Alkene Questions in Hindi

(B) $trans-2-butene$ की $BH_3$ और उसके बाद $H_2O_2/OH^-$ के साथ अभिक्रिया एक हाइड्रोबोरेशन-ऑक्सीकरण प्रक्रिया है,जो $syn-addition$ के माध्यम से होती है।
जब $trans-2-butene$ के द्वि-आबंध पर $OH$ और $H$ का $syn-addition$ होता है,तो यह $butan-2-ol$ बनाता है।
चूंकि उत्पाद $butan-2-ol$ में एक कायरल केंद्र होता है,इसलिए यह अभिक्रिया दोनों प्रतिबिंब रूपों (enantiomers) को समान मात्रा में उत्पन्न करती है,जिसके परिणामस्वरूप एक $racemic$ मिश्रण प्राप्त होता है।

(C) यह अभिक्रिया एक एल्कीन का जलयोजन दर्शाती है जिससे द्वितीयक अल्कोहल बनता है।
$1$. अम्ल-उत्प्रेरित जलयोजन $(H_2O/H^{+})$ में एक कार्बधनायन मध्यवर्ती शामिल होता है,जो अधिक स्थिर बेंजिलिक कार्बधनायन बनाने के लिए पुनर्विन्यासित हो जाएगा,जिससे एक अलग उत्पाद प्राप्त होगा।
$2$. हाइड्रोबोरोन-ऑक्सीकरण $(BH_3 \cdot THF/H_2O_2-OH^{-})$ एंटी-मार्कोवनिकोव नियम का पालन करता है,जो प्राथमिक अल्कोहल देगा।
$3$. ऑक्सीमर्क्यूरेशन-डीमर्क्यूरेशन $(Hg(OCOCH_3)_2 \cdot H_2O/NaBH_4 \cdot NaOH)$ कार्बधनायन पुनर्विन्यास के बिना मार्कोवनिकोव नियम का पालन करता है,जिससे वांछित द्वितीयक अल्कोहल प्राप्त होता है।
अतः,सही अभिकर्मक $(C)$ है।

(A) बेंज़ोयल पेरोक्साइड $((C_6H_5CO)_2O_2)$ की उपस्थिति में प्रोपीन और $HBr$ की अभिक्रिया मुक्त मूलक क्रियाविधि द्वारा होती है।
इसे खाराश प्रभाव या पेरोक्साइड प्रभाव के रूप में जाना जाता है।
इस प्रभाव के अनुसार,असममित एल्कीन में $HBr$ का योग एंटी-मार्कोवनिकोव नियम का पालन करता है।
इसलिए,ब्रोमीन परमाणु उस कार्बन परमाणु से जुड़ता है जिसके पास हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या अधिक होती है।
अभिक्रिया: $CH_3 - CH = CH_2 + HBr \xrightarrow{Peroxide} CH_3 - CH_2 - CH_2 - Br$ ($1$-ब्रोमोप्रोपेन)।
अतः,सही विकल्प $A$ है।

(B) ब्रोमीन की एथीन के साथ प्रतिक्रिया एक चक्रीय ब्रोमोनियम आयन मध्यवर्ती के निर्माण के माध्यम से आगे बढ़ती है।
मिथाइल अल्कोहल $(CH_3OH)$ जैसे विलायक में,चक्रीय ब्रोमोनियम आयन पर ब्रोमाइड आयन $(Br^-)$ या न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करने वाले विलायक अणु $(CH_3OH)$ द्वारा हमला किया जा सकता है।
$Br^-$ द्वारा हमले से $1, 2-\text{डाइब्रोमोएथेन}$ बनता है,जबकि $CH_3OH$ द्वारा हमले और उसके बाद डीप्रोटोनेशन से $BrCH_2CH_2OCH_3$ बनता है।

(B) यह अभिक्रिया एल्कीन पर $HI$ के इलेक्ट्रोफिलिक योग द्वारा आगे बढ़ती है।
$1$. सबसे स्थिर कार्बोकेशन बनाने के लिए द्वि-बंध का प्रोटोनेशन होता है। प्रारंभ में बना कार्बोकेशन साइक्लोपेंटाइल रिंग के बगल में स्थित एक सेकेंडरी कार्बोकेशन है।
$2$. रिंग के तनाव को कम करने और अधिक स्थिर टर्शियरी कार्बोकेशन बनाने के लिए,रिंग का विस्तार होता है,जो पांच-सदस्यीय रिंग को छह-सदस्यीय रिंग में परिवर्तित कर देता है।
$3$. परिणामी टर्शियरी कार्बोकेशन पर आयोडाइड आयन $(I^-)$ द्वारा आक्रमण किया जाता है जिससे अंतिम उत्पाद $1$-आयोडो-$1,2$-डाइमिथाइलसाइक्लोहेक्सेन प्राप्त होता है।

(A) $BH_3/THF$ के साथ एल्कीन का हाइड्रोबोरोन-ऑक्सीकरण एंटी-मार्कोवनिकोव नियम का पालन करता है,जहाँ बोरॉन परमाणु द्वि-आबंध के कम प्रतिस्थापित कार्बन परमाणु से जुड़ता है।
दिखाया गया उत्पाद ट्रिस($2$-मिथाइलब्यूटाइल)बोरेन है,जिसमें बोरॉन परमाणु से तीन $2$-मिथाइलब्यूटाइल समूह जुड़े होते हैं।
यह इंगित करता है कि प्रारंभिक एल्कीन $2$-मिथाइलब्यूट-$1$-ईन $(CH_2=C(CH_3)CH_2CH_3)$ होना चाहिए।
$BH_3$ के साथ अभिक्रिया पर,बोरॉन परमाणु टर्मिनल $CH_2$ समूह में जुड़ता है,जिसके परिणामस्वरूप दिखाया गया ट्राईअल्काइलबोरेन व्युत्पन्न बनता है।

(D) अभिक्रिया निम्नलिखित चरणों के माध्यम से आगे बढ़ती है:
$1$. $HBr$ द्वारा एल्कीन ($3,3$-Dimethyl-$1$-butene) का प्रोटोनेशन होकर एक द्वितीयक कार्बोकेशन $(CH_3-C(CH_3)_2-CH^+-CH_3)$ बनता है।
$2$. यह द्वितीयक कार्बोकेशन अधिक स्थिर तृतीयक कार्बोकेशन $(CH_3-C^+(CH_3)-CH(CH_3)_2)$ बनाने के लिए $1,2$-मिथाइल शिफ्ट से गुजरता है।
$3$. अंत में,ब्रोमाइड आयन $(Br^-)$ तृतीयक कार्बोकेशन पर हमला करता है और अंतिम उत्पाद,$2$-bromo-$2,3$-dimethylbutane प्राप्त होता है।

(C) प्रोपीन $(CH_3CH=CH_2)$ का प्रोपेन$-1-$ऑल $(CH_3CH_2CH_2OH)$ में रूपांतरण एक एंटी-मार्कोवनिकोव जलयोजन अभिक्रिया है।
यह रूपांतरण हाइड्रोबोरोन-ऑक्सीकरण प्रक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है।
पहले चरण में,डाइबोरेन $(B_2H_6)$ द्वि-आबंध में जुड़ता है,और दूसरे चरण में,क्षारीय हाइड्रोजन पेरोक्साइड $(H_2O_2/OH^-)$ के साथ ऑक्सीकरण से प्राथमिक अल्कोहल प्राप्त होता है।
इसलिए,अभिकर्मकों का सही समूह $B_2H_6$ और क्षारीय $H_2O_2$ है।

(C) यह अभिक्रिया पेरोक्साइड की उपस्थिति में एल्कीन के साथ $HBr$ के योग को दर्शाती है,जो एंटी-मार्कोवनिकोव नियम (खराश प्रभाव) का पालन करती है।
इस क्रियाविधि में,$Br^{\bullet}$ रेडिकल द्वि-आबंध के अंतिम कार्बन परमाणु पर आक्रमण करता है जिससे अधिक स्थिर द्वितीयक रेडिकल बनता है।
परिणामस्वरूप,हाइड्रोजन परमाणु आंतरिक कार्बन परमाणु पर जुड़ जाता है।
अंतिम उत्पाद $BrCH_2-CH_2(CH_2)_8COOH$ है।

(D) एल्कीन का उत्प्रेरकीय हाइड्रोजनीकरण $(H_2/Ni)$ द्वि-आबंध पर हाइड्रोजन के $syn$-योग द्वारा होता है।
$(a)$ $4-$मिथाइलमिथाइलीनसाइक्लोहेक्सेन हाइड्रोजनीकरण पर $cis-1,4-$डाइमिथाइलसाइक्लोहेक्सेन और $trans-1,4-$डाइमिथाइलसाइक्लोहेक्सेन दोनों देता है।
$(b)$ $1,4-$डाइमिथाइलसाइक्लोहेक्स$-1-$ईन भी इसी तरह $1,4-$डाइमिथाइलसाइक्लोहेक्सेन के $cis$ और $trans$ समावयवी देता है।
$(c)$ $3,3,6-$ट्राइमिथाइलसाइक्लोहेक्स$-1-$ईन भी हाइड्रोजनीकरण पर त्रिविम समावयवी उत्पाद देता है।
चूंकि सभी दिए गए एल्कीन $cis$ और $trans$ समावयवी दे सकते हैं, इसलिए सही उत्तर 'ये सभी' है।

(B) $HBr$ की एल्कीन के साथ अभिक्रिया इलेक्ट्रोफिलिक योग क्रियाविधि का पालन करती है।
पहले चरण में इलेक्ट्रोफाइल $(H^+)$ एल्कीन के द्वि-आबंध पर आक्रमण करके कार्बोनियम आयन (कार्बोकेशन) बनाता है।
यह चरण अभिक्रिया का वेग निर्धारक चरण है क्योंकि इसमें $\pi$-आबंध का टूटना शामिल है और यह एक धीमा चरण है।
अतः,सही उत्तर इलेक्ट्रोफाइल का धीमा योग है।

(D) एल्कीन में $Cl_2$ के इलेक्ट्रोफिलिक योग में,पहले चरण में एक चक्रीय हैलोनियम आयन मध्यवर्ती का निर्माण होता है। साइक्लोहेक्सिन के लिए,$Cl_2$ के साथ प्रतिक्रिया एक चक्रीय क्लोरोनियम आयन के निर्माण की ओर ले जाती है। यह प्रजाति एक साधारण ओपन-चेन कार्बोकेशन की तुलना में अधिक स्थिर है क्योंकि क्लोरीन परमाणु पर मौजूद लोन पेयर को कार्बोकेशन के खाली $p$-ऑर्बिटल में दान किया जा सकता है,जो प्रभावी रूप से सकारात्मक चार्ज को विस्थानीकृत (delocalize) करता है। इसलिए,चक्रीय क्लोरोनियम आयन सबसे स्थिर मध्यवर्ती है।

(C) दी गई अभिक्रिया में एक एल्कीन पर मुक्त मूलक $(Br^{\bullet})$ का आक्रमण होता है जिससे एक नया कार्बन-केंद्रित मूलक बनता है।
एक रेडिकल श्रृंखला अभिक्रिया में,वह चरण जो एक रेडिकल का उपभोग करता है और दूसरा रेडिकल उत्पन्न करता है,उसे संचरण (propagation) चरण के रूप में जाना जाता है।
अतः,सही उत्तर $(C)$ है।

(B) $H_2/Pt$ का उपयोग करके एल्कीन का उत्प्रेरकीय हाइड्रोजनीकरण एक सिन-एडिशन अभिक्रिया है।
उत्पाद के मेसो यौगिक होने के लिए,प्रारंभिक एल्कीन को द्वि-आबंध के एक ही तरफ दो हाइड्रोजन परमाणुओं के जुड़ने पर समरूपता का तल (plane of symmetry) रखने वाला अणु बनाने में सक्षम होना चाहिए।
दिए गए विकल्पों में से,सिस-$3,5$-डाइमिथाइलसाइक्लोहेक्स-$1$-ईन एल्कीन में समरूपता के तल की अनुपस्थिति के कारण प्रकाशिक रूप से सक्रिय है।
उत्प्रेरकीय हाइड्रोजनीकरण पर,दो हाइड्रोजन परमाणु द्वि-आबंध के एक ही फलक पर जुड़ते हैं,जिसके परिणामस्वरूप सिस-$1,3$-डाइमिथाइलसाइक्लोहेक्सेन प्राप्त होता है,जिसमें समरूपता का तल $(POS)$ होता है और इसलिए यह एक मेसो यौगिक है।
अतः,सही संरचना सिस-$3,5$-डाइमिथाइलसाइक्लोहेक्स-$1$-ईन है।

(B) यह अभिक्रिया पेरोक्साइड $(R_2O_2)$ की उपस्थिति में एल्कीन के साथ $HBr$ का एंटी-मार्कोवनिकोव योग है।
अभिकारक $3,4$-डाइमिथाइलहेक्स-$3$-ईन है।
मुक्त मूलक क्रियाविधि द्वारा $HBr$ जोड़ने पर,ब्रोमीन मूलक द्वि-आबंध के एक कार्बन पर और हाइड्रोजन दूसरे कार्बन पर जुड़ता है।
यह उत्पाद,$3$-ब्रोमो-$3,4$-डाइमिथाइलहेक्सेन में दो कायरल केंद्र बनाता है।
चूंकि दो कायरल केंद्र हैं,इसलिए $2^n = 2^2 = 4$ संभावित त्रिविम समावयवी (ऑप्टिकल आइसोमर्स) उत्पाद के रूप में बनते हैं।

(A) पेरोक्साइड की उपस्थिति में cis-$2$-butene की $HBr$ के साथ अभिक्रिया मुक्त मूलक योगज अभिक्रिया का पालन करती है।
सबसे पहले,पेरोक्साइड एक ब्रोमीन मूलक $(Br^{\bullet})$ उत्पन्न करता है।
यह मूलक cis-$2$-butene के द्वि-आबंध में जुड़कर एक द्वितीयक एल्किल मूलक मध्यवर्ती $(CH_3-CH^{\bullet}-CH(Br)-CH_3)$ बनाता है।
चूंकि मूलक कार्बन $sp^2$ संकरित और समतलीय होता है,इसलिए हाइड्रोजन परमाणु मूलक केंद्र के दोनों ओर से समान प्रायिकता के साथ जुड़ सकता है।
इसके परिणामस्वरूप $(R)$-$2$-bromobutane और $(S)$-$2$-bromobutane दोनों समान मात्रा में बनते हैं।
एनैन्शियोमर्स के $50:50$ मिश्रण को रेसेमिक मिश्रण कहा जाता है।

(C) $R_2C=CHR'$ संरचना वाले एल्कीन का रिडक्टिव ओजोनोलिसिस कार्बन-कार्बन द्वि-आबंध के विदलन (cleavage) को शामिल करता है।
यह अभिक्रिया एक ओजोनाइड मध्यवर्ती के निर्माण के माध्यम से आगे बढ़ती है,जिसे बाद में $Zn/H_2O$ या डाइमिथाइल सल्फाइड द्वारा अपचयित करके कार्बोनिल यौगिक प्राप्त किए जाते हैं।
$R_2C=CHR'$ के विदलन से एक कीटोन $(R_2C=O)$ और एक एल्डिहाइड $(R'-CHO)$ का निर्माण होता है।
अतः,उत्पाद $A$,$R_2C=O$ और $R'-CHO$ का मिश्रण है।

(B) $CH_2Cl_2$ में $MCPBA$ (मेटा-क्लोरोपरबेंजोइक एसिड) के साथ एल्कीन की अभिक्रिया एक इपोक्सिडेशन अभिक्रिया है।
यह अभिक्रिया स्टीरियोस्पेसिफिक है,जिसका अर्थ है कि प्रारंभिक एल्कीन की स्टीरियोकेमिस्ट्री उत्पाद में बनी रहती है।
चूंकि प्रारंभिक पदार्थ $cis-but-2-ene$ है,इसलिए उत्पाद $cis-2,3-dimethyloxirane$ (सिस-इपोक्साइड) होगा।
अतः,सही उत्पाद वह है जिसमें दो मिथाइल समूह इपोक्साइड रिंग के एक ही तरफ होते हैं।

(B) यह अभिक्रिया $1$-मिथाइलसाइक्लोपेंटीन का हाइड्रोबोरेशन-ऑक्सीकरण है।
हाइड्रोबोरेशन-ऑक्सीकरण एक सिन-एडिशन अभिक्रिया है जो एंटी-मार्कोवनिकोव नियम का पालन करती है।
$1$-मिथाइलसाइक्लोपेंटीन में,द्वि-आबंध $C_1$ और $C_2$ के बीच होता है।
$OH$ समूह कम प्रतिस्थापित कार्बन $(C_2)$ पर जुड़ता है और $H$ परमाणु अधिक प्रतिस्थापित कार्बन $(C_1)$ पर जुड़ता है।
चूंकि यह सिन-एडिशन है,इसलिए $H$ और $OH$ दोनों वलय के एक ही तरफ से जुड़ते हैं।
अतः,उत्पाद $2$-मिथाइलसाइक्लोपेंटेनॉल है जिसमें $C_1$ पर $H$ और $C_2$ पर $OH$ एक-दूसरे के सिस स्थिति में होते हैं।

(C) यह अभिक्रिया $BD_3$ और $CH_3CO_2T$ का उपयोग करके हाइड्रोबोरेशन-रिडक्शन अनुक्रम है।
चरण $1$: $THF$ में $BD_3$ के साथ प्रोपीन का हाइड्रोबोरेशन एंटी-मार्कोवनिकोव नियम का पालन करता है,जहाँ $D$ अधिक प्रतिस्थापित कार्बन पर और $B$ कम प्रतिस्थापित कार्बन पर जुड़ता है,जिससे $(CH_3-CH(D)-CH_2)_3B$ बनता है।
चरण $2$: $CH_3CO_2T$ (ड्यूटेरेटेड एसिटिक एसिड) के साथ उपचार प्रोटोडेबोरोनेशन के माध्यम से बोरॉन परमाणु को ट्रिटियम $(T)$ परमाणु से प्रतिस्थापित करता है।
अतः,अंतिम उत्पाद $(A)$ $CH_3-CHD-CH_2T$ है।

(D) यह अभिक्रिया एक प्रिन्स $(Prins)$ अभिक्रिया है,जिसमें अम्ल उत्प्रेरक $(H^+)$ की उपस्थिति में एक एल्कीन के साथ एल्डिहाइड (इस मामले में फॉर्मल्डिहाइड,$HCHO$) का इलेक्ट्रोफिलिक योग होता है।
$1$. प्रोटोनेटेड फॉर्मल्डिहाइड एक इलेक्ट्रोफाइल के रूप में कार्य करता है और कार्बोनियम आयन मध्यवर्ती बनाने के लिए $1$-मिथाइलसाइक्लोहेक्सीन के द्वि-आबंध पर आक्रमण करता है।
$2$. इसके बाद कार्बोनियम आयन पर जल $(H_2O)$ द्वारा आक्रमण होता है,जिससे अंतिम उत्पाद $1$-मिथाइल-$2$-(हाइड्रॉक्सीमिथाइल)साइक्लोहेक्सेन-$1$-ऑल प्राप्त होता है।

(B) $H_2O$ की उपस्थिति में एल्कीन की $Br_2$ के साथ अभिक्रिया एक हैलोहाइड्रिन निर्माण अभिक्रिया है।
यह अभिक्रिया एक चक्रीय ब्रोमोनियम आयन मध्यवर्ती के माध्यम से आगे बढ़ती है।
जल एक न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है और ब्रोमोनियम आयन के अधिक प्रतिस्थापित कार्बन परमाणु पर हमला करता है।
इसके परिणामस्वरूप द्वि-आबंध पर $-Br$ और $-OH$ समूहों का एंटी-एडिशन होता है।
दिए गए सबस्ट्रेट,$1$-एथिलसाइक्लोहेक्सीन के लिए,$-OH$ समूह एथिल युक्त कार्बन से जुड़ेगा और $-Br$ परमाणु आसन्न कार्बन से जुड़ेगा,जिसके परिणामस्वरूप $2$-ब्रोमो-$1$-एथिलसाइक्लोहेक्सेन-$1$-ओल का निर्माण होता है।

(A) अभिक्रिया अनुक्रम $1. \text{Hg(OAc)}_2, \text{H}_2\text{O}; 2. \text{NaBH}_4$ ऑक्सीमर्क्यूरेशन-डीमर्क्यूरेशन प्रक्रिया है।
यह अभिक्रिया मार्कोवनिकोव के नियम का पालन करते हुए द्वि-आबंध पर $\text{H}$ और $\text{OH}$ के एंटी-एडिशन को दर्शाती है।
$1$-मिथाइलसाइक्लोहेक्सीन के लिए,$\text{OH}$ समूह अधिक प्रतिस्थापित कार्बन (जिस पर मिथाइल समूह है) से जुड़ता है,जिससे $1$-मिथाइलसाइक्लोहेक्सेनॉल प्राप्त होता है।
चूंकि यह एंटी-एडिशन है,इसलिए सही उत्पाद $1$-मिथाइलसाइक्लोहेक्सेनॉल है।

(B) एक एल्कीन की पेरोक्सीएसिड (जैसे $mCPBA$) के साथ अभिक्रिया और उसके बाद एसिड-उत्प्रेरित हाइड्रोलिसिस $(H_3O^+)$ एक दो-चरणीय प्रक्रिया है जो एंटी-डाईहाइड्रॉक्सिलेशन में परिणामित होती है।
$1$. एल्कीन $mCPBA$ के साथ अभिक्रिया करके इपोक्साइड बनाता है।
$2$. इपोक्साइड पानी द्वारा एसिड-उत्प्रेरित रिंग ओपनिंग से गुजरता है,जो $S_N2$ जैसी क्रियाविधि द्वारा आगे बढ़ता है,जिसके परिणामस्वरूप दो हाइड्रॉक्सिल समूहों का एंटी-एडिशन होता है।
$1,2-dimethylcyclopent-1-ene$ के लिए,यह trans$-1,2-$dimethylcyclopentane$-1,2-$diol के निर्माण में परिणामित होता है।

(B) अभिक्रिया अनुक्रम इस प्रकार है:
$1$. प्रारंभिक पदार्थ ब्यूट$-1-$ईन $(CH_3-CH_2-CH=CH_2)$ है।
$2$. पेरोक्साइड की उपस्थिति में $HCl$ का योग एक रेडिकल योग है। हालाँकि,$HCl$ पेरोक्साइड के साथ एंटी-मार्कोवनिकोव योग नहीं दिखाता है क्योंकि $H-Cl$ बंध रेडिकल द्वारा तोड़े जाने के लिए बहुत मजबूत होता है। इसलिए,यह मार्कोवनिकोव के नियम का पालन करता है,जिससे $(A)$ के रूप में $2-$क्लोरोब्यूटेन $(CH_3-CH_2-CHCl-CH_3)$ प्राप्त होता है।
$3$. $(A)$ $(CH_3-CH_2-CHCl-CH_3)$ की $EtONa/\Delta$ (एक मजबूत क्षार) के साथ अभिक्रिया $E2$ विलोपन अभिक्रिया देती है।
$4$. ज़ैतसेव के नियम के अनुसार,अधिक प्रतिस्थापित एल्कीन मुख्य उत्पाद होता है। इसलिए,ब्यूट$-2-$ईन $(CH_3-CH=CH-CH_3)$ मुख्य उत्पाद $(Z)$ के रूप में बनता है।

(C) कोल्बे विद्युत-अपघटन में,विसिनल डाईकार्बोक्सिलिक अम्लों के पोटेशियम लवणों का विद्युत-अपघटन करने पर एल्कीन प्राप्त होता है।
यह अभिक्रिया मुक्त मूलक क्रियाविधि द्वारा संपन्न होती है:
$CH_3-CH(CO_2K)-CH(CO_2K)-CH_3 \xrightarrow{\text{electrolysis}} CH_3-CH=CH-CH_3 + 2CO_2 + H_2 + 2KOH$
संभावित ज्यामितीय समावयवियों में,मिथाइल समूहों के बीच त्रिविम बाधा (steric hindrance) कम होने के कारण trans-समावयवी अधिक स्थायी होता है।
अतः,मुख्य उत्पाद trans-ब्यूट$-2-$ईन है।

(B) $1$. $Na/liq. NH_3$ के साथ $Me-C \equiv C-Et$ का अपचयन करने पर $trans-pent-2-ene$ $(P)$ प्राप्त होता है।
$2$. $trans-pent-2-ene$ की $CCl_4$ में $Br_2$ के साथ अभिक्रिया एंटी-एडिशन (anti-addition) द्वारा होती है।
$3$. ट्रांस-एल्कीन में $Br_2$ का एंटी-एडिशन होने से इनैन्टीओमर्स का एक युग्म बनता है,जो एक रेसमिक मिश्रण बनाता है।
$4$. रेसमिक मिश्रण बाह्य प्रतिकर के कारण प्रकाशिक रूप से निष्क्रिय होता है,क्योंकि एक इनैन्टीओमर का प्रकाशिक घूर्णन दूसरे के समान और विपरीत घूर्णन द्वारा निरस्त हो जाता है।

(D) एल्कीन के उत्प्रेरकीय हाइड्रोजनीकरण की दर उनकी स्थिरता के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
अधिक प्रतिस्थापित एल्कीन अधिक स्थिर होते हैं और इसलिए धीमी गति से प्रतिक्रिया करते हैं।
द्वि-बंधों के प्रतिस्थापन की तुलना करने पर:
- बंध $a$: ट्राई-प्रतिस्थापित एल्कीन।
- बंध $b$: ट्राई-प्रतिस्थापित एल्कीन।
- बंध $c$: ट्राई-प्रतिस्थापित एल्कीन।
- बंध $d$: मोनो-प्रतिस्थापित (टर्मिनल) एल्कीन।
चूंकि मोनो-प्रतिस्थापित एल्कीन $(d)$ सबसे कम प्रतिस्थापित है और इसलिए सबसे कम स्थिर है,यह सबसे आसानी से (सबसे पहले) उत्प्रेरकीय हाइड्रोजनीकरण से गुजरेगा।

(D) विकल्प $D$ में दी गई अभिक्रिया $1-$मिथाइलसाइक्लोहेक्सिन का अम्ल-उत्प्रेरित जलयोजन है।
इस अभिक्रिया में,प्रोटॉन $(H^+)$ द्वि-आबंध के कम प्रतिस्थापित कार्बन पर जुड़ता है ताकि मिथाइल समूह वाले कार्बन पर अधिक स्थिर तृतीयक कार्बोकेशन बन सके।
इसके बाद जल इस तृतीयक कार्बोकेशन पर आक्रमण करता है,और फिर प्रोटॉन के हटने से मुख्य उत्पाद के रूप में $1-$मिथाइलसाइक्लोहेक्सानोल प्राप्त होता है।
यह मार्कोवनिकोव के नियम का पालन करता है।

(C) विल्किंसन उत्प्रेरक $(W.C.)$,$[RhCl(PPh_3)_3]$,एल्कीन्स के चयनात्मक हाइड्रोजनीकरण के लिए उपयोग किया जाने वाला एक समांगी उत्प्रेरक है।
यह त्रिविम बाधा (steric hindrance) के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है।
यह अधिक प्रतिस्थापित या त्रिविम बाधा वाले एल्कीन्स की तुलना में कम त्रिविम बाधा वाले एल्कीन्स (जैसे टर्मिनल एल्कीन्स) का चयनात्मक अपचयन करता है।
विकल्प $C$ में,$1$-मिथाइलसाइक्लोहेक्स-$1$-ईन में एंडोसाइक्लिक द्वि-आबंध टर्मिनल एल्कीन की तुलना में अधिक प्रतिस्थापित और त्रिविम बाधा वाला होता है,इसलिए यह $W.C.$ द्वारा अपचयन के लिए पसंदीदा स्थान नहीं है। अतः,विकल्प $C$ में दिखाई गई अभिक्रिया गलत है।

(B) पेरोक्साइड $(R_2O_2)$ और प्रकाश $(hv)$ की उपस्थिति में एल्कीन के साथ $HBr$ की अभिक्रिया मुक्त मूलक क्रियाविधि द्वारा होती है,जो एंटी-मार्कोवनिकोव नियम का पालन करती है।
इस क्रियाविधि में,ब्रोमीन मूलक $(Br^{\bullet})$ द्वि-आबंध पर आक्रमण करके अधिक स्थिर मूलक मध्यवर्ती बनाता है।
दिए गए सबस्ट्रेट के लिए,$Br^{\bullet}$ मूलक द्वि-आबंध के कम प्रतिस्थापित कार्बन पर आक्रमण करता है,जिससे अधिक स्थिर तृतीयक $(3^{\circ})$ मूलक मध्यवर्ती बनता है।
इसके बाद,यह मूलक $HBr$ से एक हाइड्रोजन परमाणु प्राप्त करके अंतिम उत्पाद बनाता है,जो $1$-मिथाइल-$2$-ब्रोमोबाईसाइक्लो$[4.2.0]$ऑक्टेन है।

(D) ब्यूट$-2-$ईन की $H_3O^{+}$ के साथ अभिक्रिया में एक समतलीय कार्बधनायन मध्यवर्ती,$CH_3-CH_2-C^{+}H-CH_3$ का निर्माण होता है।
चूंकि कार्बधनायन समतलीय है,इसलिए नाभिकरागी $(H_2O)$ समान प्रायिकता के साथ तल के किसी भी तरफ से आक्रमण कर सकता है।
इसके परिणामस्वरूप ब्यूटेन$-2-$ऑल के $(R)$ और $(S)$ एनैन्शिओमर का $50:50$ मिश्रण बनता है,जो एक रेसेमिक मिश्रण है।

(A) यह अभिक्रिया $3-bromocyclohexene$ में $HBr$ के इलेक्ट्रोफिलिक योग को दर्शाती है।
सबसे पहले,द्वि-आबंध का प्रोटोनेशन होता है जिससे मौजूदा $Br$ परमाणु के सापेक्ष $C-3$ स्थिति पर एक स्थिर कार्बोकेशन बनता है।
चूंकि अभिक्रिया एक क्लासिकल कार्बोकेशन के माध्यम से आगे बढ़ती है,$Br^-$ आयन कार्बोकेशन पर किसी भी तरफ से आक्रमण कर सकता है।
हालांकि,त्रिविम बाधा (steric hindrance) और साइक्लोहेक्सेन वलय की ज्यामिति के कारण,ब्रोमाइड आयन का आक्रमण मुख्य उत्पाद के रूप में $trans-1,3-dibromocyclohexane$ बनाता है,जैसा कि अभिक्रिया क्रियाविधि में दिखाया गया है।

(C) $Br_2$ और $H_2O$ के साथ पेंट$-4-$ईन$-1-$ऑल की अभिक्रिया एक चक्रीय ब्रोमोनियम आयन मध्यवर्ती के माध्यम से होती है।
इसके बाद आंतरिक हाइड्रॉक्सिल समूह $(-OH)$ एक अंतःआणविक $S_N2$ अभिक्रिया द्वारा ब्रोमोनियम आयन के अधिक प्रतिस्थापित कार्बन पर आक्रमण करता है,जिससे पांच-सदस्यीय टेट्राहाइड्रोफ्यूरान वलय का निर्माण होता है।
चूंकि ब्रोमोनियम आयन द्वि-आबंध के दोनों तरफ बन सकता है,इसलिए प्राप्त उत्पाद $(v)$ और $(vi)$ में दिखाए गए दो प्रतिबिंब रूपों (enantiomers) का एक रेसमिक मिश्रण है।

(D) $HBr$ के साथ एल्कीन की अभिक्रिया कार्बोकेशन मध्यवर्ती के माध्यम से होती है। अभिक्रिया की दर कार्बोकेशन की स्थिरता पर निर्भर करती है।
$(A)$ द्वितीयक $(2^{\circ})$ कार्बोकेशन बनाता है।
$(B)$ प्राथमिक $(1^{\circ})$ कार्बोकेशन बनाता है।
$(C)$ एलाइलिक कार्बोकेशन बनाता है।
$(D)$ तृतीयक $(3^{\circ})$ कार्बोकेशन बनाता है।
चूंकि तृतीयक $(3^{\circ})$ कार्बोकेशन सबसे अधिक स्थिर होता है,इसलिए विकल्प $(D)$ में अभिक्रिया सबसे तेज दर पर होती है।

(A) एल्कीन में $Br_2$ का योग एक एंटी-एडिशन (anti-addition) अभिक्रिया है। जब एल्कीन में पहले से ही एक कायरल केंद्र (chiral center) मौजूद होता है,तो $Br_2$ के योग से नए कायरल केंद्र बनते हैं। परिणामी उत्पाद डायस्टेरियोमर्स होते हैं क्योंकि मौजूदा कायरल केंद्र पर विन्यास अपरिवर्तित रहता है,जबकि नए कायरल केंद्र अलग-अलग सापेक्ष विन्यास में बनते हैं। $3-Methylcyclopentene$ में $C-3$ स्थान पर एक कायरल केंद्र होता है। $CCl_4$ में $Br_2$ के साथ अभिक्रिया करने पर,द्वि-आबंध पर ब्रोमीन का एंटी-एडिशन दो डायस्टेरियोमेरिक उत्पादों के निर्माण का कारण बनता है,क्योंकि $C-3$ पर मौजूद कायरल केंद्र अभिक्रिया में भाग नहीं लेता है।

(D) $O_3 / H_2O_2$ का उपयोग करके एल्कीन का ऑक्सीडेटिव ओजोनोलिसिस द्वि-आबंध के विखंडन की ओर ले जाता है।
यदि एल्कीन में टर्मिनल $=CH_2$ समूह है,तो यह $CO_2$ और $H_2O$ में ऑक्सीकृत हो जाता है।
यदि इसमें $=CHR$ समूह है,तो यह कार्बोक्सिलिक एसिड $(RCOOH)$ में ऑक्सीकृत हो जाता है।
यदि इसमें $=CR_2$ समूह है,तो यह कीटोन $(R_2C=O)$ में ऑक्सीकृत हो जाता है।
$(A)$ मिथाइलीनसाइक्लोहेक्सेन में टर्मिनल $=CH_2$ समूह है,इसलिए यह $CO_2$ उत्पन्न करता है।
$(B)$ $2-$साइक्लोहेक्सिलप्रोप$-1-$ईन में टर्मिनल $=CH_2$ समूह है,इसलिए यह $CO_2$ उत्पन्न करता है।
$(C)$ ब्यूटा$-1,3-$डाईन $(H_2C=CH-CH=CH_2)$ में टर्मिनल $=CH_2$ समूह हैं,इसलिए यह $CO_2$ उत्पन्न करता है।
$(D)$ साइक्लोहेक्सीन में एक आंतरिक द्वि-आबंध $(=CH-)$ होता है,जो ऑक्सीडेटिव ओजोनोलिसिस पर एडिपिक एसिड $(HOOC-(CH_2)_4-COOH)$ देता है,न कि $CO_2$।
इसलिए,साइक्लोहेक्सीन $CO_2$ गैस उत्पन्न नहीं करता है।

(B) $1$. $cis-3-hexene$ ठंडे क्षारीय $KMnO_4$ या $OsO_4$ का उपयोग करके $OH$ समूहों के $syn-addition$ द्वारा $meso-3,4-hexanediol$ बनाता है।
$2$. $trans-3-hexene$ $RCO_3H$ और उसके बाद अम्ल-उत्प्रेरित जलअपघटन $(H_3O^{\oplus})$ का उपयोग करके $OH$ समूहों के $anti-addition$ द्वारा $meso-3,4-hexanediol$ बनाता है।
$3$. इसलिए,$(a)$ ठंडा $KMnO_4$ (या $OsO_4$) है और $(b)$ $RCO_3H / H_3O^{\oplus}$ है।

(C) यह अभिक्रिया एक अंतःआणविक ऑक्सीमर्क्यूरेशन-डीमर्क्यूरेशन $(OMDM)$ अभिक्रिया है।
$1$. एल्कीन $Hg(OAc)_2$ के साथ अभिक्रिया करके एक चक्रीय मर्क्यूरेनियम आयन मध्यवर्ती बनाता है।
$2$. आंतरिक हाइड्रॉक्सिल समूह $(-OH)$ एक न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है और मर्क्यूरेनियम आयन के अधिक प्रतिस्थापित कार्बन पर आक्रमण करता है,जिससे वलय बंद हो जाता है।
$3$. इसके बाद $NaBH_4$ के साथ उपचार करने पर $-HgOAc$ समूह को हाइड्रोजन परमाणु द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
$4$. प्रारंभिक पदार्थ $6$-मिथाइलहेप्ट-$5$-ईन-$1$-ऑल है। चक्रीकरण से ऑक्सीजन परमाणु युक्त छह-सदस्यीय वलय (टेट्राहाइड्रोपायरान व्युत्पन्न) बनता है,जिसमें $2$-स्थान पर दो मिथाइल समूह होते हैं।
$5$. अंतिम उत्पाद $2,2$-डाइमिथाइलटेट्राहाइड्रो-$2H$-पायरान है।

(A) यह अभिक्रिया एल्कीन पर $HBr$ के इलेक्ट्रॉनस्नेही योग द्वारा होती है।
$1$. द्वि-आबंध का प्रोटोनीकरण होकर सबसे अधिक स्थायी कार्बधनायन बनता है। प्रारंभ में बना कार्बधनायन साइक्लोब्यूटेन वलय पर तृतीयक कार्बधनायन है।
$2$. चार-सदस्यीय वलय अधिक स्थायी पाँच-सदस्यीय वलय कार्बधनायन में विस्तारित हो जाता है।
$3$. और अधिक स्थायी तृतीयक कार्बधनायन बनाने के लिए $1,2$-मिथाइल शिफ्ट होती है।
$4$. अंत में,ब्रोमाइड आयन $(Br^-)$ इस तृतीयक कार्बधनायन पर आक्रमण करके मुख्य उत्पाद,$1$-ब्रोमो-$1$-मिथाइलसाइक्लोपेंटेन बनाता है।

(B) यह अभिक्रिया एक एल्कोक्सीमर्क्यूरेशन अभिक्रिया है।
सबसे पहले,द्वि-आबंध पर एक चक्रीय मर्क्यूरेनियम आयन मध्यवर्ती बनता है।
नाभिकरागी $(EtOH)$ अधिक प्रतिस्थापित कार्बन परमाणु पर आक्रमण करता है (मार्कोवनिकोव का नियम),क्योंकि यह संक्रमण अवस्था में आंशिक धनात्मक आवेश को बेहतर ढंग से स्थिर कर सकता है।
इसलिए,$-OEt$ समूह तृतीयक कार्बन से जुड़ता है,और $-HgOAc$ समूह द्वितीयक कार्बन से जुड़ता है।
अंतिम उत्पाद $CH_3-C(CH_3)(OEt)-CH(HgOAc)-CH_3$ है।

(D) मार्कोवनिकोव नियम के अनुसार,असममित एल्कीन में $HX$ के इलेक्ट्रोफिलिक योग में,अभिकर्मक का ऋणात्मक भाग $(X^-)$ उस कार्बन परमाणु से जुड़ता है जिसके पास हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या कम होती है।
यह नियम सबसे अधिक स्थिर कार्बोकेशन मध्यवर्ती के निर्माण पर आधारित है।
$O_2N - CH = CH_2$ की $HBr$ के साथ अभिक्रिया में,$-NO_2$ समूह एक प्रबल इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह ($-I$ और $-M$ प्रभाव) है।
जब $H^+$ टर्मिनल $CH_2$ समूह पर आक्रमण करता है,तो यह $-NO_2$ समूह से जुड़े कार्बन पर कार्बोकेशन $(CH_3 - CH^+ - NO_2)$ बनाता है।
$-NO_2$ समूह की इलेक्ट्रॉन-आकर्षक प्रकृति के कारण यह कार्बोकेशन अत्यधिक अस्थिर होता है।
परिणामस्वरूप,योग इस तरह से होता है कि यह इस अस्थिर मध्यवर्ती से बचता है,जो प्रभावी रूप से मानक मार्कोवनिकोव नियम का उल्लंघन करता है क्योंकि $Br^-$ अधिक हाइड्रोजन वाले कार्बन से जुड़ता है।

(A) कम तापमान $(0^\circ C)$ पर,$1,2$-एडिशन उत्पाद $(CH_2=CH-CH(Br)-CH_3)$ मुख्य उत्पाद है क्योंकि यह कम सक्रियण ऊर्जा के कारण तेजी से बनता है; इसे काइनेटिक नियंत्रण के रूप में जाना जाता है।
उच्च तापमान $(25^\circ C)$ पर,अभिक्रिया प्रतिवर्ती होती है और साम्यावस्था तक पहुँचती है,जो अधिक स्थिर $1,4$-एडिशन उत्पाद $(Br-CH_2-CH=CH-CH_3)$ का पक्ष लेती है जिसमें अधिक प्रतिस्थापित द्वि-आबंध होता है; इसे थर्मोडायनामिक नियंत्रण के रूप में जाना जाता है।

(C) हाइड्रोबोरेशन-ऑक्सीकरण अभिक्रिया में,$3 \ mol$ एल्कीन $1 \ mol$ $BH_3$ के साथ अभिक्रिया करके ट्राईएल्काइलबोरेन मध्यवर्ती बनाती है।
अतः,रससमीकरणमिति (stoichiometry) $3 \text{ मोल एल्कीन} : 1 \text{ मोल } BH_3$ है।
$1$-पेंटीन के $2 \ mol$ के लिए,आवश्यक $BH_3$ के मोल = $\frac{1}{3} \times 2 = 0.666... \approx 0.67 \ mol$.

(D) $Br_2$ की कम सांद्रता और उच्च तापमान की स्थितियों में,अभिक्रिया मुक्त मूलक (free radical) तंत्र के माध्यम से आगे बढ़ती है।
यह तंत्र इलेक्ट्रोफिलिक योग अभिक्रिया की तुलना में एलाइलिक प्रतिस्थापन (allylic substitution) को प्राथमिकता देता है।
प्राप्त एलाइलिक मूलक $CH_2=CH-CH_2^{\bullet}$ है (जहाँ $^{14}C$ टर्मिनल कार्बन पर स्थित है)।
अनुनाद (resonance) के कारण,मूलक को $CH_2=CH-CH_2^{\bullet} \leftrightarrow ^{\bullet}CH_2-CH=CH_2$ के रूप में दर्शाया जा सकता है।
चूंकि मूलक का विस्थानीकरण होता है,इसलिए ब्रोमीन परमाणु दोनों टर्मिनल कार्बन पर जुड़ सकता है,जिसके परिणामस्वरूप $^{14}CH_2=CH-CH_2-Br$ और $CH_2=CH-^{14}CH_2-Br$ का मिश्रण प्राप्त होता है।
अतः,$(A)$ और $(B)$ दोनों उत्पाद के रूप में बनते हैं।

(A) यह अभिक्रिया $NBS$ ($N$-Bromosuccinimide) का उपयोग करके एलाइलिक ब्रोमीनीकरण है,जो मुक्त मूलक (free radical) क्रियाविधि द्वारा आगे बढ़ती है।
अभिक्रिया सबसे अधिक स्थिर एलाइलिक मुक्त मूलक के निर्माण के माध्यम से आगे बढ़ती है।
स्थान $a$ से हाइड्रोजन परमाणु को हटाने पर $3^o$ एलाइलिक मुक्त मूलक बनता है,जो निकटवर्ती द्वि-आबंध के साथ अनुनाद (resonance) द्वारा स्थिर होता है।
चूंकि $3^o$ एलाइलिक मुक्त मूलक अन्य संभावित मूलकों की तुलना में अधिक स्थिर है,इसलिए ब्रोमीनीकरण मुख्य रूप से स्थान $a$ पर होता है।

(B) $m-CPBA$ (मेटा-क्लोरोपरबेंजोइक एसिड) एल्कीन के इपॉक्सीडेशन के लिए उपयोग किया जाने वाला एक इलेक्ट्रोफिलिक अभिकर्मक है।
इपॉक्सीडेशन उस एल्कीन पर अधिक आसानी से होता है जिसमें उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व होता है,जो कि अधिक प्रतिस्थापित एल्कीन है।
दिए गए अणु में,आंतरिक द्वि-आबंध $(CH_3-C(CH_3)=C(CH_3)-)$ टर्मिनल द्वि-आबंध $(-CH=CH_2)$ की तुलना में अधिक प्रतिस्थापित है।
इसलिए,$m-CPBA$ चयनात्मक रूप से अधिक प्रतिस्थापित आंतरिक द्वि-आबंध का इपॉक्सीडेशन करेगा।

(D) दिया गया अभिकारक $CH_3O-CH(CO_2H)-CH_2-CH_2-CH=CH-CH_2-CH_3$ है।
ओजोनोलिसिस ($O_3$ और उसके बाद $(CH_3)_2S$) $C=C$ द्वि-आबंध को तोड़कर दो कार्बोनिल यौगिक बनाता है।
विखंडन के परिणामस्वरूप प्राप्त होता है:
$CH_3O-CH(CO_2H)-CH_2-CH_2-CHO \ (A)$
और
$CH_3-CH_2-CHO \ (B)$।
यौगिक $(A)$ $-OCH_3$ और $-CO_2H$ समूहों से जुड़े कार्बन परमाणु पर कायरल केंद्र के कारण प्रकाशिक सक्रिय है।
अतः,सही विकल्प $(D)$ है।

(B) यह अणु लिमोनीन है,जिसमें दो $(C=C)$ द्वि-आबंध हैं: एक वलय के भीतर ट्राई-प्रतिस्थापित द्वि-आबंध है,और दूसरा टर्मिनल डाई-प्रतिस्थापित द्वि-आबंध (एक्सोसाइक्लिक) है।
$PtO_2$ का उपयोग करके उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण एल्कीन की त्रिविम बाधा और स्थिरता के प्रति संवेदनशील होता है।
कम प्रतिस्थापित (और इसलिए कम स्थिर) द्वि-आबंध हाइड्रोजनीकरण के प्रति अधिक सक्रिय होते हैं।
टर्मिनल एक्सोसाइक्लिक द्वि-आबंध,एंडोसाइक्लिक ट्राई-प्रतिस्थापित द्वि-आबंध की तुलना में कम प्रतिस्थापित और अधिक सुलभ होता है।
इसलिए,टर्मिनल द्वि-आबंध का पहले अपचयन होकर $1$-मिथाइल-$4$-आइसोप्रोपाइलसाइक्लोहेक्स-$1$-ईन बनता है।

(C) $1$. साइक्लोहेक्सिन की $HOCl$ (हाइपोक्लोरस एसिड) के साथ अभिक्रिया क्लोरोनियम आयन मध्यवर्ती के माध्यम से होती है,जिसके बाद पानी (न्यूक्लियोफाइल) क्लोरीन परमाणु के विपरीत दिशा से आक्रमण करता है। इसके परिणामस्वरूप उत्पाद $(A)$ के रूप में $trans-2-chlorocyclohexanol$ प्राप्त होता है।
$2$. $NaOH$ जैसे क्षार की उपस्थिति में,$trans-2-chlorocyclohexanol$ एक अंतः-आणविक $S_N2$ अभिक्रिया से गुजरता है। हाइड्रॉक्सिल समूह का डीप्रोटोनेशन होकर एल्कोक्साइड आयन बनता है,जो क्लोरीन युक्त कार्बन पर पीछे की ओर से आक्रमण करता है और क्लोराइड आयन को विस्थापित करता है। यह प्रक्रिया पड़ोसी समूह की भागीदारी ($N$.$G$.$P$.) द्वारा सुगम होती है।
$3$. यह अंतः-आणविक चक्रीकरण उत्पाद $(B)$ के रूप में $cyclohexene oxide$ (एपॉक्साइड) के निर्माण की ओर ले जाता है।