Reaction intermediate
રસાયણશાસ્ત્રમાં, પ્રતિક્રિયા મધ્યવર્તી અથવા મધ્યવર્તી એ એક પરમાણુ અસ્તિત્વ છે જે તબક્કાવાર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના ક્રમમાં ઉદ્ભવે છે. તે પ્રતિક્રિયાકારકો અને/અથવા પૂર્વવર્તી મધ્યસ્થીઓમાંથી પ્રાથમિક પગલાના પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદન તરીકે રચાય છે, પરંતુ પછીના પગલામાં તેનો વપરાશ થાય છે. તે એકંદર પ્રતિક્રિયા માટે રાસાયણિક સમીકરણમાં દેખાતું નથી. ઉદાહરણ તરીકે, આ કાલ્પનિક પ્રતિક્રિયાને ધ્યાનમાં લોઃ A + B-> C + D જો આ એકંદર પ્રતિક્રિયામાં આ રીતે બે પ્રાથમિક તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છેઃ A + B-> XX-> C + D તો X એ પ્રતિક્રિયા મધ્યવર્તી છે. શબ્દસમૂહ પોતે, પ્રતિક્રિયા મધ્યવર્તી, ઘણી વાર એક શબ્દ મધ્યવર્તી તરીકે સંક્ષિપ્ત કરવામાં આવે છે, અને આ શબ્દનું આઇયુપીએસીનું પસંદગીનું સ્વરૂપ છે. પરંતુ આ ટૂંકા સ્વરૂપમાં અન્ય ઉપયોગો છે. તે ઘણીવાર પ્રતિક્રિયાશીલ મધ્યસ્થીઓનો સંદર્ભ આપે છે. તેનો ઉપયોગ ક્યુમેન જેવા રસાયણો માટે પણ વધુ વ્યાપક રીતે થાય છે જેનો રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં વેપાર થાય છે પરંતુ સામાન્ય રીતે તેની બહાર તેનું મૂલ્ય નથી. આઇ. યુ. પી. એ. સી. ની વ્યાખ્યા આઇ. યુ. પી. એ. સી. ગોલ્ડ બુક મધ્યવર્તીને એવા સંયોજન તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરે છે જેનું જીવનકાળ પરમાણુ કંપન કરતાં વધારે હોય છે, જે પ્રતિક્રિયાકારકોમાંથી (પ્રત્યક્ષ કે પરોક્ષ રીતે) રચાય છે, અને રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના ઉત્પાદનો (પ્રત્યક્ષ કે પરોક્ષ રીતે) આપવા માટે વધુ પ્રતિક્રિયા આપે છે. જીવનકાળની સ્થિતિ સાચા, રાસાયણિક રીતે અલગ મધ્યસ્થીઓને કંપનશીલ સ્થિતિઓ અને સંક્રમણ સ્થિતિઓ (જે, વ્યાખ્યા દ્વારા, જીવનકાળ પરમાણુ કંપનની નજીક હોય છે) બંનેથી અલગ પાડે છે. બહુ-તબક્કાની પ્રતિક્રિયાના વિવિધ પગલાં ઘણીવાર તેમના પ્રતિક્રિયા દરમાં વ્યાપક રીતે અલગ પડે છે. જ્યાં તફાવત નોંધપાત્ર હોય, ત્યાં અન્ય કરતાં વધુ ઝડપથી વપરાતા મધ્યવર્તીને સંબંધિત મધ્યવર્તી તરીકે વર્ણવી શકાય છે. પ્રતિક્રિયાશીલ મધ્યવર્તી તે છે જે તેના ટૂંકા જીવનકાળને કારણે ઉત્પાદનના મિશ્રણમાં રહેતું નથી. પ્રતિક્રિયાશીલ મધ્યસ્થીઓ સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ-ઊર્જા ધરાવતા હોય છે, અસ્થિર હોય છે અને ભાગ્યે જ અલગ હોય છે. સામાન્ય પ્રતિક્રિયા મધ્યસ્થી કાર્બોકેશન કેટાયન, ઘણીવાર કાર્બોકેશન, નવા સંયોજનોના સંશ્લેષણ માટે વિવિધ પ્રકારની પ્રતિક્રિયાઓમાં મધ્યસ્થી તરીકે કામ કરે છે. એલ્કીન એડિશનમાં કાર્બોકેશન મધ્યવર્તી બે મુખ્ય એલ્કીન એડિશન પ્રતિક્રિયાઓમાં રચાય છે. એચએક્સ એડિશન પ્રતિક્રિયામાં, આલ્કીનનું પાઈ બોન્ડ ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરે છે અને એચએક્સ પરમાણુના પ્રોટોન સાથે બોન્ડ કરે છે, જ્યાં એક્સ એ હેલોજન અણુ છે. આ કાર્બોકેશન મધ્યવર્તી બનાવે છે, અને X પછી ઉપલબ્ધ હકારાત્મક કાર્બન સાથે બંધાય છે, જેમ કે નીચેની બે-પગલાંની પ્રતિક્રિયામાં. CH2CH2 + HX → CH2CH3 + + X-CH2CH3 + + X-→ CH2XCH3 એ જ રીતે, H2O ઉમેરા પ્રતિક્રિયામાં, આલ્કીનનું પાઈ બોન્ડ ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરે છે અને H3O + પરમાણુના પ્રોટોન સાથે બંધાય છે. આ કાર્બોકેશન મધ્યવર્તી (અને H2O અણુ) બનાવે છે; H2O નો ઓક્સિજન અણુ પછી મધ્યવર્તીના હકારાત્મક કાર્બન સાથે બંધાય છે. ઓક્સિજન આખરે ડીપ્રોટોનેટ થઈને અંતિમ આલ્કોહોલ પ્રોડક્ટ બનાવે છે, જે નીચે મુજબ છે. CH2CH2 + H3O + → CH2CH3 + + H2O CH2CH3 + + H2O → CH2OH2CH3 + CH2OH2CH3 + + H2O → CH2OHCH3 + H3O + કાર્બોકેશન મધ્યવર્તીઓ ન્યુક્લિયોફિલિક અવેજીમાં ન્યુક્લિયોફિલિક અવેજી પ્રતિક્રિયાઓ ત્યારે થાય છે જ્યારે ન્યુક્લિયોફિલિક પરમાણુ સકારાત્મક અથવા આંશિક રીતે હકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોફિલિક કેન્દ્ર પર હુમલો કરે છે અને નવું બંધન બનાવે છે. એસ. એન. 1 અને એસ. એન. 2 એ ન્યુક્લિયોફિલિક અવેજી માટે બે અલગ અલગ પદ્ધતિઓ છે, અને એસ. એન. 1 માં કાર્બોકેશન મધ્યવર્તીનો સમાવેશ થાય છે. એસ. એન. 1 માં, કાર્બોકેશન પ્રતિક્રિયા મધ્યવર્તી બનાવવા માટે છોડતા જૂથને વિભાજિત કરવામાં આવે છે. પછી, ન્યુક્લિયોફાઇલ હુમલો કરે છે અને કાર્બોકેશન મધ્યવર્તી સાથે અંતિમ, અવેજી ઉત્પાદન રચવા માટે એક નવું બંધન બનાવે છે, જેમ કે 2-બ્રોમો-2-મિથાઈલપ્રોપેનની પ્રતિક્રિયામાં 2-મિથાઈલ-2-પ્રોપેનોલ રચવા માટે દર્શાવવામાં આવ્યું છે. (CH3) 3CBr → (CH3) 3C + (CH3) 3C + + H2O → (CH3) 3OH2 + (CH3) 3OH2 + → (CH3) 3OH + H + આ પ્રતિક્રિયામાં, (CH3) 3C + એ આલ્કોહોલ પ્રોડક્ટ બનાવવા માટે રચાયેલ કાર્બોકેશન મધ્યવર્તી છે. નાબૂદીની પ્રતિક્રિયાઓમાં કાર્બોકેશન મધ્યવર્તી β-નાબૂદી અથવા નાબૂદીની પ્રતિક્રિયાઓ અવેજી છોડતા જૂથના નુકસાન અને પાઇ બોન્ડ બનાવવા માટે પ્રોટોનના નુકસાન દ્વારા થાય છે. E1 અને E2 એ દૂર કરવાની પ્રતિક્રિયાઓ માટે બે અલગ અલગ પદ્ધતિઓ છે, અને E1 માં કાર્બોકેશન મધ્યવર્તીનો સમાવેશ થાય છે. E1 માં, છોડતું જૂથ કાર્બોકેશન પ્રતિક્રિયા મધ્યવર્તી બનાવવા માટે કાર્બનથી અલગ પડે છે. પછી, દ્રાવક પ્રોટોનને દૂર કરે છે, પરંતુ પ્રોટોન બોન્ડ બનાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા ઇલેક્ટ્રોન પાઇ બોન્ડ બનાવે છે, જે જમણી બાજુએ ચિત્રમાં દર્શાવેલ પ્રતિક્રિયામાં બતાવ્યા પ્રમાણે છે. કાર્બોનિયન એ કાર્બનિક અણુ છે જ્યાં કાર્બન અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની ઉણપ હોતી નથી પરંતુ તેમાં એકંદર નકારાત્મક ચાર્જ હોય છે. કાર્બેનિયન એ મજબૂત ન્યુક્લિયોફાઇલ્સ છે, જેનો ઉપયોગ નીચે દર્શાવેલ સંશ્લેષણ પ્રતિક્રિયામાં એલ્કીનના કાર્બન બેકબોનને વિસ્તારવા માટે થઈ શકે છે. NH3 (l) માં NaNH2 સાથે C2H2 → CHC-CHC-+ BRCH2CH3 → CHCCH2CH3 આ પ્રતિક્રિયામાં આલ્કાઈન કાર્બેનિયન, CHC-, એક મધ્યવર્તી પ્રતિક્રિયા છે. રેડિકલ્સ અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ અને અલ્પજીવી હોય છે, કારણ કે તેમની પાસે જોડી વગરનું ઇલેક્ટ્રોન હોય છે જે તેને અત્યંત અસ્થિર બનાવે છે. રેડિકલ ઘણીવાર હાઇડ્રોજન સાથે જોડાયેલા કાર્બન પરમાણુઓ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, જે અસરકારક રીતે કાર્બનને રેડિકલ બનાવે છે જ્યારે પ્રસાર તરીકે ઓળખાતી પ્રક્રિયામાં ભૂતપૂર્વ રેડિકલને સ્થિર કરે છે. રચાયેલ ઉત્પાદન, એક કાર્બન રેડિકલ, પ્રસાર ચાલુ રાખવા માટે બિન-રેડિકલ પરમાણુ સાથે પ્રતિક્રિયા કરી શકે છે અથવા લાંબા કાર્બન સાંકળ અથવા આલ્કાઈલ હેલાઇડ જેવા નવા સ્થિર પરમાણુ બનાવવા માટે અન્ય રેડિકલ સાથે પ્રતિક્રિયા કરી શકે છે. મિથેન ક્લોરિનેશનનું નીચેનું ઉદાહરણ રેડિકલને સંડોવતા બહુ-તબક્કાની પ્રતિક્રિયા દર્શાવે છે. મિથેન ક્લોરિનેશન મિથેન ક્લોરિનેશન એક સાંકળ પ્રતિક્રિયા છે. જો માત્ર ઉત્પાદનો અને પ્રતિક્રિયાકારકોનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવે, તો પરિણામ છેઃ CH4 + 4Cl2-> CCl4 + 4HCl જો કે, આ પ્રતિક્રિયામાં 3 મધ્યવર્તી પ્રતિક્રિયાકારકો હોય છે જે આપણે અંતિમ ઉત્પાદન પર ન પહોંચીએ ત્યાં સુધી 4 અપરિવર્તનીય બીજા ક્રમની પ્રતિક્રિયાઓના ક્રમ દરમિયાન રચાય છે. તેથી જ તેને સાંકળ પ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે. શ્રેણીમાં માત્ર કાર્બન ધરાવતી પ્રજાતિઓને અનુસરીનેઃ CH4-> CH3Cl-> CH2Cl2-> CHCl3-> CCl4 પ્રતિક્રિયાઓઃ CH4 + 4Cl2 ઉત્પાદનોઃ CCl4 + 4HCl અન્ય પ્રજાતિઓ પ્રતિક્રિયા મધ્યસ્થીઓ છેઃ CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3 આ અપરિવર્તનીય બીજા ક્રમની પ્રતિક્રિયાઓનો સમૂહ છેઃ CH4 + Cl2-> CH3Cl + HCl CH3Cl + Cl2-> CH2Cl2 + HCl2Cl2 + Cl2-> CHCl3 + HCl2Cl3 + Cl2-> આ મધ્યવર્તી પ્રજાતિઓની સાંદ્રતાની ગણતરી કાઇનેટની પ્રણાલીને એકીકૃત કરીને કરી શકાય છે. સંપૂર્ણ પ્રતિક્રિયા એ મુક્ત આમૂલ પ્રસાર પ્રતિક્રિયા છે જે નીચે વિગતવાર ભરવામાં આવી છે. આરંભઃ આ પ્રતિક્રિયા થર્મોલિસિસ (ગરમી) અથવા ફોટોલિસિસ (પ્રકાશનું શોષણ) દ્વારા થઈ શકે છે જે પરમાણુ ક્લોરિન બંધના ભંગાણ તરફ દોરી જાય છે. સીએલ-સીએલ-> [એચ \ન્યુ] સીએલ. + સીએલ. જ્યારે બંધ તૂટી જાય છે ત્યારે તે બે અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ ક્લોરિન પરમાણુ ઉત્પન્ન કરે છે. પ્રસારઃ આ તબક્કામાં પ્રતિક્રિયાના બે અલગ-અલગ વર્ગો છે. પ્રથમ ક્લોરિન રેડિકલ દ્વારા કાર્બન પ્રજાતિઓમાંથી હાઇડ્રોજનને અલગ પાડવાનું છે. આવું થાય છે કારણ કે એકલા ક્લોરિન પરમાણુઓ અસ્થિર હોય છે, અને આ ક્લોરિન પરમાણુઓ એક કાર્બન પ્રજાતિના હાઇડ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. પરિણામે હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ અને નવા રેડિકલ મિથાઈલ જૂથની રચના થાય છે. CH3-H + Cl. -> CH3. + H-Cl CH2Cl-H + Cl. -> CH2Cl. + H-Cl CHCl2-H + Cl. -> CHCl2. + H-Cl CCl3-H + Cl. -> CCl3. + એચ-સીએલ આ નવા રેડિકલ કાર્બન ધરાવતી પ્રજાતિઓ હવે બીજા સીએલ 2 પરમાણુ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. આ ક્લોરિન રેડિકલને પુનર્જીવિત કરે છે અને ચક્ર ચાલુ રહે છે. આ પ્રતિક્રિયા થાય છે કારણ કે જ્યારે આમૂલ મિથાઈલ પ્રજાતિઓ આમૂલ ક્લોરિન કરતાં વધુ સ્થિર હોય છે, ત્યારે નવી રચાયેલી ક્લોરોમિથેન પ્રજાતિઓની એકંદર સ્થિરતા ઊર્જાના તફાવતને વધારે બનાવે છે. CH3. + સીએલ-સીએલ-> સીએચ3સીએલ + સીએલ. CH2Cl. + સીએલ-સીએલ-> સીએચ2સીએલ2 + સીએલ. CHCl2. + સીએલ-સીએલ-> સી. એચ. સી. એલ. 3 + સીએલ. CCl3. + સીએલ-સીએલ-> સી. સી. એલ. 4 + સીએલ. પ્રતિક્રિયાના પ્રસાર દરમિયાન, ઘણી અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ પ્રજાતિઓ છે જે સમાપ્તિના તબક્કે દૂર કરવામાં આવશે અને સ્થિર કરવામાં આવશે. સમાપ્તિઃ આ પ્રકારની પ્રતિક્રિયા ત્યારે થાય છે જ્યારે આમૂલ પ્રજાતિઓ સીધો સંપર્ક કરે છે. સમાપ્તિ પ્રતિક્રિયાઓના ઉત્પાદનો સામાન્ય રીતે મુખ્ય ઉત્પાદનો અથવા મધ્યસ્થીઓની તુલનામાં ખૂબ ઓછી ઉપજ ધરાવે છે કારણ કે અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ આમૂલ પ્રજાતિઓ બાકીના મિશ્રણના સંબંધમાં પ્રમાણમાં ઓછી સાંદ્રતામાં હોય છે. આ પ્રકારની પ્રતિક્રિયા સ્થિર સાઇડ પ્રોડક્ટ્સ, રિએક્ટન્ટ્સ અથવા મધ્યસ્થી ઉત્પન્ન કરે છે અને સાંકળ પ્રતિક્રિયાના પ્રસાર માટે ઉપલબ્ધ રેડિકલની સંખ્યાને ઘટાડીને પ્રસાર પ્રતિક્રિયાને ધીમું કરે છે. ઘણા જુદા જુદા સમાપ્તિ સંયોજનો છે, કેટલાક ઉદાહરણો છેઃ સી-સી બોન્ડમાંથી મિથાઈલ રેડિકલનું જોડાણ જે ઇથેન (એક સાઇડ પ્રોડક્ટ) તરફ દોરી જાય છે. CH3. + CH3. -> સી. એચ. 3-સી. એચ. 3 એક મિથાઈલ રેડિકલનું સી. એલ રેડિકલ બનાવતા ક્લોરોમિથેન સાથે જોડાણ (મધ્યવર્તી બનાવતી બીજી પ્રતિક્રિયા). CH3. + સીએલ. -> CH3Cl ક્લોરિન ગેસમાં સુધારો કરવા માટે બે Cl રેડિકલનું જોડાણ (પ્રતિક્રિયાકારકને સુધારતી પ્રતિક્રિયા). સી. એલ. + સીએલ. -> સી. એલ. 2 એપ્લિકેશન્સ જૈવિક મધ્યસ્થી પ્રતિક્રિયા મધ્યસ્થીઓ વિવિધ જૈવિક સેટિંગ્સમાં હેતુઓ પૂરા કરે છે. આનું એક ઉદાહરણ મેટાલો-બીટા-લેક્ટામેઝના મધ્યવર્તી ઉત્સેચક પ્રતિક્રિયા સાથે દર્શાવવામાં આવ્યું છે, જેનો ઉપયોગ બેક્ટેરિયા પેનિસિલિન જેવા સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા એન્ટિબાયોટિક્સ સામે પ્રતિકાર પ્રાપ્ત કરવા માટે કરી શકે છે. મેટાલો-બીટા-લેક્ટામેઝ સામાન્ય એન્ટિબાયોટિક્સના પરિવાર β-લેક્ટમ્સને ઉત્પ્રેરિત કરી શકે છે. સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી તકનીકોએ શોધી કાઢ્યું છે કે મેટાલો-બીટા-લેક્ટામેઝની પ્રતિક્રિયા મધ્યવર્તી પ્રતિકાર માર્ગમાં ઝિંકનો ઉપયોગ કરે છે. પ્રતિક્રિયા મધ્યસ્થીઓના મહત્વનું બીજું ઉદાહરણ એએએ-એટીપીએઝ પી97 સાથે જોવા મળે છે, જે એક પ્રોટીન છે જેનો ઉપયોગ વિવિધ સેલ્યુલર મેટાબોલિક પ્રક્રિયાઓમાં થાય છે. પી97 ડીજનરેટિવ રોગ અને કેન્સર સાથે પણ સંકળાયેલું છે. એએએ-એટીપીએઝ પી97 કાર્યના પ્રતિક્રિયા મધ્યસ્થીઓને જોતા એક અભ્યાસમાં જાણવા મળ્યું છે કે પી97 પરમાણુ કામગીરીમાં એક મહત્વપૂર્ણ ADP.Pi ન્યુક્લિયોટાઇડ મધ્યવર્તી મહત્વપૂર્ણ છે. જૈવિક રીતે સંબંધિત પ્રતિક્રિયા મધ્યસ્થીઓનું એક વધારાનું ઉદાહરણ આર. સી. એલ. ઉત્સેચકો સાથે મળી શકે છે, જે ગ્લાયકોસિડિક બંધને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. જ્યારે મિથેનોલિસિસનો ઉપયોગ કરીને અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો ત્યારે જાણવા મળ્યું કે પ્રતિક્રિયાને મધ્યવર્તી પ્રતિક્રિયાની રચનાની જરૂર છે. રાસાયણિક પ્રક્રિયા ઉદ્યોગ રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં, મધ્યવર્તી શબ્દ પ્રતિક્રિયાના (સ્થિર) ઉત્પાદનનો પણ ઉલ્લેખ કરી શકે છે જે પોતે જ અન્ય ઉદ્યોગો માટે પુરોગામી રાસાયણિક તરીકે મૂલ્યવાન છે. એક સામાન્ય ઉદાહરણ ક્યુમેન છે જે બેન્ઝિન અને પ્રોપીલીનમાંથી બનાવવામાં આવે છે અને ક્યુમેન પ્રક્રિયામાં એસીટોન અને ફિનોલ બનાવવા માટે વપરાય છે. ક્યુમેન પોતે અને પોતે પ્રમાણમાં ઓછું મૂલ્ય ધરાવે છે, અને સામાન્ય રીતે માત્ર રાસાયણિક કંપનીઓ દ્વારા જ ખરીદવામાં અને વેચવામાં આવે છે. સક્રિય જટિલ સંદર્ભો પણ જુઓ રાસાયણિક ગતિશાસ્ત્ર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ