ચલાવયવતા (tautomerism) : કાર્બનિક સંયોજનોના બંધારણીય સમઘટકોનું પ્રત્યાવર્તી અન્યોન્ય આંતરરૂપાંતર (reversible interconversion). આવાં રૂપાંતરણોમાં મોટા ભાગની પ્રક્રિયાઓમાં પ્રોટૉનનું સ્થાનફેર થતું હોવાથી તેને પ્રોટોટ્રૉપી કહે છે. ઍલાઇલિક, વૅગ્નર-મીરવાઇન વગેરે પ્રક્રિયાઓમાં ઋણાયન (anion) સ્થાનફેર થતો હોઈ તેને ઍનાયનોટ્રૉપી કહે છે. આ પુનર્વિન્યાસ પ્રક્રિયાઓ પરિવર્તનશીલ હોવાથી તે ચલાવયવી પુનર્વિન્યાસ કહેવાય છે.
અગાઉ થૉર્પ તથા ઇન્ગોલ્ડે ચલાવયવતામાં ભાગ લેતા પરમાણુઓની સંખ્યા ઉપરથી દ્વિ-પરમાણુ પ્રણાલી, ત્રિ-પરમાણુ પ્રણાલી, પંચ-પરમાણુ પ્રણાલી વગેરે મુજબ તેમનું વર્ગીકરણ કરેલું પણ હાલ તે પ્રચલિત નથી. હવે સંયોજનોના પ્રકાર મુજબ વર્ગીકરણ કરાય છે.
(ક) લૅક્ટામ–લૅક્ટિમ ચલાવયવતા : – CONH – સમૂહ ધરાવતી ચક્રીય પ્રણાલીને લૅક્ટામ કહે છે. તેનાં સમઘટકીય (isomeric) સ્વરૂપ — C (OH) = N —ને લૅક્ટિમ કહે છે. જો હાઇડ્રોજનનું સ્થાનાંતર Nથી O તરફ થતું હોય તો બિનચક્રીય સંયોજનો માટે પણ આ જ પદ (term) વપરાય છે. ફૉન બાયરે પ્રથમ નોંધેલું કે ઇસાટિન (I) તેના લૅક્ટામ (I) કે લૅક્ટિમ (II) સ્વરૂપે પ્રક્રિયામાં ભાગ લે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા દ્વારા મળતી નીપજોના બંધારણ ઉપરથી મૂળ પદાર્થોનાં સ્વરૂપ જાણી શકાય તેવું લૅક્ટામ-લૅક્ટિમ ચલાવયવી સ્વરૂપોના અભ્યાસ દ્વારા પ્રતિપાદિત થયું. હવે આ અંગે વર્ણપટદર્શનની રીતો વધુ પ્રમાણભૂત ગણાય છે. તથા સંયોજન કયા સ્વરૂપે છે તે આ રીત દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે.
(ખ) કીટો (keto)–ઇનોલ (enol) ચલાવયવતા : કેટલાંક સંયોજનમાં આણ્વિક સમૂહો સંપૂર્ણતયા અથવા અંશત: નીચેનાં બે સ્વરૂપોમાં સંભવી શકે.
સ્વરૂપ(i)ને કીટો તથા સ્વરૂપ(ii)ને ઇનોલ (ene + ol) કહે છે. 1885માં લારે દર્શાવેલું કે ચલાવયવતા દર્શાવતા સંયોજનના બે મૂળ ઘટકોના બંધારણમાં ફક્ત એક જ હાઇડ્રોજન પરમાણુનો સ્થાનભેદ હોય છે. આ ચલાવયવતામાં હાઇડ્રોજનનો સ્થાનફેર થતો હોઈ તેને પ્રોટોટ્રૉપી કહે છે. કુર્ત મેયરે 1920માં સૌપ્રથમ ઇથાઇલ ઍસેટોએસિટેટનો અભ્યાસ કરીને તેમાં કાર્બોનિલ સમૂહ તથા દ્વિબંધયુક્ત કાર્બનનું અસ્તિત્વ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા સાબિત કરી બતાવ્યું. નોરે 1911માં ઇથાઇલ ઍસેટોએસિટેટના ઈથર-હૅક્સેનવાળા દ્રાવણને -78° સે. તાપમાને ઠાર્યું જેથી સ્ફટિકમય ઘનપદાર્થ (ગ. બિં. -39° સે.) અલગ પડ્યો. આ પદાર્થથી બ્રોમીન-જળનો રંગ તાત્કાલિક ઊડી શકતો નથી તથા ફેરિક ક્લોરાઇડ સાથે તાત્કાલિક રાતો રંગ આપતો નથી (દ્વિબંધ તથા – OH સમૂહની ગેરહાજરી). આ જ રીતે નોરે ઇથાઇલ ઍસેટોએસિટેટના સોડિયમ લવણને પેટ્રોલ ઈથરમાં અવલંબિત કરીને તેમાં શુષ્ક હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ વાયુ પસાર કર્યો જેથી તૈલી પદાર્થ છૂટો પડ્યો. આ તૈલી પદાર્થ તાત્કાલિક બ્રોમીન જળ તથા ફેરિક ક્લોરાઇડ સાથે પ્રક્રિયા દર્શાવે છે (દ્વિબંધ તથા -OH સમૂહની હાજરી). આ પ્રાયોગિક પરિણામોથી બે જુદાં જુદાં સ્વરૂપોનું અસ્તિત્વ સાબિત થાય છે.
આ બંને સ્વરૂપો લગભગ શુદ્ધ રૂપે અલગ મેળવી શકાય છે. કીટો સ્વરૂપને મિશ્રણમાંથી નીચા તાપમાને ઠારીને તથા ઇનોલ સ્વરૂપને મિશ્રણનું ક્વાર્ટ્ઝપાત્રમાં ધીમું નિસ્યંદન કરીને અલગ કરી શકાય (કુર્ત મેયર, 1920); પરંતુ આ પ્રત્યેક સ્વરૂપ સામાન્ય તાપમાને ધીમે ધીમે એકબીજામાં ફેરવાઈને સમતોલનસ્થિતિ પ્રાપ્ત કરે છે. નીચા તાપમાને (-78° સે.) આ આંતરરૂપાંતર બંને સ્વરૂપોને જુદાં પાડી શકાય એટલું ધીમું હોય છે. રાસાયણિક તેમજ વર્ણપટદર્શનીય સઘન અભ્યાસ દ્વારા જણાયું છે કે આ સમતોલન-મિશ્રણમાંનો ઇનોલ ઘટક સંયોજનની ભૌતિક અવસ્થા ઉપર આધારિત છે. વાયુમય સ્થિતિ અથવા અધ્રુવીય દ્રાવક(દા.ત., હૅક્સેન)માંનું દ્રાવણ ઇનોલ સ્વરૂપની વિપુલતા માટે વધુ અનુકૂળ છે. વધુ ધ્રુવીય દ્રાવકો (દા. ત., ક્લૉરોફૉર્મ, ઇથનૉલ) તેનું પ્રમાણ ઘટાડે છે. દા.ત., ઇથાઇલ ઍસિટોએસિટેટ શુદ્ધ એસ્ટર સ્વરૂપમાં, 7.71 % ઇનોલ ઘટક ધરાવે છે જ્યારે વાયુમય સ્થિતિમાં તે પ્રમાણ 45.3 %થી 51.6 % જેટલું હોય છે. તે જ પ્રમાણે પાણી જેવા ધ્રુવીય દ્રાવકમાંનું ઇથાઇલ ઍસિટોએસિટેટનું દ્રાવણ 0.4 % ઇનોલ ઘટક ધરાવે છે જ્યારે એસેટિક ઍસિડમાં તે 5.44 %, નાઇટ્રોબેન્ઝીનમાં 10.1 %, ઍમાઇલ આલ્કોહૉલમાં 15.33 % ટૉલ્યુઇનમાં 19.8 % તથા n-હૅક્સેનમાં 46.4 % હોય છે. આ દર્શાવે છે કે જેમ જેમ દ્રાવકની ધ્રુવીયતા ઘટતી જાય તેમ તેમ ઇનોલ ઘટકનું પ્રમાણ નોંધપાત્ર રીતે વધતું જાય છે. ચલાવયવતાની પ્રક્રિયા-પદ્ધતિના અભ્યાસથી જણાયું છે કે વધુ આયનીકરણ શક્તિ ધરાવતા દ્રાવકોમાં એક સમઘટકનું બીજામાં સહેલાઈથી રૂપાંતર થાય છે. આવા ફેરફાર દરમિયાન -OHના ગતિશીલ અણુનું આયનીકરણ થાય છે તેવું માનવામાં આવે છે. સમઘટકોનો આ ફેરફાર ઍસિડ તથા બેઝની હાજરીમાં ઉદ્દીપિત થાય છે.
પ્રોટોટ્રૉપી ચલાવયવતામાં બંને સમઘટકો ગતિશીલ સમતોલનમાં હોવાથી લૉરીએ તે સ્થિતિને ગતિશીલ સમઘટકતા (dynamic isomerism) નામ આપેલું. ઇન્ગોલ્ડે આવા ફેરફારને કૅટાયનોટ્રૉપી નામ આપેલું. કેટલાંક સંયોજનોમાં જો ઋણાયન સ્થાનફેર થતું હોય તો તેને ઍનાયનોટ્રૉપી કહે છે. દા. ત.,
મંદ H2SO4માં 100° સે. તાપમાને 5 કલાકમાં આવું સમતોલન થાય છે.
જુદી જુદી કીટો-ઇનોલ પ્રણાલીઓની ઇનોલના પ્રમાણની ટકાવારી સારણીમાં દર્શાવી છે.
(ગ) ઍરોમૅટિક પ્રણાલીમાં ચલાવયવી સ્વરૂપો સ્પષ્ટ રીતે દર્શનીય હોતાં નથી. ફીનૉલમાં કીટો સ્વરૂપ હોતું નથી. પરંતુ
(i) અમુક સમૂહ (દા. ત., બીજો -OH અથવા -NO સમૂહ)ની હાજરી, (ii) સંઘનિત (fused) ઍરોમૅટિક પ્રણાલી તથા (iii) વિષમચક્રીય પ્રણાલીમાં કીટો સ્વરૂપ અગત્યનું તથા સંતુલન મિશ્રણમાં મુખ્ય ઘટક હોય છે.
4–નાઇટ્રોસૉફીનૉલ (a) તથા 4–હાઇડ્રૉક્સિ પિરડીન(b)માં બંને સ્વરૂપોનાં અસ્તિત્વની પૂરતી સાબિતીઓ મળે છે.
(ઘ) નાઇટ્રોઍસિનાઇટ્રો ચલાવયવતા : કીટો ઇનોલની માફક જ એકબીજા સાથે સંબંધિત છે; પરંતુ નાઇટ્રો સ્વરૂપ વધુ સ્થાયી હોય છે. દા.ત., નાઇટ્રોમિથેન CH3NO2
ઍસિનાઇટ્રો સ્વરૂપ વધુ ઍસિડિક હોય છે. જોકે તેનું પ્રમાણ 10–5 જેટલું જ છે.
(ચ) નાઇટ્રોસૉ — ઑક્ઝાઇમ ચલાવયવતા :
આ સમતોલન મુખ્યત્વે ઓકઝાઈમ બાજુએ હોય છે. સામાન્ય નિયમ છે કે નાઈટ્રોસૉ સંયોજનમાં જો α-હાઇડ્રોજન ન હોય તો જ તે સ્થાયી રહી શકે છે.
(છ) ઇમાઇન – ઇનામાઇન ચલાવયવતા :
ઇનામાઇનમાં જો નાઇટ્રોજન ઉપર હાઇડ્રોજન ન હોય તો જ તે સ્થાયી રહી શકે છે. આનાથી વિપરીત સંજોગોમાં સંતુલન મિશ્રણમાં ઇમાઇન સ્વરૂપ વધુ પ્રમાણમાં હોય છે.
(જ) વલય–શૃંખલા (ring chain) ચલાવયવતા : ઍલ્ડિહાઇડની આલ્કોહૉલ સાથેની પ્રક્રિયાથી સામાન્યત: ઍસિટૅલ બને છે. પરંતુ ગ્લુકોઝ આવો ઍસિટૅલ બનાવતું નથી તેવું સૌપ્રથમ એમિલ ફિશરે નોંધેલું. ઍસિટૅલને બદલે ગ્લુકોઝ બે સમઘટકીય ગ્લૂકોસાઇડ બનાવે છે, જે સમજાવવા માટે કાર્બોહાઇડ્રેટ સંયોજનો બે સ્વરૂપમાં સંભવી શકે તેવું અનુમાન કરવામાં આવેલું, આ બે સ્વરૂપોમાંનો મુખ્ય ઘટક આંતરિક અથવા ચક્રીય હેમી ઍસિટૅલ છે, જે મુક્ત ઍલ્ડિહાઇડ સમૂહવાળા સંયોજન સાથે સમતોલનમાં હોય છે. આ મુક્ત ઍલ્ડિહાઇડ સ્વરૂપનું પ્રમાણ તેની ઍલ્ડિહાઇડ પ્રક્રિયા દર્શાવવા તથા વ્યુત્પન્નો બનાવવા જેટલું હોય છે.
(ઝ) સંયોજકતા ચલાવયવતા (valence tautomerism) : બાઇસાઇક્લો [ 5, 1, o] ઑક્ટાડાઇન સંયોજનનું સામાન્ય તાપમાને NMR (Nuclear Magnetic Resonance) દ્વારા બંધારણ ડાબી બાજુ દર્શાવેલ સૂત્ર (i) મુજબનું હોય છે. 180° સે. તાપમાને કૉપ પ્રક્રિયા દ્વારા તેનું પરિવર્તન તેના જેવા જ બીજા બંધારણ (ii) મુજબ થાય છે. આ તાપમાને NMR વર્ણપટ દર્શાવે છે કે આ બંને બંધારણીય સ્વરૂપો એકબીજાં સાથે સમતોલનમાં રહેલાં હોય છે તથા બંનેનું એકબીજાંમાં પરિવર્તન પ્રબળ વેગથી થતું હોય છે.
આ પ્રકારની ચલાવયવતાને સંયોજકતા ચલાવયવતા કહે છે અને આમાં માત્ર ઇલેક્ટ્રૉનની ફેરબદલી થતી હોવા છતાં આ સંસ્પંદનનો પ્રકાર નથી કારણ કે બંને સ્વરૂપોનાં કાર્બન પરમાણુઓનું સ્થાન એકસમાન નથી. આવાં (i) અને (ii) સ્વરૂપોને પરિવર્તી (fluxional) સ્વરૂપો પણ કહે છે.
આવા બીજા ઉદાહરણમાં બુલવેલીન પ્રસિદ્ધ છે.
જ. પો. ત્રિવેદી