Properties of Carboxylic Acids and Their Derivatives Questions in Gujarati

(C) નાઇટ્રાઇલ (સાયક્લોહેક્સેનકાર્બોનાઇટ્રાઇલ) ની એસિડ $(H^+)$ ની હાજરીમાં પાણી સાથેની પ્રક્રિયા આંશિક જળવિભાજન તરફ દોરી જાય છે,જે મુખ્ય નીપજ $A$ તરીકે એમાઇડ આપે છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$R-CN + H_2O \xrightarrow{H^+} R-CONH_2$ (આંશિક જળવિભાજન)
આ કિસ્સામાં,સાયક્લોહેક્સેન રિંગ સાથે જોડાયેલ નાઇટ્રાઇલ જૂથ એમાઇડ જૂથ $(-CONH_2)$ માં રૂપાંતરિત થાય છે.
તેથી,નીપજ $A$ સાયક્લોહેક્સેનકાર્બોક્સામાઇડ છે.

(C) સોડિયમ બાયકાર્બોનેટ $(NaHCO_3)$ એક નિર્બળ બેઇઝ છે. તે કાર્બોનિક એસિડ ($H_2CO_3$,$pK_a \approx 6.35$) કરતા વધુ પ્રબળ એસિડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $CO_2$ વાયુ મુક્ત કરે છે.
$1$. $B$ (બેન્ઝોઇક એસિડ,$pK_a \approx 4.2$) એ $H_2CO_3$ કરતા વધુ પ્રબળ એસિડ છે,તેથી તે $NaHCO_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $CO_2$ મુક્ત કરે છે.
$2$. $C$ (પિક્રિક એસિડ,$pK_a \approx 0.38$) એ ત્રણ $-NO_2$ ગ્રુપની ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક અસરને કારણે ખૂબ જ પ્રબળ એસિડ છે. તે $H_2CO_3$ કરતા ઘણો વધુ પ્રબળ છે અને તેથી $NaHCO_3$ સાથે $CO_2$ મુક્ત કરે છે.
$3$. $A$ ($2$,$4$,$6$-ટ્રાયએમિનો ફિનોલ) એક ખૂબ જ નિર્બળ એસિડ છે કારણ કે $-NH_2$ ગ્રુપ રેઝોનન્સ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોન આપે છે,જે ફિનોક્સાઇડ આયનને અસ્થિર બનાવે છે. તે $H_2CO_3$ કરતા નિર્બળ છે અને $NaHCO_3$ સાથે $CO_2$ મુક્ત કરતું નથી.
તેથી,$B$ અને $C$ બંને $CO_2$ મુક્ત કરશે.

(D) એસિડિક પ્રબળતા પ્રોટોન $(H^+)$ ગુમાવ્યા પછી બનતા સંયુગ્મી બેઝની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$1.$ ફીનોલ $(I)$ એ કાર્બોક્સિલિક એસિડ $(II, III, IV)$ કરતા ઘણો ઓછો એસિડિક છે.
$2.$ કાર્બોક્સિલિક એસિડમાં,ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો $(-NO_2)$ એસિડિકતા વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન દાતા સમૂહો $(-CH_3)$ તેને ઘટાડે છે.
$3.$ સંયોજન $II$ ($p$-નાઈટ્રોબેન્ઝોઈક એસિડ) માં પ્રબળ $-I$ અને $-M$ અસર છે,જે તેને સૌથી વધુ એસિડિક બનાવે છે.
$4.$ સંયોજન $III$ (બેન્ઝોઈક એસિડ) એ સંદર્ભ છે.
$5.$ સંયોજન $IV$ ($p$-ટોલ્યુઈક એસિડ) માં $+I$ અને $+H$ અસર છે,જે તેને કાર્બોક્સિલિક એસિડમાં સૌથી ઓછું એસિડિક બનાવે છે.
$6.$ તેથી,ક્રમ $II > III > IV > I$ છે.

(D) $NaBH_4$ (સોડિયમ બોરોહાઇડ્રાઇડ) એક પસંદગીયુક્ત રિડક્શનકર્તા છે જે આલ્ડિહાઈડ અને કીટોનનું તેમના અનુરૂપ આલ્કોહોલમાં રિડક્શન કરે છે,પરંતુ સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં એસ્ટર,કાર્બોક્સિલિક એસિડ અથવા એમાઈડનું રિડક્શન કરતું નથી. આપેલ પ્રક્રિયકમાં કીટોન સમૂહ અને એસ્ટર સમૂહ $(-COOCH_3)$ છે. તેથી,$NaBH_4$ પસંદગીયુક્ત રીતે કીટોન સમૂહનું દ્વિતીયક આલ્કોહોલ $(-CHOH)$ માં રિડક્શન કરશે જ્યારે એસ્ટર સમૂહ અપરિવર્તિત રહેશે. અંતિમ નીપજ એ $-OH$ સમૂહ,$-CH_2-COOCH_3$ સમૂહ અને $-CH_3$ સમૂહ ધરાવતી સાયક્લોહેક્સેન રીંગ છે.

(A) કાર્બોક્સિલિક એસિડના વ્યુત્પન્નોની ન્યુક્લિયોફિલિક એસિલ સબસ્ટિટ્યુશન (જેમ કે જળવિભાજન) પ્રત્યેની પ્રતિક્રિયાત્મકતા લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે. લિવિંગ ગ્રુપ જેટલું સારું,સંયોજન તેટલું વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ.
લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતાનો ક્રમ: $Cl^- > RCOO^- > RO^- > NH_2^-$.
તેથી,જળવિભાજન પ્રત્યે પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ છે:
$A$ (એસિલ ક્લોરાઈડ) > $B$ (એસિડ એનહાઈડ્રાઈડ) > $C$ (એસ્ટર) > $D$ (એમાઈડ).
આમ,સાચો ક્રમ $A > B > C > D$ છે.

(B) મેલેઈક એનહાઈડ્રાઈડ એ $cis$-બ્યુટ-$2$-ઈનડાયોઈક એસિડ (મેલેઈક એસિડ) ના નિર્જલીકરણ દ્વારા બને છે.
જ્યારે $cis$-બ્યુટ-$2$-ઈનડાયોઈક એસિડને ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે આંતર-અણુ નિર્જલીકરણ પામીને ચક્રીય એનહાઈડ્રાઈડ બનાવે છે જેને મેલેઈક એનહાઈડ્રાઈડ કહેવાય છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$cis$-બ્યુટ-$2$-ઈનડાયોઈક એસિડ $\xrightarrow{\Delta}$ મેલેઈક એનહાઈડ્રાઈડ + $H_2O$.
$trans$-બ્યુટ-$2$-ઈનડાયોઈક એસિડ (ફ્યુમેરિક એસિડ) ગરમ કરવા પર સરળતાથી એનહાઈડ્રાઈડ બનાવતું નથી કારણ કે કાર્બોક્સિલિક એસિડ સમૂહો દ્વિબંધની વિરુદ્ધ બાજુએ હોય છે,જે ચક્રીય બંધારણ બનાવવાનું અવકાશીય રીતે મુશ્કેલ બનાવે છે.

(A) આપેલ પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક એસિલ સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયા છે. આ પ્રક્રિયાનો દર $Z^-$ ના લિવિંગ ગ્રુપ (leaving group) તરીકેની ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે. સારું લિવિંગ ગ્રુપ પ્રક્રિયાને ઝડપી બનાવે છે. લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતા તેની બેઝિકતાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે. આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$Cl^-$ સૌથી નિર્બળ બેઝ છે અને તેથી તે શ્રેષ્ઠ લિવિંગ ગ્રુપ છે. તેથી,જ્યારે $Z = Cl$ હોય ત્યારે પ્રક્રિયા સૌથી ઝડપી હોય છે.

(C) એસિડની પ્રબળતા તેના સંયુગ્મી બેઝની સ્થિરતા દ્વારા નક્કી થાય છે. ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક સમૂહો $(EWG)$ પ્રેરક અસર ($-I$ અસર) દ્વારા કાર્બોક્સિલેટ આયન $(RCOO^-)$ ને સ્થિર કરે છે,જેનાથી કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિકતા વધે છે.
વિસ્થાપકોની તુલના:
$1$. $NCCH_2-$: સાયનો સમૂહ $(-CN)$ ધરાવે છે,જે $-I$ અસર દર્શાવે છે.
$2$. $O_2NCH_2-$: નાઇટ્રો સમૂહ $(-NO_2)$ ધરાવે છે,જે પ્રબળ $-I$ અસર દર્શાવે છે.
$3$. $F_3C-$: ત્રણ ફ્લોરિન પરમાણુઓ ધરાવે છે. ફ્લોરિન સૌથી વધુ વિદ્યુતઋણ તત્વ છે,અને ત્રણ ફ્લોરિન પરમાણુઓની $-I$ અસર એક $-NO_2$ કે $-CN$ સમૂહ કરતા ઘણી વધારે હોય છે.
$4$. $Cl_3C-$: ત્રણ ક્લોરિન પરમાણુઓ ધરાવે છે. ક્લોરિન ફ્લોરિન કરતા ઓછું વિદ્યુતઋણ છે,તેથી $Cl_3C-$ ની $-I$ અસર $F_3C-$ કરતા નબળી હોય છે.
ફ્લોરિન સૌથી વધુ વિદ્યુતઋણ હોવાથી,$F_3CCOOH$ સૌથી પ્રબળ $-I$ અસર દર્શાવે છે,જે તેને આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી પ્રબળ એસિડ બનાવે છે.

(A) $I.$ બેકી સંખ્યામાં કાર્બન પરમાણુઓ ધરાવતા મોનોકાર્બોક્સિલિક એસિડ સ્ફટિક લેટીસમાં વધુ સારી પેકિંગ કાર્યક્ષમતા દર્શાવે છે,જેના પરિણામે એકી સંખ્યા ધરાવતા એસિડની સરખામણીમાં તેમનું ગલનબિંદુ $(M.P.)$ ઊંચું હોય છે.
$II.$ જેમ મોનોકાર્બોક્સિલિક એસિડનું મોલર દળ વધે છે,તેમ હાઇડ્રોફોબિક આલ્કાઇલ શૃંખલાનું કદ વધે છે,જે પાણીના અણુઓ સાથેની આંતરક્રિયા ઘટાડે છે,પરિણામે દ્રાવ્યતા ઘટે છે.

(C) બેન્ઝોઇક એસિડનું બેન્ઝાલ્ડિહાઇડમાં એક જ તબક્કામાં રૂપાંતર બેન્ઝોઇક એસિડને ફોર્મિક એસિડ સાથે મેંગેનીઝ ઓક્સાઇડ $(MnO)$ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં ઊંચા તાપમાને ગરમ કરીને કરી શકાય છે. પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$C_6H_5COOH + HCOOH \xrightarrow{MnO, \Delta} C_6H_5CHO + CO_2 + H_2O$
આમ,$MnO$ એ સાચો પ્રક્રિયક છે.

(A) $R-OH + R'-COOH \longrightarrow R'-COOR + H_2O$
આ પ્રક્રિયા એક ન્યુક્લિયોફિલિક એસિલ વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે જેમાં આલ્કોહોલ ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે વર્તે છે.
કાર્બોક્સિલિક એસિડ પરના ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો $(EWG)$ કાર્બોનિલ કાર્બનની ઇલેક્ટ્રોફિલિસિટી વધારે છે,જે ન્યુક્લિયોફાઇલના હુમલાને સરળ બનાવે છે,જેથી એસ્ટરીકરણનો દર વધે છે.

(B) $Methylenecyclohexane$ ની $B_2H_6$ અને ત્યારબાદ $H_2O_2/NaOH$ સાથેની પ્રક્રિયા હાઇડ્રોબોરેશન-ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા છે,જે દ્વિબંધ પર પાણીના એન્ટી-$Markownikoff$ ઉમેરણને અનુસરે છે. આના પરિણામે પ્રાથમિક આલ્કોહોલ,$cyclohexylmethanol$ $(X)$ બને છે.
$H_2SO_4$ ની હાજરીમાં $CrO_3$ ને જોન્સ રિએજન્ટ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,જે એક પ્રબળ ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે. તે પ્રાથમિક આલ્કોહોલનું સીધું કાર્બોક્સિલિક એસિડમાં ઓક્સિડેશન કરે છે. તેથી,$cyclohexylmethanol$ નું ઓક્સિડેશન થઈને $cyclohexanecarboxylic acid$ $(Y)$ મળે છે.

(C) ઈથાઈલ એસીટેટ $(CH_3COOCH_2CH_3)$ અને સેમિકાર્બેઝાઈડ $(NH_2NHCONH_2)$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા એ ન્યુક્લિયોફિલિક એસિલ સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયા છે.
$NH_2NHCONH_2$ ન્યુક્લિયોફાઈલ તરીકે કાર્ય કરે છે અને ઈથાઈલ એસીટેટના ઈલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બોનિલ કાર્બન પર હુમલો કરે છે.
આના પરિણામે ઈથેનોલ $(CH_3CH_2OH)$ દૂર થાય છે અને એસીટાઈલ સેમિકાર્બેઝાઈડ $(CH_3CONHNHCONH_2)$ બને છે.

(A) કોઈપણ સંયોજનની એસિડિક પ્રબળતા તેના સંયુગ્મી બેઇઝની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે; સંયુગ્મી બેઇઝ જેટલો વધુ સ્થિર,તેટલી તેની એસિડિક પ્રબળતા વધુ.
$I$: બેન્ઝાઈલ આલ્કોહોલ $(C_6H_5CH_2OH)$ માં સંયુગ્મી બેઇઝમાં ઋણ વીજભાર ઓક્સિજન પર હોય છે અને તે બેન્ઝીન વલય દ્વારા સંસ્પંદનથી સ્થિર થતો નથી.
$II$: બેન્ઝોઈક એસિડ $(C_6H_5COOH)$ માં કાર્બોક્સિલેટ આયન $(C_6H_5COO^-)$ બને છે જે બે ઓક્સિજન પરમાણુઓ દ્વારા સંસ્પંદનથી સ્થિર થાય છે.
$III$: $p$-ક્રેસોલ $(CH_3-C_6H_4-OH)$ માં ફિનોક્સાઈડ આયન બને છે જે સંસ્પંદનથી સ્થિર થાય છે,પરંતુ $-CH_3$ સમૂહની $+I$ અસરને કારણે તે બેન્ઝોઈક એસિડ કરતા ઓછો સ્થિર છે.
$IV$: બેન્ઝીન સલ્ફોનિક એસિડ $(C_6H_5SO_3H)$ માં સલ્ફોનેટ આયન $(C_6H_5SO_3^-)$ બને છે જેમાં ઋણ વીજભાર ત્રણ અત્યંત વિદ્યુતઋણ ઓક્સિજન પરમાણુઓ પર વિસ્થાનિકૃત થાય છે,જે તેને સૌથી વધુ સ્થિર બનાવે છે.
આમ,એસિડિકતાનો ક્રમ $I < III < II < IV$ છે.

(B) સાચો વિકલ્પ $(B)$ છે.
પ્રથમ પ્રક્રિયામાં,$AlCl_3$ એ લુઈસ એસિડ ઉદ્દીપક તરીકે કાર્ય કરે છે જે 'ફ્રાઈસ રિઅરેન્જમેન્ટ' (Fries rearrangement) પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે. આ પ્રક્રિયામાં એસિલ સમૂહનું ફીનોલિક ઓક્સિજનથી એરાઈલ રિંગના ઓર્થો સ્થાન પર સ્થળાંતર થાય છે,જેનાથી ઓર્થો-હાઈડ્રોક્સીએસીટોફીનોન વ્યુત્પન્ન બને છે.
બીજી પ્રક્રિયામાં,$I_2 / NaOH$ એ હેલોફોર્મ પ્રક્રિયા માટેના પ્રક્રિયક તરીકે કાર્ય કરે છે. એરોમેટિક રિંગ સાથે જોડાયેલ મિથાઈલ કીટોન સમૂહ $(-COCH_3)$ નું ઓક્સિડેશન થઈને કાર્બોક્સિલિક એસિડ સમૂહ $(-COOH)$ બને છે અને આડપેદાશ તરીકે આયોડોફોર્મ $(CHI_3)$ ઉત્પન્ન થાય છે.

(A) સાચો જવાબ $A$ છે.
ઓક્ઝેલિક એસિડ $(COOH)_2$ ને જ્યારે સાંદ્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ $(H_2SO_4)$ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેનું નિર્જલીકરણ થાય છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$(COOH)_2 \xrightarrow[H_2SO_4]{\Delta} CO + CO_2 + H_2O$
અહીં,સાંદ્ર $H_2SO_4$ નિર્જલીકરણ કર્તા તરીકે કાર્ય કરે છે,જે ઓક્ઝેલિક એસિડમાંથી પાણીનો અણુ દૂર કરે છે,જેના પરિણામે કાર્બન મોનોક્સાઇડ $(CO)$,કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ અને પાણી $(H_2O)$ બને છે.

(A) સાચો વિકલ્પ $A$ છે.
જ્યારે એસિટિક એસિડ $(CH_3COOH)$ ની ઇથેનોલ $(C_2H_5OH)$ સાથે હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ $(HCl)$ જેવા એસિડ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં પ્રક્રિયા થાય છે,ત્યારે એસ્ટરીકરણની પ્રક્રિયા થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં ઇથાઇલ એસિટેટ $(CH_3COOC_2H_5)$ બને છે,જે મીઠી સુગંધ ધરાવતું સંયોજન છે,અને સાથે પાણી $(H_2O)$ મુક્ત થાય છે.
રાસાયણિક સમીકરણ: $CH_3COOH + C_2H_5OH \xrightarrow{HCl} CH_3COOC_2H_5 + H_2O$.

(B) સાચો વિકલ્પ $B$ છે.
જ્યારે કાર્બોક્સિલિક એસિડ સોડિયમ જેવી સક્રિય ધાતુ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે તે વિસ્થાપન પ્રક્રિયા દ્વારા હાઇડ્રોજન વાયુ મુક્ત કરે છે.
એસિટિક એસિડ $(CH_3COOH)$ અને સોડિયમ ધાતુ $(Na)$ વચ્ચેની પ્રક્રિયાનું રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$2CH_3COOH + 2Na \longrightarrow 2CH_3COONa + H_2 \uparrow$

(D) સંયોજનોની દ્રાવ્યતા નીચે મુજબ છે:
$1$. $p$-ટોલ્યુઈક એસિડ: $NaHCO_3$ અને $NaOH$ માં ઓગળે છે.
$2$. મિથાઈલ બેન્ઝોએટ: ઠંડા $NaHCO_3$ કે $NaOH$ માં ઓગળતું નથી,પરંતુ ગરમ $NaOH$ માં જળવિભાજન પામીને બેન્ઝોઈક એસિડ અને મિથેનોલ બનાવે છે,તેથી ઓગળે છે.
$3$. $p$-ક્રેસિલ એસિટેટ: ઠંડા $NaHCO_3$ કે $NaOH$ માં ઓગળતું નથી,પરંતુ ગરમ $NaOH$ માં જળવિભાજન પામીને $p$-ક્રેસોલ અને એસિટિક એસિડ બનાવે છે,તેથી ઓગળે છે.
$4$. $o$-હાઈડ્રોક્સીએસીટોફિનોન: $NaOH$ માં ઓગળે છે (ફિનોલિક સમૂહને કારણે) પણ $NaHCO_3$ માં નહીં.
$5$. $3$-હાઈડ્રોક્સી$-5-$મિથાઈલબેન્ઝાલ્ડિહાઈડ: $NaOH$ માં ઓગળે છે (ફિનોલિક સમૂહને કારણે) પણ $NaHCO_3$ માં નહીં.
$6$. $1$-આઈસોપ્રોપાઈલ$-3-$મિથોક્સીબેન્ઝીન: આમાંથી કોઈમાં ઓગળતું નથી.
$7$. ફિનાઈલ એસિટેટ: ઠંડા $NaHCO_3$ કે $NaOH$ માં ઓગળતું નથી,પરંતુ ગરમ $NaOH$ માં જળવિભાજન પામીને ફિનોલ અને એસિટિક એસિડ બનાવે છે,તેથી ઓગળે છે.
આમ,જે સંયોજનો ઠંડા $NaHCO_3$ અને $NaOH$ માં ઓગળતા નથી પણ ગરમ $NaOH$ માં ઓગળે છે તે $2$,$3$ અને $7$ છે. કુલ સંખ્યા $3$ છે.

(C) $LiBH_4$ એ એક પસંદગીયુક્ત રિડક્શનકર્તા છે જે એસ્ટરનું પ્રાથમિક આલ્કોહોલમાં રિડક્શન કરે છે પરંતુ કાર્બોક્સિલિક એસિડનું રિડક્શન કરતું નથી. આપેલ અણુમાં,એસ્ટર સમૂહ $(-CO_2Et)$ નું રિડક્શન થઈને પ્રાથમિક આલ્કોહોલ $(-CH_2OH)$ બને છે,જ્યારે કાર્બોક્સિલિક એસિડ સમૂહ $(-CO_2H)$ પર કોઈ અસર થતી નથી. તેથી,મુખ્ય નીપજ તે છે જેમાં એસ્ટરનું આલ્કોહોલમાં રૂપાંતર થાય છે અને એસિડ યથાવત રહે છે.

(D) કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિકતા પ્રોટોન ગુમાવ્યા પછી બનતા કાર્બોક્સિલેટ આયનની સ્થિરતા દ્વારા નક્કી થાય છે. ઇલેક્ટ્રોન-ખેંચનાર સમૂહો ($-I$ અસર) ઋણ વીજભારને સ્થિર કરીને એસિડિકતા વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન-દાતા સમૂહો ($+I$ અસર) એસિડિકતા ઘટાડે છે.
$1$. $B$ $(F_3C-COOH)$: ત્રણ અત્યંત વિદ્યુતઋણ ફ્લોરિન પરમાણુઓ ધરાવે છે,જે પ્રબળ $-I$ અસર દર્શાવે છે,તેથી તે સૌથી વધુ એસિડિક છે.
$2$. $D$ $(FCH_2-COOH)$: એક ફ્લોરિન પરમાણુ ધરાવે છે,જે ક્લોરિન અથવા બ્રોમિન કરતા વધુ પ્રબળ $-I$ અસર ધરાવે છે.
$3$. $C$ $(ClCH_2-COOH)$: ક્લોરિન પરમાણુ ધરાવે છે,જેની $-I$ અસર ફ્લોરિન કરતા ઓછી પણ બ્રોમિન કરતા વધુ છે.
$4$. $E$ $(BrCH_2-COOH)$: બ્રોમિન પરમાણુ ધરાવે છે,જે હેલોજનમાં સૌથી ઓછી $-I$ અસર ધરાવે છે.
$5$. $A$ $(CH_3COOH)$: મિથાઈલ સમૂહ ધરાવે છે,જે $+I$ અસર દર્શાવે છે,જે કાર્બોક્સિલેટ આયનને અસ્થિર બનાવે છે અને તેને સૌથી ઓછો એસિડિક બનાવે છે.
આમ,એસિડિકતાનો ઉતરતો ક્રમ $B > D > C > E > A$ છે.

(D) પ્રતિક્રિયાની શ્રેણી નીચે મુજબ છે:
$1$. કાર્બોક્સિલિક એસિડની $SOCl_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી તે એસિડ ક્લોરાઈડમાં રૂપાંતરિત થાય છે: $Ph-CH=CH-CH_2-COOH \xrightarrow{SOCl_2} Ph-CH=CH-CH_2-COCl$.
$2$. $R-NH_2$ (એમાઈન) સાથેની પ્રક્રિયા એસિડ ક્લોરાઈડને એમાઈડમાં ફેરવે છે: $Ph-CH=CH-CH_2-COCl \xrightarrow{R-NH_2} Ph-CH=CH-CH_2-CONHR$.
$3$. $LiAlH_4$ અને ત્યારબાદ $H_3O^+$ સાથે રિડક્શન કરવાથી એમાઈડ સમૂહ $(-CONHR)$ એમાઈન સમૂહ $(-CH_2NHR)$ માં રિડ્યુસ થાય છે: $Ph-CH=CH-CH_2-CONHR \xrightarrow{LiAlH_4, H_3O^+} Ph-CH=CH-CH_2-CH_2NHR$.
આમ,અંતિમ નીપજ $Ph-CH=CH-CH_2-CH_2NHR$ છે.

(A) આપેલ પ્રક્રિયક $N$-મિથાઈલપાયરોલિડિન$-2-$ઓન છે,જે એક ચક્રીય એમાઈડ (લેક્ટમ) છે.
$NaOH$ અને $\Delta$ (ગરમી) સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી એમાઈડ બંધનું જળવિભાજન થાય છે.
હાઈડ્રોક્સાઈડ આયન $(OH^-)$ કાર્બોનિલ કાર્બન પર હુમલો કરે છે,જેનાથી લેક્ટમનું વલય ખુલે છે.
આના પરિણામે અનુરૂપ એમિનો એસિડનો કાર્બોક્સિલેટ ક્ષાર $CH_3NH(CH_2)_3COO^-Na^+$ બને છે.
ત્યારબાદ $H^+$ સાથે એસિડિકરણ કરવાથી કાર્બોક્સિલેટ સમૂહ પ્રોટોનેટ થઈને કાર્બોક્સિલિક એસિડ $CH_3NH(CH_2)_3COOH$ બનાવે છે.

(A) પ્રક્રિયા ક્રમ નીચે મુજબ છે:
$1$. સાયક્લોહેક્ઝેનોન $[A]$ એ $HCN$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સાયનોહાઈડ્રિન બનાવે છે,જે $1$-હાઈડ્રોક્સીસાયક્લોહેક્ઝેનકાર્બોનાઈટ્રાઈલ $[B]$ છે.
$2$. $[B]$ ની $conc. H_2SO_4$ અને ગરમી $(\Delta)$ સાથેની પ્રક્રિયા બે એકસાથે થતી પ્રક્રિયાઓ તરફ દોરી જાય છે: તૃતીયક આલ્કોહોલ સમૂહનું નિર્જલીકરણ થઈને દ્વિબંધ બને છે અને નાઈટ્રાઈલ સમૂહ $(-CN)$ નું જળવિભાજન થઈને કાર્બોક્સિલિક એસિડ સમૂહ $(-COOH)$ બને છે.
$3$. અંતિમ નીપજ $[C]$ એ સાયક્લોહેક્સ-$1$-ઈન-$1$-કાર્બોક્સિલિક એસિડ છે.

(D) $1$. શરૂઆતનું પદાર્થ પ્રોપાઇલબેન્ઝીન છે. $KMnO_4-KOH$ સાથે ઓક્સિડેશન અને ત્યારબાદ એસિડિફિકેશન $(H_3O^+)$ આલ્કાઇલ સાઇડ ચેઇનને કાર્બોક્સિલિક એસિડ જૂથમાં રૂપાંતરિત કરે છે,જે બેન્ઝોઇક એસિડ $(B)$ આપે છે.
$2$. ત્યારબાદ બેન્ઝોઇક એસિડનું $FeBr_3$ ની હાજરીમાં $Br_2$ સાથે ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક સબસ્ટિટ્યુશન કરવામાં આવે છે. $-COOH$ જૂથ મેટા-ડાયરેક્ટિંગ હોવાથી,નીપજ $(C)$ એ $m$-બ્રોમોબેન્ઝોઇક એસિડ છે.
$3$. $m$-બ્રોમોબેન્ઝોઇક એસિડના બંધારણમાં એક બેન્ઝીન રિંગ (જેમાં $3$ $\pi$ બંધો છે) અને એક કાર્બોનિલ જૂથ ($C=O$,જેમાં $1$ $\pi$ બંધ છે) હોય છે.
$4$. કુલ $\pi$ બંધો $= 3 + 1 = 4$.

(A) આપેલ પ્રક્રિયા હેલ-વોલહાર્ડ-ઝેલિન્સ્કી $(HVZ)$ પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયામાં,જે કાર્બોક્સિલિક એસિડમાં $\alpha$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ હોય છે,તેની પ્રક્રિયા લાલ ફોસ્ફરસની હાજરીમાં $Br_2$ અથવા $Cl_2$ સાથે કરવામાં આવે છે,જેથી $\alpha$-હેલો કાર્બોક્સિલિક એસિડ બને છે.
$\alpha$-કાર્બન એ કાર્બોક્સિલ સમૂહ સાથે સીધો જોડાયેલ કાર્બન પરમાણુ છે.
સાયક્લોપેન્ટેનકાર્બોક્સિલિક એસિડમાં,$-COOH$ સમૂહ સાથે જોડાયેલ સાયક્લોપેન્ટેન વલયનો કાર્બન પરમાણુ $\alpha$-કાર્બન છે.
તેથી,બ્રોમિન પરમાણુ $\alpha$-સ્થાન પરના હાઇડ્રોજન પરમાણુનું વિસ્થાપન કરે છે,પરિણામે $1$-બ્રોમોસાયક્લોપેન્ટેનકાર્બોક્સિલિક એસિડ મળે છે.

(A) કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિક પ્રબળતા $-COOH$ સમૂહ સાથે જોડાયેલા આલ્કાઈલ સમૂહની ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ અસર પર આધાર રાખે છે.
આલ્કાઈલ સમૂહો $+I$ (ધન પ્રેરક) અસર દર્શાવે છે,જે કાર્બોક્સિલેટ આયનને અસ્થિર બનાવે છે અને એસિડિક પ્રબળતા ઘટાડે છે.
જેમ આલ્કાઈલ સમૂહનું કદ વધે છે,તેમ $+I$ અસર વધે છે,જેનાથી એસિડિક પ્રબળતા ઘટે છે.
$HCOOH$ માં કોઈ આલ્કાઈલ સમૂહ નથી,તેથી તે સૌથી પ્રબળ એસિડ છે.
અન્યની સરખામણી: $CH_3COOH$ (મિથાઈલ સમૂહ) > $CH_3CH_2COOH$ (ઈથાઈલ સમૂહ) > $CH_3CH_2CH_2COOH$ (પ્રોપાઈલ સમૂહ).
તેથી,સાચો ઘટતો ક્રમ: $HCOOH > CH_3COOH > CH_3CH_2COOH > CH_3CH_2CH_2COOH$ છે.

(A) શરૂઆતનો પદાર્થ મિથાઈલ $4-\text{cyanobenzoate}$ છે. તેમાં બે ક્રિયાશીલ સમૂહો છે: નાઈટ્રાઈલ $(-CN)$ સમૂહ અને એસ્ટર $(-COOCH_3)$ સમૂહ. બંને સમૂહો ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક $(CH_3MgBr)$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
$1$. એસ્ટર સમૂહ $CH_3MgBr$ ના બે મોલ સાથે પ્રક્રિયા કરીને એસિડિક વર્કઅપ $(H_3O^+)$ પછી તૃતીયક આલ્કોહોલ બનાવે છે. એસ્ટર $-COOCH_3$ નું રૂપાંતર $-C(OH)(CH_3)_2$ માં થાય છે.
$2$. નાઈટ્રાઈલ સમૂહ $CH_3MgBr$ ના એક મોલ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઈમાઈન મધ્યવર્તી બનાવે છે,જેનું જળવિભાજન $(H_3O^+)$ કરવાથી કીટોન મળે છે. $-CN$ સમૂહનું રૂપાંતર $-COCH_3$ માં થાય છે.
તેથી,અંતિમ નીપજ $4-(1-\text{hydroxy}-1-\text{methylethyl})\text{acetophenone}$ છે,જે વિકલ્પ $A$ માં દર્શાવેલ બંધારણને અનુરૂપ છે.

(A) $1.$ $\text{Hex-3-ynal}$ $(CH_3-CH_2-C \equiv C-CH_2-CHO)$ ની પ્રક્રિયા $NaBH_4$ સાથે થતા આલ્ડિહાઇડનું પ્રાથમિક આલ્કોહોલ $(CH_3-CH_2-C \equiv C-CH_2-CH_2OH)$ માં રિડક્શન થાય છે,ત્યારબાદ $PBr_3$ દ્વારા આલ્કોહોલનું બ્રોમાઇડમાં રૂપાંતર થાય છે. આમ,$I$ એ $CH_3-CH_2-C \equiv C-CH_2-CH_2Br$ છે,જે બંધારણ $(D)$ ને અનુરૂપ છે.
$2.$ $I$ માંથી ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક બનાવી ત્યારબાદ $CO_2$ અને એસિડિક વર્કઅપ સાથે પ્રક્રિયા કરતા કાર્બોક્સિલિક એસિડ $J$ $(CH_3-CH_2-C \equiv C-CH_2-CH_2-COOH)$ મળે છે. $J$ નું એસિડ ક્લોરાઇડમાં રૂપાંતર કરવા માટે $SOCl_2$ $(K)$ ની જરૂર પડે છે. આમ,$J$ એ બંધારણ $(B)$ છે અને $K$ એ $SOCl_2$ છે. $(J, K)$ ની જોડી $(B, SOCl_2)$ છે,જે વિકલ્પ $(C)$ સાથે મેળ ખાય છે.
$3.$ છેલ્લું પગલું લિન્ડલરના ઉદ્દીપક $(H_2, Pd/BaSO_4, \text{quinoline})$ નો ઉપયોગ કરીને આલ્કાઇનનું સિસ-આલ્કીનમાં આંશિક હાઇડ્રોજનેશન છે. નીપજ $L$ એ આલ્ડિહાઇડ સમૂહ ધરાવતું સિસ-આલ્કીન છે,જે બંધારણ $(C)$ ને અનુરૂપ છે.
તેથી,$(1, 2, 3)$ માટે સાચો ક્રમ $(D, C, C)$ છે.

(A) કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિકતા પ્રોટોન ગુમાવ્યા પછી બનતા કાર્બોક્સિલેટ આયનની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$1$. $2,6$-ડાયહાઈડ્રોક્સીબેન્ઝોઈક એસિડ $(I)$ સૌથી વધુ એસિડિક છે કારણ કે તેનો કાર્બોક્સિલેટ આયન બે $-OH$ જૂથો સાથે આંતર-આણ્વીય હાઈડ્રોજન બંધન દ્વારા સ્થિર થાય છે,જે સેલિસિલિક એસિડ $(II)$ કરતા વધુ અસરકારક છે જેમાં માત્ર એક $-OH$ જૂથ હોય છે.
$2$. ઓર્થો-અસર અને મજબૂત આંતર-આણ્વીય હાઈડ્રોજન બંધનને કારણે સેલિસિલિક એસિડ $(II)$ એ $m$-હાઈડ્રોક્સીબેન્ઝોઈક એસિડ $(III)$ કરતા વધુ એસિડિક છે.
$3$. $m$-હાઈડ્રોક્સીબેન્ઝોઈક એસિડ $(III)$ અને $p$-હાઈડ્રોક્સીબેન્ઝોઈક એસિડ $(IV)$ વચ્ચે,$m$-સ્થાન પરનું $-OH$ જૂથ માત્ર $-I$ અસર (ઈલેક્ટ્રોન-આકર્ષક) દર્શાવે છે,જ્યારે $p$-સ્થાન પર,તે મજબૂત $+R$ અસર (ઈલેક્ટ્રોન-દાતા) દર્શાવે છે,જે કાર્બોક્સિલેટ આયનને અસ્થિર કરે છે. તેથી,$III$ એ $IV$ કરતા વધુ એસિડિક છે.
આમ,એસિડિકતાનો સાચો ક્રમ $I > II > III > IV$ છે.

(C) કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિકતા બેન્ઝીન રિંગ પરના વિસ્થાપકો દ્વારા નોંધપાત્ર રીતે પ્રભાવિત થાય છે.
$o$-હાઈડ્રોક્સીબેન્ઝોઈક એસિડ (સેલિસિલિક એસિડ) ઓર્થો-અસર દર્શાવે છે,જ્યાં હાઈડ્રોક્સિલ ગ્રુપ અને કાર્બોક્સિલ ગ્રુપની નિકટતાને કારણે આંતર-આણ્વીય હાઈડ્રોજન બંધ અને અવકાશી પરિબળો દ્વારા સંયુગ્મી બેઝ સ્થિર થાય છે,જે તેને આપેલા અન્ય વિકલ્પો કરતા વધુ એસિડિક બનાવે છે.

(B) $\beta$-કીટો એસિડનું ડિકાર્બોક્સિલેશન સરળતાથી થાય છે કારણ કે સંક્રાંતિ અવસ્થા એનોલ મધ્યવર્તીના નિર્માણ દ્વારા સ્થિર થાય છે,જે કાર્બોનિલ જૂથની ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક અસર દ્વારા વધુ સ્થિર થાય છે. આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$2$-ઓક્સોસાયક્લોહેક્ઝેન-$1$-કાર્બોક્સિલિક એસિડ (વિકલ્પ $B$) એ $\beta$-કીટો એસિડ છે. ડિકાર્બોક્સિલેશન પ્રક્રિયામાં ચક્રીય છ-સભ્યની સંક્રાંતિ અવસ્થાનું નિર્માણ થાય છે,જે ખૂબ જ અનુકૂળ છે. કીટોન કાર્બોનિલ જૂથની ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક $-I$ અને $-M$ અસરો સંક્રાંતિ અવસ્થા દરમિયાન $\alpha$-કાર્બન પર વિકસતા ઋણ વીજભારને સ્થિર કરે છે,જે તેને હળવી પરિસ્થિતિમાં ડિકાર્બોક્સિલેશન માટે સૌથી વધુ સક્રિય સંયોજન બનાવે છે.

(A) $1$. બ્યુટેન$-2-$ઓન $(CH_3-CH_2-CO-CH_3)$ ની $CN^-$ (સાયનાઇડ આયન) સાથેની પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક યોગશીલ પ્રક્રિયા છે,જે સાયનોહાઇડ્રિન મધ્યવર્તી $(G)$ બનાવે છે: $CH_3-CH_2-C(OH)(CN)-CH_3$.
$2$. સાયનોહાઇડ્રિન $(G)$ ની સાંદ્ર $95\% \ H_2SO_4$ અને ગરમી સાથેની પ્રક્રિયા બે એકસાથે થતી પ્રક્રિયાઓ તરફ દોરી જાય છે: નાઇટ્રાઇલ $(-CN)$ સમૂહનું કાર્બોક્સિલિક એસિડ $(-COOH)$ સમૂહમાં જળવિભાજન અને આલ્કોહોલ $(-OH)$ સમૂહનું નિર્જલીકરણ થઈને દ્વિબંધ બનાવે છે.
$3$. નિર્જલીકરણ $Saytzeff$ ના નિયમને અનુસરે છે,જે વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન બનાવે છે. પરિણામી નીપજ $H$ એ $CH_3-CH=C(CH_3)-COOH$ ($2$-મિથાઇલબ્યુટ$-2-$ઈનોઈક એસિડ) છે.

(C) કાર્બોનિક એસિડ $(H_2CO_3)$ કરતા વધુ પ્રબળ એસિડ હોય તેવા સંયોજનો જલીય $NaHCO_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $CO_2$ વાયુ મુક્ત કરે છે.
$A$. બેન્ઝોઇક એસિડ $(pK_a \approx 4.2)$ એ $H_2CO_3$ $(pK_a \approx 6.35)$ કરતા વધુ પ્રબળ છે.
$C$. $2,4,6$-ટ્રાયનાઇટ્રોફિનોલ (પિક્રિક એસિડ) $(pK_a \approx 0.38)$ એ ખૂબ જ પ્રબળ એસિડ છે,જે $H_2CO_3$ કરતા ઘણો વધુ પ્રબળ છે.
$D$. સાયક્લોહેક્ઝેન કાર્બોક્સિલિક એસિડ $(pK_a \approx 4.9)$ એ $H_2CO_3$ કરતા વધુ પ્રબળ છે.
ફિનોલ $(B)$ અને $4$-મિથોક્સીફિનોલ $(E)$ એ $H_2CO_3$ કરતા નિર્બળ એસિડ છે અને $NaHCO_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $CO_2$ મુક્ત કરતા નથી.
તેથી,સંયોજનો $A, C$ અને $D$ જલીય $NaHCO_3$ દ્રાવણ સાથે $CO_2$ ઉત્પન્ન કરે છે.

(D) કાર્બોક્સિલિક એસિડના વ્યુત્પન્નોના જળવિભાજનનો દર કાર્બોનિલ કાર્બન સાથે જોડાયેલા સમૂહની લિવિંગ ગ્રુપ ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે.
સારા લિવિંગ ગ્રુપ કાર્બોનિલ કાર્બનને વધુ ઇલેક્ટ્રોફિલિક બનાવે છે અને પાણી દ્વારા ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલાને સરળ બનાવે છે.
લિવિંગ ગ્રુપ ક્ષમતાનો ક્રમ $Cl^- > CH_3COO^- > CH_3CH_2O^- > NH_2^-$ છે.
તેથી,જળવિભાજનનો દર $p > q > r > s$ ક્રમ અનુસરે છે.

(C) કાર્બોક્સિલિક એસિડની એસિડિક પ્રબળતા પ્રોટોન ગુમાવ્યા પછી બનતા કાર્બોક્સિલેટ આયનની સ્થિરતા દ્વારા નક્કી થાય છે. $Electron-donating$ સમૂહો ($+I$ અસર) ઓક્સિજન પરમાણુ પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારીને કાર્બોક્સિલેટ આયનને અસ્થિર કરે છે,જેનાથી એસિડિક પ્રબળતા ઘટે છે. $Electron-withdrawing$ સમૂહો ($-I$ અસર) કાર્બોક્સિલેટ આયનને સ્થિર કરે છે,જેનાથી એસિડિક પ્રબળતા વધે છે.
આલ્કાઇલ સમૂહોની $+I$ અસરનો ક્રમ: $-(CH_3)_3C > -(CH_3)_2CH > -CH_3 > -H$ છે.
જેમ કે $+I$ અસરનો ક્રમ $H < CH_3 < (CH_3)_2CH < (CH_3)_3C$ છે,તેથી એસિડિક પ્રબળતાનો ઘટતો ક્રમ: $HCOOH > CH_3COOH > (CH_3)_2CHCOOH > (CH_3)_3CCOOH$ થશે.

(B) $pK_{a}$ નું મૂલ્ય એસિડિક પ્રબળતાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ $(EWG)$ ની હાજરીમાં એસિડિક પ્રબળતા વધે છે અને ઇલેક્ટ્રોન દાતા સમૂહ $(EDG)$ ની હાજરીમાં ઘટે છે.
સંયોજનોની સરખામણી:
$(S) \ C_{2}H_{5}COOH$ માં ઇથાઇલ સમૂહ $(EDG)$ છે,જે એસિડિકતા ઘટાડે છે,તેથી તે સૌથી નિર્બળ એસિડ છે.
$(P) \ CH_{3}COOH$ માં મિથાઇલ સમૂહ $(EDG)$ છે,જે ઇથાઇલ કરતા ઓછો દાતા છે,તેથી તે $(S)$ કરતા વધુ પ્રબળ છે.
$(Q) \ FCH_{2}COOH$ અને $(R) \ ClCH_{2}COOH$ માં હેલોજન પરમાણુઓ $(EWG)$ છે. $F$ એ $Cl$ કરતા વધુ વિદ્યુતઋણ હોવાથી,$(Q)$ એ $(R)$ કરતા વધુ પ્રબળ એસિડ છે.
આમ,એસિડિક પ્રબળતાનો ક્રમ: $(S) < (P) < (R) < (Q)$.
$pK_{a} = -\log(K_{a})$ હોવાથી,$pK_{a}$ નો ક્રમ એસિડિક પ્રબળતાના ક્રમથી ઉલટો થશે: $(Q) < (R) < (P) < (S)$.

(C) વિધાન-$I$ સાચું છે: કાર્બોક્સિલિક એસિડ બાષ્પ અવસ્થામાં અથવા એપ્રૉટિક દ્રાવકોમાં (જેમ કે બેન્ઝીન) બે કાર્બોક્સિલિક એસિડ અણુઓ વચ્ચેના આંતરઆણ્વીય હાઇડ્રોજન બંધને કારણે સ્થિર ડાયમર બનાવે છે.
વિધાન-$II$ સાચું છે: જેમ કાર્બોક્સિલિક એસિડમાં હાઇડ્રોકાર્બન શૃંખલાની લંબાઈ વધે છે,તેમ આલ્કાઇલ સમૂહની હાઇડ્રોફોબિક (પાણીને અપાકર્ષતી) પ્રકૃતિ પ્રભાવી બને છે,જેનાથી ઉચ્ચ કાર્બોક્સિલિક એસિડ પાણીમાં વ્યવહારિક રીતે અદ્રાવ્ય બને છે.

(A) $pK_a$ નું મૂલ્ય એસિડની પ્રબળતા $(K_a)$ ના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
વધુ પ્રબળ એસિડનું $pK_a$ મૂલ્ય ઓછું હોય છે.
એસિડની પ્રબળતા સંયુગ્મી બેઝની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો $(EWG)$ એસિડિકતા વધારે છે.
$-COOH$ સમૂહ સાથે જોડાયેલા કાર્બનનું સંકરણ: $sp > sp^2 > sp^3$.
$HC \equiv C - COOH$ માં કાર્બન $sp$ સંકરણ ધરાવે છે,જે સૌથી વધુ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક અસર ($-I$ અસર) દર્શાવે છે.
તેથી,$HC \equiv C - COOH$ સૌથી પ્રબળ એસિડ છે અને તેનું $pK_a$ મૂલ્ય સૌથી ઓછું છે.

(A) પગલું $1$: ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકની $CO_2$ સાથેની પ્રક્રિયા.
$C_6H_5CH_2MgBr + CO_2 \rightarrow C_6H_5CH_2COOMgBr$.
$H_3O^+$ સાથે જળવિભાજન કરવાથી ફિનાઈલ એસિટિક એસિડ $(C_6H_5CH_2COOH)$ બને છે,જે '$X$' છે.
પગલું $2$: '$X$' નું ડિકાર્બોક્સિલેશન.
$C_6H_5CH_2COOH + NaOH + CaO \xrightarrow{\Delta} C_6H_5CH_3 + Na_2CO_3$.
નીપજ '$Y$' એ ટોલ્યુઈન $(C_6H_5CH_3)$ છે.

(A) વિધાન સાચું છે કારણ કે આલ્ડિહાઇડ $(R-CHO)$ અને એસિડ વ્યુત્પન્ન ($R-CO-Z$,જ્યાં $Z = -Cl, -OR, -NH_2$) બંનેમાં કાર્બોનિલ સમૂહ $(>C=O)$ હોય છે.
કારણ પણ સાચું છે. આલ્ડિહાઇડ ન્યુક્લિયોફિલિક યોગશીલ પ્રક્રિયાઓ આપે છે કારણ કે કાર્બોનિલ કાર્બન ઇલેક્ટ્રોફિલિક હોય છે અને યોગશીલ નીપજ સ્થાયી હોય છે.
જોકે,એસિડ વ્યુત્પન્નમાં,વિસ્થાપક $(Z)$ પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ કાર્બોનિલ સમૂહ સાથે સંસ્પંદનમાં ભાગ લે છે,જે કાર્બોનિલ કાર્બનની ઇલેક્ટ્રોફિલિકતા ઘટાડે છે. પરિણામે,તેઓ સાદી ન્યુક્લિયોફિલિક યોગશીલ પ્રક્રિયાને બદલે ન્યુક્લિયોફિલિક એસિલ વિસ્થાપન પ્રક્રિયા આપે છે.
આમ,કારણ એ યોગ્ય રીતે સમજાવે છે કે શા માટે એસિડ વ્યુત્પન્ન આલ્ડિહાઇડ જેવી ન્યુક્લિયોફિલિક યોગશીલ પ્રક્રિયાઓ દર્શાવતા નથી.

(A) પ્રતિક્રિયા શ્રેણી નીચે મુજબ છે:
$1$. $CH_3COOH + SOCl_2 \xrightarrow{\Delta} CH_3COCl + SO_2 + HCl$
પ્રથમ પગલામાં,એસિટિક એસિડ થાયોનાઈલ ક્લોરાઈડ $(SOCl_2)$ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને એસિટિલ ક્લોરાઈડ $(CH_3COCl)$ બનાવે છે.
$2$. $CH_3COCl + CH_3OH \rightarrow CH_3COOCH_3 + HCl$
બીજા પગલામાં,એસિટિલ ક્લોરાઈડ મિથેનોલ $(CH_3OH)$ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને મુખ્ય કાર્બનિક નીપજ તરીકે મિથાઈલ એસિટેટ $(CH_3COOCH_3)$ બનાવે છે.

(C) કાર્બોક્સિલેટ આયન $(R-COO^-)$ ની સ્થિરતા બેન્ઝીન રિંગ સાથે જોડાયેલા ઈલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપ $(EWG)$ દ્વારા વધે છે અને ઈલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ $(EDG)$ દ્વારા ઘટે છે.
$1.$ $-NO_2$ ગ્રુપ એ પ્રબળ ઈલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપ ($-I$ અને $-M$ અસર) છે.
$2.$ $-CN$ ગ્રુપ પણ એક ઈલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપ ($-I$ અને $-M$ અસર) છે.
$3.$ $-CH_3$ ગ્રુપ એ ઈલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ ($+I$ અને હાઈપરકોન્જુગેશન) છે.
વિકલ્પોની સરખામણી કરતા:
- વિકલ્પ $A$ માં એક $-NO_2$ ગ્રુપ છે.
- વિકલ્પ $B$ માં એક $-CN$ ગ્રુપ છે.
- વિકલ્પ $C$ માં બે $-NO_2$ ગ્રુપ અને એક $-CN$ ગ્રુપ છે,જે બધા જ પ્રબળ ઈલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપ છે. આ સંયોજન કાર્બોક્સિલેટ ગ્રુપ પરના ઋણ વીજભારને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે,જે તેને સૌથી વધુ સ્થાયી બનાવે છે.
- વિકલ્પ $D$ માં $-CH_3$ ગ્રુપ છે,જે કાર્બોક્સિલેટ આયનને અસ્થાયી બનાવે છે.
તેથી,સૌથી વધુ ઈલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઈંગ ગ્રુપ ધરાવતો આયન સૌથી વધુ સ્થાયી છે.

(C) શરૂઆતનું પદાર્થ એક પોલીહાઇડ્રોક્સી સંયોજન છે જેમાં તૃતીયક આલ્કોહોલ,દ્વિતીયક આલ્કોહોલ અને પ્રાથમિક આલ્કોહોલ રહેલા છે. એસિડિક $KMnO_4$ એક પ્રબળ ઓક્સિડેશનકર્તા છે.
$1$. પ્રાથમિક આલ્કોહોલ સમૂહ $(-CH_2OH)$ નું ઓક્સિડેશન થઈને કાર્બોક્સિલિક એસિડ $(-COOH)$ બને છે.
$2$. દ્વિતીયક આલ્કોહોલ સમૂહનું ઓક્સિડેશન થઈને કીટોન $(C=O)$ બને છે.
$3$. તૃતીયક આલ્કોહોલ સમૂહ સામાન્ય રીતે આ પરિસ્થિતિઓમાં ઓક્સિડેશન સામે પ્રતિરોધક હોય છે.
તેથી,પ્રાથમિક આલ્કોહોલ કાર્બોક્સિલિક એસિડમાં ફેરવાય છે અને દ્વિતીયક આલ્કોહોલ કીટોનમાં ફેરવાય છે,જેના પરિણામે અંતિમ નીપજ મળે છે.

(D) આપેલ પ્રક્રિયા એ એસ્ટર $(CH_3(CH_2)_9COOC_2H_5)$ નું આલ્ડિહાઈડ $(CH_3(CH_2)_9CHO)$ માં રિડક્શન છે.
$LiAlH_4$ અને $NaBH_4$ પ્રબળ રિડક્શનકર્તા છે જે સામાન્ય રીતે એસ્ટરનું પ્રાથમિક આલ્કોહોલમાં રિડક્શન કરે છે.
$Pd/H_2$ એ હાઇડ્રોજનેશન માટેનો ઉદ્દીપક છે.
$DIBAL-H$ (ડાયઆઈસોબ્યુટાઈલ એલ્યુમિનિયમ હાઈડ્રાઈડ) એ એક પસંદગીયુક્ત રિડક્શનકર્તા છે જે નીચા તાપમાને $(-78 \ ^\circ C)$ એસ્ટરનું આલ્ડિહાઈડમાં રિડક્શન કરે છે.
તેથી,સાચો રિડક્શનકર્તા $DIBAL-H$ છે.

(B) સંયોજનનું ઉત્કલનબિંદુ આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળોની પ્રબળતા પર આધાર રાખે છે.
$1$. $CH_3COCH_3$ (પ્રોપેનોન) અને $CH_3CH_2CHO$ (પ્રોપેનાલ) દ્વિધ્રુવ-દ્વિધ્રુવ આકર્ષણ ધરાવે છે.
$2$. $CH_3CH_2CH_2OH$ (પ્રોપેન-$1$-ઓલ) હાઈડ્રોજન બંધન ધરાવે છે.
$3$. $CH_3COOH$ (ઈથેનોઈક એસિડ) પ્રબળ આંતરઆણ્વીય હાઈડ્રોજન બંધન ધરાવે છે,જે પ્રવાહી અવસ્થામાં સ્થાયી ડાયમર બનાવે છે.
પ્રબળ હાઈડ્રોજન-બંધિત ડાયમરની હાજરીને કારણે,$CH_3COOH$ નું ઉત્કલનબિંદુ $(118 \ ^\circ C)$ પ્રોપેન-$1$-ઓલ $(97 \ ^\circ C)$,પ્રોપેનોન $(56 \ ^\circ C)$ અને પ્રોપેનાલ $(49 \ ^\circ C)$ કરતા સૌથી વધુ છે.

(A) $LiAlH_4$ એ એક પ્રબળ રિડક્શનકર્તા છે.
તે એસ્ટર $(R-COOR')$ નું પ્રાથમિક આલ્કોહોલમાં રિડક્શન કરે છે.
એસ્ટર બંધ તૂટીને બે આલ્કોહોલ બનાવે છે: એસિલ ભાગમાંથી મળતો આલ્કોહોલ $(R-CH_2OH)$ અને આલ્કોક્સી ભાગમાંથી મળતો આલ્કોહોલ $(R'-OH)$.
તેથી,પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $R-COOR' \xrightarrow{LiAlH_4} R-CH_2OH + R'-OH$.
આમ,$A = R-CH_2OH$ અને $B = R'-OH$.

(D) કાર્બોક્સિલિક એસિડ $(R-COOH)$ નું લિથિયમ એલ્યુમિનિયમ હાઇડ્રાઇડ $(LiAlH_4)$ જેવા પ્રબળ રિડક્શનકર્તાનો ઉપયોગ કરીને પ્રાથમિક આલ્કોહોલ $(R-CH_2OH)$ માં રિડક્શન કરવામાં આવે છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $R-COOH \xrightarrow[\text{Reduction}]{LiAlH_4} R-CH_2OH$.

(C) $Methyl$ propanoate એટલે $CH_3CH_2COOCH_3$ છે.
મંદ $NaOH$ સાથે આલ્કલાઇન જળવિભાજન કરવાથી તેનું સાબુનીકરણ થઈને સોડિયમ પ્રોપેનોએટ અને મિથેનોલ બને છે:
$CH_3CH_2COOCH_3 + NaOH \rightarrow CH_3CH_2COONa + CH_3OH$
સાંદ્ર $HCl$ સાથે એસિડિકરણ કરવાથી,કાર્બોક્સિલિક એસિડનો સોડિયમ ક્ષાર (સોડિયમ પ્રોપેનોએટ) પ્રોપેનોઈક એસિડમાં રૂપાંતરિત થાય છે:
$CH_3CH_2COONa + HCl \rightarrow CH_3CH_2COOH + NaCl$
આમ,અંતિમ નીપજ પ્રોપેનોઈક એસિડ છે,જે વિકલ્પ $C$ માં દર્શાવેલ છે.