Insertion reaction
નિવેશ પ્રતિક્રિયા એ એક રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા છે જ્યાં એક રાસાયણિક અસ્તિત્વ (એક અણુ અથવા પરમાણુ ટુકડો) પોતાને બીજા રાસાયણિક અસ્તિત્વના હાલના બંધનમાં દખલ કરે છે. : આ શબ્દ માત્ર પ્રતિક્રિયાના પરિણામનો સંદર્ભ આપે છે અને કોઈ પદ્ધતિ સૂચવતો નથી. કાર્બનિક, અકાર્બનિક અને ઓર્ગેનોમેટાલિક રસાયણશાસ્ત્રમાં નિવેશની પ્રતિક્રિયાઓ જોવા મળે છે. એવા કિસ્સાઓમાં કે જ્યાં સંકલન સંકુલમાં ધાતુ-લિગાન્ડ બોન્ડ સામેલ હોય, આ પ્રતિક્રિયાઓ સામાન્ય રીતે ઓર્ગેનોમેટેલિક પ્રકૃતિની હોય છે અને તેમાં સંક્રમણ ધાતુ અને કાર્બન અથવા હાઇડ્રોજન વચ્ચેનું બંધન સામેલ હોય છે. તે સામાન્ય રીતે એવા કેસ માટે આરક્ષિત હોય છે જ્યાં ધાતુની સંકલન સંખ્યા અને ઓક્સિડેશન સ્થિતિ અપરિવર્તિત રહે છે. જ્યારે આ પ્રતિક્રિયાઓ ઉલટાવી શકાય તેવી હોય છે, ત્યારે ધાતુ-લિગાન્ડ બંધમાંથી નાના પરમાણુને દૂર કરવાને એક્સટ્રુઝન અથવા નાબૂદી કહેવામાં આવે છે. બે સામાન્ય નિવેશ ભૂમિતિઓ છે-1,1 અને 1,2 (ઉપર ચિત્રમાં). વધુમાં, દાખલ કરેલ પરમાણુ ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે અથવા ધાતુ સંકુલમાં ઇલેક્ટ્રોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરી શકે છે. આ વર્તણૂકો CO, ન્યુક્લિયોફિલિક વર્તણૂક અને SO2, ઇલેક્ટ્રોફિલિક વર્તણૂક માટે વધુ વિગતવાર ચર્ચા કરવામાં આવશે. કોવલ્સ્કી એસ્ટર હોમોલોગેશન જેવી કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્ર હોમોલોગેશન પ્રતિક્રિયાઓ કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં નિવેશ પ્રક્રિયાના સરળ ઉદાહરણો પૂરા પાડે છે. આર્ન્ડ્ટ-આઇસ્ટર્ટ પ્રતિક્રિયામાં, કાર્બોક્સિલિક એસિડના કાર્બોક્સિલ-કાર્બન બોન્ડમાં મિથાઈલીન એકમ દાખલ કરવામાં આવે છે જેથી હોમોલોગસ શ્રેણીમાં આગામી એસિડ રચાય. કાર્બનિક સંશ્લેષણ ટી-બીઓસી સંરક્ષિત (એસ)-ફેનિલેલાનાઇન (2-એમિનો-3-ફેનિલપ્રોપેનોઇક એસિડ) નું ઉદાહરણ પૂરું પાડે છે, જે α-ડાયઝોકેટોનનું ઉત્પાદન કરવા માટે ટ્રાઇએથિલામાઇન, ઇથાઇલ ક્લોરોફોર્મેટ અને ડાયઝોમેથેન સાથે ક્રમિક રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે, જે પછી (એસ)-3-એમિનો-4-ફેનિલબ્યુટેનોઇક એસિડનું ટી-બીઓસી સંરક્ષિત સ્વરૂપ ઉત્પન્ન કરવા માટે જલીય દ્રાવણમાં સિલ્વર ટ્રાઇફ્લોરોએસેટેટ/ટ્રાઇએથિલામાઇન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. યાંત્રિક રીતે, α-ડાયઝોકેટોન 1,2-પુનઃ ગોઠવણીમાં કેટીન રચવા માટે વોલ્ફ પુનઃ ગોઠવણીમાંથી પસાર થાય છે. પરિણામે, ઉત્પાદનમાં કાર્બોક્સિલ જૂથમાં મિથાઇલીન જૂથ α-એ ડાયઝોમિથેન રીએજન્ટમાંથી મિથાઇલીન જૂથ છે. 1, 2-પુનર્રચના કિરાલ કેન્દ્રના સ્ટીરિયોકેમિસ્ટ્રીનું સંરક્ષણ કરવા માટે દર્શાવવામાં આવી છે કારણ કે ટી-બીઓસી સંરક્ષિત (એસ)-ફેનિલેલાનિનમાંથી રચાયેલ ઉત્પાદન ઓછામાં ઓછા 99 ટકાના નોંધાયેલા એન્ન્ટીયોમેરિક અધિકતા સાથે (એસ) સ્ટીરિયોકેમિસ્ટ્રીને જાળવી રાખે છે. સંબંધિત પરિવર્તન એ નિએરેનસ્ટીન પ્રતિક્રિયા છે જેમાં α-ક્લોરો કીટોન ઉત્પન્ન કરવા માટે એસિડ ક્લોરાઇડના કાર્બન-ક્લોરિન બંધમાં ડાયઝોમિથેન મિથાઈલીન જૂથ દાખલ કરવામાં આવે છે. 1924માં પ્રકાશિત થયેલું એક ઉદાહરણ, અવેજી બેન્ઝોઇલ ક્લોરાઇડ પ્રણાલીમાં પ્રતિક્રિયાને સમજાવે છેઃ કદાચ આશ્ચર્યજનક રીતે, α-બ્રોમોએસેટોફેનોન એ નાનું ઉત્પાદન છે જ્યારે આ પ્રતિક્રિયા બેન્ઝોઇલ બ્રોમાઇડ સાથે કરવામાં આવે છે, જે ડાયમેરિક ડાયોક્સેન મુખ્ય ઉત્પાદન છે. કાર્બનિક એઝાઈડ્સ કાર્બનિક સંશ્લેષણમાં નિવેશ પ્રતિક્રિયાનું ઉદાહરણ પણ પ્રદાન કરે છે અને ઉપરના ઉદાહરણોની જેમ, પરિવર્તન નાઇટ્રોજન ગેસના નુકસાન સાથે આગળ વધે છે. જ્યારે ટોસિલ એઝાઇડ નોર્બોર્નાડાઈન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, ત્યારે રિંગ વિસ્તરણ પ્રતિક્રિયા થાય છે જેમાં નાઇટ્રોજન અણુને કાર્બન-કાર્બન બોન્ડ α-માં બ્રિજના માથા પર દાખલ કરવામાં આવે છેઃ બેકમેન પુનઃગોઠવણી એ રિંગ વિસ્તરણ પ્રતિક્રિયાનું બીજું ઉદાહરણ છે જેમાં કાર્બન-કાર્બન બોન્ડમાં હેટેરોઆટમ દાખલ કરવામાં આવે છે. આ પ્રતિક્રિયાનો સૌથી મહત્વપૂર્ણ ઉપયોગ સાયક્લોહેક્સેનોનનું તેના ઓક્સાઇમમાં રૂપાંતર છે, જે પછી નાયલોન 6 ના ઉત્પાદન માટે ફીડસ્ટોક ε-કેપ્રોલેક્ટમ પ્રદાન કરવા માટે એસિડિક પરિસ્થિતિઓમાં ફરીથી ગોઠવવામાં આવે છે. કેપ્રોલેક્ટમનું વાર્ષિક ઉત્પાદન 2 અબજ કિલોગ્રામ કરતાં વધી જાય છે. કાર્બેન આંતરઆણ્વિક અને અંતઃઆણ્વિક નિવેશ પ્રતિક્રિયાઓ બંનેમાંથી પસાર થાય છે. ટ્રાઇમિથાઇલસિલીલ્ડિયાઝોમિથેન, (CH3) 3Si-CHN2 સાથે પ્રતિક્રિયા દ્વારા પૂરતી લાંબી સાંકળવાળા કીટોનમાંથી સાયક્લોપેન્ટિન મોઈટીઝ પેદા કરી શકાય છેઃ અહીં, કાર્બિન મધ્યવર્તી કાર્બન-હાઇડ્રોજન બંધમાં દાખલ થાય છે જે સાયક્લોપેન્ટિન રિંગને બંધ કરવા માટે જરૂરી કાર્બન-કાર્બન બંધ બનાવે છે. કાર્બન-હાઇડ્રોજન બોન્ડ્સમાં કાર્બીન દાખલ કરવું પણ આંતરઆણ્વિક રીતે થઈ શકે છેઃ કાર્બેનૉઇડ્સ પ્રતિક્રિયાશીલ મધ્યસ્થી છે જે કાર્બીનની જેમ વર્તે છે. એક ઉદાહરણ સલ્ફોક્સાઇડ અને ટી-બ્યુલીમાંથી મૂળ સ્થાને તૈયાર કરાયેલ ક્લોરોઆલ્કિલિથિયમ કાર્બિનોઇડ રીએજન્ટ છે જે પિનાકોલ બોરોનિક એસ્ટરના કાર્બન-બોરોન બોન્ડમાં દાખલ થાય છેઃ ઓર્ગેનોમેટાલિક રસાયણશાસ્ત્ર ઓર્ગેનોમેટાલિક રસાયણશાસ્ત્રમાં ઘણી પ્રતિક્રિયાઓમાં એક લિગાન્ડ (એલ) ને ધાતુ-હાઇડ્રાઇડ અથવા ધાતુ-આલ્કાઈલ/એરિલ બોન્ડમાં દાખલ કરવાનો સમાવેશ થાય છે. સામાન્ય રીતે તે હાઇડ્રાઇડ, આલ્કાઈલ અથવા એરિલ જૂથ છે જે L પર સ્થળાંતર કરે છે, જે ઘણીવાર CO, એક આલ્કીન અથવા આલ્કાઈન હોય છે. કાર્બોનીલેશન ધાતુ-કાર્બન બંધમાં કાર્બન મોનોક્સાઇડ અને એલ્કીન્સનો સમાવેશ એ મુખ્ય ઔદ્યોગિક ઉપયોગો સાથે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રતિક્રિયા છે. આવી પ્રતિક્રિયાઓ સામાન્ય પરિમાણોને આધિન હોય છે જે સંકલન રસાયણશાસ્ત્રમાં અન્ય પ્રતિક્રિયાઓને અસર કરે છે, પરંતુ પ્રતિક્રિયાઓની સ્ટીરિયોકેમિસ્ટ્રી અને રેજીયોકેમિસ્ટ્રી નક્કી કરવામાં સ્ટેરિક અસરો ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે. વિપરીત પ્રતિક્રિયા, CO અને આલ્કીનનું વિસર્જન, ઘણા ઉત્પ્રેરક ચક્રમાં પણ મૂળભૂત મહત્વ ધરાવે છે. કાર્બોનિલ જૂથોના સ્થળાંતરના વ્યાપક ઉપયોગોમાં હાઇડ્રોફોર્મિલેશન અને એસિટિક એસિડનું કાર્બોનિલેટિવ ઉત્પાદન છે. પહેલું આલ્કીન્સ, હાઇડ્રોજન અને કાર્બન મોનોક્સાઇડને એલ્ડિહાઇડમાં રૂપાંતરિત કરે છે. કાર્બોનીલેશન દ્વારા એસિટિક એસિડનું ઉત્પાદન બે સમાન ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ દ્વારા થાય છે. રોડિયમ આધારિત મોન્સાન્ટો એસિટિક એસિડ પ્રક્રિયા વધુ પરંપરાગત છે, પરંતુ આ પ્રક્રિયાને ઇરિડિયમ આધારિત કેટિવા પ્રક્રિયા દ્વારા રદ કરવામાં આવી છે. 2002 સુધીમાં, વિશ્વભરમાં એસિટિક એસિડનું વાર્ષિક ઉત્પાદન 60 લાખ ટન હતું, જેમાંથી આશરે 60 ટકા કેટિવા પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. ઉપર દર્શાવેલ કેટિવા પ્રક્રિયા ઉત્પ્રેરક ચક્રમાં નિવેશ અને વિસર્જન એમ બંને પગલાંનો સમાવેશ થાય છે. મિથાઈલ આયોડાઇડની (1) સાથે ઓક્સિડેટીવ એડિશન પ્રતિક્રિયામાં કાર્બન-આયોડિન બોન્ડમાં ઇરિડિયમ (I) કેન્દ્રના ઔપચારિક નિવેશનો સમાવેશ થાય છે, જ્યારે પગલું (3) થી (4) એ ઇરિડિયમ-કાર્બન બોન્ડમાં કાર્બન મોનોક્સાઇડના સ્થળાંતરશીલ નિવેશનું ઉદાહરણ છે. સક્રિય ઉત્પ્રેરક પ્રજાતિઓ (4) માંથી એસિટિલ આયોડાઇડના રિડક્ટિવ નાબૂદી દ્વારા પુનર્જીવિત થાય છે, જે ડી-ઇન્સર્શન પ્રતિક્રિયા છે. ઓલેફિન નિવેશ ટાઇટેનિયમ આલ્કાઈલ્સમાં ઇથિલિન અને પ્રોપીલીનનું નિવેશ એ ઝીગલર-નાટ્ટા ઉત્પ્રેરણાનો પાયાનો છે, જે પોલિઇથિલિન અને પોલીપ્રોપીલીનનો વ્યાવસાયિક માર્ગ છે. આ તકનીકમાં મુખ્યત્વે વિજાતીય ઉત્પ્રેરકનો સમાવેશ થાય છે, પરંતુ તે વ્યાપક રીતે માનવામાં આવે છે કે સજાતીય પ્રણાલીઓ પરના સિદ્ધાંતો અને અવલોકનો ઘન-સ્થિતિ આવૃત્તિઓને લાગુ પડે છે. સંબંધિત તકનીકોમાં શેલ હાયર ઓલેફિન પ્રક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે જે ડિટર્જન્ટ પ્રીકર્સરનું ઉત્પાદન કરે છે. ઓલિફિનને દાખલ કરતા પહેલા ધાતુ સાથે સંકલિત કરી શકાય છે. ધાતુની લિગાન્ડ ઘનતાના આધારે, ઓલેફિન માટે સંકલન સ્થળ પ્રદાન કરવા માટે લિગાન્ડનું વિયોજન જરૂરી હોઈ શકે છે. સંકલન રસાયણશાસ્ત્રમાં અન્ય નિવેશ પ્રતિક્રિયાઓ ઘણા ઇલેક્ટ્રોફિલિક ઓક્સાઇડ ધાતુના કાર્બન બંધમાં દાખલ થાય છે; તેમાં સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને નાઈટ્રિક ઓક્સાઇડનો સમાવેશ થાય છે. આ પ્રતિક્રિયાઓ મર્યાદિત વ્યવહારુ મહત્વ ધરાવે છે, પરંતુ ઐતિહાસિક રસ ધરાવે છે. સંક્રમણ ધાતુ આલ્કાઈલ્સ સાથે, આ ઓક્સાઇડ ઇલેક્ટ્રોફાઇલ્સ તરીકે વર્તે છે અને ધાતુઓ અને તેમના પ્રમાણમાં ન્યુક્લિયોફિલિક આલ્કાઈલ લિગાન્ડ્સ વચ્ચેના બંધનમાં દાખલ થાય છે. મેટલ સલ્ફર ડાયોક્સાઇડ કોમ્પ્લેક્સ પરના લેખમાં ચર્ચા કરવામાં આવી છે તેમ, SO2 દાખલ કરવાની ખાસ વિગતવાર તપાસ કરવામાં આવી છે. કાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્રમાં વધુ નિવેશ પ્રતિક્રિયાઓ ઇલેક્ટ્રોપોઝિટિવ ધાતુઓ જેમ કે સોડિયમ, પોટેશિયમ, મેગ્નેશિયમ, ઝિંક વગેરે. કાર્બન-હેલાઇડ બંધને તોડીને (હેલાઇડ ક્લોરિન, બ્રોમિન, આયોડિન હોઈ શકે છે) આલ્કાઈલ હેલાઇડમાં દાખલ કરી શકે છે અને કાર્બન-ધાતુ બંધ બનાવી શકે છે. આ પ્રતિક્રિયા સેટ મિકેનિઝમ (સિંગલ-ઇલેક્ટ્રોન-ટ્રાન્સફર મિકેનિઝમ) દ્વારા થાય છે. જો મેગ્નેશિયમ આલ્કાઈલ હેલાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, તો તે ગ્રિગનાર્ડ રીએજન્ટ બનાવે છે, અથવા જો લિથિયમ પ્રતિક્રિયા આપે છે, તો ઓર્ગેનોલિથિયમ રીએજન્ટ રચાય છે. આમ, આ પ્રકારની નિવેશ પ્રતિક્રિયાઓ રાસાયણિક સંશ્લેષણમાં મહત્વપૂર્ણ ઉપયોગો ધરાવે છે. સંદર્ભો ઓર્ગેનોમેટાલિક રસાયણશાસ્ત્ર