Structural isomerism Questions in Gujarati

(A) જેમિનલ (gem) ડાયબ્રોમાઈડ્સમાં,બે બ્રોમીન પરમાણુઓ એક જ કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાયેલા હોય છે.
આણ્વીય સૂત્ર $C_3H_6Br_2$ માટે,બે શક્ય જેમિનલ ડાયબ્રોમાઈડ્સ છે:
$1$. $1,1-$ડાયબ્રોમોપ્રોપેન $(CH_3-CH_2-CHBr_2)$
$2$. $2,2-$ડાયબ્રોમોપ્રોપેન $(CH_3-CBr_2-CH_3)$
આમ,$C_3H_6Br_2$ બે જેમ-ડાયબ્રોમાઈડ્સ દર્શાવી શકે છે.

(A) ક્રિયાશીલ સમઘટકો એવા સંયોજનો છે જેનું આણ્વીય સૂત્ર સમાન હોય પરંતુ ક્રિયાશીલ સમૂહો અલગ હોય છે.
એસ્ટર્સ (સામાન્ય સૂત્ર $C_nH_{2n}O_2$) એ કાર્બોક્સિલિક એસિડ અને હાઈડ્રોક્સી આલ્ડિહાઈડ/કીટોનના ક્રિયાશીલ સમઘટકો છે.
ઉદાહરણ તરીકે,મિથાઈલ એસિટેટ $(CH_3COOCH_3)$ અને $2$-હાઈડ્રોક્સીપ્રોપેનાલ $(CH_3CH(OH)CHO)$ બંનેનું આણ્વીય સૂત્ર $C_3H_6O_2$ છે.

(A) ટોટોમેરિઝમમાં એક જ અણુમાં એક પરમાણુથી બીજા પરમાણુ પર પ્રોટોન $(H^+)$ નું સ્થળાંતર થાય છે,જેની સાથે દ્વિબંધનું સ્થાન બદલાય છે.
વિકલ્પ $(a)$ માં,$H_2C=CH-CH=O$ અને $C^+H_2-CH=CH-O^-$ બંધારણો સંસ્પંદન (resonance) બંધારણો દર્શાવે છે કારણ કે માત્ર ઇલેક્ટ્રોન ગતિ કરે છે,જ્યારે પરમાણુઓના સ્થાન સમાન રહે છે.
તેથી,તે ટોટોમેરિઝમનું ઉદાહરણ નથી.
વિકલ્પ $(b)$,$(c)$,અને $(d)$ માં,હાઇડ્રોજન પરમાણુ (પ્રોટોન) તેનું સ્થાન બદલે છે,જે ટોટોમેરિઝમની લાક્ષણિકતા છે.

(D) દરેક વિકલ્પનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$A$: પેન્ટેનાલ અને $2$-મિથાઈલબ્યુટેનાલ એ શૃંખલા સમઘટકો છે,સ્થાનિક સમઘટકો નથી.
$B$: દર્શાવેલ બંધારણો સમાન અણુ ($2$-બ્રોમોબ્યુટેન) છે. તેઓ સમાન છે,પ્રતિબિંબીત સમઘટકો નથી.
$C$: આ બંધારણો ટ્રાન્સ-$1$-બ્રોમો-$2$-ક્લોરોસાયક્લોબ્યુટેન અને સિસ-$1$-બ્રોમો-$2$-ક્લોરોસાયક્લોબ્યુટેન છે. આ ડાયસ્ટીરિયોમર્સ છે,પ્રતિબિંબીત સમઘટકો નથી.
$D$: ઈથાઈલસાયક્લોબ્યુટેન અને $1,2$-ડાયમિથાઈલસાયક્લોબ્યુટેન એ સમાન આણ્વીય સૂત્ર $(C_6H_{12})$ ધરાવતા સમઘટકો છે પરંતુ રિંગ પર વિસ્થાપકોની ગોઠવણી અલગ છે,જે તેમને સ્થાનિક સમઘટકો તરીકે વર્ગીકૃત કરે છે.

(A) શરૂઆતનો પદાર્થ $1$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્સિન છે.
પ્રક્રિયા $1$: $(i) \ Hg(OAc)_2, H_2O$ અને $(ii) \ NaBH_4$ નો ઉપયોગ કરીને ઓક્સિમર્ક્યુરેશન-ડીમર્ક્યુરેશન માર્કોવનીકોવના નિયમનું પાલન કરે છે. હાઈડ્રોક્સિલ સમૂહ $(-OH)$ વધુ વિસ્થાપિત કાર્બન (મિથાઈલ સમૂહ ધરાવતો કાર્બન) સાથે જોડાય છે. આમ,નીપજ $(P)$ એ $1$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેનોલ છે.
પ્રક્રિયા $2$: $(i) \ BH_3-THF$ અને $(ii) \ H_2O_2, NaOH$ નો ઉપયોગ કરીને હાઈડ્રોબોરેશન-ઓક્સિડેશન એન્ટી-માર્કોવનીકોવના નિયમનું પાલન કરે છે. હાઈડ્રોક્સિલ સમૂહ $(-OH)$ ઓછા વિસ્થાપિત કાર્બન (મિથાઈલ સમૂહ ધરાવતા કાર્બનની બાજુનો કાર્બન) સાથે જોડાય છે. આમ,નીપજ $(Q)$ એ $2$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેનોલ છે.
$(P)$ ($1$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેનોલ) અને $(Q)$ ($2$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેનોલ) ની સરખામણી કરતા,તેઓ સમાન આણ્વિય સૂત્ર અને સમાન ક્રિયાશીલ સમૂહ ધરાવે છે,પરંતુ $-OH$ સમૂહનું સ્થાન અલગ છે. તેથી,તેઓ સ્થાન સમઘટકો છે.

(A) આપેલ અણુ $1,4$-ડાયસબસ્ટીટ્યુટેડ સાયક્લોહેક્સેન છે જેમાં એક વિસ્થાપક સમતલની ઉપર (વેજ) અને બીજો સમતલની નીચે (ડેશ) છે. આ $trans-1,4$-ડાયસબસ્ટીટ્યુટેડ સાયક્લોહેક્સેન આઈસોમરને અનુરૂપ છે.
સાયક્લોહેક્સેનના ચેર કન્ફોર્મેશનમાં,જો એક વિસ્થાપક એક્સિયલ અને બીજો ઇક્વેટોરિયલ સ્થિતિમાં હોય,તો તે $trans$ સંબંધ દર્શાવે છે. $trans-1,4$-ડાયસબસ્ટીટ્યુટેડ સાયક્લોહેક્સેન માટે,વિસ્થાપકો કાં તો બંને ઇક્વેટોરિયલ અથવા બંને એક્સિયલ હોવા જોઈએ. વિકલ્પ $A$ માં બંને વિસ્થાપકો ઇક્વેટોરિયલ સ્થિતિમાં છે,જે $trans$ આઈસોમર છે. તેથી,સાચો વિકલ્પ $A$ છે.

(C) મેટામેર્સ એવા આઈસોમર્સ છે જેનું આણ્વીય સૂત્ર સમાન હોય છે પરંતુ સમાન પોલીવેલેન્ટ ફંક્શનલ ગ્રુપ (જેમ કે $-O-$,$-S-$,$-CO-$,$-NH-$,વગેરે) સાથે જોડાયેલા આલ્કાઈલ ગ્રુપની પ્રકૃતિમાં અલગ પડે છે.
વિકલ્પ $(C)$ માં,બંને સંયોજનોનું આણ્વીય સૂત્ર $C_5H_{12}O$ છે.
$1.$ $CH_3-CH_2-O-CH(CH_3)_2$ (ઈથાઈલ આઈસોપ્રોપાઈલ ઈથર)
$2.$ $CH_3-CH_2-O-CH_2-CH_2-CH_3$ (ઈથાઈલ n-પ્રોપાઈલ ઈથર)
ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે જોડાયેલા આલ્કાઈલ ગ્રુપ અલગ હોવાથી (આઈસોપ્રોપાઈલ વિરુદ્ધ n-પ્રોપાઈલ),તેઓ મેટામેર્સ છે.

(A) સ્થાનિક સમઘટકતા ત્યારે જોવા મળે છે જ્યારે કાર્બન શૃંખલામાં ક્રિયાશીલ સમૂહ,વિસ્થાપિત સમૂહ અથવા બહુવિધ બંધનું સ્થાન બદલાય છે.
આલ્કેન માટે,સ્થાનિક સમઘટકતા દર્શાવવા માટેની સૌથી સરળ શૃંખલા $n$-બ્યુટેન $(CH_3-CH_2-CH_2-CH_3)$ અને આઇસોબ્યુટેન $(CH_3-CH(CH_3)-CH_3)$ છે,જેમાં $4$ કાર્બન પરમાણુઓની જરૂર પડે છે.
આલ્કીન માટે,સૌથી સરળ ઉદાહરણ બ્યુટ-$1$-ઈન $(CH_2=CH-CH_2-CH_3)$ અને બ્યુટ-$2$-ઈન $(CH_3-CH=CH-CH_3)$ છે,જેમાં પણ $4$ કાર્બન પરમાણુઓની જરૂર પડે છે.
આલ્કોહોલ માટે,સૌથી સરળ ઉદાહરણ પ્રોપેન-$1$-ઓલ $(CH_3-CH_2-CH_2-OH)$ અને પ્રોપેન-$2$-ઓલ $(CH_3-CH(OH)-CH_3)$ છે,જેમાં $3$ કાર્બન પરમાણુઓની જરૂર પડે છે.
જોકે,સામાન્ય રીતે હાઇડ્રોકાર્બન શૃંખલા માટે સ્થાનિક સમઘટકતા દર્શાવવા માટે જરૂરી કાર્બન પરમાણુઓની ન્યૂનતમ સંખ્યા $4$ ગણવામાં આવે છે.

(D) રચના $1$ એ $CH_3-CH_2-CO-CH_2-CH_3$ (પેન્ટેન-$3$-ઓન) છે,જે કીટોન છે.
રચના $2$ એ $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CHO$ (પેન્ટેનાલ) છે,જે આલ્ડિહાઈડ છે.
બંને સંયોજનોનું આણ્વીય સૂત્ર $C_5H_{10}O$ સમાન છે પરંતુ તેમાં અલગ-અલગ ક્રિયાશીલ સમૂહો છે.
તેથી,તેઓ ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકો છે.

(C) $1$. શરૂઆતનું દ્રવ્ય પ્રોપીન $(CH_3-CH=CH_2)$ છે.
$2$. પ્રોપીનનું એસિડ-કેટેલાઈઝ્ડ હાઈડ્રેશન $(H_3O^+)$ માર્કોવનીકોવના નિયમ મુજબ થાય છે,જેમાં હાઈડ્રોક્સિલ સમૂહ વધુ વિસ્થાપિત કાર્બન સાથે જોડાય છે,જે નીપજ $A$ તરીકે પ્રોપેન$-2-$ઓલ $(CH_3-CH(OH)-CH_3)$ આપે છે.
$3$. પ્રોપીનનું હાઈડ્રોબોરેશન-ઓક્સિડેશન $((i) BH_3/THF, (ii) H_2O_2/OH^-)$ એન્ટી-માર્કોવનીકોવના નિયમ મુજબ થાય છે,જેમાં હાઈડ્રોક્સિલ સમૂહ ઓછા વિસ્થાપિત કાર્બન સાથે જોડાય છે,જે નીપજ $B$ તરીકે પ્રોપેન$-1-$ઓલ $(CH_3-CH_2-CH_2OH)$ આપે છે.
$4$. $A$ (પ્રોપેન$-2-$ઓલ) અને $B$ (પ્રોપેન$-1-$ઓલ) ની સરખામણી કરતા,બંને સમાન આણ્વીય સૂત્ર $(C_3H_8O)$ ધરાવતા આલ્કોહોલ છે,પરંતુ ક્રિયાશીલ સમૂહ $(-OH)$ નું સ્થાન અલગ છે. તેથી,તેઓ સ્થાન સમઘટકો છે.

(C) મેટામરિઝમ એ બંધારણીય સમઘટકતાનો એક પ્રકાર છે જે બહુસંયોજક ક્રિયાશીલ સમૂહ (જેમ કે $-O-$,$-S-$,$-NH-$,$-CO-$,વગેરે) ની બંને બાજુએ કાર્બન પરમાણુઓના અલગ-અલગ વિતરણને કારણે ઉદભવે છે.
વિકલ્પ $C$ માં,ક્રિયાશીલ સમૂહ એસ્ટર સમૂહ $(-COO-)$ છે.
પ્રથમ અણુમાં,ફિનાઈલ સમૂહ કાર્બોનિલ કાર્બન સાથે જોડાયેલ છે,અને સાયક્લોહેક્ઝાઈલ સમૂહ ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે જોડાયેલ છે (ફિનાઈલ બેન્ઝોએટ).
બીજા અણુમાં,સાયક્લોહેક્ઝાઈલ સમૂહ કાર્બોનિલ કાર્બન સાથે જોડાયેલ છે,અને ફિનાઈલ સમૂહ ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે જોડાયેલ છે (સાયક્લોહેક્ઝાઈલ બેન્ઝોએટ).
બહુસંયોજક એસ્ટર ક્રિયાશીલ સમૂહની આસપાસ આલ્કાઈલ/એરાઈલ સમૂહોનું વિતરણ અલગ હોવાથી,આ મેટામર્સ છે.

(D) આપેલા સંયોજનો $CH_3-CH_2-O-CH_2-CH_3$ (ડાયઈથાઈલ ઈથર) અને $CH_3-O-CH_2-CH_2-CH_3$ (મિથાઈલ પ્રોપાઈલ ઈથર) છે.
બંને સંયોજનો સમાન ક્રિયાશીલ સમૂહ (ઈથર) ધરાવે છે પરંતુ ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે જોડાયેલા આલ્કાઈલ સમૂહો અલગ છે.
જે સમઘટકો ક્રિયાશીલ સમૂહની બંને બાજુએ કાર્બન પરમાણુઓની વહેંચણીમાં ભિન્નતા ધરાવે છે,તેમને મેટામેર્સ (મધ્યવયવી) કહેવામાં આવે છે.
તેથી,આ મેટામેર્સ છે.

(C) બંને સંયોજનોનું આણ્વીય સૂત્ર $C_3H_7NO$ છે.
$CH_3-CH_2-NH-CHO$ એ એમાઇડ ($N$-ઇથાઇલફોર્મામાઇડ) છે,જેમાં એમાઇડ ક્રિયાશીલ સમૂહ રહેલો છે.
$CH_3-CH(NH_2)-CHO$ એ એમિનો-આલ્ડિહાઇડ ($2$-એમિનોપ્રોપેનાલ) છે,જેમાં એમિન અને આલ્ડિહાઇડ બંને ક્રિયાશીલ સમૂહો રહેલા છે.
તેમનું આણ્વીય સૂત્ર સમાન હોવા છતાં ક્રિયાશીલ સમૂહો અલગ હોવાથી,તેઓ ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકો છે.

(D) બંધારણીય સમઘટકો એવા સંયોજનો છે જેનું આણ્વીય સૂત્ર સમાન હોય પરંતુ બંધારણીય ગોઠવણી અલગ હોય. $C_3H_6O$ આણ્વીય સૂત્ર માટે,કુલ $9$ બંધારણીય સમઘટકો શક્ય છે.

(A) પ્રથમ રચના $3$-મિથાઈલહેક્ઝેન છે,જેમાં સૌથી લાંબી કાર્બન શૃંખલા $6$ કાર્બનની છે.
બીજી રચના $3$-ઈથાઈલપેન્ટેન છે,જેમાં સૌથી લાંબી કાર્બન શૃંખલા $5$ કાર્બનની છે.
બંને સંયોજનોનું આણ્વીય સૂત્ર $(C_7H_{16})$ સમાન છે પરંતુ તેમની મુખ્ય કાર્બન શૃંખલાની લંબાઈ અલગ છે.
તેથી,તેઓ શૃંખલા સમઘટકો છે.

(C) ટોટોમેરિઝમ માટે કાર્બોનિલ સમૂહની બાજુમાં $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુની હાજરી જરૂરી છે જે કીટો-ઈનોલ આંતરરૂપાંતરણને મંજૂરી આપે છે.
$(i)$ $C_6H_5-CH=CH-OH$ એ ઈનોલ સ્વરૂપ છે જે અનુરૂપ આલ્ડિહાઈડમાં ટોટોમેરાઈઝ થઈ શકે છે.
(ii) $p$-બેન્ઝોક્વિનોનમાં ટોટોમેરાઈઝેશન માટે કોઈ $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ ઉપલબ્ધ નથી.
(iii) આ બંધારણમાં $CH_2$ સમૂહ પર $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ છે,જે તેને ફિનોલ વ્યુત્પન્ન તરીકે ટોટોમેરાઈઝ થવા દે છે.
(iv) સાયક્લોહેક્ઝેનોનમાં $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ છે,જે તેને ઈનોલ ટોટોમર બનાવવાની મંજૂરી આપે છે.
તેથી,સંયોજનો $(i), (iii),$ અને $(iv)$ ટોટોમેરિઝમ દર્શાવે છે.

(C) ટૉટોમેરિઝમ માટે કાર્બોનિલ સમૂહની બાજુમાં $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુની હાજરી જરૂરી છે.
$1$. સાયક્લોહેક્સા-$2,4$-ડાયઈન-$1$-ઓન: આ સંયોજનમાં $C-6$ સ્થાન પર $\alpha$-હાઇડ્રોજન છે,તેથી તે ટૉટોમેરિઝમ દર્શાવી શકે છે.
$2$. $p$-બેન્ઝોક્વિનોન મોનોક્સાઈમ: આ સંયોજનમાં ઓક્સાઈમ સમૂહ $(=N-OH)$ છે અને તે નાઈટ્રોસો-ઓક્સાઈમ ટૉટોમેરિઝમ દર્શાવી શકે છે.
$3$. $2,2,6,6$-ટેટ્રામિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેનોન: આ સંયોજનમાં કોઈ $\alpha$-હાઇડ્રોજન નથી કારણ કે તમામ ચાર $\alpha$-સ્થાન મિથાઈલ સમૂહો દ્વારા જોડાયેલા છે. તેથી,તે કીટો-ઈનોલ ટૉટોમેરિઝમ દર્શાવી શકતું નથી.
$4$. $4,4$-ડાયમિથાઈલસાયક્લોહેક્સા-$2,5$-ડાયઈન-$1$-ઓન: આ સંયોજનમાં $C-2$ અને $C-6$ સ્થાન પર $\alpha$-હાઇડ્રોજન છે,તેથી તે ટૉટોમેરિઝમ દર્શાવી શકે છે.
આમ,સંયોજનો $1$,$2$,અને $4$ ટૉટોમેરિઝમ દર્શાવે છે. કુલ સંખ્યા $3$ છે.

(A) વિકલ્પ $A$ ખોટો છે કારણ કે $CH_3-CH_2-CH_2-OH$ (પ્રોપેન$-1-$ઓલ) અને $CH_3-CH(OH)-CH_3$ (પ્રોપેન$-2-$ઓલ) એ સ્થાન સમઘટકો છે,ક્રિયાશીલ સમૂહ સમઘટકો નથી. તેઓ સમાન આણ્વીય સૂત્ર અને સમાન ક્રિયાશીલ સમૂહ $(-OH)$ ધરાવે છે,પરંતુ $-OH$ સમૂહનું સ્થાન અલગ છે.
વિકલ્પ $B$ સાચો છે કારણ કે આલ્કોહોલ અને ઈથર ક્રિયાશીલ સમઘટકો છે.
વિકલ્પ $C$ સાચો છે કારણ કે સ્થાન સમઘટકતા માટે સમાન ક્રિયાશીલ સમૂહ હોવો જરૂરી છે; અહીં એક આલ્કોહોલ છે અને બીજો ઈથર છે.
વિકલ્પ $D$ સાચો છે કારણ કે કાર્બોક્સિલિક એસિડ અને એસ્ટર ક્રિયાશીલ સમઘટકો છે.

(B) મેટામરિઝમ એ બંધારણીય સમઘટકતાનો એક પ્રકાર છે જે સમાન બહુસંયોજક ક્રિયાશીલ સમૂહ (જેમ કે $-O-$,$-S-$,$-NH-$,$-CO-$,$-N < $) ની બંને બાજુએ આલ્કાઈલ સમૂહોની અલગ-અલગ વહેંચણીને કારણે ઉદભવે છે.
$1.$ વિકલ્પ $(A)$ માં ક્રિયાશીલ સમૂહના સમઘટકો (એસ્ટર અને કાર્બોક્સિલિક એસિડ) છે.
$2.$ વિકલ્પ $(B)$ માં મેટામર્સ છે કારણ કે નાઈટ્રોજન પરમાણુ સાથે જોડાયેલા આલ્કાઈલ સમૂહો અલગ છે: $N,N$-ડાયઈથાઈલમિથાઈલેમાઈન (સમૂહો: $CH_3, C_2H_5, C_2H_5$) અને $N,N$-ડાયમિથાઈલપ્રોપાઈલેમાઈન (સમૂહો: $CH_3, CH_3, C_3H_7$).
$3.$ વિકલ્પ $(C)$ માં સ્થાન સમઘટકો છે.
$4.$ વિકલ્પ $(D)$ માં શૃંખલા સમઘટકો છે.
તેથી,મેટામર્સની સાચી જોડી વિકલ્પ $(B)$ માં આપેલી છે.

(D) મેસો સંયોજન એ એક અચિરાલ અણુ છે જેમાં ચિરાલ કેન્દ્રો હોય છે પરંતુ તેમાં આંતરિક સમપ્રમાણતાનું સમતલ અથવા વ્યુત્ક્રમણનું કેન્દ્ર હોય છે,જે તેને પ્રકાશીય રીતે નિષ્ક્રિય બનાવે છે.
$A$: $cis-1,3-dimethylcyclopentane$ માં $C-2$ પરમાણુમાંથી પસાર થતું સમપ્રમાણતાનું સમતલ છે,જે તેને મેસો સંયોજન બનાવે છે.
$B$: $2,3-dibromobutane$ (આપેલ ફિશર પ્રોજેક્શનમાં) બે ચિરાલ કાર્બન વચ્ચે પસાર થતું સમપ્રમાણતાનું સમતલ ધરાવે છે,જે તેને મેસો સંયોજન બનાવે છે.
$C$: $5,5-dibromocyclohexa-1,3-diene$ અચિરાલ છે કારણ કે તેમાં કોઈ ચિરાલ કેન્દ્રો નથી (બે $Br$ પરમાણુઓ ધરાવતો કાર્બન ચિરાલ નથી).
$D$: $2,3,4-tribromopentane$ (આપેલ સ્ટીરિયોકેમિસ્ટ્રી સાથે) મધ્ય $C-3$ પરમાણુમાંથી પસાર થતું સમપ્રમાણતાનું સમતલ ધરાવે છે,જે તેને મેસો સંયોજન બનાવે છે.
તેથી,$A, B,$ અને $D$ મેસો સંયોજનો છે.

(C) નાઈટ્રોઈથેન $(CH_3CH_2NO_2)$ માં નાઈટ્રો ગ્રુપ સાથે જોડાયેલા કાર્બન પરમાણુ સાથે $\alpha$-હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ હોય છે.
આ $\alpha$-હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ એસિડિક હોય છે,જે અણુને એસી-નાઈટ્રો સ્વરૂપ $(CH_3CH=N(O)OH)$ બનાવવા માટે ટોટોમેરાઈઝેશન પ્રક્રિયા કરવા દે છે.
આમ,નાઈટ્રોઈથેન નીચે મુજબ ટોટોમેરિઝમ દર્શાવે છે:
$CH_3-CH_2-N^+(O)O^- \rightleftharpoons CH_3-CH=N^+(OH)O^-$

(D) સમઘટકો છે કે નહીં તે નક્કી કરવા માટે,આપણે દરેક માટે અસંતૃપ્તતાની માત્રા $(DOU)$ ગણીએ છીએ:
દરેક સંયોજનનું આણ્વીય સૂત્ર $C_8H_{14}$ છે અને $DOU = 2$ છે. બધા સંયોજનો $C_8H_{14}$ ના સમઘટકો છે.

(D) $3$-ethyl-$2$-methylpentane નું આણ્વીય સૂત્ર $C_8H_{18}$ છે (તેમાં $8$ કાર્બન પરમાણુઓ છે).
$n$-Heptane $(C_7H_{16})$,$2,3$-dimethylpentane $(C_7H_{16})$,અને $3$-methylhexane $(C_7H_{16})$ બધામાં માત્ર $7$ કાર્બન પરમાણુઓ છે.
સમઘટકો માટે સમાન આણ્વીય સૂત્ર હોવું જરૂરી છે,તેથી આપેલા તમામ વિકલ્પો $3$-ethyl-$2$-methylpentane ના સમઘટકો નથી.

(D) સંયોજન $(1)$ $(CH_3CH_2CHO)$ નું આણ્વીય સૂત્ર $C_3H_6O$ છે.
સંયોજન $(2)$ એ એસિટોન $(CH_3COCH_3)$ છે,જેનું આણ્વીય સૂત્ર $C_3H_6O$ છે.
સંયોજન $(3)$ એ પ્રોપ$-1-$ઈન$-1-$ઓલ $(CH_3CH=CHOH)$ છે,જેનું આણ્વીય સૂત્ર $C_3H_6O$ છે.
સંયોજન $(4)$ એ $2-$મિથાઈલઓક્સિરેન છે,જેનું આણ્વીય સૂત્ર $C_3H_6O$ છે.
આમ,બધા સંયોજનો સમાન આણ્વીય સૂત્ર $C_3H_6O$ ધરાવે છે,તેથી તેઓ એકબીજાના સમઘટકો છે.

(B) પ્રથમ સંયોજન $1,2,4$-ટ્રાયમિથાઈલસાયક્લોપેન્ટેન છે જે ચોક્કસ સ્ટીરિયોકેમિકલ ગોઠવણી ધરાવે છે. બીજું સંયોજન પણ $1,2,4$-ટ્રાયમિથાઈલસાયક્લોપેન્ટેન છે પરંતુ તેમાં અવકાશમાં મિથાઈલ જૂથોની સાપેક્ષ ગોઠવણી અલગ છે. તેમની પાસે સમાન આણ્વિય સૂત્ર અને જોડાણ છે પરંતુ તેઓ એકબીજાના અરીસાના પ્રતિબિંબ નથી,તેથી તેઓ ડાયાસ્ટીરિયોમર્સ છે.

(D) વિસ્થાપિત સાયક્લોહેક્ઝેનની સ્થિરતા વિષુવવૃત્તીય (equatorial) સ્થાનમાં રહેલા વિસ્થાપકોની સંખ્યા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
$1,4$-ડાયમિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેન (trans) માં,બંને મિથાઈલ જૂથો ચેર કન્ફોર્મેશનમાં એકસાથે વિષુવવૃત્તીય સ્થાન રોકી શકે છે.
આ $1,3$-ડાયએક્સિયલ આંતરક્રિયાઓ અને સ્ટેરિક અપાકર્ષણને ઘટાડે છે,જે તેને આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી ઓછી ઉર્જા ધરાવતું સૌથી સ્થિર આઈસોમર બનાવે છે.

(A) $cis-1-Ethyl-3-methylcyclohexane$ માં,બંને વિસ્થાપકો સાયક્લોહેક્સેન રિંગની એક જ બાજુએ હોય છે,જેના કારણે ચેર કન્ફોર્મેશનમાં ઇથાઇલ અને મિથાઇલ જૂથો વચ્ચે અવકાશી અપાકર્ષણ (steric repulsion) થાય છે.
$trans-1-Ethyl-3-methylcyclohexane$ માં,વિસ્થાપકો રિંગની વિરુદ્ધ બાજુએ હોય છે,જે અવકાશી અવરોધને ઘટાડે છે.
તેથી,$trans$ આઇસોમર $cis$ આઇસોમર કરતા વધુ સ્થિર છે.

(B) મેસો સંયોજન એ એક અકાયરલ (achiral) અણુ છે જેમાં કાયરલ કેન્દ્રો હોય છે પરંતુ આંતરિક સમપ્રમાણતાના સમતલને કારણે તે તેના અરીસાના પ્રતિબિંબ પર અધ્યારોપિત થઈ શકે છે.
કોઈ અણુ મેસો સ્વરૂપ દર્શાવે તે માટે,તેમાં ઓછામાં ઓછા બે સમાન કાયરલ કેન્દ્રો હોવા જોઈએ.
$2,3$-ડાયક્લોરોબ્યુટેન $(CH_3-CHCl-CHCl-CH_3)$ માં $C_2$ અને $C_3$ પર બે કાયરલ કેન્દ્રો છે. બંને કાયરલ કેન્દ્રો સાથે જોડાયેલા સમૂહો સમાન હોવાથી,તે મેસો સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવી શકે છે જ્યાં આંતરિક સમપ્રમાણતાનું સમતલ $C_2$ અને $C_3$ ની વચ્ચેથી પસાર થાય છે.

(C) $1,3-$ડાયક્લોરોસાયક્લોહેક્ઝેન માટે,આપણી પાસે $1$ અને $3$ સ્થાન પર બે કાઈરલ કેન્દ્રો છે.
$1$. $cis-1,3-$ડાયક્લોરોસાયક્લોહેક્ઝેન આઈસોમરમાં સમતલ સંમિતિ (plane of symmetry) હોય છે,જે તેને અકાઈરલ મેસો સંયોજન (પ્રકાશિક રીતે નિષ્ક્રિય) બનાવે છે.
$2$. $trans-1,3-$ડાયક્લોરોસાયક્લોહેક્ઝેન આઈસોમર એનાન્ટીઓમર્સની જોડી તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે (એકબીજા પર અધ્યારોપિત ન થઈ શકે તેવી અરીસાની છબીઓ),જે પ્રકાશિક રીતે સક્રિય છે.
તેથી,કુલ સ્ટીરિયોઆઈસોમર્સની સંખ્યા $1$ (મેસો) $+ 2$ (એનાન્ટીઓમર્સ) $= 3$ છે.

(D) $2,4-$ડાયક્લોરોહેપ્ટેનનું બંધારણ $CH_3-CHCl-CH_2-CHCl-CH_2-CH_2-CH_3$ છે.
આ અણુમાં બે કાઈરલ કેન્દ્રો ($C_2$ અને $C_4$ પર) આવેલા છે.
અણુ અસમમિત હોવાથી,સ્ટીરિયોઆઈસોમર્સની સંખ્યા $2^n$ સૂત્ર દ્વારા મળે છે,જ્યાં $n$ એ કાઈરલ કેન્દ્રોની સંખ્યા છે.
અહીં,$n = 2$.
તેથી,કુલ સ્ટીરિયોઆઈસોમર્સની સંખ્યા $= 2^2 = 4$ થાય.

(C) આણ્વીય સૂત્ર $C_6H_{11}Br$ એ સાયક્લોપેન્ટેન વલય સાથે જોડાયેલ મિથાઈલ સમૂહ અને બ્રોમીન પરમાણુને અનુરૂપ છે. શક્ય બંધારણીય સમઘટકો નીચે મુજબ છે:
$1$. $1$-બ્રોમો-$1$-મિથાઈલસાયક્લોપેન્ટેન (એક સમઘટક).
$2$. $1$-બ્રોમો-$2$-મિથાઈલસાયક્લોપેન્ટેન ($cis$ અને $trans$ સમઘટકો તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે,કુલ $2$).
$3$. $1$-બ્રોમો-$3$-મિથાઈલસાયક્લોપેન્ટેન ($cis$ અને $trans$ સમઘટકો તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે,કુલ $2$).
$4$. (બ્રોમોમિથાઈલ)સાયક્લોપેન્ટેન (એક સમઘટક).
કુલ સરવાળો: $1 + 2 + 2 + 1 = 6$ સમઘટકો.

(B) ટૉટોમેરિઝમ માટે કાર્બોનિલ સમૂહ $(C=O)$ ની બાજુના $sp^3$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન પર ઓછામાં ઓછો એક $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ હોવો જરૂરી છે.
બંધારણ $I$ (p-બેન્ઝોક્વિનોન) માં કોઈ $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ નથી.
બંધારણ $II$ માં કાર્બોનિલ સમૂહની બાજુના $sp^3$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન પર $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ હાજર છે.
બંધારણ $III$ (o-બેન્ઝોક્વિનોન) માં કોઈ $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ નથી.
તેથી,માત્ર બંધારણ $II$ ટૉટોમેરિઝમ દર્શાવી શકે છે.

(C) આ અણુ $trans-1,3$-ડાયક્લોરોસાયક્લોબ્યુટેન છે.
તેમાં સમપ્રમાણતાનું એક સમતલ છે જે ક્લોરિન વિસ્થાપિત બે કાર્બન પરમાણુઓ ($C_1$ અને $C_3$) અને બે ક્લોરિન પરમાણુઓમાંથી પસાર થાય છે.
આ સમતલ $C_1$ અને $C_3$ પરમાણુઓ,તેમની સાથે જોડાયેલા બે $Cl$ પરમાણુઓ અને $C_1$ તથા $C_3$ સાથે જોડાયેલા બે $H$ પરમાણુઓને દ્વિભાજિત કરે છે.
કુલ દ્વિભાજિત પરમાણુઓ = $2$ $(C)$ + $2$ $(Cl)$ + $2$ $(H)$ = $6$ પરમાણુઓ.

(B) ક્રિયાશીલ સમઘટકો એવા સંયોજનો છે જેનું આણ્વીય સૂત્ર સમાન હોય પરંતુ ક્રિયાશીલ સમૂહ અલગ હોય.
$A$: sec-બ્યુટાઇલ આલ્કોહોલ $(CH_3CH(OH)CH_2CH_3)$ અને ડાયઇથાઇલ ઈથર $(CH_3CH_2OCH_2CH_3)$ ના આણ્વીય સૂત્રો અલગ છે.
$B$: બ્યુટેનાલ $(CH_3CH_2CH_2CHO)$ અને બ્યુટેન$-2-$ઓન $(CH_3COCH_2CH_3)$ બંનેનું આણ્વીય સૂત્ર $C_4H_8O$ છે. બ્યુટેનાલમાં આલ્ડિહાઇડ સમૂહ છે,જ્યારે બ્યુટેન$-2-$ઓનમાં કીટોન સમૂહ છે. તેથી,તેઓ ક્રિયાશીલ સમઘટકો છે.
$C$: પ્રોપેન$-1-$ઓલ $(C_3H_8O)$ અને પ્રોપેનાલ $(C_3H_6O)$ ના આણ્વીય સૂત્રો અલગ છે.
$D$: આ સમાન સંયોજનો છે.
તેથી,સાચી જોડી $B$ છે.

(C) કેન્દ્રની સમપ્રમાણતા $(COS)$ ધરાવવા માટે,અણુમાં એક એવું ઇન્વર્ઝન બિંદુ હોવું જોઈએ કે જેથી દરેક પરમાણુની વિરુદ્ધ દિશામાં સમાન અંતરે સમાન પરમાણુ હોય.
$1,3$-ડાયમિથાઈલસાયક્લોબ્યુટેન ($trans$-આઈસોમર) માં સમતલની સમપ્રમાણતા અને કેન્દ્રની સમપ્રમાણતા બંને જોવા મળે છે.

(B) મેસો સંયોજન એ અચિરાલ અણુ છે જે કાઈરલ કેન્દ્રો ધરાવે છે. તેમાં આંતરિક સમપ્રમાણતાનું સમતલ હોવું આવશ્યક છે.
$1,3$-ડાયમિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેનમાં,$cis$-આઈસોમરમાં $C_1$ અને $C_3$ કાર્બનમાંથી પસાર થતું સમપ્રમાણતાનું સમતલ હોય છે,જે તેને મેસો સંયોજન બનાવે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $B$ છે.

(B) ડાયાસ્ટીરિયોમર્સ એવા સ્ટીરિયો આઈસોમર્સ છે જે એકબીજાની અરીસાની પ્રતિબિંબ નથી.
બંધારણ $A$ માં ત્રણ કાઈરલ કેન્દ્રો છે.
દરેક બંધારણ માટે સાયક્લોહેક્સેન રિંગ પરના અવેજીઓની સાપેક્ષ સ્ટીરિયોકેમિસ્ટ્રી (વેજ અને ડેશ) નું વિશ્લેષણ કરીને:
બંધારણ $1$ માં $A$ ની તુલનામાં કેટલાક કાઈરલ કેન્દ્રો પર અલગ ગોઠવણી છે પરંતુ તે અરીસાનું પ્રતિબિંબ નથી,જે તેને ડાયાસ્ટીરિયોમર બનાવે છે.
બંધારણ $4$ માં પણ $A$ ની તુલનામાં કેટલાક કાઈરલ કેન્દ્રો પર અલગ ગોઠવણી છે અને તે અરીસાનું પ્રતિબિંબ નથી,જે તેને ડાયાસ્ટીરિયોમર બનાવે છે.
બંધારણ $2, 3,$ અને $5$ એ ચોક્કસ અવકાશી ગોઠવણીના આધારે $A$ સમાન અથવા $A$ ના એનાન્ટિઓમર્સ છે.
આમ,$1$ અને $4$ એ $A$ ના ડાયાસ્ટીરિયોમર્સ છે.

(C) આપેલ સંયોજન $Hexan-3-one$ છે: $CH_3-CH_2-C(=O)-CH_2-CH_2-CH_3$.
ઇનોલાઇઝેશન બે અલગ-અલગ $\alpha$-કાર્બન પર થઈ શકે છે:
$1.$ $C2$ પર: $CH_3-CH=C(OH)-CH_2-CH_2-CH_3$. આ ઇનોલમાં કાર્બન-કાર્બન દ્વિબંધ છે જેમાં દરેક કાર્બન પર અલગ જૂથો જોડાયેલા છે,તેથી તે ભૌમિતિક સમઘટકતા ($E$ અને $Z$ સ્વરૂપો) દર્શાવે છે. ($2$ સ્વરૂપો)
$2.$ $C4$ પર: $CH_3-CH_2-C(OH)=CH-CH_2-CH_3$. આ ઇનોલ પણ ભૌમિતિક સમઘટકતા ($E$ અને $Z$ સ્વરૂપો) દર્શાવે છે. ($2$ સ્વરૂપો)
ઇનોલ સ્વરૂપોની કુલ સંખ્યા = $2 + 2 = 4$.

(D) હેક્ઝેનનું આણ્વીય સૂત્ર $C_6H_{14}$ છે.
હેક્ઝેનના પાંચ બંધારણીય આઈસોમર છે: $n$-હેક્ઝેન,$2$-મિથાઈલપેન્ટેન,$3$-મિથાઈલપેન્ટેન,$2,2$-ડાયમિથાઈલબ્યુટેન અને $2,3$-ડાયમિથાઈલબ્યુટેન.
પ્રશ્નમાં આપેલી રચનાઓ છે:
$1$. $CH_3CH_2CH_2CH_2CH_2CH_3$ ($n$-હેક્ઝેન)
$2$. $(CH_3)_3CCH_2CH_3$ ($2,2$-ડાયમિથાઈલબ્યુટેન)
$3$. $(CH_3)_2CHCH_2CH_2CH_3$ ($2$-મિથાઈલપેન્ટેન)
$4$. $(CH_3)_2CHCH(CH_3)_2$ ($2,3$-ડાયમિથાઈલબ્યુટેન)
બાકી રહેલો પાંચમો આઈસોમર $3$-મિથાઈલપેન્ટેન છે.

(D) આણ્વિય સૂત્ર $C_6H_{14}$ એ આલ્કેન શ્રેણીનું છે. તેના બંધારણીય સમઘટકો નીચે મુજબ છે:
$1$. $n$-હેક્ઝેન: $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$
$2$. $2$-મિથાઈલપેન્ટેન: $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-CH_3$
$3$. $3$-મિથાઈલપેન્ટેન: $CH_3-CH_2-CH(CH_3)-CH_2-CH_3$
$4$. $2,3$-ડાયમિથાઈલબ્યુટેન: $CH_3-CH(CH_3)-CH(CH_3)-CH_3$
$5$. $2,2$-ડાયમિથાઈલબ્યુટેન: $CH_3-C(CH_3)_2-CH_2-CH_3$
આમ,કુલ $5$ બંધારણીય સમઘટકો મળે છે.

(A) સ્થાનિક સમઘટકો એવા સંયોજનો છે જેનું આણ્વીય સૂત્ર અને ક્રિયાશીલ સમૂહ સમાન હોય છે,પરંતુ કાર્બન શૃંખલા પર ક્રિયાશીલ સમૂહનું સ્થાન અલગ હોય છે.
વિકલ્પ $A$ માં,$CH_3-CH_2-CH_2-CO-CH_3$ એ $pentan-2-one$ છે અને $CH_3-CH_2-CO-CH_2-CH_3$ એ $pentan-3-one$ છે.
બંનેનું આણ્વીય સૂત્ર $C_5H_{10}O$ સમાન છે અને બંનેમાં કીટોન ક્રિયાશીલ સમૂહ છે,પરંતુ કાર્બોનિલ સમૂહ પ્રથમ સંયોજનમાં $C-2$ સ્થાન પર અને બીજા સંયોજનમાં $C-3$ સ્થાન પર છે.
તેથી,તેઓ સ્થાનિક સમઘટકો છે.

(B) $C_5H_{12}$ (પેન્ટેન) નીચે મુજબના શૃંખલા સમઘટકો ધરાવે છે:
$1.$ $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3$ ($n$-પેન્ટેન)
$2.$ $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3$ ($2$-મિથાઈલબ્યુટેન)
$3.$ $CH_3-C(CH_3)_2-CH_3$ ($2,2$-ડાયમિથાઈલપ્રોપેન)
આમ,કુલ $3$ શૃંખલા સમઘટકો છે.

(C) ટોટોમેરિઝમ,ખાસ કરીને કીટો-ઈનોલ ટોટોમેરિઝમ માટે કાર્બોનિલ સમૂહના પાડોશી કાર્બન પર ઓછામાં ઓછો એક $\alpha$-હાઈડ્રોજન પરમાણુ હોવો જરૂરી છે.
$1.$ એસીટાલ્ડિહાઈડ $(CH_3-C(=O)-H)$ માં,$\alpha$-કાર્બન ત્રણ $\alpha$-હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ સાથે જોડાયેલ છે,તેથી તે ટોટોમેરિઝમ દર્શાવે છે.
$2.$ ફોર્માલ્ડિહાઈડ $(H-C(=O)-H)$ માં કોઈ $\alpha$-કાર્બન પરમાણુ નથી.
$3.$ પિવલાલ્ડિહાઈડ $(CH_3-C(CH_3)_2-C(=O)-H)$ માં,$\alpha$-કાર્બન ત્રણ મિથાઈલ સમૂહો સાથે જોડાયેલ છે અને તેની પાસે કોઈ $\alpha$-હાઈડ્રોજન પરમાણુ નથી.
તેથી,માત્ર વિકલ્પ $(C)$ ટોટોમેરિઝમ દર્શાવે છે.

(C) ટોટોમેરિઝમ માટે કાર્બોનિલ સમૂહ $(C=O)$ ની બાજુમાં ઓછામાં ઓછો એક $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ હોવો જરૂરી છે જે વિદ્યુતઋણ પરમાણુ પર સ્થળાંતર કરી શકે.
$A$. $2$-પાયરિડોનમાં નાઇટ્રોજન પરમાણુ પર $\alpha$-હાઇડ્રોજન $(N-H)$ છે,જે કીટો-ઇનોલ ટોટોમેરિઝમની મંજૂરી આપે છે.
$B$. સાયક્લોહેક્સા-$2,4$-ડાયેનોનમાં $C-6$ સ્થાન પર $\alpha$-હાઇડ્રોજન છે.
$C$. $p$-બેન્ઝોક્વિનોનમાં કાર્બોનિલ સમૂહોની બાજુમાં કોઈ $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ નથી,કારણ કે તમામ સ્થાનો સંયુગ્મિત સિસ્ટમનો ભાગ છે.
$D$. બાયસાયક્લો$[2.2.1]$હેપ્ટાન-$2$-ઓનમાં $C-1$ અને $C-3$ સ્થાન પર $\alpha$-હાઇડ્રોજન છે.
તેથી,$p$-બેન્ઝોક્વિનોન ટોટોમેરિઝમ દર્શાવી શકતું નથી.

(A) પ્રથમ સંયોજન $2$-મિથાઈલટેટ્રાહાઈડ્રોફ્યુરાન છે (ઓક્સિજન પરમાણુ અને મિથાઈલ વિસ્થાપક ધરાવતી પાંચ સભ્યોની રિંગ).
બીજું સંયોજન ટેટ્રાહાઈડ્રોપાયરાન છે (ઓક્સિજન પરમાણુ ધરાવતી છ સભ્યોની રિંગ).
બંને સંયોજનોનું આણ્વીય સૂત્ર સમાન છે,$C_5H_{10}O$.
તેઓ રિંગના કદમાં અલગ પડે છે (એક પાંચ સભ્યોની રિંગ છે અને બીજી છ સભ્યોની રિંગ છે),તેથી તેઓ રિંગ-ચેઈન આઈસોમર (ખાસ કરીને,રિંગ-સાઈઝ આઈસોમર) તરીકે ઓળખાય છે.

(C) આપેલ સંયોજન $1,1-dideuterocyclohexane$ છે.
સ્થાનિક સમઘટકો એવા સમઘટકો છે જેનું આણ્વીય સૂત્ર સમાન હોય છે પરંતુ કાર્બન શૃંખલા પર ક્રિયાશીલ સમૂહ અથવા વિસ્થાપિતના સ્થાનમાં ભિન્નતા હોય છે.
$1,1-dideuterocyclohexane$ માટે,ડ્યુટેરિયમ અણુઓ $1$-સ્થાન પર નિશ્ચિત છે.
સાયક્લોહેક્સેન રિંગ પર બે ડ્યુટેરિયમ અણુઓના સ્થાન બદલીને,આપણે નીચે મુજબના સ્થાનિક સમઘટકો મેળવી શકીએ છીએ:
$1. 1,1-dideuterocyclohexane$
$2. 1,2-dideuterocyclohexane$
$3. 1,3-dideuterocyclohexane$
$4. 1,4-dideuterocyclohexane$
આમ,ડાયવિસ્થાપિત સાયક્લોહેક્સેન માટે $4$ શક્ય સ્થાનિક સમઘટકો છે.

(B) બંધારણ $I$ માં,વિસ્થાપકો ($-Br$ અને $-SO_3H$) બાયફિનાઈલ રિંગ સિસ્ટમ પર ચોક્કસ સ્થાનો પર જોડાયેલા છે.
બંધારણ $II$ માં,સમાન વિસ્થાપકો સમાન બાયફિનાઈલ રિંગ સિસ્ટમ પર અલગ-અલગ સ્થાનો પર જોડાયેલા છે.
બાયફિનાઈલ કોરના સંદર્ભમાં વિસ્થાપકોનું જોડાણ બદલાતું હોવાથી,આ બંધારણો સ્થાન સમઘટકો છે.

(D) પ્રથમ અણુ $1$-બ્રોમો-$1$-ક્લોરો-બ્યુટેન છે. બીજા અણુમાં કાયરલ કેન્દ્ર સાથે જોડાયેલ કાર્બન શૃંખલાની લંબાઈ અલગ છે.
પરમાણુઓની જોડાણની રીત અલગ હોવાથી,તેઓ બંધારણીય સમઘટકો છે.