત્વોના પરમાણુઓ ઓછા વિદ્યુતઋણીય છે એટલે કે જ્યારે કાર્બન-ધાતુ બંધ બને છે ત્યારે તેમાં ઇલેક્ટ્રૉન કાર્બન પરમાણુ તરફ વધુ આકર્ષાયેલા હોય છે, તેથી જેમ ધાતુતત્વની વિદ્યુતઋણતા ઓછી તેમ તે તત્વ સાથેના કાર્બન પરમાણુનો બંધ વધુ આયનિક હોય છે. કાર્બ-ધાતુબંધનો કાર્બન પરમાણુ અસંતૃપ્ત પ્રણાલી અથવા અન્ય વિદ્યુતઋણીય તત્વો, જેવાં કે Cl કે F સાથે જોડાયેલ હોય ત્યારે તે કાર્બનની વિદ્યુતઋણતા વધે છે અને કાર્બ-ધાતુબંધની આયનિકતા વધે છે. દા.ત., (CF₃)₂Hg ટ્રાઇફ્લોરોમિથાઇલ મરક્યુરીમાં C-Hg બંધ મહદ અંશે આયનિક છે. આમ છતાં મોટાભાગનાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનોમાં C-ધાતુબંધ સહસંયોજક હોય છે. Li, Be અને Al જેવી હલકી ધાતુઓનાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનોમાં C-ધાતુબંધનું સહેલાઈથી વિયોજન થાય છે, કારણ કે તેમાં આ બંધ વધુ આયનિક હોય છે. આ ધાતુઓના ખાલી કક્ષકો ઇલેક્ટ્રૉનયુગ્મ સહેલાઈથી સ્વીકારતા હોવાને લીધે પણ તે વધુ ક્રિયાશીલ હોય છે. કેટલાંક સંક્રમણધાતુયુક્ત કાર્બધાત્વીય સંયોજનોમાં કાર્બન-ધાતુબંધ સહસંયોજક બંધ રચે છે, જેમ કે બિસ (ટ્રાઇફિનાઇલ ફૉસ્ફીન) ડાઇમિથાઇલ પ્લૅટિનમ [(C₆H₅)₃P]₂ Pt (CH₃)₂. ધાતુપરમાણુનાં બધાં જ ઉપસહસંયોજક સ્થાનો(co-ordination sites)નું ભરણ આવાં સંયોજનોની સ્થિરતા પર અસર ઉપજાવે છે. ખાલી સ્થાનોમાં O₂ અથવા H₂O સાથે સહસંયોજકતાને પરિણામે આવાં સંયોજનોના વિઘટન માટે નીચી ઉત્તેજન-ઊર્જાની જરૂર પડે છે, જેમ કે ડાઇમિથાઇલ મૅન્ગેનીઝ Mn(CH₃)₂ ચકચકિત પીળા રંગનો પાઉડર છે જે હવા સાથે ત્વરિત રીતે પ્રક્રિયા કરે છે અને સહેજ પણ અથડામણ અનુભવતાં ધડાકો થાય છે, જ્યારે પેન્ટાકાર્બોનિલમિથાઇલમૅંગેનીઝ CH₃Mn (CO)₅ બાષ્પશીલ સફેદ ઘન પદાર્થ છે (ગ.બિં. 95⁰ સે.), જે હવામાં સ્થિર છે અને ઘન સ્થિતિમાં લાંબા સમય સુધી સ્થિર રહે છે. દ્રાવણમાં ધીમે ધીમે તેનું વિઘટન થાય છે. શુદ્ધ σ-સંકીર્ણની સાથે સાથે કાર્બધાત્વીય સંયોજનો સહસંયોજક બંધ અથવા π-સંકીર્ણ પણ બનાવે છે, જેમાં C-ધાતુબંધ સાથે અસંતૃપ્ત પ્રણાલી લાગેલી હોય છે.

આવાં સંયોજનોમાં ઝીસનો ક્ષાર, ફેરોસીન અને એલાઇલ પેલેડિયમ ક્લોરાઇડ, ટ્રાઇકાર્બોનિલ (સાઇક્લોબ્યૂટાઇન) આયર્ન અને બિસ (બેન્ઝિન) ક્રોમિયમ સંયોજનોનો સમાવેશ થાય છે. આવાં π સંકીર્ણોમાં કાર્બનિક સમૂહના ખાલી અને ભરેલા કક્ષકો અને ધાતુના ખાલી અને ભરેલા કક્ષકો વચ્ચે પારસ્પરિક ઇલેક્ટ્રૉન સ્થાનાંતરને લીધે C-M બંધ શક્ય બને છે. સંક્રમણ ધાતુનાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો અસરકારક પરમાણુક્રમાંક (effective atomic number) નિયમને અનુસરે છે, જેમાં ધાતુ સહસંયોજક ધાતુ પછીના નિષ્ક્રિય વાયુનો ઇલેક્ટ્રૉનીય વિન્યાસ ધારણ કરે છે; જેમ કે, π C₅H₅, Fe(CO)₂ CH₃માં આયર્ન પરમાણુ વધારાના 10 ઇલેક્ટ્રૉન ઉમેરાવાને લીધે આર્ગોનના ઇલેક્ટ્રૉનના વિન્યાસને બદલે 18 ઇલેક્ટ્રૉન વધુ હોવાને લીધે ક્રિપ્ટોનનો ઇલેક્ટ્રૉનીય વિન્યાસ જોવા મળે છે. આ ઇલેક્ટ્રૉન બે CO-સમૂહ (ચાર ઇલેક્ટ્રૉન), π સાઇક્લોપેન્ટાડાઇનલ-સમૂહ (પાંચ ઇલેક્ટ્રૉન) અને મિથાઇલ સમૂહ (એક ઇલેક્ટ્રૉન) આપે છે.

એકબંધયુક્ત (σ) સંયોજનો : સંશ્લેષણની પદ્ધતિ – ધાતુ અથવા ધાત્વીય બેઇઝ સાથે ઍસિડિક હાઇડ્રૉકાર્બનની પ્રક્રિયાથી હાઇડ્રોજન અથવા હાઇડ્રોજનયુક્ત ભાગ દૂર થતાં કાર્બન-ધાતુબંધ બને છે.

અહીંયાં R સામાન્ય હાઇડ્રૉકાર્બન ભાગ છે અને M ધાતુ (Li અથવા MgX) છે. બીજા પ્રકારની પ્રક્રિયા અપચયન-ઉપચયનની છે, જેમાં આલ્કાઇલ હેલાઇડ સાથે ધાતુની પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.

લિથિયમ, મૅગ્નેશિયમ અને ઝિંક ધાતુનાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો આ રીતે બનાવાય છે. આમાં હાઇડ્રોકાર્બન ચોકઠાનું વિષમીકરણ (heterolysis) થાય અથવા તેનું સંયુગ્મન થાય છે. હેલોજનધાતુ વિસ્થાપનથી નવો કાર્બન-ધાતુબંધ પણ મેળવી શકાય છે. કાર્બલિથિયમ અથવા કાર્બ-મૅગ્નેશિયમ સંયોજનો આ રીતે બનાવી શકાય છે.

RX + R’Li → RLi + R’X ……………………………….(4)

આ પ્રક્રિયામાં હેલાઇડની ક્રિયાશીલતા I > Br > Clના ક્રમમાં હોય છે. એક કાર્બધાત્વીય સંયોજનનો ધાતુ-ભાગ અન્ય ધાતુથી વિસ્થાપિત કરી શકાય છે.

R₂ Hg + 2Na ↔ 2RNa + Hg …………………………(5)

RLi + HgCl₂ ↔ RHgCl + LiCl …………………………(6)

(5)માં જમણી બાજુની પ્રક્રિયા થાય છે. જો ધાતુની આયનીકરણ ઊર્જા ઊંચી હોય તો; અને (6)માં પણ જમણી બાજુની પ્રક્રિયા થાય – જો બનેલા ક્ષારની જાલક-ઊર્જા ઊંચી હોય. અર્ધધાતુ અથવા ઓછી ક્રિયાશીલ ધાતુનાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો બનાવવા નીચેની પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આમાં કાર્બધાત્વીય હેલાઇડ સંયોજનોમાં હેલાઇડ આયનનું SN₂ વિસ્થાપન કરવામાં આવે છે.

દા.ત., R’Li + R₃SiCl → R’SiR₃ + Li⁺ Cl^– ……………(7)

CH₃CH₂MgCl + R₂PCl →

CH₃CH₂PR₂ + Mg²⁺  ………………..(8)

4C₆H₅MgBr + BF₄ →

(C₆H₅)₄ B + 4Mg²⁺ Br^–F^–        (9)

રાસાયણિક સક્રિયતા : કાર્બ-ધાતુબંધના વિષમાંગ વિભાજનમાં કાર્બએનાયન અને ધાતુ-ધનાયન ઉત્પન્ન થાય. આ વિભાજન કાર્બએનાયનની કેન્દ્રાનુરાગિતા (nucleophilicity) અથવા બેઝિકતાના બંધારણ પર આધાર રાખે છે તેટલું જ ધાતુ-ધનાયન પર આધાર રાખે છે. જેમ C-ધાતુબંધની આયનિકતા વધુ તેમ આ પ્રકારની ક્રિયાશીલતા વધુ. બંધ-આયનિકતાનું પ્રમાણ કાર્બન પરમાણુની વિદ્યુતઋણતા પર આધાર રાખે છે, જે SP > SP² > SP³ પ્રમાણમાં વધે છે. જેમ કાર્બન પરમાણુની વિદ્યુતઋણતા વધુ તેમ તે તેના પર વધુ ઋણભાર વધારે સારી રીતે સમાવી શકે છે. આ માટે SP₃ સંકરણ C સાથે ધાતુનો બંધ બને છે. તેમાંની ધાતુ વધુ વિદ્યુત ધન હોય તેમ તે સંયોજન વધુ સક્રિય હોય છે. નીચેનું કોષ્ટક આ વિધાનને અનુમોદન આપે છે :

સારણી 1 : C-ધાતુબંધની આયનિકતા (%)

બંધ	%	બંધ	%	બંધ	%
C-K	51	C-Mg	35	C-Sn	12
C-Na	47	C-Al	22	C-Pb	12
C-Li	43	C-Zn	18	C-Hg	9
C-Ca	43	C-Cd	15

C-ધાતુબંધનું સમાંગ વિઘટન પણ શક્ય છે. આ જાતની સક્રિયતા C-ધાતુની બંધ-વિયોજન ઊર્જા ઉપર આધાર રાખે છે. એક જ સમૂહમાં ધાતુનો પરમાણુભાર વધતાં C-ધાતુબંધની શક્તિ ઘટે છે અને સક્રિયતા વધે છે. C-ધાતુબંધનું સમાંગ વિઘટન સંશ્લેષણની રીતે અગત્યનું છે. દા.ત., ટેટ્રાઇથાઇલ લેડ જે મોટર અને અન્ય વાહનના બળતણમાં ઍન્ટિનૉક ગુણધર્મ ધરાવે છે; તેમાં C-Pbનું સમાંગ વિઘટન થાય છે.

પ્રથમ સમૂહનાં તત્વો : C-ધાતુબંધમાં જ્યારે આલ્કલી ધાતુ પર અયુગ્મિત (unconjugated) હાઇડ્રૉકાર્બન સમૂહ લાગેલો હોય તો તેવાં સંયોજનો સફેદ સ્ફટિકમય હોય છે. જોકે નીચા અણુભારયુક્ત Liનાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો રંગવિહીન પ્રવાહીરૂપ હોય છે. સયુગ્મિત હાઇડ્રૉકાર્બનયુક્ત આવાં સંયોજનો કેટલીક વખતે રંગીન હોય છે. દા.ત., C₅H₅Li નારંગી રંગ ધરાવે છે. નીચા અણુભારયુક્ત લિથિયમનાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો ઈથર અને હાઇડ્રૉકાર્બન દ્રાવકો ઉપરાંત કાર્બનિક દ્રાવકોમાં દ્રાવ્ય હોય છે અને ઘણી વખતે દ્વિલક અથવા કેટલીક વખતે દ્રાવણમાં ઑલિગોમર સ્વરૂપે મળે છે. વધુ ઊંચા અણુભારયુક્ત આ સમૂહનાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો આવાં દ્રાવકોમાં અદ્રાવ્ય હોય છે. આ બધાં જ સંયોજનો હવામાંના ભેજ અને O₂ સાથે પ્રક્રિયા કરતાં હોવાને લીધે તેમનો ઉપયોગ કરતી વખતે નિષ્ક્રિય વાતાવરણની જરૂર છે. કાર્બલિથિયમ પ્રક્રિયકોના ઉપયોગથી કાર્બીન, બેન્ઝાઇન અને એલાઇડ જેવા મધ્યસ્થીઓ મેળવી શકાય છે, જેનો ઉપયોગ કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં અગત્યનું સ્થાન ધરાવે છે.

કાર્બલિથિયમ સંયોજનો C = O સમૂહવાળાં સંયોજનો સાથે કેન્દ્રાનુરાગી યોગશીલ તેમજ વિસ્થાપનપ્રક્રિયાઓ અનુભવે છે. આલ્કિનના સંશ્લેષણ માટે કારે-હાઉસ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયામાં કાર્બલિથિયમ પ્રક્રિયકમાં Cu₂ I₂ ઉમેરવામાં આવે છે જેથી તે પ્રક્રિયક વધુ કેન્દ્રાનુરાગી અને ઓછો બેઝિક બને. આ પદ્ધતિ વધુ કાર્બન-પરમાણુવાળા હાઇડ્રૉકાર્બન બનાવવામાં ઉપયોગી છે.

હાઇડ્રોજન-ધાતુ વિસ્થાપનપ્રક્રિયામાં કાર્બલિથિયમ અને કાર્બસોડિયમ સંયોજનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જુઓ પ્રક્રિયા …..(1)

આ પ્રક્રિયામાં ટેટ્રામિથાઇલ ઇથિલીન ડાઇએમાઇન (TMEDA) ઉમેરતાં પ્રક્રિયા વધુ ઝડપી બને છે. આ જાતનું કુલીરન (chelation) કાર્બન-લિથિયમ-બંધની આયનિકતામાં વધારો કરે છે, જેથી તેની ક્રિયાશીલતા વધે છે. આ ઉપરાંત આવા સંકીર્ણની દ્રાવકમાં દ્રાવ્યતા તેની તે જ રહે છે. આ જાતની ક્રિયાશીલતા નીચેના ઉદાહરણથી નક્કી કરી શકાય છે. બેન્ઝિનનો n-બ્યૂટાઇન લિથિયમ વડે ધાતુનિવેશ (metalation) શક્ય નથી. પણ n-બ્યૂટાઇન લિથિયમ-ટી.એમ.ડી.એ સંકીર્ણ વડે પ્રક્રિયા શક્ય બને છે અને થોડા કલાકમાં જ ફિનાઇલ લિથિયમ મેળવી શકાય છે.

રુબિડિયમ, સીસિયમ, ફ્રાન્સિયમ, સિલ્વર અને ગોલ્ડનું કાર્બધાત્વીય રસાયણ નહિવત જ છે.

બીજા સમૂહનાં તત્વો : આ સમૂહનાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો અને ખાસ કરીને ગ્રિગનાર્ડે શોધેલાં મૅગ્નેશિયમનાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો ઘણાં અગત્યનાં પુરવાર થયાં છે. Mg ધાતુની કાર્બનિક હેલાઇડ સાથે ઈથરની હાજરીમાં પ્રક્રિયા કરતાં આ પ્રક્રિયકો મળે છે.

આ ગ્રિગનાર્ડ પ્રક્રિયા અનેકવિધ કેન્દ્રાનુરાગી વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓ અને કાર્બોનિલ સમૂહ સાથે યોગશીલ પ્રક્રિયા કરે છે. કાર્બમૅગ્નેશિયમ સંયોજનમાંથી અગત્યના કાર્બકેડમિયમ પ્રક્રિયક બનાવી શકાય છે જેની ઍસિડક્લોરાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરતાં કીટોન સંયોજનો મળે છે.

રાસાયણિક પ્રક્રિયા દરમિયાન કીટોન બન્યા પછી આગળ પ્રક્રિયા શક્ય નથી તેથી આ પ્રક્રિયામાં કીટોન સંયોજનનું પ્રમાણ સારું હોય છે. આ સિવાય કાર્બઝિંક બીજો અગત્યનો પ્રક્રિયક છે. સક્રિય હેલાઇડ સાથે સક્રિય ઝિંકની પ્રક્રિયા કરતાં તે મળે છે.

BrCH₂COOCH₃ + Zn → BrZnCH₂COOCH₃ …………..(17)

આ પ્રક્રિયક પૂરતા પ્રમાણમાં કેન્દ્રાનુરાગી હોવાને લીધે આલ્ડિહાઇડ અને કીટોનના > C = O સમૂહ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે પણ એસ્ટર > C = O સાથે પ્રક્રિયા કરતો નથી. કાર્બમરક્યુરી સંયોજનો પણ અગત્યનું સ્થાન ધરાવે છે. મરક્યુરી ધાતુ તરીકે ઝેરી છે અને બૅક્ટેરિયાની હાજરીમાં તેનું આલ્કાઇલેશન થતાં પાણીમાં દ્રાવ્ય અને સહેલાઈથી અપચયન પામતું ડાયમિથાઇલ મરક્યુરી (CH₃)₂Hg સંયોજન બને છે જે ખોરાક દ્વારા શરીરમાં પ્રવેશ કરે છે અને વિષાળુ અસર ઉપજાવે છે. આલ્કાઇલ મરક્યુરી આલ્કીન સાથે હાઇડ્રેશન અને આલ્કોક્સિલેશનની પ્રક્રિયા કરી જુદાં જુદાં સંયોજનો આપે છે.

પાણીની જગ્યાએ આલ્કોહૉલ વાપરતાં ઈથર-સંયોજનો મળે છે. કેટલાંક કાર્બબેરિલિયમ સંયોજનો ઇલેક્ટ્રૉન ન્યૂનબંધતાને લીધે બહુલક સંરચના ધરાવે છે.

આલ્કાઇલ અને એરાઇલ બેરિલિયમ સંયોજનો અનુક્રમે પ્રવાહી અને ઘન સ્વરૂપમાં મળે છે અને ખાસ કરીને એરાઇલ સંયોજનો વધુ સ્થિર હોય છે. ઝિંક કેડમિયમ અને મરક્યુરીનાં આલ્કાઇલ અને એરાઇલ સંયોજનો પ્રવાહી હોય છે, જેમાં કેટલાંકનું નિસ્યંદન પણ કરી શકાય છે. Mgનાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો સફેદ સ્ફટિકમય ઘન પદાર્થ હોય છે. Ca, Sr, Ba અને Raનાં ઘણાં જ ઓછાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો બનાવવામાં આવ્યાં છે.

ત્રીજા સમૂહનાં સંયોજનો : આ સમૂહનાં ધાતુતત્વોના ખાલી રહેલા સહસંયોજક સ્થાનને લીધે આલ્કાઇલ અને એરાઇલ ધાતુ-સંયોજનો O₂ સાથે બહુ જ ક્રિયાશીલ હોય છે. ઓછા અણુભારયુક્ત આલ્કાઇલ લિથિયમમાં ઇલેક્ટ્રૉન ન્યૂનબંધિતા (electron deficient bonding) અને સંયુગ્મન(association)ને લીધે આ સમસ્યા ઓછી અનુભવાય છે. ટ્રાઇઇથાઇલ ઍલ્યુમિનિયમ દ્વિલક તરીકે, ટિટેનિયમ ક્લોરાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને α-ઓલેફિનના બહુલીકરણમાં વપરાતો ઝિગ્લર-નાટા ઉદ્દીપક બનાવે છે. આ સમૂહના બીજા સભ્યો વધારાના લિગેન્ડ મેળવી પોતાની સંયોજકતા પૂર્ણ કરે છે; દા.ત., ટેટ્રાફિનાઇલ બોરેટ એનાયન [B(C₆H₅)₄]^– પૃથક્કરણ માટેના પ્રક્રિયક તરીકે ઉપયોગી છે. આલ્કાઇલ બોરોન-સંયોજનો રંગવિહીન પ્રવાહી પદાર્થો છે અને કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં અગત્યનું સ્થાન ધરાવે છે. હાઇડ્રૉબોરેશનની પ્રક્રિયા નોબેલ પારિતોષિકવિજેતા એચ. સી. બ્રાઉને શોધી કાઢેલી. તેમાં બોરોન હાઇડ્રાઇડ સાથેની આલ્કીનની પ્રક્રિયાથી જે કાર્બધાત્વીય બોરોન સંયોજન મળે છે, તેનું H₂O₂ વડે વિઘટન કરતાં આલ્કોહૉલ સંયોજન મળે છે. આ પ્રક્રિયા પ્રતિમાર્કોનિકોય પથ પ્રમાણે થાય છે. આ પ્રક્રિયાથી હાઇડ્રૉકાર્બન અને કીટોન પણ મળે છે.

કેટલાંક કાર્બગૅલિયમ અને કાર્બઇન્ડિયમ સંયોજનો જાણીતાં છે પણ તેના રસાયણનો અભ્યાસ થયો નથી. વિસ્થાપિત એરાઇલ સંયોજનોના સંશ્લેષણ માટે થેલેશનની પ્રક્રિયા શોધાઈ છે. તેમાં થેલિયમ, (III) ટ્રાઇક્લોરોએસેટેટ જે ઇલેક્ટ્રૉન-અનુરાગી પ્રક્રિયક છે તે ઍરોમૅટિક સંયોજનોનાં જુદી જુદી જગ્યાએ વિસ્થાપનપ્રક્રિયા અનુભવી શકે તેવાં થેલિયમ સંયોજનો બનાવે છે, જેનું હેલોજન આયનો અથવા હાઇડ્રૉક્સિલ સમૂહ વડે વિસ્થાપન કરી શકાય છે.

ચોથા, પાંચમા અને છઠ્ઠા સમૂહનાં તત્વો : ચોથા સમૂહનાં તત્વો જેવાં કે સિલિકોન, જર્મેનિયમ, ટિન અને લેડનાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો સંતૃપ્ત હોવાને લીધે અને તેમની સંરચના સમચતુષ્ફલીય હોવાને લીધે અને અયુગ્મિત ઇલેક્ટ્રૉનયુગ્મ નહિ ધરાવતાં હોવાને લીધે સક્રિય નથી.

પાંચમા સમૂહનાં તત્વો P, As, Sb અને Bi, R₃M સમતલીય ત્રિફલકીય (trigonal planar) અને R₅M ત્રિફલકીય દ્વિ-શંકુ (trigonal bi-pyramid) પ્રકારનાં સંયોજનો બનાવે છે. છઠ્ઠા સમૂહનાં Se, Te અને Poનાં કાર્બનિક સંયોજનોને કાર્બધાત્વીય સંયોજનો ગણી શકાય. કાર્બસિલિકોન, કાર્બટિન અને કાર્બફૉસ્ફરસ સંયોજનો અગત્યનાં છે, જેનો સારો એવો અભ્યાસ થયેલો છે. ટેટ્રાઇથાઇલ લેડ સિવાય અન્ય ધાતુનાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનોનો અભ્યાસ થયો નથી.

સંક્રમણ ધાતુ π–સંકીર્ણો : π-સંકીર્ણોમાં સામાન્ય રીતે કહીએ તો દાતા-સ્વીકારક બંધ (donor-acceptor bond) મુખ્યત્વે જોવા મળે છે. કાર્બનિક લિગેન્ડ ઇલેક્ટ્રૉન યુગ્મ ધાતુને આપે છે, જ્યારે સાથેસાથે ધાતુ પોતાના dπ ઇલેક્ટ્રૉન લિગેન્ડની ખાલી π^*-કક્ષકમાં કાર્બનિક લિગેન્ડ ઇલેક્ટ્રૉન આપે છે. આવાં સંકીર્ણોમાં સંયોજકતા-ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા 18 અથવા 16 હોય છે. કુલ 18 ઇલેક્ટ્રૉન-ધાતુની સંયોજકતા કક્ષકમાં આવે તેને 18-ઇલેક્ટ્રૉન નિયમ કહે છે અને આ સંજોગોમાં ધાતુનો વાસ્તવિક પરમાણુક્રમાંક (effective at. no.) તે ધાતુના પછી આવતા ઉમદા વાયુના પરમાણુક્રમાંક જેટલો હોય છે. કુલ ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા 18 અને 16માં સરળતાથી બદલાવી શકાતી હોવાથી આવાં સંક્રમણ-ધાતુઓનાં સંકીર્ણો સક્રિય ઉદ્દીપકો બની શક્યાં છે. લિગેન્ડ પોતાના બે ઇલેક્ટ્રૉન ધાતુની ખાલી dકક્ષકમાં આપીને σ-બંધ રચે છે, જ્યારે ધાતુ પોતાની ભરેલી અન્ય d-કક્ષકમાંથી ઇલેક્ટ્રૉન લિગેન્ડની ખાલી π^* કક્ષકમાં પરત આપીને ગુણક (multiple) બંધ રચે છે. આવું σ- તથા π-બંધનું સહઅસ્તિત્વ (synergism) સંક્રમણધાતુનાં કાર્બધાત્વિક સંયોજનોની સ્થિરતાનું મુખ્ય કારણ છે. આવી રીતે રચાતા ધાતુલિગેન્ડ વચ્ચેના બંધ માટે ઝીસ ક્ષાર (I) એક સુંદર દાખલો છે. તેને 1950માં પ્રો. એમ. જે. એસ. દેવાર વડે π સંકીર્ણ તરીકે અભિલક્ષિત કરાયો છે.

અહીં ઇથિલીનના બે π-ઇલેક્ટ્રૉન ધાતુ સાથે σ-બંધ રચે છે. પરત પ્રદત્ત ધાતુના π-ઇલેક્ટ્રૉનને કુલ ઇલેક્ટ્રૉનની ગણતરી કરતી વેળા ફરીથી ગણવામાં આવતા નથી. ઘણાં ઑલેફિન અને ઍરોમૅટિક સંયોજનો આ પ્રકારનો બંધ રચે છે. ફેરોસીન (II) નારંગી રંગનું ચળકતું (ગલનબિંદુ 173⁰ સે.) અને હવામાં સ્થિર સંયોજન છે :

તે ઍરોમૅટિક ગુણધર્મો ધરાવે છે અને ઇલેક્ટ્રૉન-અનુરાગી વિસ્થાપન-પ્રક્રિયા તેમજ ધાતુનિવેશ-પ્રક્રિયા પણ કરે છે. ડાઇબેન્ઝિન ક્રોમિયમ (III) પણ આવા પ્રકારનું સંયોજન છે, પણ તે મુશ્કેલીથી ઇલેક્ટ્રૉન-અનુરાગી પ્રક્રિયા અનુભવે છે. આવાં સંયોજનોને સૅન્ડવિચ સંયોજનો કહેવામાં આવે છે :

બિસસાઇક્લોપેન્ટાડાઇનાઇલ સંકીર્ણોને સમૂહનામ ‘મેટલોસીન’ આપવામાં આવેલ છે. ઘણી સંક્રમણ ધાતુઓ સાથે અસંતૃપ્ત હાઇડ્રૉકાર્બન લિગેન્ડયુક્ત કાર્બધાત્વીય સંયોજનોની સંરચનામાં નાટકીય લાગે તેવા ફેરફારો જોવા મળે છે. સાઇક્લોબ્યૂટાડાઇન ઍરોમૅટિક સંયોજન છે અને હજુ સુધી તેનું સંશ્લેષણ થયું નથી, પણ તેના -Fe(CO)₃ અને C₅H₅Co (IV) સાથે અન્ય સંકીર્ણ ધાતુ-ખંડો સાથેનાં સંયોજનો જાણીતાં છે અને તેમનાં સંશ્લેષણ પણ જાણીતાં છે :

સંયોજનની અપચયનકર્તા સાથે પ્રક્રિયા કરતાં તેમાંથી C₄H₆ ભાગ છૂટો પડે છે, જે ડિલ્સ-એલ્ડર પ્રક્રિયા કરે છે. બ્યૂટાડાઇન આયર્ન-ટ્રાઇ-કાર્બોનિલ (VI) અને નૉરબોરનાડાઇન આયર્ન-ટ્રાઇ-કાર્બોનિલ (VII) સંકીર્ણો ઇલેક્ટ્રૉન-અનુરાગી વિસ્થાપન-પ્રક્રિયા કરે છે. યુરાનોસીન સાઇક્લોઑક્ટા-ટેટ્રાઇન સંકીર્ણ(VIII)માં સાઇક્લોઑક્ટા-ટેટ્રાઇન સમતલ (planar) સંરચના ધરાવે છે. જ્યારે સાઇક્લોઑક્ટા-ટેટ્રાઇન પોતે હોડી આકારની સંરચના ધરાવે છે :

સંક્રમણ ધાતુતત્વો O-ધાતુબંધ પણ રચી શકે છે, પણ તેમાં કેટલીક વખતે O અને લિગેન્ડ-સંકીર્ણો પણ શક્ય હોય છે. સંક્રમણ ધાતુતત્વો M-C બંધ નીચે પ્રમાણે રચી શકે :

વિસ્થાપન-પદ્ધતિ :

(2) M-Li + RX

અહીં X = Cl, Br, I હોય.

સહસંયોજક રીતે અસંતૃપ્ત સંયોજનો સાથે ઉપચયન યોગશીલ (Oxidative addition) પ્રક્રિયા કરવાથી પણ આવાં સંયોજનો મળે છે.

આવાં ઘણાં સંયોજનો જાણીતાં છે. તેમની સ્થિરતા b-હાઇડ્રોજન પર આધાર રાખે છે, જેમાં b-હાઇડ્રોજન ન હોય તેવા વિસ્થાપિત સમૂહનાં સંક્રમણધાતુ s-સંકીર્ણોને છૂટાં પાડવામાં આવેલાં છે. આમાં ઍરાઇલ, મિથાઇલ, નિયૉપેન્ટાઇલ, બેન્ઝાઇલ અને ટ્રાઇમિથાઇલ-સિલાઇલ સમૂહોનો સમાવેશ થાય છે :

બે અન્ય પ્રકારનાં સંક્રમણ-ધાતુ સાથેનાં કાર્બન-સંકીર્ણો પણ જાણીતાં છે. કાર્બની સંકીર્ણો – તેમાં C – અને ધાતુ વચ્ચે દ્વિબંધ હોય છે. દા.ત., IX તથા કાર્બાઇન સંકીર્ણ જેમાં આવો ત્રિબંધ હોય છે. દા.ત., X. આવાં સંકીર્ણો, અન્ય વિષમચક્રીય પરમાણુઓને લીધે સ્થિર હોય છે, પણ એકલા કાર્બન લિગેન્ડયુક્ત સ્થિર સંકીર્ણો પણ જાણીતાં છે.

ઉપયોગો : ઑલેફિનવિનિમય (olefin metathesis) જેમાં આલ્કીન ભાગોના પુનર્વિન્યાસ અથવા વિષમીકરણ (disproportionation) દ્વારા નવા આલ્કીન બનાવી શકાય. વેકર અને ઑક્સો પદ્ધતિમાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો અનુક્રમે Ph-C અને C-C બંધયુક્ત ઉદ્દીપકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. વિલ્કિન્સન ઉદ્દીપક RhCl(PPh₃)₃ એ બહુ શક્તિશાળી હાઇડ્રોજનીકરણ ઉદ્દીપક સાબિત થયો છે. COમાંથી મિથેનોલ અને મિથેનોલમાંથી ઇથેનોલ બનાવવાની પ્રક્રિયામાં મિથાઇલ રુથેનિયમ અને મિથાઇલ કોબાલ્ટ બંધવાળાં સંયોજનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

ઘણાં કાર્બધાત્વીય સંયોજનો બળતણ-યોગકો (fuel additives), દહન-રૂપાંતરકો (combustion modifiers), પ્રતિ-ઉપચાયકો (anti-oxidants) વગેરે તરીકે ઉપયોગી નીવડ્યાં છે. કેટલાંક સંયોજનો બહુલક પ્રક્રિયા માટેના ઉદ્દીપકો તરીકે ઉપયોગમાં લેવામાં આવ્યાં છે. કેટલાંક કાર્બધાત્વીય સંયોજનો કીટનાશકો, નીંદણનાશક (weedicide) અને ઔષધો તરીકે ઉપયોગી સાબિત થયાં છે.

પ્રવીણસાગર સત્યપંથી

લ. ધ. દવે