Properties of Carboxylic Acids and Their Derivatives Questions in Hindi

(B) कार्बोक्सिलिक एसिड सोडियम हाइड्रोजन कार्बोनेट $(NaHCO_3)$ के साथ अभिक्रिया करके लवण,जल और कार्बन डाइऑक्साइड गैस उत्पन्न करते हैं। यह अभिक्रिया कार्बनिक यौगिकों में कार्बोक्सिल $(-COOH)$ समूह की उपस्थिति का पता लगाने के लिए एक विशिष्ट परीक्षण है।
अभिक्रिया का रासायनिक समीकरण है:
$RCOOH + NaHCO_3 \rightarrow RCOONa + H_2O + CO_2 \uparrow$
अतः,मुक्त होने वाली गैस कार्बन डाइऑक्साइड $(CO_2)$ है।

(A) दी गई अभिक्रिया हेल-वोलहार्ड-जेलिंस्की $(HVZ)$ अभिक्रिया है।
इस अभिक्रिया में,जिन कार्बोक्सिलिक अम्लों में $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु होता है,उनका लाल फास्फोरस की उपस्थिति में ब्रोमीन या क्लोरीन के साथ उपचार करके $\alpha$-स्थान पर हैलोजन जोड़ा जाता है।
इसके बाद $\alpha$-हेलो कार्बोक्सिलिक अम्ल प्राप्त करने के लिए जल-अपघटन किया जाता है।
उपयोग किए गए अभिकर्मक $(I). Br_2 / \text{red } P$ और उसके बाद $(II). H_2O$ हैं।

(D) $1$. टोल्यूनि $KMnO_4 / OH^-, \Delta$ और उसके बाद $H_3O^+$ (अभिकर्मक $X$) के साथ अभिक्रिया करके बेंजोइक एसिड $(Y)$ बनाता है।
$2$. बेंजोइक एसिड $NaHCO_3$ में घुल जाता है क्योंकि यह अम्लीय होता है।
$3$. $-COOH$ समूह इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन अभिक्रियाओं में मेटा-निर्देशित समूह है।
$4$. इसलिए,बेंजोइक एसिड की $Br_2 / Fe$ (इलेक्ट्रोफिलिक ब्रोमिनेशन) के साथ अभिक्रिया m-ब्रोमोबेंजोइक एसिड $(Z)$ देती है।
$5$. अतः,$X$ है $(i) \ KMnO_4 / OH^-, \Delta \ (ii) \ H_3O^+$ और $Z$ है m-ब्रोमोबेंजोइक एसिड।

(A) एथिल बेंजोएट $(C_6H_5COOC_2H_5)$ का बेंजाइल अल्कोहल $(C_6H_5CH_2OH)$ में रूपांतरण के लिए एस्टर समूह को पूरी तरह से प्राथमिक अल्कोहल में अपचयित करने हेतु $H_2 / \text{Catalyst}$ या $LiAlH_4$ जैसे मजबूत अपचायक की आवश्यकता होती है। अतः,$X = H_2 / \text{Catalyst}$.
एथिल बेंजोएट $(C_6H_5COOC_2H_5)$ का बेंजालडिहाइड $(C_6H_5CHO)$ में रूपांतरण एक आंशिक अपचयन है,जो विशेष रूप से कम तापमान पर $DIBAL-H$ (डाईआइसोब्यूटिल एल्युमिनियम हाइड्राइड) और उसके बाद जल-अपघटन का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। अतः,$Y = (i) \text{DIBAL-H} (ii) H_2O$.

(D) एस्टरीकरण (फिशर एस्टरीकरण) की क्रियाविधि में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:
$1$. कार्बोक्सिलिक अम्ल के कार्बोनिल ऑक्सीजन का प्रोटोनीकरण: कार्बोक्सिलिक अम्ल $(R-COOH)$ $H^+$ के साथ अभिक्रिया करके एक प्रोटोनेटेड स्पीशीज बनाता है,जिसे संरचना $4$ द्वारा दर्शाया गया है।
$2$. अल्कोहल द्वारा नाभिकरागी (न्यूक्लियोफिलिक) आक्रमण: अल्कोहल $(R'-OH)$ प्रोटोनेटेड कार्बोक्सिलिक अम्ल के इलेक्ट्रोफिलिक कार्बन पर आक्रमण करता है,जिससे चतुष्फलकीय मध्यवर्ती बनता है,जिसे संरचना $2$ द्वारा दर्शाया गया है।
$3$. प्रोटॉन स्थानांतरण: अल्कोहल समूह के ऑक्सीजन से एक प्रोटॉन हाइड्रॉक्सिल समूहों में से एक पर स्थानांतरित हो जाता है,जिसके परिणामस्वरूप ऑक्सोनियम आयन बनता है,जिसे संरचना $1$ द्वारा दर्शाया गया है।
$4$. जल का निष्कासन और विप्रोटोनीकरण: जल का अणु बाहर निकल जाता है और प्रोटॉन के हटने से प्रोटोनेटेड एस्टर बनता है,जिसे संरचना $3$ द्वारा दर्शाया गया है।
अतः,सही क्रम $4$ $\rightarrow 2$ $\rightarrow 1$ $\rightarrow 3$ है।

(C) प्रतिस्थापित बेंजोइक एसिड की अम्लीय शक्ति बेंजीन रिंग से जुड़े प्रतिस्थापियों के इलेक्ट्रॉनिक प्रभावों पर निर्भर करती है।
$1.$ $-OCH_3$ (मेथॉक्सी समूह) जैसे इलेक्ट्रॉन-दाता समूह $(EDG)$ कार्बोक्सिलेट आयन को अस्थिर करके अम्लता को कम करते हैं। अतः,$4-$मेथॉक्सीबेंजोइक एसिड $(IV)$ सबसे दुर्बल अम्ल है।
$2.$ $-NO_2$ (नाइट्रो समूह) जैसे इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह $(EWG)$ $-I$ और $-M$ प्रभावों के माध्यम से कार्बोक्सिलेट आयन को स्थिर करके अम्लता को बढ़ाते हैं।
$3.$ बेंजोइक एसिड $(I)$ में कोई प्रतिस्थापी नहीं है। $4-$नाइट्रोबेंजोइक एसिड $(II)$ में एक $-NO_2$ समूह है,और $3, 4-$डाइनाइट्रोबेंजोइक एसिड $(III)$ में दो $-NO_2$ समूह हैं।
$4.$ चूंकि $III$ में दो इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह हैं,इसलिए यह $II$ से अधिक अम्लीय है।
अतः,अम्लीय शक्ति का बढ़ता क्रम: $IV < I < II < III$ है।

(D) कार्बोक्सिलिक अम्ल वाष्प अवस्था में या अध्रुवीय विलायकों में अंतर-आणविक हाइड्रोजन बंधन के कारण द्वितय (dimer) बनाते हैं।
इस संरचना में,दो कार्बोक्सिलिक अम्ल के अणु दो हाइड्रोजन बंधों द्वारा जुड़े होते हैं।
वलय में शामिल परमाणुओं की गणना करने पर:
$1$. पहले कार्बोक्सिल समूह का कार्बन परमाणु
$2$. पहले कार्बोक्सिल समूह का ऑक्सीजन परमाणु
$3$. पहले हाइड्रोजन बंध में शामिल हाइड्रोजन परमाणु
$4$. दूसरे कार्बोक्सिल समूह का ऑक्सीजन परमाणु
$5$. दूसरे कार्बोक्सिल समूह का कार्बन परमाणु
$6$. दूसरे कार्बोक्सिल समूह का ऑक्सीजन परमाणु
$7$. दूसरे हाइड्रोजन बंध में शामिल हाइड्रोजन परमाणु
$8$. पहले कार्बोक्सिल समूह का ऑक्सीजन परमाणु
इस प्रकार,यह $8-$सदस्यीय वलय बनाता है।

(A) एस्टर कार्बोक्सिलिक एसिड के व्युत्पन्न हैं जिनका सामान्य सूत्र $(R-COOR')$ होता है।
वे अपनी सुखद,फलों जैसी गंध के लिए जाने जाते हैं।
इन सुगंधित गुणों के कारण,एस्टर का उपयोग इत्र और सुगंधित एजेंटों के निर्माण में व्यापक रूप से किया जाता है।

(C) सोडियम बेंजोएट $(C_6H_5COONa)$ का उपयोग खाद्य परिरक्षक के रूप में किया जाता है।

(C) सोडियम प्रोपेनोएट के कोल्बे विद्युत अपघटन के लिए कुल अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2 CH_3 CH_2 COO^{-} Na^{+} + 2 H_2 O \xrightarrow{\text{electrolysis}} CH_3 CH_2-CH_2 CH_3 + 2 CO_2 + H_2 + 2 NaOH$
एनोड पर (ऑक्सीकरण),प्रोपेनोएट आयन ब्यूटेन $(X)$ बनाने के लिए डीकार्बोक्सिलेशन से गुजरते हैं:
$2 CH_3 CH_2 COO^{-} \rightarrow CH_3 CH_2-CH_2 CH_3 + 2 CO_2 + 2 e^-$
कैथोड पर (अपचयन),पानी का अपचयन होकर हाइड्रोजन गैस $(Y)$ बनती है:
$2 H_2 O + 2 e^- \rightarrow 2 OH^{-} + H_2(Y)$
अतः,$X$ एनोड पर बनने वाला ब्यूटेन है और $Y$ कैथोड पर बनने वाली हाइड्रोजन गैस है।

(A) $pK_{a}$ मान यौगिक की अम्लता के व्युत्क्रमानुपाती होता है। प्रबल अम्लों के $pK_{a}$ मान कम होते हैं।
$1$. $p$-नाइट्रोबेंजोइक एसिड $(A)$: $-NO_2$ समूह एक प्रबल इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह ($-I$ और $-M$ प्रभाव) है,जो कार्बोक्सिलिक एसिड समूह की अम्लता को काफी बढ़ा देता है।
$2$. बेंजोइक एसिड $(D)$: यह संदर्भ यौगिक है।
$3$. $p$-मेथॉक्सीबेंजोइक एसिड $(B)$: $-OCH_3$ समूह एक इलेक्ट्रॉन-दाता समूह ($+M$ प्रभाव) है,जो बेंजोइक एसिड की तुलना में कार्बोक्सिलिक एसिड की अम्लता को कम करता है।
$4$. $p$-नाइट्रोफेनोल $(C)$: फेनोल आमतौर पर कार्बोक्सिलिक एसिड की तुलना में बहुत दुर्बल अम्ल होते हैं। हालांकि $-NO_2$ समूह फेनोल की अम्लता को बढ़ाता है,फिर भी यह ऊपर सूचीबद्ध कार्बोक्सिलिक एसिड की तुलना में काफी कम अम्लीय है।
अम्लता की तुलना: $p$-नाइट्रोबेंजोइक एसिड $(A)$ > बेंजोइक एसिड $(D)$ > $p$-मेथॉक्सीबेंजोइक एसिड $(B)$ > $p$-नाइट्रोफेनोल $(C)$।
अतः,$pK_{a}$ मानों का बढ़ता क्रम: $C < B < D < A$ है।

(A) कार्बोक्सिलिक एसिड की अम्लीय शक्ति संयुग्मी बेस (कार्बोक्सिलेट आयन) के स्थायित्व पर निर्भर करती है। इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह ($-I$ प्रभाव) कार्बोक्सिलेट आयन को स्थिर करते हैं और अम्लता बढ़ाते हैं।
$\alpha$-कार्बन से जुड़े प्रतिस्थापी हैं:
$(A)$ $-H$ (कोई प्रेरक प्रभाव नहीं)
$(B)$ $-Ph$ (दुर्बल $-I$ प्रभाव)
$(C)$ $-Br$ (प्रबल $-I$ प्रभाव)
$(D)$ $-NO_2$ (सबसे प्रबल $-I$ प्रभाव)
$-I$ प्रभाव का क्रम है: $H < Ph < Br < NO_2$.
इसलिए,अम्लीय शक्ति का बढ़ता क्रम है: $A < B < C < D$.

(D) अम्लीयता $-I$ प्रभाव के सीधे समानुपाती होती है।
फ्लोरीन $(F)$ का $-I$ प्रभाव क्लोरीन $(Cl)$ से अधिक होता है।
इसलिए,$FCH_2CO_2H$ की अम्लीयता $CH_3CH_2CHClCO_2H$ से अधिक है।
बेंजोइक एसिड $(C_6H_5CO_2H)$ एसिटिक एसिड $(CH_3CO_2H)$ से अधिक अम्लीय है क्योंकि फेनिल समूह $-I$ प्रभाव दर्शाता है,जबकि मिथाइल समूह $+I$ प्रभाव दर्शाता है।
अतः,अम्लीयता का सही क्रम है:
$FCH_2CO_2H > CH_3CH_2CHClCO_2H > C_6H_5CO_2H > CH_3CO_2H$.

(C) अम्लीय सामर्थ्य का सही बढ़ता क्रम: $\text{एथेनॉल} < \text{फिनोल} < \text{एसेटिक अम्ल} < \text{क्लोरोएसेटिक अम्ल}$ है।
$1$. $\text{एथेनॉल}$ दिए गए यौगिकों में सबसे कम अम्लीय है।
$2$. $\text{फिनोल}$,$\text{एथेनॉल}$ से अधिक अम्लीय है क्योंकि $\text{फिनोक्साइड आयन}$ अनुनाद द्वारा स्थिर होता है।
$3$. $\text{कार्बोक्सिलिक अम्ल}$,$\text{फिनोल}$ से अधिक अम्लीय होते हैं क्योंकि $\text{कार्बोक्सिलेट आयन}$ अनुनाद द्वारा अधिक स्थिर होते हैं।
$4$. $\text{क्लोरोएसेटिक अम्ल}$ में $\text{क्लोरीन}$ परमाणु के इलेक्ट्रॉन-आकर्षक प्रेरणिक प्रभाव ($-I$ प्रभाव) के कारण यह $\text{एसेटिक अम्ल}$ से अधिक अम्लीय होता है।
अतः,सही विकल्प $(C)$ है।

(C) अम्लीय शक्ति $H^+$ आयन के निकलने के बाद बनने वाले संयुग्मी क्षार (conjugate base) के स्थायित्व पर निर्भर करती है।
इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह ($-I$ प्रभाव) कार्बोक्सिलेट आयन को स्थिर करते हैं,जिससे अम्लता बढ़ती है।
फ्लुओरीन $(F)$ का $-I$ प्रभाव क्लोरीन $(Cl)$ से अधिक होता है।
इसलिए,ट्राइफ्लुओरो एसिटिक अम्ल $(CF_3COOH)$,ट्राइक्लोरो एसिटिक अम्ल $(CCl_3COOH)$ से अधिक शक्तिशाली अम्ल है।
फॉर्मिक अम्ल $(HCOOH)$,एसिटिक अम्ल $(CH_3COOH)$ से अधिक शक्तिशाली है क्योंकि एसिटिक अम्ल में मिथाइल समूह $+I$ प्रभाव डालता है,जो कार्बोक्सिलेट आयन को अस्थिर करता है।
अम्लीय शक्ति का घटता हुआ क्रम है: ट्राइफ्लुओरो एसिटिक अम्ल $(2)$ $>$ ट्राइक्लोरो एसिटिक अम्ल $(1)$ $>$ फॉर्मिक अम्ल $(4)$ $>$ एसिटिक अम्ल $(3)$।
अतः,सही क्रम $2 > 1 > 4 > 3$ है।

(A) कार्बोक्सिलिक अम्लों की अम्लीयता प्रोटॉन के नुकसान के बाद बनने वाले कार्बोक्सिलेट आयन की स्थिरता पर निर्भर करती है।
$(iii)$ $C_6H_5-COOH$ सबसे प्रबल अम्ल है क्योंकि फेनिल समूह $-I$ प्रभाव और अनुनाद स्थिरीकरण (resonance stabilization) प्रदर्शित करता है।
$(iv)$ $C_6H_5-CH_2-COOH$ एलिफैटिक अम्लों से अधिक प्रबल है क्योंकि फेनिल समूह का $-I$ प्रभाव होता है,लेकिन यह बेंजोइक अम्ल से दुर्बल है क्योंकि फेनिल समूह $CH_2$ समूह द्वारा अलग होता है।
$(ii)$ $CH_3-COOH$ और $(i)$ $CH_3-CH_2-COOH$ के बीच,$(i)$ में एथिल समूह का $+I$ प्रभाव $(ii)$ में मिथाइल समूह से अधिक होता है,जिससे $(i)$,$(ii)$ की तुलना में कम अम्लीय हो जाता है।
अतः,अम्लीयता का सही क्रम $iii > iv > ii > i$ है।

(A) कार्बोक्सिलिक एसिड की अम्लता प्रोटॉन खोने के बाद बनने वाले संयुग्मी क्षार (conjugate base) की स्थिरता पर निर्भर करती है। इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह $(EWG)$ कार्बोक्सिलेट आयन को स्थिर करते हैं,जिससे अम्लता बढ़ती है,जबकि इलेक्ट्रॉन-दाता समूह $(EDG)$ इसे अस्थिर करते हैं,जिससे अम्लता कम हो जाती है।
$1$. $4-$नाइट्रोबेंजोइक एसिड $(IV)$: $-NO_2$ समूह एक मजबूत $EWG$ ($-I$ और $-M$ प्रभाव) है,जो अम्लता को काफी बढ़ा देता है।
$2$. बेंजोइक एसिड $(I)$: यह संदर्भ यौगिक है।
$3$. $4-$मेथॉक्सीबेंजोइक एसिड $(II)$: $-OCH_3$ समूह एक $EDG$ ($+M$ प्रभाव) है,जो बेंजोइक एसिड की तुलना में अम्लता को कम करता है।
$4$. एसिटिक एसिड $(III)$: एलिफैटिक कार्बोक्सिलिक एसिड आमतौर पर एरोमैटिक बेंजोइक एसिड की तुलना में कमजोर होते हैं क्योंकि इनमें बेंजीन रिंग द्वारा कार्बोक्सिलेट आयन का अनुनाद स्थिरीकरण (resonance stabilization) नहीं होता है।
अतः,अम्लता का सही क्रम $IV > I > II > III$ है।

(A) कार्बोक्सिलिक अम्ल फिनोल की तुलना में अधिक प्रबल अम्ल होते हैं क्योंकि प्रोटॉन के नुकसान के बाद बनने वाला कार्बोक्सिलेट आयन फिनोक्साइड आयन की तुलना में अधिक स्थिर होता है।
कार्बोक्सिलेट आयन $(RCOO^-)$ में,ऋण आवेश दो अत्यधिक विद्युत ऋणात्मक ऑक्सीजन परमाणुओं पर विस्थानीकृत (delocalized) होता है,जिसके परिणामस्वरूप दो समतुल्य अनुनाद संरचनाएं प्राप्त होती हैं।
फिनोक्साइड आयन $(C_6H_5O^-)$ में,ऋण आवेश एरोमैटिक वलय पर विस्थानीकृत होता है,जो कुछ अनुनाद संरचनाओं में ऋण आवेश को कम विद्युत ऋणात्मक कार्बन परमाणुओं पर रखता है।
चूंकि समतुल्य अनुनाद संरचनाएं अधिक स्थिरता प्रदान करती हैं,इसलिए कार्बोक्सिलेट आयन अधिक स्थिर होता है,जो कार्बोक्सिलिक अम्लों को अधिक अम्लीय बनाता है।

(A) अभिक्रिया अनुक्रम इस प्रकार है:
$1$. एल्काइल ब्रोमाइड $Me-CH_2-C\equiv C-CH_2-Br$ ईथर की उपस्थिति में $Mg$ के साथ अभिक्रिया करके ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक $(R-MgBr)$ बनाता है।
$2$. ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक फिर $CO_2$ के साथ अभिक्रिया करता है और उसके बाद अम्लीय जल-अपघटन $(H_3O^+)$ द्वारा कार्बोक्सिलिक एसिड $Q$ प्राप्त होता है,जो $Me-CH_2-C\equiv C-CH_2-COOH$ है।
$3$. कार्बोक्सिलिक एसिड $Q$ को $SOCl_2$ (अभिकर्मक $R$) के साथ अभिक्रिया द्वारा एसिड क्लोराइड में परिवर्तित किया जाता है।
अतः,$Q$ का मान $Me-CH_2-C\equiv C-CH_2-COOH$ है और $R$ का मान $SOCl_2$ है।

(C) अभिक्रिया इस प्रकार होती है:
$1$. बेंजाइल क्लोराइड शुष्क ईथर में $Mg$ के साथ अभिक्रिया करके बेंजाइलमैग्नीशियम क्लोराइड बनाता है।
$2$. बेंजाइलमैग्नीशियम क्लोराइड $CO_2$ के साथ अभिक्रिया करता है और उसके बाद अम्लीय वर्कअप $(H_3O^+)$ द्वारा फेनिलएसेटिक अम्ल $(X)$ उत्पन्न करता है: $C_6H_5CH_2Cl$ $\xrightarrow{Mg/dry ether} C_6H_5CH_2MgCl$ $\xrightarrow{CO_2, H_3O^+} C_6H_5CH_2COOH$.
$3$. फेनिलएसेटिक अम्ल $(X)$ का फिर ईथर में $LiAlH_4$ द्वारा अपचयन किया जाता है और अम्लीय वर्कअप $(H_3O^+)$ के बाद $2$-फेनिलएथेनॉल $(Y)$ प्राप्त होता है: $C_6H_5CH_2COOH \xrightarrow{LiAlH_4, H_3O^+} C_6H_5CH_2CH_2OH$.

(D) क्षारीय $KMnO_4$ एक शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट है जो बेंजीन रिंग से जुड़ी अल्काइल साइड चेन को कार्बोक्सिलिक एसिड समूह $(-COOH)$ में ऑक्सीकृत करता है,बशर्ते कि बेंजाइलिक कार्बन पर कम से कम एक हाइड्रोजन परमाणु हो।
$1$. $n-$प्रोपाइल बेंजीन $(C_6H_5-CH_2-CH_2-CH_3)$ में बेंजाइलिक कार्बन पर दो हाइड्रोजन होते हैं,इसलिए यह बेंजोइक एसिड में ऑक्सीकृत हो जाता है।
$2$. स्टाइरीन $(C_6H_5-CH=CH_2)$ में बेंजाइलिक हाइड्रोजन होता है,इसलिए यह बेंजोइक एसिड में ऑक्सीकृत हो जाता है।
$3$. एसिटोफेनोन $(C_6H_5-CO-CH_3)$ में बेंजाइलिक स्थिति पर कार्बोनिल समूह होता है,लेकिन कार्बोनिल से जुड़े मिथाइल समूह का ऑक्सीकरण हो सकता है।
$4$. $t-$ब्यूटाइल बेंजीन $(C_6H_5-C(CH_3)_3)$ में बेंजाइलिक कार्बन पर कोई हाइड्रोजन परमाणु नहीं होता है। इसलिए,यह क्षारीय $KMnO_4$ द्वारा ऑक्सीकरण के प्रति प्रतिरोधी है और बेंजोइक एसिड नहीं देता है।

(D) अभिक्रिया अनुक्रम इस प्रकार है:
$1$. पहला चरण निर्जल $AlCl_3$ की उपस्थिति में टोल्यूनि का $CH_3COCl$ के साथ फ्रीडल-क्राफ्ट्स एसाइलेशन है। चूंकि $-CH_3$ समूह ऑर्थो/पैरा निर्देशक है,और पैरा स्थिति त्रिविम रूप से कम बाधित है,इसलिए मुख्य उत्पाद $4-$मिथाइलएसीटोफेनोन बनता है।
$2$. दूसरे चरण में क्षारीय $KMnO_4$ का उपयोग करके $-CH_3$ और $-COCH_3$ दोनों समूहों का ऑक्सीकरण होता है,जिसके बाद तनु $H_2SO_4$ के साथ अम्लीय वर्कअप किया जाता है। बेंजीन रिंग से जुड़ी अल्काइल और एसाइल दोनों साइड चेन का ऑक्सीकरण कार्बोक्सिलिक एसिड समूह $(-COOH)$ में हो जाता है।
$3$. इस प्रकार,$4-$मिथाइलएसीटोफेनोन बेंजीन-$1,4-$डाइकार्बोक्सिलिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है,जिसे आमतौर पर टेरेफ्थैलिक एसिड के रूप में जाना जाता है।

(B) कार्बोक्सिलिक एसिड का अपचयन लिथियम एल्युमिनियम हाइड्राइड $(LiAlH_4)$ या अधिक चयनात्मक रूप से डाइबोरेन $(B_2H_6)$ द्वारा प्राथमिक अल्कोहल में किया जाता है।
$B_2H_6$ एक विशिष्ट अभिकर्मक है जो कार्बोक्सिलिक एसिड समूह को प्राथमिक अल्कोहल में अपचयित करता है जबकि एस्टर,नाइट्रो या हेलो जैसे अन्य कार्यात्मक समूहों को प्रभावित नहीं करता है।
$NaBH_4$ कार्बोक्सिलिक एसिड समूह को अपचयित करने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली नहीं है।
$Zn-Hg / \text{conc. } HCl$ का उपयोग क्लेमेंसन अपचयन के लिए किया जाता है,जो एल्डिहाइड और कीटोन को एल्केन में अपचयित करता है,न कि कार्बोक्सिलिक एसिड को अल्कोहल में।
$H_2, Pd / C$ का उपयोग आमतौर पर एल्कीन और एल्काइन के हाइड्रोजनीकरण के लिए किया जाता है और यह कार्बोक्सिलिक एसिड को अपचयित नहीं करता है।

(B) दी गई अभिक्रिया में,कार्बोक्सिलिक अम्ल $(R-COOH)$ को डाइबोरेन $(B_2H_6)$ के साथ उपचारित किया जाता है,जिसके बाद अम्लीय जल-अपघटन $(H_2O/H^{\oplus})$ किया जाता है।
$B_2H_6$ एक चयनात्मक अपचायक है जो कार्बोक्सिलिक अम्लों को प्राथमिक अल्कोहल $(R-CH_2OH)$ में अपचयित कर देता है,बिना अन्य कार्यात्मक समूहों को प्रभावित किए।
अतः,उत्पाद $R-CH_2OH$ है।

(C) एसिटिक एसिड का लिथियम एल्युमिनियम हाइड्राइड $(LiAlH_4)$ के साथ अपचयन करने पर एथिल अल्कोहल प्राप्त होता है।
$CH_3COOH \xrightarrow{LiAlH_4} CH_3CH_2OH$
एसिटिक एसिड का $HI$ और लाल $P$ के साथ अपचयन करने पर एथेन प्राप्त होता है।
$CH_3COOH \xrightarrow{\text{Red } P + HI} CH_3-CH_3$
अतः,अभिकर्मक $A$,$LiAlH_4$ है और अभिकर्मक $B$,$HI + \text{red } P$ है।

(D) अभिक्रिया का क्रम इस प्रकार है:
$1$. $KMnO_4 / H^+$ के साथ इथेनॉल $(C_2H_5OH)$ का ऑक्सीकरण करने पर एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ प्राप्त होता है,जो $X$ है।
$2$. सांद्र $H_2SO_4$ की उपस्थिति में एसिटिक एसिड $(CH_3COOH)$ और इथेनॉल $(C_2H_5OH)$ के बीच की अभिक्रिया एक एस्टरीकरण अभिक्रिया है,जिससे एथिल एसीटेट $(CH_3COOC_2H_5)$ बनता है।
$3$. अतः,$X = CH_3COOH$ और $Y = C_2H_5OH$ है।

(D) $pK_{a}$ मान यौगिक की अम्लता के व्युत्क्रमानुपाती होता है। कम $pK_{a}$ मान एक मजबूत अम्ल को दर्शाता है।
$1$. $p$-नाइट्रोफिनोल एक फिनोल है,जो कार्बोक्सिलिक एसिड की तुलना में काफी कम अम्लीय होता है।
$2$. कार्बोक्सिलिक एसिड ($B$,$C$,और $D$) के बीच,अम्लता बेंजीन रिंग पर प्रतिस्थापियों के इलेक्ट्रॉनिक प्रभावों पर निर्भर करती है।
- $p$-मेथॉक्सीबेंजोइक एसिड $(C)$ में,$-OCH_{3}$ समूह $+M$ प्रभाव डालता है,जो अम्लता को कम करता है।
- बेंजोइक एसिड $(B)$ में कोई प्रतिस्थापी नहीं है।
- $p$-नाइट्रोबेंजोइक एसिड $(D)$ में,$-NO_{2}$ समूह एक मजबूत $-I$ और $-M$ प्रभाव डालता है,जो कार्बोक्सिलेट आयन को स्थिर करता है और अम्लता को काफी बढ़ा देता है।
चूंकि $p$-नाइट्रोबेंजोइक एसिड दिए गए विकल्पों में सबसे मजबूत अम्ल है,इसलिए इसका $pK_{a}$ मान सबसे कम है।

(A) प्रारंभिक पदार्थ $4$-मेथिलएसीटोफिनोन है।
$(i)$ $KOH$ और गर्मी की उपस्थिति में अतिरिक्त $KMnO_4$ के साथ उपचार करने पर बेंजीन रिंग से जुड़े एल्काइल समूह $(-CH_3)$ और एसिटाइल समूह $(-COCH_3)$ दोनों का ऑक्सीकरण होकर कार्बोक्सिलेट समूह $(-COO^-)$ बन जाते हैं।
(ii) इसके बाद $dil. H_2SO_4$ के साथ अम्लीकरण करने पर कार्बोक्सिलेट समूह कार्बोक्सिलिक एसिड समूह $(-COOH)$ में परिवर्तित हो जाते हैं,जिससे उत्पाद $P$ के रूप में टेरेफ्थेलिक एसिड (बेंजीन-$1,4$-डाइकार्बोक्सिलिक एसिड) प्राप्त होता है।
(iii) $LiAlH_4$ एक शक्तिशाली अपचायक है जो दोनों कार्बोक्सिलिक एसिड समूहों को प्राथमिक अल्कोहल समूहों $(-CH_2OH)$ में अपचयित कर देता है।
(iv) अंत में $H_3O^+$ के साथ उपचार करने पर उत्पाद $Q$ के रूप में बेंजीन-$1,4$-डाइमेथेनॉल प्राप्त होता है।

(C) चरण $1$: $CH_3CH_2CH_2CH_2COCH_3$ की $NaOBr$ और उसके बाद $H_3O^+$ के साथ अभिक्रिया एक हेलोफॉर्म अभिक्रिया है। यह मिथाइल कीटोन को एक कम कार्बन वाले कार्बोक्सिलिक एसिड में परिवर्तित करती है।
$CH_3CH_2CH_2CH_2COCH_3 \xrightarrow{NaOBr, H_3O^+} CH_3CH_2CH_2CH_2COOH + CHBr_3$.
चरण $2$: उत्पाद $CH_3CH_2CH_2CH_2COOH$ (पेंटेनोइक एसिड) को फिर $Red \ P$ और $Br_2$ के साथ उपचारित किया जाता है,जिसके बाद $H_2O$ मिलाया जाता है। यह हेल-वोलहार्ड-ज़ेलिंस्की $(HVZ)$ अभिक्रिया है,जो कार्बोक्सिलिक एसिड के अल्फा-कार्बन पर हैलोजन जोड़ती है।
$CH_3CH_2CH_2CH_2COOH \xrightarrow{Red \ P, Br_2} CH_3CH_2CH_2CH(Br)COOH$.
अंतिम उत्पाद $2$-ब्रोमोपेंटेनोइक एसिड है,जो विकल्प $C$ के अनुरूप है।

(B) $1$. $273-278 \ K$ पर $NaNO_2/HCl$ के साथ एनिलिन की अभिक्रिया और उसके बाद $H_2O$ के साथ गर्म करने पर एनिलिन फिनोल में परिवर्तित हो जाता है $(X = C_6H_5OH)$।
$2$. फिनोल $NaOH$ के साथ और उसके बाद $CO_2$ और $H^+$ के साथ अभिक्रिया करके (कोल्बे-श्मिट अभिक्रिया) सैलिसिलिक एसिड बनाता है $(Y = 2-\text{hydroxybenzoic acid})$।
$3$. सैलिसिलिक एसिड एसिटिक एनहाइड्राइड $((CH_3CO)_2O)$ के साथ अभिक्रिया करता है,जिससे फिनोलिक $-OH$ समूह का एसिटिलेशन होता है और एस्पिरिन बनता है $(Z = 2-\text{acetoxybenzoic acid})$।

(A) थैलिक एसिड की $NH_3$ के साथ अभिक्रिया से अमोनियम थैलेट $(P)$ प्राप्त होता है।
अमोनियम थैलेट $(P)$ को गर्म करने पर पानी के दो अणु निकल जाते हैं और थैलेमाइड $(Q)$ बनता है।
थैलेमाइड $(Q)$ को और अधिक गर्म करने पर अमोनिया का एक अणु निकल जाता है और थैलिमाइड $(R)$ बनता है।

(D) अभिक्रिया अनुक्रम इस प्रकार है:
$1$. $Phthalic \ acid + 2NH_3 \rightarrow Ammonium \ phthalate (X)$
$2$. $Ammonium \ phthalate (X) \xrightarrow{\Delta} Phthalamide (Y) + 2H_2O$
$3$. $Phthalamide (Y) \xrightarrow{\text{heating}} Phthalimide (Z) + NH_3$
अतः,$Z$ थैलिमाइड है।

(A) प्रतिस्थापित बेंजोइक एसिड की अम्लीय शक्ति बेंजीन वलय से जुड़े प्रतिस्थापियों के इलेक्ट्रॉनिक प्रभावों पर निर्भर करती है।
इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह $(EWG)$ $-I$ और $-M$ प्रभावों के माध्यम से कार्बोक्सिलेट आयन को स्थिर करके अम्लीय शक्ति को बढ़ाते हैं।
इलेक्ट्रॉन-दाता समूह $(EDG)$ $+I$ और $+M$ प्रभावों के माध्यम से कार्बोक्सिलेट आयन को अस्थिर करके अम्लीय शक्ति को कम करते हैं।
प्रतिस्थापी इस प्रकार हैं:
$I$: $-OCH_3$ (प्रबल $+M$ प्रभाव,दुर्बल $-I$ प्रभाव; कुल मिलाकर $EDG$ के रूप में कार्य करता है)
$II$: $-CH_3$ (दुर्बल $+I$ और हाइपरकंजुगेशन प्रभाव; $EDG$ के रूप में कार्य करता है)
$III$: $-CN$ (प्रबल $-I$ और $-M$ प्रभाव; $EWG$ के रूप में कार्य करता है)
$IV$: $-NO_2$ (बहुत प्रबल $-I$ और $-M$ प्रभाव; प्रबल $EWG$ के रूप में कार्य करता है)
प्रभावों की तुलना:
$-OCH_3$,$-CH_3$ की तुलना में अधिक प्रबल इलेक्ट्रॉन दाता है,इसलिए $I$,$II$ से कम अम्लीय है।
$-NO_2$,$-CN$ की तुलना में अधिक प्रबल इलेक्ट्रॉन आकर्षक है,इसलिए $IV$,$III$ से अधिक अम्लीय है।
अम्लीय शक्ति का कुल बढ़ता क्रम $I < II < III < IV$ है।

(A) फॉर्मिक एसिड $(HCOOH)$ की सांद्र $H_2SO_4$ के साथ अभिक्रिया एक निर्जलीकरण अभिक्रिया है:
$HCOOH \xrightarrow{Conc. H_2SO_4, 373 \ K} H_2O + CO$
यहाँ,$X$ जल $(H_2O)$ है और $Y$ कार्बन मोनोऑक्साइड $(CO)$ है।
$H_2O$ $(X)$ में,दो $O-H$ एकल बंध होते हैं,इसलिए इसमें $2 \sigma$ बंध और $0 \pi$ बंध होते हैं।
$CO$ $(Y)$ में,संरचना $C \equiv O$ होती है,जिसमें $1 \sigma$ बंध और $2 \pi$ बंध होते हैं।
अतः,$X$ $(H_2O)$ के लिए,गणना $2 \sigma, 0 \pi$ है और $Y$ $(CO)$ के लिए,गणना $1 \sigma, 2 \pi$ है।
इस प्रकार,सही विकल्प $A$ है।

$(A)$ कार्बोक्सिलिक अम्ल की अम्लता, अम्ल वियोजन स्थिरांक $(K_a)$ के सीधे आनुपातिक होती है और $pK_a$ मान के व्युत्क्रमानुपाती होती है, जहाँ $pK_a = -\log K_a$ होता है।
$1$. $CH_3COOH$ (एसिटिक अम्ल): दिए गए विकल्पों में सबसे कम अम्लीय है, इसलिए इसका $pK_a$ मान सबसे अधिक $4.76$ है। $(A-IV)$
$2$. $\text{बेंजोइक अम्ल}$: एसिटिक अम्ल से अधिक अम्लीय है, इसलिए इसका $pK_a$ मान $4.19$ है। $(C-III)$
$3$. $p\text{-नाइट्रोबेंजोइक अम्ल}$: $-NO_2$ समूह इलेक्ट्रॉन-आकर्षक ($-I$ और $-M$ प्रभाव) है, जो अम्लता को बढ़ाता है, इसलिए इसका $pK_a$ मान $3.41$ है। $(D-II)$
$4$. $F_3CCOOH$ (ट्राइफ्लोरोएसिटिक अम्ल): तीन फ्लोरीन परमाणु एक मजबूत इलेक्ट्रॉन-आकर्षक प्रेरणिक प्रभाव डालते हैं, जिससे यह सबसे अधिक अम्लीय हो जाता है, इसका $pK_a$ मान $0.23$ है। $(B-I)$
अतः, सही मिलान $A-IV, B-I, C-III, D-II$ है।

(A) कथन $A$ गलत है,जबकि अन्य सभी कथन सही हैं।
जब कैल्शियम एसीटेट और कैल्शियम फॉर्मेट के मिश्रण को आसवित किया जाता है,तो एसिटिक एसिड के बजाय एसीटैल्डिहाइड $(CH_3CHO)$ बनता है।
एसिटिक एसिड का उपयोग खाद्य संरक्षण में किया जाता है।
ग्लेशियल एसिटिक एसिड $16.6^{\circ}C$ पर जम जाता है और बर्फ जैसे क्रिस्टल बनाता है।
लाल फास्फोरस की उपस्थिति में एसिटिक एसिड का क्लोरीनीकरण करने पर ट्राइक्लोरोएसिटिक एसिड प्राप्त होता है (हेल-वोलहार्ड-ज़ेलिंस्की अभिक्रिया)।

(D) चरण $(i)$ और $(ii)$: क्षारीय $KMnO_4$ के साथ स्टाइरीन $(C_6H_5CH=CH_2)$ का ऑक्सीकरण और उसके बाद अम्लीय वर्कअप $(H_3O^+)$ करने पर बेन्जोइक अम्ल $(C_6H_5COOH)$ प्राप्त होता है।
चरण $(iii)$: बेन्जोइक अम्ल में $-COOH$ समूह होता है,जो एक निष्क्रिय करने वाला और मेटा-निर्देशी समूह है। इसलिए,$Br_2/FeBr_3$ के साथ इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन अभिक्रिया में ब्रोमीन परमाणु मेटा स्थिति पर जुड़ जाएगा।
अंतिम उत्पाद $m$-ब्रोमोबेन्जोइक अम्ल है।

(B) तनु खनिज अम्ल की उपस्थिति में और गर्म करने पर एरोमैटिक एमाइड का जल-अपघटन करने से कार्बोक्सिलिक अम्ल और अमोनिया प्राप्त होते हैं।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$C_6H_5CONH_2 + H_2O \xrightarrow{\Delta, H_3O^+} C_6H_5COOH + NH_3$
यहाँ,अभिकारक बेंज़ामाइड है।
उत्पाद $A$ बेंज़ोइक अम्ल $(C_6H_5COOH)$ है और उत्पाद $B$ अमोनिया $(NH_3)$ है।

(B) Hell-Volhard-Zelinsky $(HVZ)$ अभिक्रिया कार्बोक्सिलिक एसिड की एक विशिष्ट अभिक्रिया है जिसमें कम से कम एक $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु होता है।
इस अभिक्रिया में,लाल फास्फोरस की उपस्थिति में $\alpha$-हाइड्रोजन को एक हैलोजन परमाणु (आमतौर पर $Br_2$ या $Cl_2$) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
दिए गए विकल्पों का विश्लेषण करते हैं:
$(A)$ $C_6H_5COOH$ (बेंजोइक एसिड): $-COOH$ समूह से जुड़ा कार्बन परमाणु बेंजीन रिंग का हिस्सा है और इसमें कोई $\alpha$-हाइड्रोजन नहीं है।
$(B)$ $C_6H_5CH_2COOH$ (फेनिलएसेटिक एसिड): $-COOH$ समूह से जुड़ा कार्बन परमाणु एक $CH_2$ समूह है,जिसमें दो $\alpha$-हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। अतः,यह $HVZ$ अभिक्रिया दे सकता है।
$(C)$ $C_6H_5CH_2CHO$ (फेनिलएसेटाल्डिहाइड): यह एक एल्डिहाइड है,कार्बोक्सिलिक एसिड नहीं।
$(D)$ $C_6H_5CH_2COCH_3$ ($1$-फेनिलप्रोपेन$-2-$ओन): यह एक कीटोन है,कार्बोक्सिलिक एसिड नहीं।
इसलिए,केवल $C_6H_5CH_2COOH$ ही $HVZ$ अभिक्रिया के लिए शर्त को पूरा करता है।

(D) अभिक्रिया अनुक्रम इस प्रकार है:
$1$. पहला चरण हेल-वोलहार्ड-ज़ेलिंस्की $(HVZ)$ अभिक्रिया है,जहाँ पेंटेनोइक एसिड $(CH_3-CH_2-CH_2-CH_2-COOH)$ लाल फास्फोरस की उपस्थिति में $Br_2$ के साथ अभिक्रिया करके $\alpha$-हैलोजनीकरण द्वारा $2$-ब्रोमोपेंटेनोइक एसिड $(A)$ बनाता है $(CH_3-CH_2-CH_2-CH(Br)-COOH)$.
$2$. दूसरे चरण में अल्कोहलिक $KOH$ के साथ उपचार शामिल है,जो एक मजबूत क्षार के रूप में कार्य करता है और $\alpha$-ब्रोमो एसिड से $HBr$ के $\beta$-विलोपन को बढ़ावा देता है। इसके परिणामस्वरूप $\alpha,\beta$-असंतृप्त कार्बोक्सिलेट लवण,पोटेशियम पेंट$-2-$एनोएट $(B)$ बनता है $(CH_3-CH_2-CH=CH-COO^-K^+)$.

(C) अभिक्रिया अनुक्रम इस प्रकार है:
$1$. साइक्लोहेक्सेनकार्बोक्सिलिक अम्ल $NaOH$ (क्षार) के साथ अभिक्रिया करके अपना सोडियम लवण $B$ बनाता है,जो सोडियम साइक्लोहेक्सेनकार्बोक्सिलेट $(C_6H_{11}COONa)$ है।
$2$. इसके बाद सोडियम लवण $B$ को सोडा लाइम $(NaOH + CaO)$ के साथ गर्म करने पर इसका विकार्बोक्सिलीकरण (decarboxylation) होता है। इस प्रक्रिया में $-COONa$ समूह हट जाता है और उसके स्थान पर एक हाइड्रोजन परमाणु जुड़ जाता है,जिसके परिणामस्वरूप उत्पाद $C$ के रूप में साइक्लोहेक्सेन $(C_6H_{12})$ प्राप्त होता है।

(C) $n$-प्रोपेनॉल $(CH_3CH_2CH_2OH)$ सांद्र $HBr$ के साथ अभिक्रिया करके $n$-प्रोपिल ब्रोमाइड $(CH_3CH_2CH_2Br)$ उत्पाद $P$ के रूप में देता है।
$n$-प्रोपिल ब्रोमाइड $KCN$ के साथ अभिक्रिया करके ब्यूटेननाइट्राइल $(CH_3CH_2CH_2CN)$ उत्पाद $Q$ के रूप में देता है।
ब्यूटेननाइट्राइल को जलीय अम्लीय विलयन के साथ गर्म करने पर जलअपघटन द्वारा ब्यूटेनोइक अम्ल $(CH_3CH_2CH_2COOH)$ उत्पाद $R$ के रूप में प्राप्त होता है।
$CH_3CH_2CH_2OH$ $\xrightarrow{HBr} CH_3CH_2CH_2Br$ $\xrightarrow{KCN} CH_3CH_2CH_2CN$ $\xrightarrow{H_3O^{+}} CH_3CH_2CH_2COOH$