Properties of Amines Questions in Gujarati

(A) આ પ્રક્રિયા હોફમેન બ્રોમામાઇડ ડિગ્રેડેશન છે,જેમાં એમાઇડ નાઇટ્રોજન એમાઇન નીપજમાં જળવાઈ રહે છે.
$1$. $X$ માટે: બેન્ઝોઇક એસિડ $ND_3$ અને $\Delta$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને બેન્ઝેમાઇડ $(C_6H_5COND_2)$ બનાવે છે. ત્યારબાદ $KOH$ અને $Br_2$ સાથેની પ્રક્રિયાથી $C_6H_5ND_2$ $(X)$ મળે છે,કારણ કે એમાઇડનો નાઇટ્રોજન પરમાણુ એમાઇનમાં જળવાઈ રહે છે.
$2$. $Y$ માટે: બેન્ઝોઇક એસિડ $NH_3$ અને $\Delta$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને બેન્ઝેમાઇડ $(C_6H_5CONH_2)$ બનાવે છે. ત્યારબાદ $KOD$ અને $Br_2$ સાથેની પ્રક્રિયાથી $C_6H_5NH_2$ $(Y)$ મળે છે.
આમ,$X$ એ $C_6H_5ND_2$ છે અને $Y$ એ $C_6H_5NH_2$ છે.

(A) નાઇટ્રોજન પરમાણુ પર ઇલેક્ટ્રોનની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની હાજરીને કારણે એમાઇન્સ લુઇસ બેઇઝ તરીકે વર્તે છે.
$(a)$ $CH_3CH_2NH_2 + HI \rightarrow [CH_3CH_2NH_3]^+ I^-$. નીપજ $CH_3CH_2NH_3^+ I^-$ છે,જેને ઇથાઇલએમોનિયમ આયોડાઇડ કહેવાય છે.
$(b)$ $(CH_3)_3N + HBr \rightarrow [(CH_3)_3NH]^+ Br^-$. નીપજ $(CH_3)_3NH^+ Br^-$ છે,જેને ટ્રાયમિથાઇલએમોનિયમ બ્રોમાઇડ કહેવાય છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(a)$ ઇથાઇલએમોનિયમ આયોડાઇડ અને $(b)$ ટ્રાયમિથાઇલએમોનિયમ બ્રોમાઇડ છે.

(D) વિસ્થાપિત $N,N$-ડાયમિથાઈલએનિલીનની બેઝિકતા વિસ્થાપક જૂથની ઇલેક્ટ્રોન-દાતા અથવા ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક પ્રકૃતિ અને અવકાશીય અવરોધ (steric effects) પર આધાર રાખે છે.
$4$-મિથાઈલ-$N,N$-ડાયમિથાઈલએનિલીનમાં,પેરા સ્થાન પર રહેલું $-CH_3$ જૂથ $+I$ અસર અને હાયપરકોન્જુગેશન દર્શાવે છે,જે નાઇટ્રોજન પરમાણુ પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,જેથી તે પ્રોટોનેશન માટે વધુ ઉપલબ્ધ બને છે.
$2$-મિથાઈલ-$N,N$-ડાયમિથાઈલએનિલીનમાં,ઓર્થો-વિસ્થાપક અવકાશીય અવરોધ પેદા કરે છે,જે નાઇટ્રોજનની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની બેન્ઝીન વલય સાથેની રેઝોનન્સને અવરોધે છે (ઓર્થો અસર),પરંતુ આ અવરોધ પ્રોટોનને નાઇટ્રોજન સુધી પહોંચવામાં પણ મુશ્કેલી ઊભી કરે છે,જે સામાન્ય રીતે તેની બેઝિકતા ઘટાડે છે.
$3$-મિથાઈલ-$N,N$-ડાયમિથાઈલએનિલીન $+I$ અસર ધરાવે છે પરંતુ તેમાં પેરા-આઈસોમર જેવી મજબૂત રેઝોનન્સ સ્થિરતાનો અભાવ હોય છે.
તેથી,$4$-મિથાઈલ-$N,N$-ડાયમિથાઈલએનિલીન આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી પ્રબળ બેઇઝ છે.

(B) નાઇટ્રોજન $2$ સૌથી વધુ બેઝિક છે કારણ કે તેની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pair) સંસ્પંદનમાં ભાગ લેતી નથી અને તે તૃતીયક એમાઇન છે જેમાં ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ આલ્કાઇલ સમૂહો હાજર છે (પ્રેરક અસર).
નાઇટ્રોજન $3$ સૌથી ઓછો બેઝિક છે કારણ કે તેની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ એમાઇડ સમૂહના $C=O$ દ્વિબંધ સાથે સંસ્પંદનમાં છે,જે તેની ઉપલબ્ધતા ઘટાડે છે.
નાઇટ્રોજન $1$ એ $2$ કરતા ઓછો બેઝિક છે કારણ કે તેની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ઇન્ડોલ રિંગ સિસ્ટમ સાથે સંસ્પંદનમાં છે.
તેથી,બેઝિકતાનો સાચો ક્રમ $2 > 1 > 3$ છે.

(A) $2-$એમિનોસાયક્લોહેક્ઝેન$-1-$ઓલની નાઈટ્રસ એસિડ $(HNO_2)$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ડાયઝોનિયમ ક્ષાર મધ્યવર્તી બનાવતી ડીએમિનેશન પ્રક્રિયા છે.
એમિનો ગ્રુપ હાઈડ્રોક્સિલ ગ્રુપની બાજુમાં હોવાથી,બનેલો ડાયઝોનિયમ આયન અસ્થિર હોય છે અને તે રિંગના સંકોચન (ring contraction) માંથી પસાર થાય છે.
આ પ્રક્રિયાનું મુખ્ય ઉત્પાદન $Cyclopentane \text{ } carboxaldehyde$ છે.

(D) બેઝિકતા નક્કી કરવા માટે,આપણે દરેક નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની ઉપલબ્ધતાનું વિશ્લેષણ કરીએ છીએ:
$(3)$ એ તૃતીયક એલિફેટિક એમાઈન છે. અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્થાનિક છે અને દાન કરવા માટે ઉપલબ્ધ છે,જે તેને સૌથી વધુ બેઝિક બનાવે છે.
$(4)$ એ એનિલિન વ્યુત્પન્ન $(Ph-NH-)$ છે. અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ બેન્ઝીન રિંગ સાથે સંસ્પંદનમાં છે,જે તેની ઉપલબ્ધતા ઘટાડે છે,પરંતુ તે એમાઈડ કરતા વધુ બેઝિક છે.
$(1)$ એ એમાઈડ નાઇટ્રોજન $(R-NH-CO-CH_3)$ છે. અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ કાર્બોનિલ ગ્રુપ $(C=O)$ સાથે સંસ્પંદનમાં સામેલ છે,જે તેને નોંધપાત્ર રીતે ઓછું બેઝિક બનાવે છે.
$(2)$ એ પ્રાથમિક એમાઈડ નાઇટ્રોજન $(R-CO-NH_2)$ છે. અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ કાર્બોનિલ ગ્રુપ સાથે સંસ્પંદનમાં સામેલ છે,અને તે પ્રાથમિક એમાઈડ બંધારણમાં કાર્બોનિલ ગ્રુપની પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક અસરને કારણે વધુ ઓછું બેઝિક છે.
આમ,બેઝિકતાનો ક્રમ $(3) > (4) > (1) > (2)$ છે.

(D) આલ્કાઈલ આઈસોસાયનાઈડનું મંદ ખનિજ એસિડ સાથે જળવિભાજન કરવાથી પ્રાથમિક એમાઈન અને ફોર્મિક એસિડ મળે છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$R-CH_2-NC + 2H_2O \xrightarrow{H^+} R-CH_2-NH_2 + HCOOH$

(A) પ્રાથમિક એલિફેટિક એમાઈન્સની નાઈટ્રસ એસિડ $(HNO_2)$ સાથેની પ્રક્રિયાથી અસ્થાયી ડાયઝોનિયમ ક્ષાર બને છે,જે તરત જ વિઘટન પામીને કાર્બોકેટાયન બનાવે છે. આ કાર્બોકેટાયન ત્યારબાદ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને મુખ્ય નીપજ તરીકે આલ્કોહોલ બનાવે છે.
$CH_3NH_2 + HNO_2 \rightarrow [CH_3N_2^+] + H_2O$
$[CH_3N_2^+] + H_2O \rightarrow CH_3OH + N_2 + H^+$

(D) એમાઈન્સની બેઝિકતા નાઈટ્રોજન પરમાણુ પર પ્રોટોનેશન માટે ઉપલબ્ધ ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મ પર આધાર રાખે છે.
એરોમેટિક એમાઈન્સમાં,ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મ બેન્ઝીન રિંગ સાથે રેઝોનન્સમાં ભાગ લે છે,જે તેની ઉપલબ્ધતા ઘટાડે છે.
જો કે,નાઈટ્રોજન પરમાણુ પર ઈલેક્ટ્રોન ડોનેટિંગ ગ્રુપ (જેમ કે આલ્કાઈલ ગ્રુપ) ની હાજરી નાઈટ્રોજન પર ઈલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,જેથી તેની બેઝિકતા વધે છે.
આપેલા વિકલ્પોની સરખામણી કરતા:
$C_6H_5-NH_2$ (એનિલીન) માં કોઈ આલ્કાઈલ ગ્રુપ નથી.
$C_6H_5-NHCH_3$ માં એક મિથાઈલ ગ્રુપ છે.
$C_6H_5-N(CH_3)_2$ માં બે મિથાઈલ ગ્રુપ છે.
$C_6H_5-N(C_2H_5)_2$ માં બે ઈથાઈલ ગ્રુપ છે.
$+I$ અસરને કારણે ઈથાઈલ ગ્રુપ મિથાઈલ ગ્રુપ કરતા વધુ સારા ઈલેક્ટ્રોન ડોનેટિંગ ગ્રુપ છે.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાં $C_6H_5-N(C_2H_5)_2$ સૌથી વધુ બેઝિક સંયોજન છે.

(B) પ્રક્રિયા $ArN_2^{\oplus} + PhOH \rightarrow Ar-OH$ ખોટી છે. ડાયઝોનિયમ ક્ષાર અને ફિનોલ $(PhOH)$ વચ્ચેની કપલિંગ પ્રક્રિયા એઝો ડાય બનાવે છે,જે $p$-હાઇડ્રોક્સીએઝોબેન્ઝીન $(Ar-N=N-C_6H_4-OH)$ છે,ફિનોલ $(Ar-OH)$ નહીં.
વિકલ્પ $A$ એ સેન્ડમેયર પ્રક્રિયા છે,જે સાચી છે.
વિકલ્પ $C$ એ હાઇપોફોસ્ફરસ એસિડ $(H_3PO_2)$ નો ઉપયોગ કરીને ડાયઝોનિયમ ક્ષારનું રિડક્શન છે,જે સાચું છે.
વિકલ્પ $D$ એ એરાઇલ આયોડાઇડ તૈયાર કરવાની પ્રમાણભૂત પદ્ધતિ છે,જે સાચી છે.

(D) $m$-બ્રોમોટોલ્યુઈનનું ઉત્પાદન ટોલ્યુઈનના સીધા બ્રોમિનેશન દ્વારા કરી શકાતું નથી કારણ કે $-CH_3$ સમૂહ ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક છે.
મેટા-આઈસોમર મેળવવા માટે,આપણે નીચેના ક્રમનો ઉપયોગ કરીએ છીએ:
$1$. એસીટો-$p$-ટોલ્યુઈડાઈન બનાવવા માટે $p$-ટોલ્યુઈડાઈનનું એસીટાઈલેશન.
$2$. એસીટો-$p$-ટોલ્યુઈડાઈનનું બ્રોમિનેશન,જ્યાં $-NHCOCH_3$ સમૂહ ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક છે,જે બ્રોમીનને મિથાઈલ સમૂહની સાપેક્ષ મેટા સ્થાન પર નિર્દેશિત કરે છે.
$3$. એસીટાઈલ સમૂહને દૂર કરવા માટે એમાઈડનું હાઈડ્રોલિસિસ.
$4$. $-NH_2$ સમૂહને દૂર કરવા માટે ડીએમિનેશન (ડાયઝોટાઈઝેશન અને ત્યારબાદ રિડક્શન),જે મિથાઈલ સમૂહની સાપેક્ષ મેટા સ્થાન પર બ્રોમીન છોડે છે.

(B) એસિડિક માધ્યમમાં,એનિલિન $(C_6H_5NH_2)$ પ્રોટોનેટેડ થઈને એનિલિનિયમ આયન $(C_6H_5NH_3^+)$ બનાવે છે.
$-NH_3^+$ સમૂહ મેટા-નિર્દેશક છે કારણ કે તે નાઈટ્રોજન પરમાણુ પરના ધન વીજભારને કારણે પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક અસર ધરાવે છે.
પરિણામે,ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન (ક્લોરિનેશન) મુખ્યત્વે મેટા-સ્થાન પર થાય છે.
તેથી,મુખ્ય નીપજ તરીકે $m-$ક્લોરોએનિલિન મળે છે.

(D) એરોમેટિક સંયોજનોનું ક્લોરિનેશન એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે. આ પ્રક્રિયાનો દર બેન્ઝીન રિંગ સાથે જોડાયેલા વિસ્થાપક જૂથની ઇલેક્ટ્રોન-દાન કરવાની ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે. મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન-દાન કરનારા જૂથો રિંગમાં ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,જે તેને ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગીઓ પ્રત્યે વધુ સક્રિય બનાવે છે.
જૂથોની ઇલેક્ટ્રોન-દાન કરવાની શક્તિ નીચે મુજબ છે:
$-N(CH_3)_2 > -NHCH_3 > -NH_2 > -OH$.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,ડાયમિથાઈલ એમિનો જૂથ $(-N(CH_3)_2)$ એ બે મિથાઈલ જૂથોની $+I$ અસરને કારણે સૌથી મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન-દાન કરનાર જૂથ છે,જે નાઈટ્રોજન પરમાણુ પર અને પરિણામે બેન્ઝીન રિંગ પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે. તેથી,$N,N$-ડાયમિથાઈલ એનિલિન $(C_6H_5N(CH_3)_2)$ નું ક્લોરિનેશન સૌથી ઝડપી દરે થાય છે.

(A) નાઈટ્રેશન એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે. આ પ્રક્રિયાનો દર બેન્ઝીન વલયની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા પર આધાર રાખે છે. જે સમૂહો વલયમાં ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરે છે (સક્રિયકારક સમૂહો) તે નાઈટ્રેશનનો દર વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન ખેંચતા સમૂહો (નિષ્ક્રિયકારક સમૂહો) દર ઘટાડે છે.
$1$. $C_6H_5NH_2$ (એનિલીન): $-NH_2$ સમૂહમાં નાઈટ્રોજન પર અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે,જે તે સંસ્પંદન ($+R$ અસર) દ્વારા બેન્ઝીન વલયને આપે છે. આ વલયને ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી વિસ્થાપન માટે ખૂબ જ સક્રિય બનાવે છે.
$2$. $C_6H_5N^+(CH_3)_3$: $-N^+(CH_3)_3$ સમૂહ તેના ધન વીજભાર ($-I$ અસર) ને કારણે પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહ છે,જે વલયને નિષ્ક્રિય કરે છે.
$3$. $C_6H_5CH_2N^+(CH_3)_3$ અને $C_6H_5CH_2CH_2N^+(CH_3)_3$: આમાં પણ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો ($-I$ અસર) જોડાયેલા છે,જે વલયને નિષ્ક્રિય કરે છે.
તેથી,$C_6H_5NH_2$ સૌથી વધુ સક્રિય છે અને સૌથી ઝડપથી નાઈટ્રેશન પ્રક્રિયા આપે છે.

(A) સલ્ફાનિલિક એસિડ $(p-H_2NC_6H_4SO_3H)$ માં પ્રબળ સક્રિયકારક એમિનો ગ્રુપ $(-NH_2)$ અને સલ્ફોનિક એસિડ ગ્રુપ $(-SO_3H)$ હોય છે.
પાણીની હાજરીમાં,એમિનો ગ્રુપ પ્રોટોનેટેડ થઈને ઝ્વિટર આયન $(H_3N^+C_6H_4SO_3^-)$ બનાવે છે.
જોકે,$-NH_2$ ગ્રુપ અત્યંત સક્રિયકારક છે અને ઇલેક્ટ્રોફિલિક વિસ્થાપનને ઓર્થો સ્થાન પર નિર્દેશિત કરે છે.
જ્યારે વધારાના બ્રોમિન પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે,ત્યારે મધ્યવર્તી સંયોજનની ઉચ્ચ સક્રિયતાને કારણે $-SO_3H$ ગ્રુપ બ્રોમિન દ્વારા વિસ્થાપિત થાય છે,જે $2,4,6-tribromoaniline$ ના નિર્માણ તરફ દોરી જાય છે.
તેથી,અંતિમ નીપજ ટ્રાયબ્રોમો નીપજ છે.

(A) $meta$-નાઈટ્રોએનિલીનમાં,$-NH_2$ સમૂહ એ પ્રબળ ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક સમૂહ છે,જ્યારે $-NO_2$ સમૂહ એ મેટા-નિર્દેશક સમૂહ છે.
બંને સમૂહો આવતા ઇલેક્ટ્રોફાઇલ $(Cl^+)$ ને સમાન સ્થાન પર નિર્દેશિત કરે છે,જે $-NH_2$ ની સાપેક્ષમાં ઓર્થો અને $-NO_2$ ની સાપેક્ષમાં પેરા સ્થાન ($4$-સ્થાન) છે.
તેથી,મુખ્ય નીપજ $4$-ક્લોરો-$3$-નાઈટ્રોએનિલીન બને છે.

(A) $1$. એસિડ ક્લોરાઈડ $(CH_3-C(H)(C_6H_4-D)-COCl)$ ની $NH_3$ સાથેની પ્રતિક્રિયાથી એમાઈડ,$CH_3-C(H)(C_6H_4-D)-CONH_2$ મળે છે. આ તબક્કામાં કાઈરલ કેન્દ્ર સામેલ નથી,તેથી વિન્યાસ જળવાઈ રહે છે.
$2$. ત્યારબાદ $OH^-/Br_2$ સાથેની પ્રતિક્રિયા એ હોફમેન બ્રોમામાઈડ ડિગ્રેડેશન છે. આ પ્રતિક્રિયામાં,કાર્બોનિલ જૂથ $(CO)$ દૂર થાય છે અને $NH_2$ જૂથ સીધું કાઈરલ કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાય છે.
$3$. હોફમેન બ્રોમામાઈડ ડિગ્રેડેશન કાઈરલ કેન્દ્ર પર સંપૂર્ણ વિન્યાસ જાળવી રાખીને આગળ વધે છે કારણ કે સ્થળાંતર કરતું જૂથ નાઈટ્રોજન સાથે નવો બંધ બને ત્યાં સુધી કાઈરલ કાર્બન સાથેનો તેનો બંધ તોડતું નથી.
$4$. તેથી,અંતિમ નીપજ $CH_3-C(H)(C_6H_4-D)-NH_2$ છે,જે શરૂઆતના પદાર્થ જેવો જ વિન્યાસ ધરાવે છે.

(D) શરૂઆતનો પદાર્થ $4$-મિથાઈલએસીટેનિલાઈડ છે. એસીટેમાઈડો ગ્રુપ $(-NHCOCH_3)$ નાઈટ્રોજનના અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મની $+M$ અસરને કારણે પ્રબળ સક્રિયકારક ગ્રુપ છે,જે તેને ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક બનાવે છે. મિથાઈલ ગ્રુપ $(-CH_3)$ પણ સક્રિયકારક છે અને ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક છે.
$4$-મિથાઈલએસીટેનિલાઈડમાં,એસીટેમાઈડો ગ્રુપની સાપેક્ષ પેરા સ્થાન મિથાઈલ ગ્રુપ દ્વારા રોકાયેલું છે. તેથી,ઈલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન (બ્રોમિનેશન) એસીટેમાઈડો ગ્રુપની સાપેક્ષ ઓર્થો સ્થાન પર થાય છે.
મિથાઈલ ગ્રુપ પેરા સ્થાન પર હોવાથી,એસીટેમાઈડો ગ્રુપની સાપેક્ષ ઓર્થો સ્થાન એ મિથાઈલ ગ્રુપની સાપેક્ષ મેટા સ્થાન પણ છે. એસીટેમાઈડો ગ્રુપ મિથાઈલ ગ્રુપ કરતા વધુ પ્રબળ સક્રિયકારક હોવાથી,તે આવતા ઈલેક્ટ્રોન અનુરાગી $(Br^+)$ ને નિર્દેશિત કરે છે. નીપજ $2$-બ્રોમો-$4$-મિથાઈલએસીટેનિલાઈડ છે.

(C) કાર્બાઈલેમાઈન પ્રક્રિયા માટેનું રાસાયણિક સમીકરણ: $R-NH_2 + CHCl_3 + 3KOH \rightarrow R-NC + 3KCl + 3H_2O$ છે.
અહીં,$KOH$ $(X_1)$ ના મોલની સંખ્યા $3$ છે અને $CHCl_3$ $(X_2)$ ના મોલની સંખ્યા $1$ છે.
તેથી,$X_1 - X_2 = 3 - 1 = 2$.

(C) $R-NH_2$ નું $R-NH-CH_3$ માં રૂપાંતર બે તબક્કામાં થાય છે:
$1$. કાર્બાઈલએમાઈન પ્રક્રિયા: $R-NH_2 + CHCl_3 + 3KOH \to R-NC + 3KCl + 3H_2O$
$2$. રિડક્શન: $R-NC + 4[H] \xrightarrow{LiAlH_4} R-NH-CH_3$.
આ ક્રમ પ્રાથમિક એમાઈનના નાઈટ્રોજન પરમિથાઈલ સમૂહ ઉમેરીને દ્વિતીયક એમાઈન બનાવે છે.

(B) એમાઇન્સની બેઝિકતા નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરના ઇલેક્ટ્રોનની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની ઉપલબ્ધતા પર આધાર રાખે છે.
$1$. $CH_3CH_2CH_2NH_2$ (n-પ્રોપાઇલએમાઇન) એ એલિફેટિક એમાઇન છે,જેમાં અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ પ્રોટોનેશન માટે સરળતાથી ઉપલબ્ધ હોય છે.
$2$. $(CH_3)_3N$ (ટ્રાયમિથાઇલએમાઇન) પણ એલિફેટિક એમાઇન છે જેમાં ત્રણ મિથાઇલ જૂથોની પ્રેરક અસરને કારણે નાઇટ્રોજન પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધુ હોય છે.
$3$. એનિલીન $(C_6H_5NH_2)$ ઓછું બેઝિક છે કારણ કે નાઇટ્રોજન પરનું અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ બેન્ઝીન રિંગ સાથે સંસ્પંદનમાં ભાગ લે છે.
$4$. $2-$એમિનોએસીટોફિનોનમાં $-NH_2$ જૂથ બેન્ઝીન રિંગ સાથે જોડાયેલું છે,જેની ઓર્થો સ્થિતિ પર ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક એસીટાઇલ જૂથ $(-COCH_3)$ છે. $-COCH_3$ જૂથ પ્રબળ $-I$ અને $-M$ અસર દર્શાવે છે,જે નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે,તેથી તે આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી ઓછું બેઝિક છે.

(C) ઇથાઇલ એમાઇન $(C_2H_5NH_2)$ માં નાઇટ્રોજન પરમાણુ સાથે જોડાયેલ એસિડિક હાઇડ્રોજન પરમાણુ હોય છે.
જ્યારે તે સોડિયમ $(Na)$ જેવી સક્રિય ધાતુ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે સોડિયમ હાઇડ્રોજન પરમાણુનું વિસ્થાપન કરીને સોડિયમ ઇથાઇલએમાઇડ $(C_2H_5NHNa)$ બનાવે છે અને હાઇડ્રોજન વાયુ $(H_2)$ મુક્ત કરે છે.
રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
$2C_2H_5NH_2 + 2Na \to 2C_2H_5NHNa + H_2 \uparrow$
તેથી,મુક્ત થતો વાયુ $H_2$ છે.

(C) એનિલીન $(C_6H_5NH_2)$ અને બેન્ઝીનડાયઝોનિયમ ક્લોરાઈડ $(C_6H_5N_2^+Cl^-)$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે,જેને કપલિંગ પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,ડાયઝોનિયમ આયન ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી તરીકે વર્તે છે અને એનિલીનની ઇલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ રીંગ પર હુમલો કરે છે.
$-NH_2$ સમૂહ પ્રબળ સક્રિયકારક અને ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક હોવાથી,ઓર્થો-સ્થાન પર અવકાશી અવરોધને કારણે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી મુખ્યત્વે પેરા-સ્થાન પર હુમલો કરે છે.
આમ,બનતી મુખ્ય નીપજ $p$-એમિનોએઝોબેન્ઝીન છે,જે પીળા-નારંગી રંગનો ડાય છે.

(A) એલિફેટિક પ્રાથમિક એમાઈનની નાઈટ્રસ એસિડ $(HNO_2)$ સાથેની પ્રક્રિયાથી ડાયઝોનિયમ ક્ષાર બને છે,જે ખૂબ જ અસ્થિર હોય છે અને વિઘટન પામીને કાર્બોકેટાયન બનાવે છે.
આ કિસ્સામાં,પ્રારંભિક પદાર્થ $Ph-CH_2-CH_2-CH(NH_2)-COOH$ છે.
$HNO_2$ સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી,$-NH_2$ સમૂહનું સ્થાન ડાયઝોનિયમ સમૂહ $(-N_2^+)$ લે છે,જે $N_2$ વાયુ તરીકે દૂર થાય છે અને $-COOH$ સમૂહની સાપેક્ષમાં $\alpha$-સ્થાન પર કાર્બોકેટાયન ઉત્પન્ન કરે છે.
ત્યારબાદ આ કાર્બોકેટાયન પર પાણી (ન્યુક્લિયોફાઈલ) દ્વારા હુમલો થાય છે અને અનુરૂપ $\alpha$-હાઈડ્રોક્સી એસિડ બને છે.
કિરાલ કેન્દ્ર પરનું બંધારણ સામાન્ય રીતે જળવાઈ રહે છે અથવા મિકેનિઝમના આધારે આંશિક વ્યુત્ક્રમણ અનુભવે છે,પરંતુ મુખ્ય નીપજ $\alpha$-હાઈડ્રોક્સી એસિડ છે,જે $2$-હાઈડ્રોક્સી-$4$-ફિનાઈલબ્યુટેનોઈક એસિડ છે.

(C) પ્રાથમિક એલિફેટિક એમાઇન્સની નાઇટ્રસ એસિડ $(NaNO_2 + HCl)$ સાથેની પ્રક્રિયા અસ્થિર ડાયઝોનિયમ ક્ષાર બનાવે છે,જેનું વિઘટન થઈને કાર્બોકેટાયન બને છે. આ કાર્બોકેટાયન ત્યારબાદ પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરીને મુખ્ય નીપજ તરીકે આલ્કોહોલ બનાવે છે.
વિકલ્પ $C$ માં,પ્રાથમિક એલિફેટિક એમાઇન (સાયક્લોપેન્ટાઇલ-ઇથાઇલએમાઇન) $NaNO_2 + HCl$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ડાયઝોનિયમ ક્ષાર બનાવે છે,જે અંતે સંબંધિત આલ્કોહોલ આપે છે.
વિકલ્પ $A$ તૃતીયક એમાઇન છે,જે ક્ષાર બનાવે છે.
વિકલ્પ $B$ એરોમેટિક પ્રાથમિક એમાઇન છે,જે $0-5^{\circ}C$ તાપમાને સ્થિર ડાયઝોનિયમ ક્ષાર બનાવે છે.
વિકલ્પ $D$ દ્વિતીયક એરોમેટિક એમાઇન છે,જે $N$-નાઇટ્રોસો સંયોજન બનાવે છે.

(B) આણ્વીય સૂત્ર $C_3H_9N$ એ એમાઈનના નીચે મુજબના ચાર બંધારણીય સમઘટકો ધરાવે છે:
$1$. $CH_3CH_2CH_2NH_2$ (પ્રોપેન$-1-$એમાઈન)
$2$. $CH_3CH(NH_2)CH_3$ (પ્રોપેન$-2-$એમાઈન)
$3$. $CH_3CH_2NHCH_3$ ($N$-મિથાઈલઈથેનેમાઈન)
$4$. $(CH_3)_3N$ ($N,N$-ડાયમિથાઈલમિથેનેમાઈન)
આ પ્રાથમિક,દ્વિતીયક અને તૃતીયક એમાઈન દર્શાવે છે. આમ,કુલ $4$ બંધારણીય સમઘટકો છે.
તેથી,વિકલ્પ $B$ સાચો છે.

(A) પગલું $1$: એનિલિન $(Ph-NH_2)$ $HNO_2$ સાથે $0-5 \ ^\circ C$ તાપમાને પ્રક્રિયા કરીને ડાયઝોનિયમ ક્ષાર બનાવે છે.
પગલું $2$: જ્યારે ડાયઝોનિયમ ક્ષારને પાણી સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તેનું જળવિભાજન થઈને $Phenol$ $(B)$ મળે છે.

(D) બેન્ઝીન ડાયઝોનિયમ ક્લોરાઈડ $(PhN_2Cl)$ ની પાણી $(H_2O)$ સાથે ગરમ $(\Delta)$ કરવાથી થતી પ્રક્રિયા એક પ્રમાણભૂત જળવિભાજન પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયામાં,ડાયઝોનિયમ સમૂહ $(-N_2Cl)$ હાઈડ્રોક્સિલ સમૂહ $(-OH)$ દ્વારા બદલાય છે,જેના પરિણામે ફિનોલ $(PhOH)$ બને છે અને નાઈટ્રોજન વાયુ $(N_2)$ તથા હાઈડ્રોક્લોરિક એસિડ $(HCl)$ મુક્ત થાય છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે:
$PhN_2Cl H_2O \xrightarrow{\Delta} PhOH N_2 HCl$
તેથી,નીપજ ફિનોલ છે.

(A) બેઝિકતા નક્કી કરવા માટે,આપણે નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની ઉપલબ્ધતા તપાસીએ છીએ:
$I$ (પિરિડિન): અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ $sp^2$ કક્ષકમાં છે,જે એરોમેટિક $\pi$ સિસ્ટમને લંબ છે,તેથી તે પ્રોટોનેશન માટે ઉપલબ્ધ છે.
$II$ (પાયરોલ): અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ $6\pi$ એરોમેટિક સિસ્ટમમાં ભાગ લે છે,તેથી તે પ્રોટોનેશન માટે ઉપલબ્ધ નથી. તે ખૂબ જ નિર્બળ બેઝ છે.
$III$ ($3$-પાયરોલિન): અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ નોન-એરોમેટિક વલયમાં નાઇટ્રોજન પરમાણુ પર છે. તે પાયરોલ કરતા વધુ બેઝિક છે પરંતુ એલિફેટિક એમાઇન્સ કરતા ઓછું બેઝિક છે.
$IV$ (ગ્વાનિડિન): અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ત્રણ નાઇટ્રોજન પરમાણુઓ વચ્ચે રેઝોનન્સ દ્વારા અત્યંત સ્થાયી થાય છે,અને પરિણામી સંયુગ્મી એસિડ પણ રેઝોનન્સને કારણે ખૂબ જ સ્થાયી હોય છે,જે ગ્વાનિડિનને સૌથી શક્તિશાળી કાર્બનિક બેઝ બનાવે છે.
બેઝિકતાનો ક્રમ: $IV > III > I > II$.
તેથી,સૌથી વધુ બેઝિક સંયોજન $IV$ છે અને સૌથી ઓછું બેઝિક સંયોજન $II$ છે.

(B) ઇથાઇલએમાઇન $(I)$ માં,ઇથાઇલ સમૂહની $+I$ અસર નાઇટ્રોજન પરમાણુ પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,જે તેને સૌથી પ્રબળ બેઝ બનાવે છે.
બેન્ઝાઇલએમાઇન $(II)$ માં,ફિનાઇલ સમૂહ $-I$ અસર દર્શાવે છે,જે ઇથાઇલએમાઇનની તુલનામાં નાઇટ્રોજન પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા ઘટાડે છે,પરંતુ અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ રિંગ સાથે સંસ્પંદનમાં ભાગ લેતું નથી.
એનિલિન $(III)$ માં,નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરનું અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સંસ્પંદનને કારણે બેન્ઝીન રિંગમાં વિસ્થાનિકૃત થાય છે,જે પ્રોટોનેશન માટે તેની ઉપલબ્ધતા ઘટાડે છે,તેથી તે સૌથી નિર્બળ બેઝ છે.
તેથી,બેઝિક પ્રબળતાનો સાચો ક્રમ $I > II > III$ છે.

(D) એરોમેટિક એમાઈન્સની બેઝિક પ્રબળતા નાઈટ્રોજન પરમાણુ પરના અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મની પ્રાપ્યતા પર આધાર રાખે છે. $-NO_2$ જેવા ઈલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો $(EWG)$ ઈન્ડક્ટિવ અને રેઝોનન્સ અસરો દ્વારા નાઈટ્રોજન પરમાણુ પાસેથી ઈલેક્ટ્રોન ઘનતા ખેંચીને બેઝિકતા ઘટાડે છે. $-CH_3$ (મિથાઈલ) જેવા ઈલેક્ટ્રોન દાતા સમૂહો $(EDG)$ બેઝિકતા વધારે છે.
$P$: એક $-NO_2$ સમૂહ અને બે $-CH_3$ સમૂહો ધરાવે છે. $-CH_3$ સમૂહો ઈલેક્ટ્રોન દાતા છે,જે નાઈટ્રોજન પરમાણુ પર ઈલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,તેથી તે ત્રણેયમાં સૌથી વધુ બેઝિક છે.
$Q$: ત્રણ $-NO_2$ સમૂહો (બે ઓર્થો,એક પેરા) ધરાવે છે. આ પ્રબળ ઈલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો છે જે નાઈટ્રોજન પરમાણુ પરની ઈલેક્ટ્રોન ઘનતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે,તેથી તે સૌથી ઓછું બેઝિક છે.
$R$: પેરા સ્થાન પર એક $-NO_2$ સમૂહ ધરાવે છે. તે $P$ કરતા ઓછું બેઝિક છે (ઈલેક્ટ્રોન દાતા સમૂહોની ગેરહાજરીને કારણે) પરંતુ $Q$ કરતા વધુ બેઝિક છે (જેમાં ત્રણ ઈલેક્ટ્રોન આકર્ષક સમૂહો છે).
તેથી,બેઝિક પ્રબળતાનો ક્રમ $Q < R < P$ છે.

(B) આ પ્રક્રિયા $N$-ફિનાઈલબેન્ઝેમાઈડ (બેન્ઝેનિલાઈડ) નું ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન (નાઈટ્રેશન) છે.
$-NHCOC_6H_5$ સમૂહ એ ઓર્થો/પેરા-નિર્દેશક સમૂહ છે કારણ કે નાઈટ્રોજન પરમાણુ પાસે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ હોય છે જે બેન્ઝીન વલયમાં વિસ્થાનિકૃત થઈ શકે છે.
$-NHCOC_6H_5$ સમૂહના મોટા કદને કારણે ઉદ્ભવતા અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ને લીધે,ઓર્થો-સ્થાન કરતા પેરા-સ્થાન વધુ સુલભ હોય છે.
તેથી,મુખ્ય નીપજ પેરા-વિસ્થાપિત આઈસોમર છે,જે $N$-($4$-નાઈટ્રોફિનાઈલ)બેન્ઝેમાઈડ છે.

(D) બેઝિકતા નક્કી કરવા માટે,આપણે નાઇટ્રોજન પરમાણુ પર પ્રોટોનેશન માટે ઇલેક્ટ્રોનની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની ઉપલબ્ધતા જોઈએ છીએ.
$A$. પાયરોલમાં,નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરનું અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ એરોમેટિક સેક્સટેટમાં સામેલ હોય છે,જે તેને પ્રોટોનેશન માટે અનુપલબ્ધ બનાવે છે. તેથી,તે ખૂબ જ નિર્બળ બેઝિક છે.
$B$. એનિલીનમાં,નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરનું અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ બેન્ઝીન રિંગ સાથે સંયુગ્મનમાં હોય છે,જે પ્રોટોનેશન માટે તેની ઉપલબ્ધતા ઘટાડે છે.
$C$. પાયરિડિનમાં,અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ $sp^2$ સંકરિત કક્ષકમાં હોય છે. જોકે તે એરોમેટિક સિસ્ટમમાં સામેલ નથી,તેમ છતાં $sp^2$ લાક્ષણિકતા તેને એલિફેટિક એમાઇન્સ કરતા ઓછી બેઝિક બનાવે છે.
$D$. પાયપરિડિનમાં,નાઇટ્રોજન પરમાણુ $sp^3$ સંકરિત છે અને અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મને વિસ્થાપિત કરવા માટે કોઈ રેઝોનન્સ કે એરોમેટિકતા નથી. તેથી,અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ પ્રોટોનેશન માટે ખૂબ જ સરળતાથી ઉપલબ્ધ છે,જે પાયપરિડિનને આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી વધુ બેઝિક બનાવે છે.

(C) નાઇટ્રોજન પરમાણુઓની બેઝિકતા લોન પેરની ઉપલબ્ધતા પર આધાર રાખે છે.
$1,3-dimethyl-1,2,3,4-tetrahydroquinoxaline$ માં,$5$-સ્થાન પરનું એમિનો ગ્રુપ બેન્ઝીન રિંગ સાથે સંયુગ્મિત (conjugated) છે,જે તેની બેઝિકતા ઘટાડે છે.
$1$-સ્થાન પરનો નાઇટ્રોજન એનિલીન જેવો નાઇટ્રોજન છે (રિંગ સાથે સંયુગ્મિત),જ્યારે $3$-સ્થાન પરનો નાઇટ્રોજન એલિફેટિક તૃતીયક એમિન છે.
એલિફેટિક એમિન એરોમેટિક/સંયુગ્મિત એમિન કરતા વધુ બેઝિક હોય છે.
તેથી,$3$-સ્થાન પરનો નાઇટ્રોજન સૌથી વધુ બેઝિક છે અને સ્થાયી કોન્જુગેટ એસિડ બનાવવા માટે તેનું પ્રોટોનેશન સૌથી પહેલા થશે.

(C) એસિડિક પ્રબળતા સંયુગ્મી બેઝની સ્થિરતા અને ધન વીજભાર ધરાવતા પરમાણુની વિદ્યુતઋણતા પર આધાર રાખે છે.
$A$ એ ઓક્સોનિયમ આયન $(R-OH^{+}-R)$ છે,જે ખૂબ જ પ્રબળ એસિડ છે કારણ કે ઓક્સિજન વધુ વિદ્યુતઋણ છે અને તેના પર ધન વીજભાર છે.
$D$ એ એમોનિયમ આયન $(R-NH^{+}-CH_3)$ છે,જે પણ પ્રબળ એસિડ છે પરંતુ ઓક્સોનિયમ આયન કરતા ઓછો એસિડિક છે કારણ કે નાઇટ્રોજન ઓક્સિજન કરતા ઓછો વિદ્યુતઋણ છે.
$C$ એ આલ્કોહોલ $(R-OH)$ છે,જે નિર્બળ એસિડ છે.
$B$ એ એમાઈન $(R-NH_2)$ છે,જે ખૂબ જ નિર્બળ એસિડ છે.
તેથી,એસિડિક પ્રબળતાનો ઘટતો ક્રમ $A > D > C > B$ છે.

(C) બેઝિક પ્રબળતા નક્કી કરવા માટે,આપણે નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની ઉપલબ્ધતાનું વિશ્લેષણ કરીએ છીએ:
$1$. $(Q)$ એ $N$-મિથાઈલપાઈપરીડીન છે,જે એક તૃતીયક એલિફેટિક એમાઈન છે જ્યાં નાઈટ્રોજન $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે અને અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્થાનિક છે,જે તેને સૌથી વધુ બેઝિક બનાવે છે.
$2$. $(P)$ એ પિરિડીન છે,જ્યાં નાઈટ્રોજન $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે. અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ $sp^2$ કક્ષકમાં છે,જે $sp^3$ કક્ષક કરતા વધુ વિદ્યુતઋણ છે,તેથી તે $(Q)$ કરતા ઓછું બેઝિક છે.
$3$. $(S)$ એ એનિલિન છે,જ્યાં નાઈટ્રોજન પરનું અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ બેન્ઝીન રિંગ સાથે અનુનાદમાં ભાગ લે છે,જે પ્રોટોનેશન માટે તેની ઉપલબ્ધતા ઘટાડે છે.
$4$. $(R)$ એ $\delta$-વેલેરોલેક્ટમ છે,જે એક એમાઈડ છે. નાઈટ્રોજન પરનું અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ અનુનાદ દ્વારા કાર્બોનિલ જૂથ $(C=O)$ માં વિસ્થાનિક થાય છે,જે તેને આપેલા સંયોજનોમાં સૌથી ઓછું બેઝિક બનાવે છે.
તેથી,બેઝિક પ્રબળતાનો ક્રમ $(Q) > (P) > (S) > (R)$ છે.

(C) સાંદ્ર $H_2SO_4$ ની હાજરીમાં,એનિલીન પ્રોટોનેટેડ થઈને એનિલીનિયમ આયન $(C_6H_5NH_3^+)$ બનાવે છે.
આ એનિલીનિયમ આયન મેટા-ડાયરેક્ટિંગ છે કારણ કે $-NH_3^+$ સમૂહ નાઈટ્રોજન પરમાણુ પરના ધન વીજભારને કારણે પ્રબળ ઈલેક્ટ્રોન-આકર્ષક છે.
પરિણામે,એસિડિક માધ્યમમાં એનિલીનનું નાઈટ્રેશન કરવાથી મેટા-નાઈટ્રોએનિલીન $(47\%)$ ની સાથે ઓર્થો $(2\%)$ અને પેરા $(51\%)$ નીપજો મળે છે.
તેથી,સાચું વિતરણ $I$ (પેરા) $\to 51\%$,$II$ (મેટા) $\to 47\%$,અને $III$ (ઓર્થો) $\to 2\%$ છે.

(A) પ્રક્રિયાનો ક્રમ નીચે મુજબ છે:
$CH_3CN$ $\xrightarrow{\text{Reduction}} CH_3CH_2NH_2$ $\xrightarrow{HNO_2} C_2H_5OH + N_2 + H_2O$
અહીં,$A$ એ $CH_3CN$ (એસીટોનાઈટ્રાઈલ અથવા ઈથેન નાઈટ્રાઈલ) છે.
$CH_3CN$ નું રિડક્શન કરવાથી ઈથાઈલ એમાઈન $(CH_3CH_2NH_2)$ મળે છે,જે નાઈટ્રસ એસિડ $(HNO_2)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઈથેનોલ $(C_2H_5OH)$ આપે છે.

(A) બેઝિક પ્રબળતા નક્કી કરવા માટે,આપણે નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની ઉપલબ્ધતા જોઈએ છીએ:
$1$. $Piperidine$ માં,નાઇટ્રોજન પરમાણુ $sp^3$ સંકરણ ધરાવે છે અને તેનું ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સ્થાનિક છે,જે તેને સૌથી વધુ બેઝિક બનાવે છે.
$2$. $Pyridine$ માં,નાઇટ્રોજન પરમાણુ $sp^2$ સંકરણ ધરાવે છે. ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ $sp^2$ કક્ષકમાં છે,જે $sp^3$ કક્ષક કરતા વધુ વિદ્યુતઋણ છે,તેથી તે $Piperidine$ કરતા ઓછું બેઝિક છે.
$3$. $Pyrrole$ માં,નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરનું ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ એરોમેટિક વલયમાં ભાગ લે છે (વિસ્થાનિક છે). તેથી,તે પ્રોટોનેશન માટે ઉપલબ્ધ નથી,જે તેને સૌથી ઓછું બેઝિક બનાવે છે.
આમ,બેઝિક પ્રબળતાનો સાચો ક્રમ $Piperidine > Pyridine > Pyrrole$ છે.

(B) $pK_b$ ક્રમ નક્કી કરવા માટે,આપણે પહેલા બેઝિકતાનો ક્રમ નક્કી કરીએ છીએ. વધુ બેઝિકતા એટલે ઓછું $pK_b$ મૂલ્ય.
$I$: વિનાઇલએમાઇન $(CH_2=CH-NH_2)$. $N$ પરની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ દ્વિબંધ સાથે સંસ્પંદનમાં છે,જે તેની પ્રાપ્યતા ઘટાડે છે.
$II$: $1,2,3,4$-ટેટ્રાહાઇડ્રોક્વિનોલિન. $N$ પરની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ બેન્ઝીન રિંગ સાથે સંસ્પંદનમાં નથી,તેથી તે પ્રમાણમાં મજબૂત બેઝ છે.
$III$: પાયરોલિડિન. તે એક સંતૃપ્ત દ્વિતીયક એમાઇન છે,જે તેને આપેલા સંયોજનોમાં સૌથી વધુ બેઝિક બનાવે છે.
$IV$: પાયરોલ. $N$ પરની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ એરોમેટિક સેક્સટેટમાં ભાગ લે છે,જે તેને અત્યંત નિર્બળ બેઝ બનાવે છે.
બેઝિકતાનો ક્રમ: $III > II > I > IV$.
$pK_b = -\log(K_b)$ હોવાથી,$pK_b$ નો ક્રમ બેઝિકતાના ક્રમથી ઉલટો હશે: $IV > I > II > III$.

(B) $1$. ફિનાઈલ આઈસોસાયનાઈડ $(Ph-NC)$ નું $LiAlH_4$ વડે રિડક્શન કરવાથી નીપજ $A$ તરીકે $N$-મિથાઈલએનિલીન $(Ph-NH-CH_3)$ મળે છે.
$2$. $N$-મિથાઈલએનિલીન એ દ્વિતીયક એરોમેટિક એમાઈન છે.
$3$. દ્વિતીયક એમાઈન નાઈટ્રસ એસિડ $(NaNO_2 + HCl)$ સાથે નીચા તાપમાને $(0-5 \ ^\circ C)$ પ્રક્રિયા કરીને $N$-નાઈટ્રોસો સંયોજનો બનાવે છે.
$4$. તેથી,$N$-મિથાઈલએનિલીનની $NaNO_2 + HCl$ સાથેની પ્રક્રિયાથી નીપજ $B$ તરીકે $N$-નાઈટ્રોસો-$N$-મિથાઈલએનિલીન મળે છે.

(B) આ પ્રક્રિયા નીચેના તબક્કાઓ ધરાવે છે:
$1$. $3$-મિથાઈલબ્યુટેન-$2$-ઓન (આલ્ડિહાઈડ/કીટોન) ની મિથાઈલએમાઈન $(CH_3NH_2)$ સાથેની પ્રક્રિયાથી ઈમાઈન મધ્યવર્તી સંયોજન $(R_2C=NCH_3)$ બને છે.
$2$. ત્યારબાદ $LiAlH_4$ વડે રિડક્શન કરવાથી $C=N$ દ્વિબંધનું $C-NH$ એકલ બંધમાં રૂપાંતર થાય છે,જેના પરિણામે દ્વિતીયક એમાઈન મળે છે.
$3$. પ્રારંભિક પદાર્થ $3$-મિથાઈલબ્યુટેન-$2$-ઓન છે,જે $(CH_3)_2CH-C(=O)-CH_3$ છે.
$4$. $CH_3NH_2$ સાથેની પ્રક્રિયાથી ઈમાઈન $(CH_3)_2CH-C(=NCH_3)-CH_3$ બને છે.
$5$. $LiAlH_4$ વડે રિડક્શન કરવાથી એમાઈન $(CH_3)_2CH-CH(NHCH_3)-CH_3$ મળે છે.

(A) $pK_b$ મૂલ્ય એ સંયોજનની બેઝિક પ્રબળતાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે. ઉચ્ચ $pK_b$ એટલે ઓછી બેઝિક પ્રબળતા.
આપેલા વિકલ્પોમાં,$NH_3$ સૌથી નિર્બળ બેઇઝ છે કારણ કે આલ્કાઇલ સમૂહો ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ($+I$ અસર) હોય છે,જે નાઇટ્રોજન પરમાણુ પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે,જેથી બેઝિકતા વધે છે.
વાયુ અવસ્થામાં,બેઝિકતાનો ક્રમ $(CH_3)_3N > (CH_3)_2NH > CH_3NH_2 > NH_3$ છે.
જલીય દ્રાવણમાં,સોલ્વેશન અસરો અને અવકાશી અવરોધને કારણે ક્રમ $(CH_3)_2NH > CH_3NH_2 > (CH_3)_3N > NH_3$ છે.
બંને કિસ્સામાં,$NH_3$ સૌથી નિર્બળ બેઇઝ રહે છે,અને તેથી,તેનું $pK_b$ મૂલ્ય સૌથી વધુ છે.

(D) બેન્ઝીનડાયઝોનિયમ ક્લોરાઈડ અને એનિલિન વચ્ચે નિર્બળ એસિડિક માધ્યમ $(pH \approx 4-5)$ માં થતી પ્રક્રિયા એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે,જેને કપલિંગ પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ પ્રક્રિયામાં,ડાયઝોનિયમ કેટાયન ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી તરીકે વર્તે છે અને એનિલિનની ઇલેક્ટ્રોન-સમૃદ્ધ રિંગ પર હુમલો કરે છે.
$-NH_2$ સમૂહ એ પ્રબળ ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક સમૂહ હોવાથી અને ઓર્થો સ્થાન પર અવકાશી અવરોધને કારણે,ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી મુખ્યત્વે એનિલિનના પેરા સ્થાન પર હુમલો કરીને $p$-એમિનોએઝોબેન્ઝીન બનાવે છે,જે પીળા રંગનું ડાય (રંજક) છે.

(D) આ પ્રક્રિયા ક્વોટરનરી એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનું હોફમેન એલિમિનેશન છે.
હોફમેન એલિમિનેશનમાં,બેઇઝ $(OH^{-})$ એવા $\beta$-કાર્બન પરથી પ્રોટોન દૂર કરે છે જે સૌથી ઓછો અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ધરાવે છે.
શક્ય $\beta$-હાઇડ્રોજન સાયક્લોહેક્સાઇલ રિંગ,ઇથાઇલ ગ્રુપ અને $n$-બ્યુટાઇલ ગ્રુપ પર છે.
સૌથી ઓછા વિસ્થાપિત આલ્કીન બનાવવા માટેની સંક્રાંતિ અવસ્થા અવકાશી અવરોધને કારણે પસંદ કરવામાં આવે છે.
નાઇટ્રોજન સાથે જોડાયેલા આલ્કાઇલ ગ્રુપોમાં,ઇથાઇલ ગ્રુપ સૌથી વધુ સુલભ $\beta$-હાઇડ્રોજન ધરાવે છે.
તેથી,ઇથાઇલ ગ્રુપનું એલિમિનેશન મુખ્ય નીપજ તરીકે ઇથિન $(CH_2=CH_2)$ બનાવે છે.

(B) એસિડ ક્લોરાઇડ $(CH_3COCl)$ અને પ્રાથમિક એમાઇન $(CH_3NH_2)$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા એમાઇડ્સ બનાવવા માટેની સૌથી અસરકારક પદ્ધતિ છે。
એસિડ ક્લોરાઇડ્સ એમાઇન્સ દ્વારા ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રત્યે અત્યંત સક્રિય હોય છે, જે ઓરડાના તાપમાને $N$-વિસ્થાપિત એમાઇડનું ઉચ્ચ ઉત્પાદન આપે છે。

(D) પ્રાથમિક એલિફેટિક એમાઈનની $NaNO_2 + HCl$ (નાઈટ્રસ એસિડ) સાથેની પ્રક્રિયા અસ્થાયી ડાયઝોનિયમ ક્ષાર બનાવે છે.
આ ડાયઝોનિયમ ક્ષાર ઝડપથી વિઘટન પામીને કાર્બોકેટાયન બનાવે છે.
આ કિસ્સામાં,$2$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્સિલ કેટાયન બને છે.
આ દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન વધુ સ્થાયી તૃતીયક કાર્બોકેટાયન ($1$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્સિલ કેટાયન) બનાવવા માટે $1,2$-હાઈડ્રાઈડ શિફ્ટ પામે છે.
અંતે,તૃતીયક કાર્બોકેટાયન પર $H_2O$ દ્વારા ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો થવાથી મુખ્ય નીપજ તરીકે $1$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેનોલ મળે છે.

(C) પ્રક્રિયા ક્રમ નીચે મુજબ છે:
$1$. શરૂઆતનું સંયોજન ડાયઝોટાઈઝેશન અને ત્યારબાદ $CuCl/HCl$ સાથે સેન્ડમેયર પ્રક્રિયા દ્વારા એમિનો ગ્રુપને ક્લોરિન પરમાણુ દ્વારા બદલે છે,જે સંયોજન $I$ ($1$-ક્લોરો-$2,6$-ડાયબ્રોમો-$4$-નાઈટ્રોબેન્ઝીન) બનાવે છે.
$2$. $Sn/HCl$ નો ઉપયોગ કરીને સંયોજન $I$ માં નાઈટ્રો ગ્રુપનું રિડક્શન કરવાથી સંયોજન $II$ ($4$-એમિનો-$3,5$-ડાયબ્રોમોક્લોરોબેન્ઝીન) મળે છે.
$3$. $0-5\,^oC$ તાપમાને $HNO_2$ સાથે સંયોજન $II$ નું ડાયઝોટાઈઝેશન અને ત્યારબાદ $H_3PO_2 + H_2O$ સાથેની પ્રક્રિયા (રિડક્ટિવ ડીએમિનેશન) એમિનો ગ્રુપને દૂર કરે છે,જેના પરિણામે સંયોજન $III$ ($1$-ક્લોરો-$2,6$-ડાયબ્રોમોબેન્ઝીન) મળે છે.

(A) પ્રક્રિયા ક્રમ નીચે મુજબ છે:
$1$. $p$-ટોલ્યુઈડિન પિરિડિનની હાજરીમાં એસિટિક એનહાઈડ્રાઈડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $N$-(p-ટોલાઈલ)એસીટામાઈડ (સંયોજન $A$) બનાવે છે.
$2$. સંયોજન $A$ એ $CH_3COOH$ માં $Br_2$ સાથે ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા આપે છે. એસીટામાઈડો ગ્રુપ $(-NHCOCH_3)$ ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક છે. પેરા સ્થાન મિથાઈલ ગ્રુપ દ્વારા રોકાયેલું હોવાથી,બ્રોમિન એસીટામાઈડો ગ્રુપની સાપેક્ષમાં ઓર્થો સ્થાન પર દાખલ થઈને $2$-બ્રોમો-$4$-મિથાઈલએસીટેનિલાઈડ (સંયોજન $B$) બનાવે છે.
$3$. અંતે,સંયોજન $B$ માં એસીટામાઈડો ગ્રુપનું એસિડ-ઉદ્દીપકીય જળવિભાજન $(H^{\oplus}/H_2O)$ કરવાથી $2$-બ્રોમો-$4$-મિથાઈલએનિલીન (સંયોજન $C$) મળે છે.

(D) $CH_3CONH_2$ નું હોફમેન બ્રોમામાઈડ વિઘટન મિથાઈલ એમાઈન $(CH_3NH_2)$ આપે છે,જે પ્રાથમિક એમાઈન છે.
$(b)$ $CH_3COCl$ ની $NaN_3$ સાથે કર્ટિયસ પુનઃરચના અને ત્યારબાદ જળવિભાજન મિથાઈલ એમાઈન $(CH_3NH_2)$ આપે છે,જે પ્રાથમિક એમાઈન છે.
$(c)$ $CH_3CH_2CONH_2$ નું $LiAlH_4$ દ્વારા રિડક્શન ઈથાઈલ એમાઈન $(CH_3CH_2NH_2)$ આપે છે,જે પ્રાથમિક એમાઈન છે.
$(d)$ મિથાઈલ આઈસોસાયનાઈડ $(CH_3NC)$ નું $LiAlH_4$ દ્વારા રિડક્શન ડાયમિથાઈલ એમાઈન $(CH_3NHCH_3)$ આપે છે,જે દ્વિતીયક એમાઈન છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(d)$ છે.