Aromatic hydrocarbon Questions in Hindi

(A) बेंजीन के लिए नाइट्रीकरण मिश्रण सांद्र $HNO_3$ और सांद्र $H_2SO_4$ का मिश्रण होता है।
इस मिश्रण में,$H_2SO_4$ एक प्रबल अम्ल के रूप में और $HNO_3$ एक क्षार के रूप में कार्य करता है।
अभिक्रिया है: $HNO_3 + 2H_2SO_4 \rightleftharpoons NO_2^+ + H_3O^+ + 2HSO_4^-$.
इलेक्ट्रोफाइल $NO_2^+$ (नाइट्रोनियम आयन) उत्पन्न होता है,जो फिर बेंजीन रिंग पर आक्रमण करता है।
अतः,कथन और कारण दोनों सही हैं,और कारण,कथन की सही व्याख्या है।

(C) ट्रोपिलियम धनायन $(C_7H_7^+)$ सात-सदस्यीय वलय है जिसमें $6\pi$ इलेक्ट्रॉन ($4n+2$ हकल नियम के अनुसार $n=1$) होते हैं।
यह समतलीय और पूर्णतः संयुग्मित (conjugated) है,जो इसे एरोमैटिक बनाता है।
इसलिए,कथन सही है।
हालाँकि,कारण गलत है क्योंकि एरोमैटिकता केवल समतलीयता पर नहीं,बल्कि चक्रीय संरचना,समतलीयता,पूर्ण संयुग्मन और $(4n+2)\pi$ इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति जैसे कई कारकों पर निर्भर करती है।

(D) कथन गलत है क्योंकि बेंजीन दो अलग-अलग बंध लंबाई प्रदर्शित नहीं करता है; अनुनाद (resonance) के कारण बेंजीन में सभी $C-C$ बंध समान होते हैं।
कारण सही है क्योंकि बेंजीन की वास्तविक संरचना दिखाई गई दो केकुले (Kekulé) संरचनाओं का एक अनुनाद संकर है।
बेंजीन में $C-C$ बंध की समान लंबाई $139 \ pm$ होती है, जो $C-C$ एकल बंध $(154 \ pm)$ और $C=C$ द्वि-बंध $(134 \ pm)$ की लंबाई के बीच का एक मध्यवर्ती मान है।

(A) प्रोपेन $(CH_3-C \equiv CH)$ की $873 \ K$ पर लाल तप्त लोहे की नली के साथ अभिक्रिया एक चक्रीय बहुलकीकरण अभिक्रिया है।
प्रोपेन के तीन अणु चक्रीकरण द्वारा उत्पाद $A$ के रूप में $1,3,5$-ट्राइमिथाइलबेन्जीन (मेसिटिलीन) बनाते हैं।
$1,3,5$-ट्राइमिथाइलबेन्जीन की संरचना में एक बेन्जीन वलय होता है जिसमें $1, 3,$ और $5$ स्थितियों पर तीन मिथाइल समूह जुड़े होते हैं।
$1,3,5$-ट्राइमिथाइलबेन्जीन $(C_9H_{12})$ में $\sigma$ बंधों की संख्या की गणना:
- बेन्जीन वलय में $6$ $\sigma$ बंध ($C$-$C$ बंध) होते हैं।
- वलय के कार्बन और मिथाइल कार्बन के बीच $3$ $\sigma$ बंध होते हैं।
- प्रत्येक $3$ मिथाइल समूह में $3$ $C$-$H$ $\sigma$ बंध होते हैं,जो कुल $3 \times 3 = 9$ $\sigma$ बंध बनाते हैं।
- वलय के कार्बन और शेष $3$ हाइड्रोजन के बीच $3$ $\sigma$ बंध होते हैं।
कुल $\sigma$ बंध = $6 \text{ (वलय C-C)} + 3 \text{ (वलय-मिथाइल C-C)} + 9 \text{ (मिथाइल C-H)} + 3 \text{ (वलय C-H)} = 21$.
अतः,उत्पाद $A$ में $21$ $\sigma$ बंध उपस्थित हैं।

(B) आइए प्रत्येक अभिक्रिया का विश्लेषण करें:
$(a)$ निर्जल $AlCl_3$ की उपस्थिति में बेंजीन + क्लोरोबेंजीन फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन या एरिलेशन नहीं करते हैं क्योंकि क्लोरोबेंजीन में $C-Cl$ बंध अनुनाद (resonance) के कारण बहुत मजबूत होता है,जिससे यह इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन के प्रति अक्रिय हो जाता है।
$(b)$ बेंजीन निर्जल $AlCl_3$ की उपस्थिति में अंधेरे में अतिरिक्त $Cl_2$ के साथ अभिक्रिया करके इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन के माध्यम से हेक्साक्लोरोबेंजीन बनाता है।
$(c)$ निर्जल $AlCl_3$ की उपस्थिति में बेंजीन + विनाइल क्लोराइड $(CH_2=CH-Cl)$ अभिक्रिया नहीं करते हैं क्योंकि विनाइल क्लोराइड में $C-Cl$ बंध में अनुनाद के कारण आंशिक द्वि-बंध गुण होता है।
$(d)$ निर्जल $AlCl_3$ की उपस्थिति में बेंजीन + एलिल क्लोराइड $(CH_2=CH-CH_2Cl)$ फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन के माध्यम से एलिलबेंजीन $(C_6H_5-CH_2-CH=CH_2)$ बनाता है।
अतः,अभिक्रियाएं $(b)$ और $(d)$ सही हैं।

(A) एथाइन $(C_2H_2)$ है।
लाल गर्म $Cu$ ट्यूब पर एथाइन का चक्रीय ट्राइमेराइजेशन करने पर $B$ प्राप्त होता है,जो बेंजीन $(C_6H_6)$ है।
निर्जल $AlCl_3$ की उपस्थिति में बेंजीन का $CH_3Cl$ के साथ फ्रिडेल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन करने पर $C$ प्राप्त होता है,जो टोल्यूनि $(C_6H_5CH_3)$ है।
टोल्यूनि में,बेंजीन रिंग समतलीय (planar) होती है। मिथाइल समूह का कार्बन परमाणु $sp^3$ संकरित होता है,जिसका अर्थ है कि मिथाइल समूह के तीन हाइड्रोजन परमाणु बेंजीन रिंग के समान तल में नहीं होते हैं।
हालाँकि,मिथाइल समूह का एक हाइड्रोजन परमाणु बेंजीन रिंग के तल में घूम सकता है।
इस प्रकार,एक ही तल में स्थित परमाणु हैं: रिंग के $6$ कार्बन,रिंग के $5$ हाइड्रोजन,मिथाइल समूह का $1$ कार्बन और मिथाइल समूह का $1$ हाइड्रोजन।
एक तल में कुल परमाणु = $6 + 5 + 1 + 1 = 13$।

(C) फ्रीडेल-क्राफ्ट्स अभिक्रिया एक इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया है। इसके लिए एक सक्रिय या मध्यम रूप से निष्क्रिय एरोमैटिक वलय की आवश्यकता होती है।
$1$. $Benzamide$ में एक मजबूत इलेक्ट्रॉन-आकर्षक $-CONH_2$ समूह होता है,जो वलय को निष्क्रिय कर देता है।
$2$. $Aniline$ $(-NH_2)$ और $Phenol$ $(-OH)$ में एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म होते हैं जो लुईस एसिड उत्प्रेरक $(AlCl_3)$ के साथ अभिक्रिया करके एक संकुल बनाते हैं,जो वलय को अत्यधिक निष्क्रिय कर देता है और अभिक्रिया को रोकता है।
$3$. $Chlorobenzene$ में क्लोरीन परमाणु के $-I$ प्रभाव के कारण वलय निष्क्रिय होता है,लेकिन यह अभी भी फ्रीडेल-क्राफ्ट्स अभिक्रिया करने में सक्षम है,अन्य विकल्पों के विपरीत जो या तो अत्यधिक निष्क्रिय हैं या उत्प्रेरक के साथ संकुल बनाते हैं। इसलिए,दिए गए विकल्पों में से,$Chlorobenzene$ सबसे अधिक उत्पाद देगा।

(N/A) $CH_3COOH$ $\xrightarrow{NaOH_{(aq)}} CH_3COONa$ $\xrightarrow[\Delta]{\text{Soda lime}} CH_4$ $\xrightarrow[hv]{Cl_2} CH_3Cl$ $\xrightarrow[\text{Wurtz reaction}]{Na/\text{dry ether}} C_2H_6$ $\xrightarrow{Cl_2} C_2H_5Cl$ $\xrightarrow{\text{alc. KOH}} CH_2=CH_2$ $\xrightarrow{Br_2} CH_2Br-CH_2Br$ $\xrightarrow{\text{alc. KOH}} CH_2=CHBr$ $\xrightarrow{NaNH_2} CH \equiv CH$ $\xrightarrow[873\ K]{\text{Red hot iron tube}} C_6H_6$ (बेंजीन)

(N/A) एक यौगिक को एरोमैटिक कहा जाता है यदि वह निम्नलिखित तीन शर्तों को पूरा करता है:
$(i)$ इसकी संरचना समतलीय (planar) होनी चाहिए।
$(ii)$ यौगिक के $\pi-$ इलेक्ट्रॉन वलय में पूरी तरह से विस्थानीकृत (delocalized) होने चाहिए।
$(iii)$ वलय में मौजूद $\pi-$ इलेक्ट्रॉनों की कुल संख्या $(4n+2)$ के बराबर होनी चाहिए,जहाँ $n = 0, 1, 2, \ldots$ इसे हकल का नियम (Huckel's rule) कहा जाता है।

(N/A) किसी यौगिक के एरोमैटिक होने के लिए,उसे निम्नलिखित शर्तों को पूरा करना चाहिए: $(1)$ यह चक्रीय होना चाहिए,$(2)$ यह समतलीय (planar) होना चाहिए,$(3)$ इसमें $\pi-$इलेक्ट्रॉनों का पूर्ण संयुग्मन (conjugation) होना चाहिए,और $(4)$ इसे हकल के नियम (Huckel's rule) का पालन करना चाहिए,अर्थात इसमें $(4n+2)$ $\pi-$इलेक्ट्रॉन होने चाहिए,जहाँ $n$ एक पूर्णांक है $(n = 0, 1, 2, \dots)$।
$(i)$ यह यौगिक हेप्टाफुलवीन है। यह एरोमैटिक नहीं है क्योंकि एक्सोसाइक्लिक द्वि-आबंध पर स्थित $sp^3$ संकरित कार्बन परमाणु वलय के निरंतर संयुग्मन को तोड़ता है।
$(ii)$ यह यौगिक साइक्लोपेंटाडाईन है। यह एरोमैटिक नहीं है क्योंकि इसमें वलय में एक $sp^3$ संकरित कार्बन परमाणु होता है,जो $\pi-$इलेक्ट्रॉनों के निरंतर संयुग्मन को रोकता है। इसके अतिरिक्त,इसमें $4$ $\pi-$इलेक्ट्रॉन हैं,जो हकल के नियम $(4n+2)$ का पालन नहीं करते हैं।
$(iii)$ यह यौगिक साइक्लोऑक्टाटेट्राईन है। यह एरोमैटिक नहीं है क्योंकि यह गैर-समतलीय है (यह टब जैसा आकार अपनाता है) और इसमें $8$ $\pi-$इलेक्ट्रॉन हैं,जो हकल के नियम $(4n+2)$ का पालन नहीं करते हैं।

(N/A) $o-$जाइलीन ($1,2-$डाइमिथाइलबेन्जीन) के ओजोनोलिसिस से तीन उत्पाद प्राप्त होते हैं: मिथाइलग्लायोक्सल $(CH_3COCHO)$,$1,2-$डाइमिथाइलग्लायोक्सल $(CH_3COCOCH_3)$,और ग्लायोक्सल $(CHOCHO)$।
संरचना $(I)$ के ओजोनोलिसिस से $2$ मोल मिथाइलग्लायोक्सल और $1$ मोल ग्लायोक्सल प्राप्त होता है।
संरचना $(II)$ के ओजोनोलिसिस से $1$ मोल $1,2-$डाइमिथाइलग्लायोक्सल और $2$ मोल ग्लायोक्सल प्राप्त होता है।
चूंकि प्रयोगात्मक रूप से तीनों उत्पाद प्राप्त होते हैं,यह पुष्टि करता है कि $o-$जाइलीन दो केकुले संरचनाओं ($I$ और $II$) का अनुनाद संकर है।

(N/A) बेंजीन एक समतलीय अणु है जिसमें वलय के तल के ऊपर और नीचे विस्थानीकृत $\pi$ इलेक्ट्रॉन होते हैं।
अतः,यह इलेक्ट्रॉन-समृद्ध है।
परिणामस्वरूप,यह इलेक्ट्रॉन-न्यून प्रजातियों यानी इलेक्ट्रॉनरागियों (electrophiles) के प्रति अत्यधिक आकर्षित होता है।
इसलिए,यह इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन अभिक्रियाएं बहुत आसानी से देता है।
नाभिकरागी (nucleophiles) इलेक्ट्रॉन-समृद्ध प्रजातियां होती हैं।
अतः,वे इलेक्ट्रॉन-समृद्ध बेंजीन वलय द्वारा प्रतिकर्षित होते हैं।
परिणामस्वरूप,बेंजीन नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रियाएं कठिनाई से देता है।

(N/A) $(i)$ एथाइन से बेंजीन: $3CH \equiv CH \xrightarrow{\text{Red hot Fe}, 873 \ K} \text{Benzene}$
$(ii)$ एथीन से बेंजीन: $CH_2=CH_2$ $\xrightarrow{Br_2/CCl_4} Br-CH_2-CH_2-Br$ $\xrightarrow{\text{alc. KOH}, \Delta} CH_2=CHBr$ $\xrightarrow{NaNH_2/\text{liq. } NH_3, 196 \ K} HC \equiv CH$ $\xrightarrow{\text{Red hot Fe}, 873 \ K} \text{Benzene}$
$(iii)$ हेक्सेन से बेंजीन: $\text{Hexane}$ $\xrightarrow{Cr_2O_3, \text{Cyclization}} \text{Cyclohexane}$ $\xrightarrow{\text{Aromatization}} \text{Benzene}$

(N/A) नाइट्रीकरण की सुगमता एरोमैटिक वलय के इलेक्ट्रॉन घनत्व पर निर्भर करती है। नाइट्रीकरण एक इलेक्ट्रॉनस्नेही एरोमैटिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया है,जिसमें इलेक्ट्रॉनस्नेही नाइट्रोनियम आयन $(NO_2^+)$ इलेक्ट्रॉन-समृद्ध वलय पर आक्रमण करता है।
$1$. टोल्यूनि में $CH_3$ समूह एक इलेक्ट्रॉन-दाता समूह है ($+I$ प्रभाव और अतिसंयुग्मन),जो बेंजीन वलय के इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाता है,जिससे यह बेंजीन की तुलना में इलेक्ट्रॉनस्नेही प्रतिस्थापन के प्रति अधिक सक्रिय हो जाता है।
$2$. $m$-डाइनाइट्रोबेंजीन में $NO_2$ समूह एक प्रबल इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह है ($-I$ और $-M$ प्रभाव),जो बेंजीन वलय के इलेक्ट्रॉन घनत्व को काफी कम कर देता है,जिससे यह सबसे कम सक्रिय हो जाता है।
$3$. बेंजीन की सक्रियता मध्यम होती है।
अतः,टोल्यूनि सबसे आसानी से नाइट्रीकरण करता है। नाइट्रीकरण के प्रति सक्रियता का बढ़ता क्रम इस प्रकार है: $m$-डाइनाइट्रोबेंजीन < बेंजीन < टोल्यूनि।

(N/A) बेंजीन की एथिलेशन अभिक्रिया में बेंजीन वलय पर एक एथिल समूह का योग होता है। इस अभिक्रिया को फ्रिडेल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन अभिक्रिया कहा जाता है।
फ्रिडेल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन के लिए इलेक्ट्रोफाइल उत्पन्न करने हेतु एक लुईस अम्ल उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है। निर्जल $AlCl_3$ के अलावा,इस उद्देश्य के लिए निर्जल $FeCl_3$,$SnCl_4$,या $BF_3$ जैसे लुईस अम्लों का भी उपयोग किया जा सकता है।

(N/A) एरोमैटिक यौगिक वे चक्रीय यौगिक हैं जिनमें $(4n + 2)$ $\pi$ इलेक्ट्रॉन वलय के परमाणुओं पर विस्थानीकृत (delocalised) होते हैं,जो हकल के नियम का पालन करते हैं। इन्हें दो मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है:
$(a)$ बेंजेनॉइड यौगिक: इन यौगिकों की संरचना में कम से कम एक बेंजीन वलय उपस्थित होता है। उदाहरण के लिए: बेंजीन,एनिलिन,फिनोल,नेफ़थलीन और एन्थ्रासीन।
$(b)$ नॉन-बेंजेनॉइड यौगिक: इन एरोमैटिक यौगिकों में बेंजीन वलय नहीं होता है। यदि ये वलय में विषम परमाणु $(N, O, S)$ रखते हैं,तो इन्हें विषमचक्रीय (heterocyclic) एरोमैटिक यौगिक कहा जाता है। उदाहरण के लिए: फ्यूरान,थायोफीन,पिरिडीन और ट्रोपोलोन.

(B) फिनोल का नाइट्रेशन अधिक आसानी से होता है क्योंकि इसमें $-OH$ समूह मौजूद होता है। $-OH$ समूह अपने $+M$ प्रभाव के कारण बेंजीन वलय पर इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ा देता है। परिणामस्वरूप,इलेक्ट्रोफाइल,नाइट्रोनियम आयन $(NO_2^+)$,बेंजीन वलय की तुलना में फिनोल वलय पर अधिक आसानी से आक्रमण करता है।

(N/A) उत्पन्न इलेक्ट्रोफाइल बेंज़ोयलियम धनायन $(C_6H_5CO^{+})$ है।
इस अभिक्रिया को फ्रिडेल-क्राफ्ट्स एसाइलेशन अभिक्रिया के रूप में जाना जाता है।

(A) बेंजीन के नाइट्रीकरण में,सांद्र $HNO_3$ और सांद्र $H_2SO_4$ के मिश्रण का उपयोग किया जाता है।
इस मिश्रण में,$H_2SO_4$ एक प्रबल अम्ल के रूप में कार्य करता है और $HNO_3$ का प्रोटोनीकरण करता है।
$HNO_3 + H_2SO_4 \rightleftharpoons H_2NO_3^+ + HSO_4^-$.
इसके बाद प्रोटोनेटेड नाइट्रिक एसिड $(H_2NO_3^+)$ पानी खोकर नाइट्रोनियम आयन $(NO_2^+)$ बनाता है,जो एक इलेक्ट्रोफाइल है।
$H_2NO_3^+ \rightleftharpoons NO_2^+ + H_2O$.
चूंकि $HNO_3$,$H_2SO_4$ से प्रोटॉन स्वीकार करके नाइट्रोनियम आयन बनाता है,इसलिए यह इस अभिक्रिया में एक क्षार के रूप में कार्य करता है।

(N/A) एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन को 'एरीन्स' के रूप में भी जाना जाता है। चूंकि उनमें से अधिकांश में सुखद गंध होती है (ग्रीक; एरोमा का अर्थ है सुखद गंध),इसलिए यौगिकों के इस वर्ग को 'एरोमैटिक यौगिक' नाम दिया गया था।
$(i)$ एरोमैटिक यौगिक: ये चक्रीय,समतलीय यौगिक हैं जो हकल के नियम का पालन करते हैं ($(4n+2) \pi$ इलेक्ट्रॉन होते हैं,जहाँ $n = 0, 1, 2, ...$)।
$(ii)$ एरीन्स: ये एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन हैं,जिनमें आमतौर पर कम से कम एक बेंजीन वलय होती है।
$(iii)$ बेन्जेनॉइड यौगिक: ये वे एरोमैटिक यौगिक हैं जिनमें उनकी संरचना में कम से कम एक बेंजीन वलय होती है। उदाहरणों में बेंजीन,टोल्यूनि,नेफ़थलीन और बाइफिनाइल शामिल हैं।
$(iv)$ नॉन-बेन्जेनॉइड यौगिक: ये वे एरोमैटिक यौगिक हैं जिनमें उनकी संरचना में बेंजीन वलय नहीं होती है। इसका एक उदाहरण एज़ुलीन है।

(N/A) बेंजीन $(C_6H_6)$ में $6$ कार्बन परमाणुओं की एक समतलीय षट्कोणीय वलय होती है,जिसमें प्रत्येक कार्बन एक हाइड्रोजन परमाणु से जुड़ा होता है।
बेंजीन में सभी $6$ हाइड्रोजन परमाणु समान रासायनिक वातावरण में होते हैं।
इसलिए,इन $6$ हाइड्रोजन परमाणुओं में से किसी एक का भी प्रतिस्थापन किसी समूह $(A)$ द्वारा करने पर केवल एक ही प्रकार का मोनो-प्रतिस्थापित बेंजीन उत्पाद प्राप्त होता है।
उदाहरण:
$1$. मिथाइल बेंजीन (टोल्यूनि): $C_6H_5CH_3$
$2$. नाइट्रोबेंजीन: $C_6H_5NO_2$
$3$. क्लोरोबेंजीन: $C_6H_5Cl$
$4$. ब्रोमोबेंजीन: $C_6H_5Br$
$5$. एथिल बेंजीन: $C_6H_5CH_2CH_3$
$6$. हाइड्रॉक्सीबेंजीन (फिनोल): $C_6H_5OH$

(N/A) जब बेंजीन वलय में दो हाइड्रोजन परमाणुओं का प्रतिस्थापन होता है,तो संभावित समावयवियों की संख्या $3$ होती है।
ये $1,2-$प्रतिस्थापित (ऑर्थो),$1,3-$प्रतिस्थापित (मेटा),और $1,4-$प्रतिस्थापित (पैरा) हैं।
उदाहरण निम्नलिखित हैं:
$1,2-$डाइमिथाइल बेंजीन ($o-$जाइलीन)
$1,3-$डाइमिथाइल बेंजीन ($m-$जाइलीन)
$1,4-$डाइमिथाइल बेंजीन ($p-$जाइलीन)
$o-$नाइट्रोटोल्यूइन
$m-$नाइट्रोटोल्यूइन
$p-$नाइट्रोटोल्यूइन

(N/A) बेंजीन को $1825$ में माइकल फैराडे द्वारा अलग किया गया था। बेंजीन का मूलानुपाती सूत्र $CH$ है,आणविक द्रव्यमान $78$ है और बेंजीन का आणविक सूत्र $C_{6}H_{6}$ है।
$\rightarrow$ बेंजीन में उच्च स्तर की असंतृप्ति होती है। यह आणविक सूत्र संबंधित एल्केन,एल्कीन और एल्काइन के साथ इसके संबंध को स्पष्ट नहीं करता था। इसके अद्वितीय गुणों और असामान्य स्थिरता के कारण,इसकी संरचना निर्धारित करने में कई वर्ष लग गए।
$\rightarrow$ $H_{2}$ के तीन मोल के योग पर यह $C_{6}H_{12}$ बनाता है; $Cl_{2}$ के तीन मोल के साथ यह $C_{6}H_{6}Cl_{6}$ बनाता है। साथ ही,बेंजीन एक स्थिर अणु पाया गया और यह एक ट्राइओजोनाइड बनाता है,जो तीन द्वि-आबंधों की उपस्थिति का संकेत देता है।
$-$ बेंजीन केवल एक ही मोनो-प्रतिस्थापित व्युत्पन्न उत्पन्न करता है,जो यह दर्शाता है कि बेंजीन के सभी छह कार्बन और छह हाइड्रोजन परमाणु समान हैं।
इस अवलोकन के आधार पर,अगस्त केकुले ने $1865$ में बेंजीन के लिए निम्नलिखित संरचना प्रस्तावित की,जिसमें छह कार्बन परमाणुओं की चक्रीय व्यवस्था है,जिसमें एकांतर एकल और द्वि-आबंध हैं और प्रत्येक कार्बन परमाणु से एक हाइड्रोजन परमाणु जुड़ा हुआ है।
$-$ केकुले संरचना दो आइसोमेरिक $1,2-$डाइब्रोमोबेंजीन की संभावना का संकेत देती है। एक आइसोमर में,ब्रोमीन परमाणु द्वि-आबंधित कार्बन परमाणुओं से जुड़े होते हैं,जबकि दूसरे में,वे एकल आबंधित कार्बन से जुड़े होते हैं।
$-$ हालाँकि,बेंजीन केवल एक ही ऑर्थो-प्रतिस्थापित उत्पाद बनाता है। इस समस्या को केकुले द्वारा बेंजीन में द्वि-आबंधों की दोलन प्रकृति की अवधारणा का सुझाव देकर हल किया गया था।

(N/A) निम्नलिखित शर्तें बेंजीन की असाधारण स्थिरता को सिद्ध करती हैं:
$i$. बेंजीन एल्कीन की तुलना में योगात्मक अभिक्रियाओं का विरोध करता है।
$ii$. हाइड्रोजन परमाणुओं की कम मात्रा होने के बावजूद, बेंजीन आसानी से प्रतिस्थापन अभिक्रिया देता है।
$iii$. बेंजीन में न तो $C-C$ एकल बंध की लंबाई $154 \ pm$ होती है और न ही $C=C$ की लंबाई $133 \ pm$ होती है, बल्कि यह $139 \ pm$ की मध्यवर्ती बंध लंबाई रखता है।
$iv$. बेंजीन की हाइड्रोजनीकरण एन्थैल्पी सबसे कम होती है, जो साइक्लोहेक्साट्रायीन की तुलना में $36 \ kcal \ mol^{-1}$ कम है। बेंजीन की अनुनाद ऊर्जा $36 \ kcal \ mol^{-1}$ है।
$v$. बेंजीन अपने एरोमैटिक गुण के कारण स्थिर है।

(N/A) एरोमैटिकता चक्रीय,समतलीय,संयुग्मित प्रणालियों का एक गुण है जो $\pi$ इलेक्ट्रॉनों के विस्थानीकरण के कारण अतिरिक्त स्थिरता प्रदर्शित करती है।
$(a)$ यौगिक में एरोमैटिक गुण के लिए आवश्यकताएं:
$(i)$ यौगिक की संरचना चक्रीय होनी चाहिए।
$(ii)$ चक्रीय यौगिक समतलीय होना चाहिए।
$(iii)$ वलय में $\pi$ इलेक्ट्रॉनों का पूर्ण विस्थानीकरण होना चाहिए।
$(iv)$ वलय में $(4n+2) \pi$ इलेक्ट्रॉन होने चाहिए,जहाँ $n$ एक पूर्णांक है $(n=0, 1, 2, \dots)$। इसे हकल नियम कहा जाता है।
$(b)$ हकल का नियम: एक समतलीय,चक्रीय,पूर्णतः संयुग्मित प्रणाली एरोमैटिक होती है यदि इसमें $(4n+2) \pi$ इलेक्ट्रॉन हों।
$(c)$ उदाहरण:
$(i)$ $1$ वलय: बेंजीन $(C_6H_6)$। यह चक्रीय,समतलीय है और इसमें $6 \pi$ इलेक्ट्रॉन होते हैं ($n=1$,$4(1)+2=6$)।
$(ii)$ $2$ वलय: नेफ़थलीन $(C_{10}H_8)$। यह चक्रीय,समतलीय है और इसमें $10 \pi$ इलेक्ट्रॉन होते हैं ($n=2$,$4(2)+2=10$)।
$(iii)$ $3$ वलय: एंथ्रासीन $(C_{14}H_{10})$। यह चक्रीय,समतलीय है और इसमें $14 \pi$ इलेक्ट्रॉन होते हैं ($n=3$,$4(3)+2=14$)।
साइक्लोपेंटाडाइनाइल एनायन भी एरोमैटिक है क्योंकि इसमें $6 \pi$ इलेक्ट्रॉन होते हैं ($4$ दो द्वि-आबंधों से और $2$ कार्बन परमाणु पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म से)।

(N/A) औद्योगिक रूप से,बेंजीन कोल तार से प्राप्त किया जाता है। प्रयोगशाला में,इसे निम्नलिखित विधियों द्वारा तैयार किया जाता है:
$(i)$ एथाइन का चक्रीय बहुलकीकरण: $3CH \equiv CH \xrightarrow{\text{लाल तप्त लोहे की नली}, 873 \ K} C_6H_6$ (बेंजीन)
(ii) $n$-हेक्सेन का चक्रीयकरण: $n-C_6H_{14} \xrightarrow{Cr_2O_3/V_2O_5/Mo_2O_3, 773 \ K, 10-20 \ atm} C_6H_6 + 4H_2$
(iii) बेंजोइक अम्ल का विकार्बोक्सिलीकरण: सोडियम बेंजोएट को सोडा लाइम $(NaOH + CaO)$ के साथ गर्म करने पर बेंजीन प्राप्त होता है: $C_6H_5COONa + NaOH \xrightarrow{\Delta} C_6H_6 + Na_2CO_3$
(iv) फिनोल का अपचयन: फिनोल की वाष्प को गर्म जिंक चूर्ण के ऊपर से गुजारकर बेंजीन प्राप्त किया जाता है: $C_6H_5OH + Zn \xrightarrow{\Delta} C_6H_6 + ZnO$

(N/A) $C_7H_8$ आण्विक सूत्र वाला यौगिक टोल्यूनि $(C_6H_5CH_3)$ है।
संरचनात्मक विश्लेषण:
$1$. बेंजीन वलय में $3$ $\pi$-बंध होते हैं।
$2$. बेंजीन वलय में $6$ $C-C$ $\sigma$-बंध और $6$ $C-H$ $\sigma$-बंध होते हैं।
$3$. वलय से जुड़े मिथाइल समूह $(CH_3)$ में $1$ $C-C$ $\sigma$-बंध और $3$ $C-H$ $\sigma$-बंध होते हैं।
कुल $\sigma$-बंध = $6$ (वलय $C-C$) + $6$ (वलय $C-H$) + $1$ (बाह्य $C-C$) + $3$ (मिथाइल $C-H$) = $15$ $\sigma$-बंध।
कुल $\pi$-बंध = $3$ $\pi$-बंध।

(N/A) $1$. गंध: बेंजीन में एक विशिष्ट सुगंधित गंध होती है।
$2$. घुलनशीलता: बेंजीन अध्रुवीय है,इसलिए यह पानी में अघुलनशील है लेकिन कार्बनिक विलायकों के साथ मिश्रणीय है।
$3$. रंग: बेंजीन एक रंगहीन तरल है।
$4$. भौतिक अवस्था: बेंजीन कमरे के तापमान पर तरल अवस्था में मौजूद होता है।
$5$. दहन: बेंजीन अत्यधिक ज्वलनशील है और अपनी उच्च कार्बन सामग्री के कारण कालिख वाली लौ के साथ जलता है।

(A) एरीन यौगिक (एरोमैटिक हाइड्रोकार्बन) मुख्य रूप से अपनी स्थिर एरोमैटिक वलय के कारण इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रियाएं देते हैं। वे विशिष्ट परिस्थितियों में योगात्मक और ऑक्सीकरण अभिक्रियाएं भी दे सकते हैं।
$A$. इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रियाएं: ये बेंजीन की विशिष्ट अभिक्रियाएं हैं।
$i$. नाइट्रीकरण: बेंजीन नाइट्रीकरण मिश्रण (सांद्र $HNO_{3}$ + सांद्र $H_{2}SO_{4}$) के साथ $323-333 \ K$ पर अभिक्रिया करके नाइट्रोबेंजीन बनाता है।
$ii$. सल्फोनीकरण: बेंजीन धूम्रमान $H_{2}SO_{4}$ (ओलियम) के साथ $353 \ K$ पर अभिक्रिया करके बेंजीन सल्फोनिक एसिड बनाता है।
$iii$. हैलोजनीकरण: बेंजीन लुईस एसिड (जैसे निर्जल $FeCl_{3}$ या $FeBr_{3}$) की उपस्थिति में $Cl_{2}$ या $Br_{2}$ के साथ अभिक्रिया करके क्लोरोबेंजीन या ब्रोमोबेंजीन बनाता है।
$iv$. फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन: बेंजीन निर्जल $AlCl_{3}$ की उपस्थिति में एल्काइल हैलाइड $(R-X)$ के साथ अभिक्रिया करके एल्काइलबेंजीन बनाता है।
$v$. फ्रीडल-क्राफ्ट्स एसाइलेशन: बेंजीन निर्जल $AlCl_{3}$ की उपस्थिति में एसाइल हैलाइड $(RCOCl)$ या एसिड एनहाइड्राइड के साथ अभिक्रिया करके एसाइलबेंजीन बनाता है।
$B$. इलेक्ट्रोफिलिक योगात्मक अभिक्रियाएं: ये कठोर परिस्थितियों में होती हैं।
$i$. हाइड्रोजनीकरण: बेंजीन $Ni$ उत्प्रेरक की उपस्थिति में उच्च तापमान और दबाव पर $H_{2}$ के साथ अभिक्रिया करके साइक्लोहेक्सेन बनाता है।
$ii$. क्लोरीनीकरण: बेंजीन $UV$ प्रकाश की उपस्थिति में $Cl_{2}$ के साथ अभिक्रिया करके बेंजीन हेक्साक्लोराइड $(C_{6}H_{6}Cl_{6})$ बनाता है।
$C$. ऑक्सीकरण अभिक्रियाएं:
$i$. दहन: एरीन यौगिक हवा में जलकर $CO_{2}$ और $H_{2}O$ उत्पन्न करते हैं: $C_{x}H_{y} + (x + \frac{y}{4}) O_{2} \longrightarrow x CO_{2} + \frac{y}{2} H_{2}O$.

(N/A) बेंजीन अद्वितीय स्थिरता प्रदर्शित करता है; हालाँकि,कठोर परिस्थितियों में बेंजीन योगात्मक अभिक्रियाएँ देता है। इन अभिक्रियाओं में अभिकारक के $3$ अणु $1$ मोल बेंजीन के साथ अभिक्रिया करते हैं,जो यह दर्शाता है कि बेंजीन की संरचना में तीन द्वि-आबंध $(\pi)$ होते हैं।
$(i)$ बेंजीन का हाइड्रोजनीकरण: कठोर परिस्थितियों में,यानी उच्च तापमान और/या दबाव पर निकल उत्प्रेरक की उपस्थिति में,बेंजीन का हाइड्रोजनीकरण साइक्लोहेक्सेन देता है।
$C_{6}H_{6} + 3H_{2} \xrightarrow{Ni, \Delta, \text{दबाव}} C_{6}H_{12} \text{ (साइक्लोहेक्सेन)}$
$(ii)$ बेंजीन का क्लोरीनीकरण: पराबैंगनी प्रकाश (ultra-violet light) के तहत,क्लोरीन के तीन अणु बेंजीन में जुड़कर बेंजीन हेक्साक्लोराइड,$C_{6}H_{6}Cl_{6}$ बनाते हैं,जिसे गैमेक्सेन या $BHC$ भी कहा जाता है।
$C_{6}H_{6} + 3Cl_{2} \xrightarrow{uv, 500 \ K} C_{6}H_{6}Cl_{6} \text{ (BHC/गैमेक्सेन)}$
नोट: प्रारंभ में गैमेक्सेन का उपयोग घरेलू कीटनाशक के रूप में किया जाता था। वर्तमान में इस पर प्रतिबंध है।

(N/A) बेयर परीक्षण: बेंजीन अपनी विशिष्ट स्थिरता के कारण बेयर अभिक्रिया नहीं देता है। यह असंतृप्ति परीक्षण नहीं दिखाता है और $KMnO_{4}$ के रंग को दूर नहीं करता है।
$\text{बेंजीन} + \text{तनु, ठंडा } KMnO_{4} \longrightarrow \text{कोई अभिक्रिया नहीं}$
$(b)$ बेंजीन का पूर्ण दहन: बेंजीन का दहन हवा की उपस्थिति में बर्नर में किया जाता है। यह कालिख वाली लौ के साथ जलता है और $CO_{2}$ तथा $H_{2}O$ देता है।
$C_{6}H_{6} + \frac{15}{2} O_{2} \stackrel{\Delta}{\longrightarrow} 6CO_{2} + 3H_{2}O_{(g)}$
$(c)$ बेंजीन का अपचायक ओजोनोलिसिस: बेंजीन ओजोन के तीन अणुओं के साथ अभिक्रिया करके बेंजीन ट्राइओजोनाइड बनाता है। यह बेंजीन में तीन द्वि-आबंधों की उपस्थिति को सिद्ध करता है। $(Zn + H_{2}O)$ की उपस्थिति में बेंजीन ट्राइओजोनाइड का अपचायक विखंडन करने पर ग्लाइऑक्सल के तीन अणु प्राप्त होते हैं।

(N/A) . नाइट्रीकरण के लिए रासायनिक अभिक्रिया: जब बेंजीन को सांद्र नाइट्रिक एसिड $(HNO_{3})$ और सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड $(H_{2}SO_{4})$ के मिश्रण के साथ $323 \ K$ से $333 \ K$ पर उपचारित किया जाता है,तो नाइट्रीकरण द्वारा नाइट्रोबेंजीन प्राप्त होता है।
$C_{6}H_{6} + HNO_{3} \xrightarrow{conc. H_{2}SO_{4}, 323-333 \ K} C_{6}H_{5}NO_{2} + H_{2}O$
$b$. नाइट्रोनियम आयन $(NO_{2}^{+})$ के निर्माण की क्रियाविधि:
चरण-$I$:
$H_{2}SO_{4} + HNO_{3} \rightleftharpoons H_{2}NO_{3}^{+} + HSO_{4}^{-}$
चरण-$II$:
$H_{2}NO_{3}^{+} \rightleftharpoons H_{2}O + NO_{2}^{+}$
इलेक्ट्रोफाइल के निर्माण के लिए कुल अभिक्रिया:
$H_{2}SO_{4} + HNO_{3} \rightleftharpoons NO_{2}^{+} + HSO_{4}^{-} + H_{2}O$
इस अभिक्रिया में,$H_{2}SO_{4}$ एक प्रोटॉन दाता (अम्ल) के रूप में और $HNO_{3}$ एक प्रोटॉन स्वीकर्ता (क्षार) के रूप में कार्य करता है,जो इलेक्ट्रोफिलिक नाइट्रोनियम आयन $(NO_{2}^{+})$ के निर्माण को सुगम बनाता है।

(D) बेंजीन निर्जलीय $FeCl_3$ या $AlCl_3$ जैसे लुईस अम्ल उत्प्रेरक की उपस्थिति में क्लोरीन के साथ अभिक्रिया करके क्लोरोबेंजीन बनाता है। यह एक इलेक्ट्रॉनस्नेही एरोमैटिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया है।
अभिक्रिया: $C_6H_6 + Cl_2 \xrightarrow{FeCl_3} C_6H_5Cl + HCl$
क्रियाविधि:
$1.$ इलेक्ट्रॉनस्नेही का निर्माण: लुईस अम्ल हैलोजन के साथ अभिक्रिया करके इलेक्ट्रॉनस्नेही $Cl^{+}$ उत्पन्न करता है।
$Cl-Cl + FeCl_3 \rightarrow Cl^{+} + [FeCl_4]^{-}$
$2.$ इलेक्ट्रॉनस्नेही $Cl^{+}$ बेंजीन वलय पर आक्रमण करके एक सिग्मा संकुल (कार्बोकेशन) बनाता है।
$3.$ सिग्मा संकुल से प्रोटॉन का निष्कासन $[FeCl_4]^{-}$ द्वारा होता है,जो एरोमैटिकता को पुनः स्थापित करता है,जिससे क्लोरोबेंजीन और $HCl$ प्राप्त होते हैं।

(N/A) बेंजीन के $H$-परमाणु का $-Br$ समूह द्वारा प्रतिस्थापन ब्रोमीनीकरण कहलाता है। इस अभिक्रिया में $FeBr_3$ लुईस अम्ल उत्प्रेरक के रूप में और $Br_2$ अभिकर्मक के रूप में कार्य करता है।
$1$. इलेक्ट्रॉनरागी (Electrophile) का निर्माण: उत्प्रेरक $FeBr_3$,$Br_2$ के साथ अभिक्रिया करके इलेक्ट्रॉनरागी,ब्रोमीनियम आयन $(Br^+)$ उत्पन्न करता है।
$FeBr_3 + Br-Br \rightleftharpoons Br^+ + FeBr_4^-$
$2$. क्रियाविधि: यह अभिक्रिया इलेक्ट्रॉनरागी एरोमैटिक प्रतिस्थापन द्वारा दो चरणों में पूर्ण होती है:
चरण $1$ (धीमा चरण): इलेक्ट्रॉनरागी $Br^+$ बेंजीन वलय पर आक्रमण करता है और एक कार्बधनायन मध्यवर्ती बनाता है जिसे $\sigma$-संकुल या एरेनियम आयन कहा जाता है। इस चरण में,आक्रमण के स्थान पर कार्बन परमाणु का संकरण $sp^2$ से $sp^3$ में बदल जाता है। यह चरण धीमा है क्योंकि बेंजीन वलय की एरोमैटिकता अस्थायी रूप से नष्ट हो जाती है।
$\sigma$-संकुल अनुनाद द्वारा स्थिर होता है,जैसा कि संरचनाओं $(A)$,$(B)$ और $(C)$ द्वारा दिखाया गया है,जिसमें $(D)$ संकर संरचना है।
चरण $2$ (तेज चरण): $\sigma$-संकुल एरोमैटिकता को बहाल करने के लिए $FeBr_4^-$ आयन को एक प्रोटॉन $(H^+)$ खो देता है,जिससे ब्रोमोबेंजीन बनता है और $HBr$ के साथ उत्प्रेरक $FeBr_3$ पुनः प्राप्त हो जाता है।

(N/A) फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन,निर्जल $AlCl_3$ उत्प्रेरक की उपस्थिति में बेंजीन की एल्काइल हैलाइड के साथ अभिक्रिया है,जिससे एल्काइलबेंजीन बनता है।
उदाहरण:
$(i) \ C_6H_6 + CH_3Cl \xrightarrow{\text{निर्जल } AlCl_3, 373 \ K} C_6H_5CH_3 + HCl \text{ (टोल्यूनि)}$
$(ii) \ C_6H_6 + C_2H_5Cl \xrightarrow{\text{निर्जल } AlCl_3, \Delta, 373 \ K} C_6H_5C_2H_5 + HCl \text{ (एथिलबेंजीन)}$

(N/A) फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन अभिक्रिया में निर्जल $AlCl_{3}$ का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है।
यह उत्प्रेरक लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है। इसका कार्य एल्काइल हैलाइड $(R-Cl)$ से क्लोराइड आयन $(Cl^{-})$ को स्वीकार करके $AlCl_{4}^{-}$ संकुल बनाना है,जिससे कार्बोनियम आयन $(R^{+})$ उत्पन्न होता है,जो एक प्रबल इलेक्ट्रॉनस्नेही के रूप में कार्य करता है।
अभिक्रियाएं इस प्रकार हैं:
$CH_{3}Cl + AlCl_{3} \longrightarrow AlCl_{4}^{-} + CH_{3}^{+}$
$CH_{3}CH_{2}Cl + AlCl_{3} \longrightarrow AlCl_{4}^{-} + CH_{3}CH_{2}^{+}$

(N/A) बेंजीन का एल्काइलेशन इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया का एक उदाहरण है।
यह क्रियाविधि दो मुख्य चरणों में आगे बढ़ती है:
चरण-$1$: यह दर-निर्धारक चरण (धीमा चरण) है। इलेक्ट्रोफाइल (कार्बोकेशन,$R^+$) बेंजीन वलय पर हमला करता है और एक अनुनाद-स्थिर कार्बोकेशन मध्यवर्ती बनाता है जिसे $\sigma$-कॉम्प्लेक्स (एरेनियम आयन) कहा जाता है।
चरण-$2$: यह एक तेज़ चरण है। $\sigma$-कॉम्प्लेक्स एक प्रोटॉन $(H^+)$ को एक बेस (जैसे $AlCl_4^-$) को खो देता है ताकि वलय की एरोमैटिकता बहाल हो सके,जिसके परिणामस्वरूप एल्काइलबेंजीन का निर्माण होता है।
$\sigma$-कॉम्प्लेक्स की अनुनाद संरचनाओं को $(A)$,$(B)$ और $(C)$ द्वारा दर्शाया गया है,और संकर संरचना $(D)$ है।

(N/A) जब बेंजीन को निर्जलीय $AlCl_3$ की उपस्थिति में $CH_3Cl$ के साथ गर्म किया जाता है,तो फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन अभिक्रिया के माध्यम से मुख्य उत्पाद के रूप में टोल्यूनि $(C_6H_5CH_3)$ प्राप्त होता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$C_6H_6 + CH_3Cl \xrightarrow{AlCl_3} C_6H_5CH_3 + HCl$
क्यों:
$1$. $-CH_3$ समूह एक इलेक्ट्रॉन-दाता समूह है,जो बेंजीन वलय को आगे की इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया के लिए सक्रिय करता है।
$2$. चूंकि $-CH_3$ समूह ऑर्थो और पैरा-निर्देशी होता है,इसलिए नया प्रवेश करने वाला मिथाइल समूह टोल्यूनि वलय के ऑर्थो और पैरा स्थितियों पर अधिमानतः जुड़ता है,जिससे यदि अतिरिक्त $CH_3Cl$ मौजूद हो तो $o$-जाइलीन और $p$-जाइलीन का निर्माण होता है।

(N/A) निर्जल $AlCl_3$ की उपस्थिति में बेंजीन के साथ $n$-प्रोपिल क्लोराइड की अभिक्रिया एक फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन अभिक्रिया है।
यह अभिक्रिया एक कार्बोनियम आयन (कार्बोकेशन) मध्यवर्ती के निर्माण के माध्यम से आगे बढ़ती है।
$CH_3CH_2CH_2Cl + AlCl_3 \rightarrow CH_3CH_2CH_2^+ + AlCl_4^-$
प्रारंभ में बना $1^{\circ}$-कार्बोकेशन $(CH_3CH_2CH_2^+)$ कम स्थिर होता है और अधिक स्थिर $2^{\circ}$-कार्बोकेशन $(CH_3CH^+CH_3)$ बनाने के लिए $1,2$-हाइड्राइड शिफ्ट से गुजरता है।
परिणामस्वरूप,मुख्य उत्पाद आइसोप्रोपिलबेंजीन (क्यूमीन) बनता है,जबकि $n$-प्रोपिलबेंजीन एक गौण उत्पाद के रूप में बनता है क्योंकि पुनर्विन्यास से पहले $1^{\circ}$-कार्बोकेशन का सीधा आक्रमण होता है।

(D) $AlCl_3$ की उपस्थिति में बेंजीन और $1$-क्लोरोप्रोपेन के बीच की अभिक्रिया एक फ्रीडल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन है।
प्रारंभ में बनने वाला कार्बोनियम आयन $1^{\circ}$-प्रोपाइल कार्बोनियम आयन $(CH_3CH_2CH_2^+)$ है।
यह $1^{\circ}$-कार्बोनियम आयन अस्थिर होता है और अधिक स्थिर $2^{\circ}$-आइसोप्रोपाइल कार्बोनियम आयन $(CH_3CH^+CH_3)$ बनाने के लिए $1,2$-हाइड्राइड शिफ्ट से गुजरता है।
इसके बाद $2^{\circ}$-कार्बोनियम आयन बेंजीन वलय पर आक्रमण करके मुख्य उत्पाद के रूप में आइसोप्रोपाइल बेंजीन (क्यूमीन) बनाता है।
अतः,मुख्य उत्पाद आइसोप्रोपाइल बेंजीन है।

(N/A) बेंजीन वलय में हाइड्रोजन परमाणु का एसाइल समूह $(-COR)$ द्वारा प्रतिस्थापन बेंजीन का एसाइलेशन कहलाता है। इन अभिक्रियाओं को फ्रीडल-क्राफ्ट्स एसाइलेशन के रूप में जाना जाता है। उदाहरण के लिए,बेंजीन से एसीटोफिनोन का निर्माण नीचे दिया गया है:
$C_6H_6 + CH_3COCl \xrightarrow{\text{निर्जल } AlCl_3, \Delta, \ 353K} C_6H_5COCH_3 + HCl$
$C_6H_6 + (CH_3CO)_2O \xrightarrow{\text{निर्जल } AlCl_3} C_6H_5COCH_3 + CH_3COOH$
यह अभिक्रिया तीन चरणों में होती है:
$(i)$ इलेक्ट्रोफाइल $CH_3CO^+$ का निर्माण:
$CH_3-CO-Cl + AlCl_3 \rightarrow CH_3-C^+O + AlCl_4^-$
$(ii)$ इलेक्ट्रोफाइल $CH_3CO^+$ बेंजीन वलय पर आक्रमण करके एक कार्बोनियम आयन मध्यवर्ती (एरेनियम आयन) बनाता है।
$(iii)$ कार्बोनियम आयन मध्यवर्ती से प्रोटॉन का निष्कासन वलय की एरोमैटिकता को पुनर्स्थापित करता है और एसीटोफिनोन बनता है।

(N/A) बेंजीन का सल्फोनेशन एक हाइड्रोजन परमाणु का सल्फोनिक एसिड समूह $(-SO_3H)$ द्वारा प्रतिस्थापन है।
$1$. जब बेंजीन को $353 \ K$ पर धूम्रायमान सल्फ्यूरिक एसिड ($H_2SO_4 + SO_3$ या ओलियम) के साथ गर्म किया जाता है,तो बेंजीन सल्फोनिक एसिड प्राप्त होता है।
$2$. बेंजीन सल्फोनिक एसिड को $573 \ K$ पर ओलियम के साथ और अधिक गर्म करने पर बेंजीन $m$-डाइसल्फोनिक एसिड बनता है।

(N/A) बेंजीन के सल्फोनेशन में इलेक्ट्रोफाइल सल्फर ट्राईऑक्साइड $(SO_3)$ है।
यह सांद्र सल्फ्यूरिक एसिड $(H_2SO_4)$ की अभिक्रिया द्वारा निम्नलिखित रूप में प्राप्त किया जाता है:
$2H_2SO_4 \rightleftharpoons H_3O^{+} + HSO_4^{-} + SO_3$

(N/A) बेंजीन का सल्फोनेशन निम्नलिखित चरणों में होता है:
$1$. इलेक्ट्रोफाइल का निर्माण: $2 H_{2}SO_{4} \rightleftharpoons SO_{3} + HSO_{4}^{-} + H_{3}O^{+}$.
$2$. $\sigma$-कॉम्प्लेक्स का निर्माण: इलेक्ट्रोफाइल $SO_{3}$ बेंजीन रिंग पर आक्रमण करके एक अस्थिर $\sigma$-कॉम्प्लेक्स (कार्बोकेशन) बनाता है। यह धीमी और दर-निर्धारक चरण है।
$3$. प्रोटॉन का निष्कासन: $\sigma$-कॉम्प्लेक्स $HSO_{4}^{-}$ को एक प्रोटॉन देता है जिससे बेंजीन सल्फोनेट आयन $(C_{6}H_{5}SO_{3}^{-})$ और $H_{2}SO_{4}$ बनते हैं।
$4$. प्रोटोनेशन: बेंजीन सल्फोनेट आयन $H_{3}O^{+}$ से प्रोटॉन ग्रहण करके बेंजीन सल्फोनिक एसिड $(C_{6}H_{5}SO_{3}H)$ बनाता है।

(N/A) बेंजीन जैसे एरोमैटिक यौगिक विभिन्न इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन अभिक्रियाएँ देते हैं। अभिक्रियाओं के प्रकार और इलेक्ट्रोफाइल $(E^{+})$ बनाने के लिए आवश्यक अभिकर्मक और उत्प्रेरक नीचे दी गई तालिका में दिए गए हैं:

अभिक्रिया	इलेक्ट्रोफाइल का निर्माण
$(1)$ क्लोरीनीकरण	$Cl_2 + FeCl_3 \to Cl^{+} + FeCl_4^-$
$(2)$ ब्रोमीनीकरण	$Br_2 + FeBr_3 \to Br^{+} + FeBr_4^-$
$(3)$ नाइट्रीकरण	$HNO_3 + 2H_2SO_4 \to NO_2^+ + H_3O^{+} + 2HSO_4^-$
$(4)$ सल्फोनीकरण	$2H_2SO_4 \to SO_3 + H_3O^{+} + HSO_4^-$
$(5)$ फ्रीडेल-क्राफ्ट्स एल्काइलेशन	$R-Cl + AlCl_3 \to R^{+} + AlCl_4^-$
$(6)$ फ्रीडेल-क्राफ्ट्स एसाइलेशन	$RCOCl + AlCl_3 \to RCO^{+} + AlCl_4^-$

(N/A) बेंजीन में इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन अभिक्रिया मुख्य रूप से दो चरणों में होती है:
चरण $1$: $\sigma$-संकुल (एरेनियम आयन) का निर्माण।
इस चरण में,इलेक्ट्रॉनरागी $(E^+)$ बेंजीन वलय पर आक्रमण करता है,जिससे बेंजीन वलय के स्थिर $\pi$-इलेक्ट्रॉन बादल का विनाश होता है। इससे एक कार्बधनायन मध्यवर्ती बनता है जिसे $\sigma$-संकुल या एरेनियम आयन कहा जाता है। चूंकि इस चरण में एरोमैटिकता का नुकसान होता है और अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है,इसलिए यह धीमा और दर-निर्धारक चरण है। $\sigma$-संकुल में एक कार्बन परमाणु $sp^3$ संकरित हो जाता है,जिससे यह मध्यवर्ती गैर-एरोमैटिक हो जाता है। धनात्मक आवेश अनुनाद के माध्यम से वलय पर विस्थानीकृत होता है,जैसा कि संरचनाओं $A$,$B$,और $C$ द्वारा दिखाया गया है,और $D$ अनुनाद संकर रूप है।
चरण $2$: एरोमैटिकता को बहाल करने के लिए प्रोटॉन का निष्कासन।
इस तीव्र चरण में,$\sigma$-संकुल अपने $sp^3$ संकरित कार्बन से एक प्रोटॉन $(H^+)$ को क्षार को मुक्त कर देता है। इससे वलय की एरोमैटिकता वापस आ जाती है और अंतिम प्रतिस्थापित बेंजीन उत्पाद प्राप्त होता है।

(N/A) प्रथम मंद चरण में,एक इलेक्ट्रोफाइल $(E^+)$ बेंजीन रिंग पर आक्रमण करके एक $\sigma$-कॉम्प्लेक्स (एरेनियम आयन) बनाता है,जो एक अनुनाद-स्थिर कार्बोनियम आयन है।
दूसरे चरण में,जो एक तीव्र चरण है,$\sigma$-कॉम्प्लेक्स एक बेस (उत्प्रेरक से बने एनायन $A^-$) को एक प्रोटॉन $(H^+)$ खो देता है।
अभिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया गया है:
$\sigma\text{-कॉम्प्लेक्स} + A^- \longrightarrow \text{प्रतिस्थापित उत्पाद} + H^+A^-$
यह चरण रिंग की एरोमैटिक प्रकृति को पुनर्स्थापित करता है,क्योंकि $\sigma$-कॉम्प्लेक्स में $sp^3$ संकरित कार्बन परमाणु अंतिम प्रतिस्थापित उत्पाद में वापस $sp^2$ संकरित कार्बन परमाणु में परिवर्तित हो जाता है।
उदाहरण:
$FeCl_4^- + H^+ \longrightarrow HCl + FeCl_3 + C_6H_5Cl$
$FeBr_4^- + H^+ \longrightarrow HBr + FeBr_3 + C_6H_5Br$
चूंकि यह चरण तीव्र है,इसलिए यह अभिक्रिया का दर-निर्धारक चरण नहीं है।

(N/A) बेंजीन की इलेक्ट्रोफिलिक $(E)$ प्रतिस्थापन $(S)$ अभिक्रियाओं को एरोमैटिक $S_E$ अभिक्रियाओं के रूप में जाना जाता है।
एरोमैटिक $S_E$ अभिक्रिया तीन चरणों में होती है:
$(i)$ इलेक्ट्रोफाइल का निर्माण: अभिकर्मक से इलेक्ट्रोफाइल $(E^+)$ उत्पन्न होता है।
$(ii)$ कार्बोनियम आयन मध्यवर्ती ($\sigma$-complex) का निर्माण: इलेक्ट्रोफाइल बेंजीन रिंग पर हमला करता है और एक अनुनाद-स्थिर कार्बोनियम आयन मध्यवर्ती बनाता है। यह धीमा और दर-निर्धारक चरण है।
$(iii)$ प्रोटॉन का निष्कासन: एक क्षार,$\sigma$-complex के $sp^3$ संकरित कार्बन से प्रोटॉन को हटाता है ताकि बेंजीन रिंग की एरोमैटिकता बहाल हो सके। यह चरण तीव्र होता है।

(N/A) जब मोनो-प्रतिस्थापित बेंजीन में दूसरा प्रतिस्थापन किया जाता है,तो आने वाले समूह की स्थिति बेंजीन वलय से पहले से जुड़े समूह द्वारा निर्धारित होती है। इस घटना को पहले समूह का निर्देशक प्रभाव (directive influence) कहा जाता है।
दूसरे प्रतिस्थापन की स्थिति बेंजीन वलय पर पहले से मौजूद प्रतिस्थापी की प्रकृति पर निर्भर करती है,न कि आने वाले समूह की प्रकृति पर।
बेंजीन में दो प्रकार के निर्देशक प्रभाव देखे जाते हैं:
$(a)$ ऑर्थो-पैरा निर्देशक समूह: ये समूह ऑर्थो और पैरा स्थिति पर इलेक्ट्रॉन घनत्व बढ़ाते हैं,जिससे वे इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन के लिए अधिक सक्रिय हो जाते हैं। उदाहरण: $-OH, -NH_{2}, -NHR, -NHCOCH_{3}, -OCH_{3}, -R (\text{जैसे, } -CH_{3}, -C_{2}H_{5}), -Cl, -F, -I, -Br$.
$(b)$ मेटा निर्देशक समूह: ये समूह ऑर्थो और पैरा स्थिति पर इलेक्ट्रॉन घनत्व कम करते हैं,जिससे मेटा स्थिति इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन के लिए अपेक्षाकृत अधिक अनुकूल हो जाती है। उदाहरण: $-NO_{2}, -CN, -CHO, -COOH, -COR, -SO_{3}H, -COOR, -\stackrel{+}{NH}_{3}$.
यदि बेंजीन वलय पर पहले से ही एक मेटा-निर्देशक समूह मौजूद है,तो आने वाला इलेक्ट्रॉनरागी $(E^{+})$ मेटा स्थिति पर जुड़ता है।