રાસાયણિક સંશ્લેષણ : સાદાં રાસાયણિક સંયોજનોમાંથી સંકીર્ણ સંયોજનો બનાવવાની પ્રવિધિ. આ એવી પ્રવિધિ છે, જેના દ્વારા રોજિંદી જરૂરિયાતો માટેના આવશ્યક પદાર્થો બનાવાય છે. આ શબ્દપ્રયોગ આમ તો બધાં જ રાસાયણિક સંયોજનોને લાગુ પડે છે; પરંતુ મહદ્અંશે તે કાર્બનિક સંયોજનોના સંશ્લેષણ માટે વપરાય છે. કુદરતમાં મળતા રાસાયણિક પદાર્થોના બંધારણ અંગે વધુ સારું જ્ઞાન મેળવવા તેમનું સંશ્લેષણ કરવાનું આયોજન કરવામાં આવે છે. સંશ્લેષણ-પદ્ધતિઓ રસાયણવિદને વૈજ્ઞાનિક સંશોધન માટે અપ્રાપ્ય સંયોજનો બનાવવામાં મદદ કરે છે. ઉદ્યોગમાં સંશ્લેષણનો ઉપયોગ નીપજોનું મોટા પાયા પર ઉત્પાદન કરવા માટે થાય છે.
સંયોજનો જુદાં જુદાં તત્વોના પરમાણુઓ વચ્ચે રાસાયણિક બંધ દ્વારા બનેલાં હોય છે. સંશ્લેષણ એટલે સામાન્યત: પ્રવર્તમાન બંધોનું તૂટવું તથા નવા બંધોનું બનવું. સંકીર્ણ સંયોજનનું સંશ્લેષણ અનેક ભિન્ન પ્રક્રિયાઓ ક્રમબદ્ધ રીતે સાદા પદાર્થો ઉપર કરીને અપેક્ષિત અણુ બનાવવાની રીત છે. આમાંનું પ્રત્યેક સોપાન અણુમાંના માત્ર એક જ રાસાયણિક બંધ ઉપર પ્રક્રિયા કરતું હોઈ શકે.
રાસાયણિક સંશ્લેષણના પથનું આયોજન કરવા માટે રસાયણવિદ પહેલાં અંતિમ નીપજ નક્કી કરીને અવળી ચાલે (ઊલટા ક્રમે) અંતિમ નીપજથી ઓછી સંકીર્ણ નીપજ, તેનાથી એક સોપાન પાછા જતાં વધુ ઓછી સંકીર્ણ નીપજ એમ વધુ ને વધુ સાદાં સંયોજનો સુધી પહોંચે છે. ઘણાં સંયોજનો માટે એકથી વધુ માર્ગો હોઈ શકે છે. જે માર્ગ નક્કી કરવો હોય તે માટે સરળ પદાર્થોની ઉપલબ્ધિ, તેમની કિંમત તથા પ્રત્યેક સોપાને પ્રક્રિયાને અંતે મળતી નીપજનું પ્રમાણ (yield), પ્રક્રિયા શરૂ કરવા આવશ્યક ઊર્જાનું પ્રમાણ, બનતાં સંયોજનોનું અલગીકરણ અને છેવટની નીપજનું શુદ્ધીકરણ વગેરે અનેક પરિબળો નક્કી કરવાં પડે છે. રાસાયણિક સંશ્લેષણના આયોજનનું લક્ષ્ય અણુના એક ચોક્કસ ભાગ સાથે જ પ્રક્રિયા કરે અને બાકીના ભાગોને અસર ન કરે તેવી પ્રક્રિયાઓ વાપરવાનું હોય છે. બીજું લક્ષ્ય નિર્ધારિત સંયોજનોનું શક્ય તેટલા ઓછા સમયમાં મહત્તમ પ્રમાણ મેળવવાનું હોય છે. સંશ્લેષણ દરમિયાન ઘણી વાર એકસાથે ઘણી પ્રક્રિયાઓ એકબીજીની હરીફાઈ કરતી હોય છે; જેનાથી અપેક્ષિત નીપજનું પ્રમાણ ઘટી જાય છે. આ હરીફાઈ કેટલીક આડપેદાશો નિપજાવે છે, જેમને મુખ્ય અપેક્ષિત સંયોજનથી અલગ પાડવાનું ખૂબ મુશ્કેલ બને છે. જોકે કેટલાંક ઔદ્યોગિક સંશ્લેષણોમાં જો આડપેદાશો અગત્યના વેપારી ઉપયોગની મળતી હોય તો આડપેદાશનું બનવું આવકાર્ય બને છે; ઉદા., ડાઇઇથાઇલ ઈથર (સાદો ઈથર) એ ઇથીલીનમાંથી ઇથાઇલ આલ્કોહૉલના ઔદ્યોગિક સંશ્લેષણની આડપેદાશ છે. અહીં આલ્કોહૉલ તેમજ ઈથર બંને ખૂબ ઉપયોગી તથા કિંમતી છે અને તેમને અલગ અલગ કરવા સરળ છે.
રાસાયણિક સંશ્લેષણ માટેની પ્રક્રિયામાં સામાન્યત: ઓછામાં ઓછાં બે જુદાં જુદાં સંયોજનો આવશ્યક હોય છે. કેટલાક અણુઓ ઉષ્માની અસરથી ભિન્ન પ્રકારમાં પૂરેપૂરા ફેરવાઈ જાય છે; જ્યારે કેટલાક પારજાંબલી વિકિરણોની હાજરીમાં જ અથવા વીજપ્રવાહની અસર હેઠળ ફેરવાય છે. જ્યારે બે યા વધુ જુદા જુદા પદાર્થો પારસ્પરિક પ્રક્રિયા કરે (interact) ત્યારે પ્રથમ તો તે બંનેને એકબીજાની ખૂબ નજીક લાવવાની જરૂરત હોય છે. આ માટે તત્વો કે સંયોજનોની પ્રક્રિયા પ્રવાહી કે વાયુ સ્થિતિમાં કરવી પડે છે. જ્યારે પ્રક્રિયકો અબાષ્પશીલ ઘન પદાર્થો હોય છે ત્યારે પ્રક્રિયા પ્રવાહી સ્થિતિમાં કરવી પડે છે. પ્રક્રિયા-વેગ સામાન્ય રીતે તાપમાનના વધવા સાથે વધે છે. આથી સંશ્લેષણ બહુધા ઊંચા તાપમાને કરવામાં આવે છે.
કાર્બનિક સંયોજનોના સંશ્લેષણમાં આધુનિક પ્રગતિ : ઓગણીસમી સદીની છેલ્લી પચીસીમાં ઘણાં કાર્બનિક સંયોજનોનું સંશ્લેષણ વિકસાવવામાં આવ્યું છે. વીસમી સદીની પ્રથમ પચીસીમાં સંશ્લેષણ અંગે વિશદ વિચારણા તથા પરિયોજના શરૂ થઈ. આનાં ઉત્તમ ઉદાહરણો α – ર્પિનિયોલ (પર્કિન, 1904), કૅમ્ફર (કૉમ્પા તથા પર્કિન, 1904), ટ્રોપિનોન (રૉબિન્સન, 1917). આ ક્રમ પછીની પચીસીમાં પણ ચાલુ રહ્યો જેમાં ઇક્વિલેનિન (બાખમાન, 1939), હેમિન (હાન્સ ફિશર, 1929), પિરિડૉક્સિન (ફોકર્સ, 1939) અને ક્વિનાઇન-(વુડવર્ડ-ડૂઅરીગ, 1944)ના સંશ્લેષણને ગણાવી શકાય. દ્વિતીય વિશ્વવિગ્રહ પછીનાં વર્ષોમાં સંશ્લેષણ એક વિશેષ માવજત (sophistication) પામ્યું; જેનાં કારણો હતાં : (i) મૂળભૂત કાર્બનિક પ્રક્રિયાના ઇલેક્ટ્રૉનીય પ્રક્રમોની જાણકારી; (ii) સંરૂપીય વિશ્લેષણ તથા મધ્યવર્તી (transition) સ્થિતિની વિશેષ જાણકારી (અવકાશ-રસાયણના સિદ્ધાંત ઉપર આધારિત), (iii) સ્પેક્ટ્રમમિતિ તથા અન્ય ભૌતિક વિશ્લેષણ-રીતોનો વિકાસ; (iv) ક્રોમેટૉગ્રાફી(વર્ણલેખન)ની રીતોનો વિશ્લેષણ તથા અલગીકરણ માટે ઉપયોગ; (v) નવા પસંદગીયુક્ત પ્રક્રિયકોની શોધ તથા વિકાસ. આ કારણોસર 1945થી 1960ના ગાળામાં ખૂબ જ સંકીર્ણ અને અવનવા અણુઓનું સંશ્લેષણ શક્ય બન્યું, દા.ત., વિટામિન A (ઇસ્લર, 1949), કૉર્ટિસૉન (વુડવર્ડ, 1951), સ્ટ્રિક્નિન (વુડવર્ડ, 1954), સિડ્રોલ (સ્ટૉર્ક, 1955), મૉર્ફિન (ગેટ્સ, 1956), રેસર્પિન (વુડવર્ડ, 1956), પેનિસિલિન V (શીહાન, 1957), કૉલ્ચિસીન (એશ્ર્ચન મોઝર, 1959), ક્લોરોફિલ (વુડવર્ડ, 1960). આ સંશ્લેષણ માટે મિલિગ્રામ સ્કેલ ઉપર પદાર્થો પ્રયોગ માટે લઈ શકાતા અને તેમની પ્રક્રિયા-નીપજો છૂટી પાડી શકાતી.
1970 અને તે પછી તો એક જુદી જ ક્રાન્તિકારી રીત રિટ્રોસિન્થેટિક (retrosynthetic) અથવા સિન્થૉન (synthon) વિશ્લેષણની રીત કોરે (Corey), પાકેટ (Paquette), સુઝુકી (Suzuki), હાનેસિયાન (Hanessian), હેન્રિક્સન (Henrickson) વગેરે દ્વારા લગભગ સંપૂર્ણ બનાવાઈ છે. 1960માં કોરેએ આ સંશ્લેષણો પાછળનો તાર્કિક આધાર (rationale) નક્કી કર્યો. કોરેએ સંશ્લેષણની આ તર્કબદ્ધ રીતને કમ્પ્યૂટરપ્રોગ્રામ રૂપે પણ વિકસાવીને સંશ્લેષણ માટેના લક્ષ્યાંકો નક્કી કરવાની રીત પ્રચલિત કરી. તેમના આ કમ્પ્યૂટર-પ્રોગ્રામનું નામ LHASA છે. આ પ્રોગ્રામ વિવિધ તબક્કાનાં મધ્યવર્તી સંયોજનોની વ્યૂહરચના (strategy) નક્કી કરી આપે છે. આ ઉપરાંત હેન્રિક્સન દ્વારા SYNGEN નામનો અન્ય કમ્પ્યૂટર-પ્રોગ્રામ પણ વિકસાવાયો છે. આમાં પણ અગાઉ દર્શાવેલાં કારણો (i) આણ્વીય માળખું (સંકલન કરવું કે પુનર્રચના કરવી), (ii) ક્રિયાશીલ સમૂહો (ફેરબદલી કરવી કે ક્રમ બદલવો – transpose), (iii) અવકાશીય-બિંદુઓ (stereocentres) (વ્યુત્ક્રમણ અથવા સ્થાનફેર) વગેરેને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે. સિન્થૉન અથવા રિટ્રોસિન્થેટિક વિશ્લેષણનાં ઉદાહરણો અહીં દર્શાવ્યાં છે. હમણાંથી સિન્થૉન ઉપરાંત એક નવો શબ્દ કિરૉન અથવા કાઇરૉન (chiron) પણ વપરાય છે, જે chiral + synthonનો સમાસ છે. સંકીર્ણ અણુમાં કેટલાક કાર્બન પરમાણુઓ અસમ હોય તો તેવા પરમાણુને કિરાલ (chiral) પરમાણુ કહે છે અને તેમની વિશિષ્ટ અવકાશીય સ્થિતિ ધ્યાનમાં રાખવાનું આવશ્યક બને છે. કોરેને કાર્બનિક સંશ્લેષણની ક્રિયા-પદ્ધતિ તથા સિદ્ધાંતના વિકાસ માટે 1990નું નોબેલ પારિતોષિક અપાયું છે.
જ. પો. ત્રિવેદી