Structural isomerism Questions in Hindi

(A) एसीटोन $(CH_3COCH_3)$ और प्रोपेनल $(CH_3CH_2CHO)$ दोनों का आणविक सूत्र $C_3H_6O$ है।
एसीटोन में कीटोनिक क्रियात्मक समूह $(>C=O)$ होता है,जबकि प्रोपेनल में एल्डिहाइडिक क्रियात्मक समूह $(-CHO)$ होता है।
चूंकि उनका आणविक सूत्र समान है लेकिन क्रियात्मक समूह अलग-अलग हैं,इसलिए वे क्रियात्मक समावयवी कहलाते हैं।

(C) मेथॉक्सी मेथेन $(CH_3-O-CH_3)$ और एथेनॉल $(CH_3-CH_2-OH)$ का अणु सूत्र समान $(C_2H_6O)$ है लेकिन उनके क्रियात्मक समूह (ईथर और अल्कोहल) भिन्न हैं।
अतः,वे क्रियात्मक समूह समावयवी हैं।

(C) $C_2H_5OH$ डाइमिथाइल ईथर के साथ कार्यात्मक समावयवता प्रदर्शित करता है।
$\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} \text{ (एथेनॉल)} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{OCH}_3 \text{ (डाइमिथाइल ईथर)}$

(C) विकल्प $(A)$: $n$-ब्यूटेन और आइसो-ब्यूटेन श्रृंखला समावयवी हैं,क्रियात्मक समावयवी नहीं।
विकल्प $(B)$: डाइमिथाइल ईथर $(CH_3OCH_3)$ और इथेनॉल $(CH_3CH_2OH)$ क्रियात्मक समावयवी हैं क्योंकि इनमें अलग-अलग क्रियात्मक समूह (ईथर और अल्कोहल) होते हैं।
विकल्प $(C)$: प्रोपेन-$1$-ऑल $(CH_3CH_2CH_2OH)$ और प्रोपेन-$2$-ऑल $(CH_3CH(OH)CH_3)$ स्थान समावयवी हैं क्योंकि कार्बन श्रृंखला में हाइड्रॉक्सिल $(-OH)$ समूह का स्थान बदलता है।
विकल्प $(D)$: इथेनोइक एसिड $(CH_3COOH)$ और मिथाइल मेथेनोएट $(HCOOCH_3)$ क्रियात्मक समावयवी हैं क्योंकि इनमें अलग-अलग क्रियात्मक समूह (कार्बोक्सिलिक एसिड और एस्टर) होते हैं।

(D) यह अणु $2,3-$डाइब्रोमोब्यूटेन$-1,4-$डायोल है। इसकी संरचना $HOCH_2-CH(Br)-CH(Br)-CH_2OH$ है।
एक असममित कार्बन (कायरल केंद्र) वह कार्बन परमाणु है जो चार अलग-अलग समूहों से जुड़ा होता है।
दिए गए अणु में,$2$रे और $3$रे स्थान पर स्थित कार्बन $-H$,$-Br$,$-CH_2OH$ और दूसरे $-CH(Br)CH_2OH$ समूह से जुड़े हैं।
चूंकि ये दोनों कार्बन चार अलग-अलग समूहों से जुड़े हैं,इसलिए ये असममित कार्बन हैं।
अतः,इसमें $2$ असममित कार्बन उपस्थित हैं।

(A) $C_5H_{12}$ एक एल्केन है। इसकी निम्नलिखित संरचनाएं हो सकती हैं:
$(a)$ $n-$पेंटेन $(CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-CH_3)$
$(b)$ $2-$मिथाइल ब्यूटेन $(CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_3)$
$(c)$ $2,2-$डाइमिथाइल प्रोपेन $(CH_3-C(CH_3)_2-CH_3)$। इसे नियोपेंटेन के रूप में भी जाना जाता है।
अतः,$C_5H_{12}$ के $3$ आइसोमर्स होते हैं।

(D) क्रियात्मक समावयवी वे यौगिक होते हैं जिनका आणविक सूत्र समान होता है लेकिन क्रियात्मक समूह भिन्न होते हैं।
विकल्प $D$ में,$CH_3CH_2CH_2OH$ एक अल्कोहल है (क्रियात्मक समूह $-OH$),जबकि $CH_3-O-CH_2CH_3$ एक ईथर है (क्रियात्मक समूह $-O-$)।
दोनों यौगिकों का आणविक सूत्र $C_3H_8O$ है,लेकिन वे अलग-अलग क्रियात्मक समूह वर्गों से संबंधित हैं,इसलिए वे क्रियात्मक समावयवी हैं।

(C) $C_4H_9Br$ के लिए संरचनात्मक समावयवी निम्नलिखित हैं:
$1$. $CH_3CH_2CH_2CH_2Br$ ($1$-ब्रोमोब्यूटेन)
$2$. $CH_3CH_2CH(Br)CH_3$ ($2$-ब्रोमोब्यूटेन)
$3$. $(CH_3)_2CHCH_2Br$ ($1$-ब्रोमो-$2$-मिथाइलप्रोपेन)
$4$. $(CH_3)_3CBr$ ($2$-ब्रोमो-$2$-मिथाइलप्रोपेन)
इनमें से,$2$-ब्रोमोब्यूटेन $(CH_3CH_2CH(Br)CH_3)$ में $C_2$ स्थिति पर एक कायरल केंद्र होता है,जिसका अर्थ है कि यह प्रतिबिंब रूपों (enantiomers) की एक जोड़ी ($R$ और $S$ विन्यास) के रूप में मौजूद होता है।
अतः,त्रिविम समावयवियों सहित कुल समावयवियों की संख्या $4$ संरचनात्मक समावयवी + $1$ अतिरिक्त प्रतिबिंब रूप = $5$ समावयवी है।

(B) मेटामेरिज्म एक बहु-संयोजी (द्वि-संयोजी या त्रि-संयोजी) कार्यात्मक समूह के दोनों ओर कार्बन परमाणुओं के अलग-अलग वितरण के कारण उत्पन्न होता है।
मेटामेरिज्म प्रदर्शित करने वाले कार्यात्मक समूहों के उदाहरणों में ईथर $(-O-)$,कीटोन $(-CO-)$,और द्वितीयक एमाइन $(-NH-)$ शामिल हैं।

(B) कार्यात्मक समावयवता तब होती है जब यौगिकों का आणविक सूत्र समान होता है लेकिन कार्यात्मक समूह अलग-अलग होते हैं।
$C_2H_5CO_2H$ (प्रोपेनोइक एसिड) और $CH_3CO_2CH_3$ (मिथाइल एसीटेट) दोनों का आणविक सूत्र $C_3H_6O_2$ है।
प्रोपेनोइक एसिड में एक कार्बोक्सिलिक एसिड समूह $(-COOH)$ होता है,जबकि मिथाइल एसीटेट में एक एस्टर समूह $(-COOCH_3)$ होता है।
इसलिए,वे कार्यात्मक समावयवी हैं।

(D) क्रियात्मक समावयवी वे यौगिक होते हैं जिनका आणविक सूत्र समान होता है लेकिन क्रियात्मक समूह भिन्न होते हैं।
विकल्प $(D)$ में,पहला यौगिक $CH_3CH_2CH_2OH$ (प्रोपेन$-1-$ऑल) है,जिसमें अल्कोहल $(-OH)$ क्रियात्मक समूह है।
दूसरा यौगिक $CH_3OCH_2CH_3$ (मेथॉक्सीएथेन) है,जिसमें ईथर $(-O-)$ क्रियात्मक समूह है।
चूंकि उनका आणविक सूत्र समान $(C_3H_8O)$ है लेकिन क्रियात्मक समूह अलग हैं,इसलिए वे क्रियात्मक समावयवी हैं।

(C) एक अणु असममित होता है यदि उसमें सममिति का कोई तत्व,जैसे कि सममिति का तल (plane of symmetry) या सममिति का केंद्र (center of symmetry) अनुपस्थित हो।
$A$: $cis-1-bromo-3-chlorocyclobutane$ में $C1$ और $C3$ से गुजरने वाला एक सममिति तल होता है।
$B$: $1-bromo-2,2-dichlorocyclopropane$ में $C1-Br$ बंध और $C2$ परमाणु से गुजरने वाला एक सममिति तल होता है।
$C$: $trans-1-bromo-3-chlorocyclobutane$ में सममिति का तल और सममिति का केंद्र दोनों ही अनुपस्थित होते हैं,जिससे यह असममित हो जाता है।
$D$: $1-bromo-2,2-dichlorocyclopropane$ में भी सममिति का तल मौजूद होता है।
अतः,सही विकल्प $C$ है।

(B) चलावयवता के लिए कार्बोनिल समूह $(C=O)$ के बगल में कम से कम एक $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु का होना आवश्यक है।
$A$. $(Me_3CCO)_3CH$ में केंद्रीय कार्बन पर एक $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु होता है,जो तीन कार्बोनिल समूहों से घिरा होता है,जिससे यह अत्यधिक अम्लीय हो जाता है और चलावयवता प्रदर्शित करने में सक्षम होता है।
$B$. साइक्लोहेक्स$-2-$ईन$-1,4-$डायोन में $C-5$ और $C-6$ स्थितियों पर $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु होते हैं,जो इसे कीटो-एनोल चलावयवता प्रदर्शित करने की अनुमति देते हैं।
$C$. साइक्लोहेक्सा$-2,5-$डाईईन$-1,4-$डायोन (p-बेंजोक्विनोन) में कोई $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु नहीं होता है,इसलिए यह चलावयवता प्रदर्शित नहीं कर सकता है।
$D$. साइक्लोहेक्सेन$-1,2-$डायोन में $C-3$ और $C-6$ स्थितियों पर $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु होते हैं,जो इसे कीटो-एनोल चलावयवता प्रदर्शित करने की अनुमति देते हैं।

(B) $MeCOCH_{2}CO_{2}Et$ एथिल एसीटोएसीटेट है,जो एक $\beta$-कीटो एस्टर है।
यह $\alpha$-हाइड्रोजन के कार्बोनिल ऑक्सीजन पर स्थानांतरण द्वारा इनोल बना सकता है।
सबसे स्थिर इनोल रूप वह है जो अंतःआणविक हाइड्रोजन बंधन और संयुग्मन (conjugation) द्वारा स्थिर होता है।
$MeC(OH)=CHCO_{2}Et$ में,इनोल द्वि-आबंध एस्टर कार्बोनिल समूह के साथ संयुग्मित है,और यह हाइड्रॉक्सिल समूह और एस्टर कार्बोनिल ऑक्सीजन के बीच अंतःआणविक हाइड्रोजन बंधन के माध्यम से एक स्थिर छह-सदस्यीय वलय बनाता है।
इसलिए,$MeC(OH)=CHCO_{2}Et$ सबसे अधिक योगदान देने वाला चलावयवी इनोल रूप है।

(A) कीटो-एनोल चलावयवता के लिए कार्बोनिल समूह $(C=O)$ के बगल में कम से कम एक $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु का होना आवश्यक है।
$C_6H_5COC_6H_5$ (बेंजोफेनोन) में,कार्बोनिल कार्बन दो फेनिल समूहों $(C_6H_5)$ से जुड़ा होता है।
इस अणु में कोई भी $\alpha$-कार्बन नहीं है जिसके पास $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु हो।
इसलिए,यह कीटो-एनोल चलावयवता प्रदर्शित नहीं कर सकता है।

(C) अभिक्रिया $C_3H_8 \xrightarrow{-2H, +2Cl} C_3H_6Cl_2$ है।
$C_3H_6Cl_2$ के संरचनात्मक समावयवी हैं:
$1,1$-डाइक्लोरोप्रोपेन
$2,2$-डाइक्लोरोप्रोपेन
$1,2$-डाइक्लोरोप्रोपेन
$1,3$-डाइक्लोरोप्रोपेन
इनमें से,$1,2$-डाइक्लोरोप्रोपेन में एक कायरल कार्बन परमाणु ($C-2$ परमाणु) होता है,जिसका अर्थ है कि यह प्रतिबिंब रूपों (प्रकाशिक समावयवी) के एक जोड़े के रूप में मौजूद होता है।
इसलिए,कुल समावयवियों की संख्या $4$ संरचनात्मक समावयवी + $1$ अतिरिक्त प्रतिबिंब रूप = $5$ है।

(C) दो संरचनाओं के बीच संबंध निर्धारित करने के लिए,हम कायरल केंद्रों को $R/S$ विन्यास प्रदान करते हैं।
पहली संरचना $(I)$ के लिए:
ऊपरी कायरल केंद्र में $-OH$ $(1)$,$-CH_2OH$ $(2)$,$-CH_3$ $(3)$,और $-H$ $(4)$ हैं। $-H$ क्षैतिज रेखा पर होने के कारण,विन्यास $R$ है।
निचले कायरल केंद्र में $-OH$ $(1)$,$-CH(OH)CH_3$ $(2)$,$-CH_2OH$ $(3)$,और $-H$ $(4)$ हैं। विन्यास $R$ है।
दूसरी संरचना $(II)$ के लिए:
फिशर प्रोजेक्शन को कागज के तल में $180^{\circ}$ घुमाने से कायरल केंद्रों का विन्यास नहीं बदलता है।
संरचना $(II)$ को $180^{\circ}$ घुमाने के बाद,यह संरचना $(I)$ के समान हो जाती है।
इसलिए,दोनों संरचनाएं एक ही अणु को दर्शाती हैं।

(D) मेटा मेरिज्म (Metamerism) एक ही पॉलीवैलेंट क्रियात्मक समूह (जैसे $-O-$,$-S-$,$-NH-$,$-CO-$) से जुड़े एल्किल समूहों की प्रकृति में अंतर के कारण उत्पन्न होता है।
विकल्प $(D)$ में,दोनों अणु ईथर हैं और उनका आणविक सूत्र $C_{4}H_{10}O$ समान है।
$CH_{3}CH_{2}OCH_{2}CH_{3}$ डाईएथिल ईथर है,जिसमें ऑक्सीजन परमाणु दो एथिल समूहों से जुड़ा है।
$CH_{3}OCH_{2}CH_{2}CH_{3}$ मेथिल प्रोपिल ईथर है,जिसमें ऑक्सीजन परमाणु एक मेथिल समूह और एक प्रोपिल समूह से जुड़ा है।
चूंकि ऑक्सीजन परमाणु के चारों ओर एल्किल समूहों का वितरण अलग है,इसलिए वे मेटा मर्स हैं।