યોગશીલ પ્રક્રિયા (addition reaction)

January, 2003

યોગશીલ પ્રક્રિયા (addition reaction) : અસંતૃપ્ત સંયોજનમાં વધારાના પરમાણુઓ કે પરમાણુ-સમૂહો દાખલ કરવાની રાસાયણિક પ્રક્રિયા. આવાં અસંતૃપ્ત સંયોજનો આલ્કિન, કીટોન, નાઇટ્રાઇલ, આલ્કાઇન વગેરે હોય છે. ઉમેરાતા વધારાના પરમાણુઓ કે પરમાણુ-સમૂહો ઇલેક્ટ્રૉન-અનુરાગી અથવા કેન્દ્રાનુરાગી પ્રક્રિયકો હોય છે.

(क) બહુગુણક કાર્બન કાર્બન બંધ (> C = C <; — C C—)માં યોગશીલ ક્રિયા : આલ્કિન શ્રેણીની વિશિષ્ટતા એ છે કે તેમાં પ્રક્રિયકો ઉમેરાય છે, જેને પરિણામે યોગશીલ સંયોજન બને છે. આવા પ્રક્રિયકોમાં હૅલોજન, હાઇડ્રોજન, હૅલાઇડ, સલ્ફ્યુરિક ઍસિડ, ભારે ધાતુના ક્ષારો વગેરેને ગણાવી શકાય. આ ઉપરાંત ઉપચયન તેમજ બહુલીકરણ પણ આલ્ક્ધિા શ્રેણીની વિશિષ્ટતા છે.

અહીં બ્રોમિન બે તબક્કે ઇથિલીન અણુમાં દાખલ થાય છે.

અહીં ઇલેક્ટ્રૉન-અનુરાગી તથા કેન્દ્રાનુરાગી એકમો છે. આ પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રૉન-અનુરાગી યોગશીલ પ્રક્રિયા કહેવાય છે. ઉપર દર્શાવેલો પ્રક્રમ સાબિત થઈ ચૂક્યો છે.

એસિટિલીન સંયોજનો સાથે મર્ક્યુરી ક્ષારનું ઉમેરાવું તે મહત્વની પ્રક્રિયા છે, કારણ કે ઍસેટાલ્ડિહાઇડના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટે આ રીત વપરાય છે.

અહીં પણ પ્રથમ મર્ક્યુરી ક્ષાર સાથે યોગોત્પાદન (adduct) બન્યા બાદ તેનું વિઘટન થતાં ઍસેટાલ્ડિહાઇડ બને છે.

(ख) કાર્બોનિલ સમૂહમાં યોગશીલ પ્રક્રિયા : જે યોગશીલ પ્રક્રિયાઓ કેન્દ્રાનુરાગીઓ દ્વારા શરૂ થાય તેમને કેન્દ્રાનુરાગી યોગશીલ પ્રક્રિયા કહે છે. અહીં અસંતૃપ્ત બંધમાં ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવ પરમાણુ હોવો આવશ્યક છે, જેના કારણે અણુમાં ઇલેક્ટ્રૉન ખાધવાળું કેન્દ્ર નીપજે. આલ્ડિહાઇડ તથા કીટોનની પ્રક્રિયાઓ કેન્દ્રાનુરાગી યોગશીલ પ્રક્રિયાઓ છે.

કીટો સમૂહ ધરાવતાં સંયોજનો ઉપરાંત નાઇટ્રાઇલ સમૂહ પણ કેન્દ્રાનુરાગી યોગશીલન પ્રક્રિયા આપે છે. આ બે મુખ્ય પ્રક્રમો ઉપરાંત મૂલક-યોગશીલ પ્રક્રિયાઓ પણ જાણીતી છે, જેમાં હૅલોજન જેવો સમૂહ મૂલક-સ્વરૂપે યોગશીલન કરે છે. કેન્દ્રાનુરાગી પ્રક્રિયકોનું યોગશીલન પણ બે સોપાનવાળો પ્રક્રમ છે. દા.ત., HX

પ્રક્રિયાગતિકી ધીમી પ્રક્રિયાવાળા સોપાન દ્વારા નક્કી થાય છે. HCN આ રીતે સાયનોહાઇડ્રિન યોગશીલ સંયોજન આપે છે.

કાર્બોનિલ સમૂહ ઉપર જોડાયેલાં અન્ય સમૂહો દ્વારા તેની ક્રિયાશીલતા ઉપર અસર થતી હોય છે. જેમકે ફૉર્માલ્ડિહાઇડ સૌથી નિર્બળ કેન્દ્રાનુરાગી પાણી (H₂O) સાથે પણ યોગશીલ સંયોજન બનાવી શકે છે. ક્લોરલ પણ પાણીનો એક અણુ ઉમેરીને ક્લોરલ હાઇડ્રેટ નામનો સ્થાયી યોગશીલ બનાવે છે.

ઉદ્દીપકની હાજરીમાં કેન્દ્રાનુરાગી પ્રક્રિયકોનું યોગશીલન આલ્ડોલ-સંકલન દ્વારા સમજાવી શકાય :

આલ્ડોલ-સંઘનન ઉપરાંત ક્લેઇઝન, નુવેનાગલ, પર્ક્ધિા, બેન્ઝૉઇન વગેરે સંકલનો આ પ્રકારની પ્રક્રિયાઓ છે.

અન્ય યોગશીલ પ્રક્રિયાઓ નીચે પ્રમાણે છે : (i) ઉદ્દીપકીય હાઇડ્રોજનીકરણ (ત્રિબંધ તથા દ્વિબંધનું સંતૃપ્તીકરણ).

(ii) હાઇડ્રોજન હૅલાઇડનું યોગશીલન – આ બે પ્રકારે થાય છે, જે માર્કોવનિકૉફ તથા પ્રતિ-માર્કોવનિકૉફ યોગશીલન તરીકે જાણીતું છે. હાઇડ્રોબ્રોમિનેશન આવું ઉદાહરણ છે. આ ઇલેક્ટ્રૉન-અનુરાગી અનુશીલન છે અને આ પ્રક્રિયાનો અભિવિન્યાસી પ્રભાવ (orientation effect) માર્કોવ નિકૉફ તથા પ્રતિ-માર્કોવનિકૉફ નિયમ મુજબ સમજાવવામાં આવે છે. અસમ દ્વિબંધવાળાં સંયોજનોમાં HBr એવી રીતે ઉમેરાય છે કે જેથી જે કાર્બન ઉપર વધારે હાઇડ્રોજન હોય તે ઉપર HBr માંનો H ઉમેરાશે. (અથવા બીજી રીતે કહેતાં દ્વિબંધના જે છેડે વધુ H હોય ત્યાં HXનો H ઉમેરાશે.) આ પ્રક્રિયા ઉપર નિર્દેશ્યું તેમ તબક્કાવાર થાય છે. પરંતુ દ્વિબંધ ઉપર આયનને બદલે મૂલકોના આક્રમણ દ્વારા યોગશીલ નીપજ બને તો માર્કોવનિકૉફની ધારણા વિરુદ્ધની પ્રતિ-માર્કોવનિકૉફ પ્રક્રિયા કહેવાય છે.