Properties of Amines Questions in Hindi

(B) $1$. बेंजोइक एसिड सांद्र $HNO_3$ और सांद्र $H_2SO_4$ के साथ अभिक्रिया (नाइट्रेशन) करके $m$-नाइट्रोबेंजोइक एसिड $(X)$ बनाता है।
$2$. $Sn/HCl$ के साथ $m$-नाइट्रोबेंजोइक एसिड $(X)$ का अपचयन $-NO_2$ समूह को $-NH_2$ समूह में परिवर्तित कर देता है,जिससे $m$-अमीनोबेंजोइक एसिड $(Y)$ बनता है।
$3$. $m$-अमीनोबेंजोइक एसिड $(Y)$,$0-5 \ ^\circ C$ पर $NaNO_2/HCl$ के साथ अभिक्रिया करके डायज़ोनियम लवण बनाता है,जो फिर $Cu_2Cl_2/HCl$ के साथ अभिक्रिया (सैंडमेयर अभिक्रिया) करके डायज़ोनियम समूह को क्लोरीन परमाणु द्वारा प्रतिस्थापित कर देता है,जिसके परिणामस्वरूप $m$-क्लोरोबेंजोइक एसिड $(Z)$ प्राप्त होता है।

(D) $C_2H_5OH$ की उपस्थिति में $Na-Hg$ के साथ नाइट्राइल की अभिक्रिया एक क्लासिक अपचयन विधि है जिसे $Mendius$ अपचयन कहा जाता है।
इस अभिक्रिया में,नाइट्राइल समूह $(-CN)$ का अपचयन होकर प्राथमिक एमीन समूह $(-CH_2NH_2)$ बनता है।
यहाँ,$p$-टोल्युनाइट्राइल ($4$-मिथाइलबेन्जोनाइट्राइल) की $Na-Hg$ और $C_2H_5OH$ के साथ अभिक्रिया से मुख्य उत्पाद के रूप में $p$-मिथाइलबेन्जिलएमीन प्राप्त होता है।

(C) डायज़ोनियम लवण कार्बनिक यौगिकों का एक समूह है जिसमें सामान्य कार्यात्मक समूह $R-N_2^+ X^-$ होता है,जहाँ $R$ एक कार्बनिक समूह (एल्काइल या एराइल) है और $X$ एक अकार्बनिक आयन है।
$(a)$ एलिफैटिक डायज़ोनियम लवण अत्यधिक अस्थिर होते हैं और कम तापमान पर भी विघटित हो जाते हैं।
$(b)$ एनिलीन को उसके डायज़ोनियम लवण को पानी के साथ गर्म करके फिनोल में परिवर्तित किया जा सकता है।
$(c)$ एलिफैटिक डायज़ोनियम लवण विघटित होकर मात्रात्मक रूप से नाइट्रोजन गैस मुक्त करते हैं।
$(d)$ एनिलीन को बाल्ज़-शीमैन अभिक्रिया द्वारा उसके डायज़ोनियम लवण से फ्लोरोबेंजीन में परिवर्तित किया जा सकता है।
अतः,कथन $(c)$ सत्य है।

(D) अभिक्रिया अनुक्रम इस प्रकार है:
$1$. $p$-टोलुईडीन $NaNO_2$ और $HCl$ के साथ $273-278 \ K$ पर अभिक्रिया करके $p$-टोलुईनडायज़ोनियम क्लोराइड बनाता है (डायज़ोटीकरण)।
$2$. डायज़ोनियम लवण $HBF_4$ के साथ अभिक्रिया करके $p$-टोलुईनडायज़ोनियम फ्लुओरोबोरेट बनाता है,जो गर्म करने पर विघटित होकर $p$-फ्लुओरोटोलुईन देता है (बाल्ज़-शीमैन अभिक्रिया)।
$3$. $p$-फ्लुओरोटोलुईन $NaNO_2$ और $Cu$ के साथ गर्म करने पर फ्लुओरीन परमाणु को नाइट्रो समूह द्वारा प्रतिस्थापित कर देता है,जिससे $p$-नाइट्रोटोलुईन प्राप्त होता है।
अतः,अंतिम उत्पाद $X$ $p$-नाइट्रोटोलुईन है।

(D) दी गई अभिक्रिया में,$p$-टोल्यूडीन $273-278 \ K$ पर $NaNO_2$ और $HCl$ के साथ अभिक्रिया करके एक डायज़ोनियम लवण ($p$-मिथाइलबेन्ज़ीनडायज़ोनियम क्लोराइड) बनाता है।
यह डायज़ोनियम लवण फिर $H^+$ की उपस्थिति में $N$-फेनिलपायरोलिडिन के साथ इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन (युग्मन अभिक्रिया) से गुजरता है।
युग्मन अभिक्रिया $N$-फेनिलपायरोलिडिन वलय के पैरा-स्थान पर होती है क्योंकि पायरोलिडिनिल समूह एक प्रबल ऑर्थो/पैरा-निर्देशी समूह है और पैरा-स्थान त्रिविम रूप से कम बाधित होता है।
अतः,मुख्य उत्पाद विकल्प $D$ में दर्शाया गया पैरा-युग्मित एज़ो रंजक है।

(B) अभिक्रिया अनुक्रम इस प्रकार है:
$1$. $(CH_3CO)_2O$ और पिरिडीन के साथ एनिलीन का एसिटिलेशन $-NH_2$ समूह की रक्षा करता है,जिससे एसिटानिलाइड बनता है।
$2$. $-NHCOCH_3$ समूह की त्रिविम बाधा (steric hindrance) के कारण $CH_3CO_2H$ में $Br_2$ के साथ इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन पैरा-स्थान पर होता है,जिससे $p$-ब्रोमोएसिटानिलाइड प्राप्त होता है।
$3$. $NaOH(aq)$ के साथ जल-अपघटन एसिटिल समूह को हटाकर $p$-ब्रोमोएनिलीन को पुनर्जीवित करता है।
$4$. $0-5 \ ^\circ C$ पर $HNO_2$ के साथ डायज़ोटाइजेशन $-NH_2$ समूह को डायज़ोनियम लवण,$-N_2^+Cl^-$ में परिवर्तित करता है।
$5$. $CuCl/HCl$ के साथ सैंडमेयर अभिक्रिया डायज़ोनियम समूह को क्लोरीन परमाणु द्वारा प्रतिस्थापित करती है,जिसके परिणामस्वरूप $1$-ब्रोमो-$4$-क्लोरोबेंजीन प्राप्त होता है।

(D) बेंजाइलएमाइन $(C_6H_5CH_2NH_2)$ एक प्राथमिक एलिफैटिक एमाइन है।
जब यह नाइट्रस एसिड $(HNO_2)$ के साथ अभिक्रिया करता है,जिसे कम तापमान $(273-278 \ K)$ पर $NaNO_2$ और $HCl$ की अभिक्रिया द्वारा इन-सिटू उत्पन्न किया जाता है,तो यह एक अस्थिर डायज़ोनियम लवण बनाता है।
यह डायज़ोनियम लवण तुरंत जल-अपघटन (hydrolysis) के माध्यम से बेंजाइल अल्कोहल $(C_6H_5CH_2OH)$ और नाइट्रोजन गैस $(N_2)$ में परिवर्तित हो जाता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है: $C_6H_5CH_2NH_2 + HNO_2 \rightarrow C_6H_5CH_2OH + N_2 + H_2O$।
अतः,मुख्य उत्पाद बेंजाइल अल्कोहल है।

(B) एनिलीन से बेंज़ोनाइट्राइल का निर्माण दो मुख्य चरणों में होता है:
$1$. डायज़ोटाइजेशन: एनिलीन $273-278 \ K$ पर $NaNO_2$ और $HCl$ के साथ अभिक्रिया करके बेंजीन डायज़ोनियम क्लोराइड बनाता है।
$2$. सैंडमेयर अभिक्रिया: बेंजीन डायज़ोनियम क्लोराइड $CuCN$ के साथ अभिक्रिया करके बेंज़ोनाइट्राइल बनाता है।
अतः,सही क्रम एनिलीन की $273 \ K$ पर $NaNO_2$ और $HCl$ के साथ अभिक्रिया और उसके बाद $CuCN$ के साथ अभिक्रिया है।

(A) $1$. साइक्लोहेक्सिल मैग्नीशियम क्लोराइड की $CO_2$ के साथ अभिक्रिया और उसके बाद अम्लीय जलअपघटन $(H^ )$ साइक्लोहेक्सेनकार्बोक्सिलिक एसिड $(A)$ देता है।
$2$. साइक्लोहेक्सेनकार्बोक्सिलिक एसिड गर्म करने पर $(\Delta)$ $NH_3$ के साथ अभिक्रिया करके साइक्लोहेक्सेनकार्बोक्सामाइड $(B)$ बनाता है।
$3$. साइक्लोहेक्सेनकार्बोक्सामाइड की $Br_2$ और $NaOH$ के साथ अभिक्रिया हॉफमैन ब्रोमामाइड निम्नीकरण अभिक्रिया है,जो एमाइड को एक कम कार्बन परमाणु वाले प्राथमिक एमाइन में परिवर्तित करती है।
$4$. इसलिए,उत्पाद $C$ साइक्लोहेक्सेनमाइन है।

(A) $-NO_2$ समूह एक प्रबल इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह है जो $-I$ और $-M$ दोनों प्रभाव प्रदर्शित करता है।
ये प्रभाव $-NH_2$ समूह के नाइट्रोजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉन घनत्व को कम करते हैं,जिससे इसकी क्षारीयता कम हो जाती है।
यौगिक $(i)$ में कोई इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह नहीं है,इसलिए यह सबसे अधिक क्षारीय है।
यौगिक $(ii)$ में,$-NO_2$ समूह मेटा स्थिति पर है,जो केवल $-I$ प्रभाव डालता है।
यौगिक $(iii)$ में,$-NO_2$ समूह पैरा स्थिति पर है,जो $-I$ और प्रबल $-M$ दोनों प्रभाव डालता है,जो नाइट्रोजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉन घनत्व को काफी कम कर देता है।
इसलिए,क्षारीयता का क्रम $(i) > (ii) > (iii)$ है।

(D) दिए गए यौगिक हैं:
$(i)$ $C_6H_5CH_2NH_2$ (बेंजाइल एमीन)
(ii) $C_6H_5NHCH_3$ ($N$-मिथाइल एनिलीन)
(iii) $C_6H_5N(CH_3)_2$ ($N,N$-डाइमिथाइल एनिलीन)
(iv) $C_6H_5NH_2$ (एनिलीन)
बेंजाइल एमीन $(i)$ एक एलिफैटिक एमीन है जिसमें नाइट्रोजन पर मौजूद लोन पेयर बेंजीन रिंग के साथ अनुनाद (resonance) में शामिल नहीं होता है,जिससे यह सबसे अधिक क्षारीय हो जाता है।
एरिल एमीन्स (ii,iii,और iv) के बीच,क्षारीयता मिथाइल समूहों के इलेक्ट्रॉन-दाता प्रभाव पर निर्भर करती है।
$N,N$-डाइमिथाइल एनिलीन (iii) में दो इलेक्ट्रॉन-दाता मिथाइल समूह होते हैं,जो इसे $N$-मिथाइल एनिलीन (ii) से अधिक क्षारीय बनाते हैं,जिसमें केवल एक मिथाइल समूह होता है।
एनिलीन (iv) में कोई इलेक्ट्रॉन-दाता मिथाइल समूह नहीं होता है,इसलिए यह सबसे कम क्षारीय है।
अतः,क्षारीयता का सही क्रम $i > iii > ii > iv$ है।

(D) एमाइन की क्षारीयता नाइट्रोजन परमाणु पर मौजूद इलेक्ट्रॉनों के एकाकी युग्म (lone pair) की प्रोटॉन ग्रहण करने की उपलब्धता पर निर्भर करती है।
$C_6H_5NH_2$,$C_6H_5NHCH_3$,और $C_6H_5N(CH_3)_2$ जैसे एरोमैटिक एमाइन में,नाइट्रोजन परमाणु पर मौजूद एकाकी युग्म बेंजीन वलय के साथ अनुनाद (resonance) में भाग लेता है,जिससे इसकी प्रोटॉन ग्रहण करने की उपलब्धता कम हो जाती है।
$CH_3NH_2$ जैसे एलिफैटिक एमाइन में,ऐसा कोई अनुनाद नहीं होता है,और एल्काइल समूह का इलेक्ट्रॉन-दाता प्रेरणिक प्रभाव (inductive effect) नाइट्रोजन परमाणु पर इलेक्ट्रॉन घनत्व को बढ़ाता है,जिससे यह प्रोटॉन ग्रहण करने के लिए अधिक उपलब्ध हो जाता है।
इसलिए,$CH_3NH_2$ दिए गए एरोमैटिक एमाइन की तुलना में बहुत अधिक प्रबल क्षार है।

(B) दी गई अभिक्रिया हॉफमैन ब्रोमामाइड निम्नीकरण (degradation) अभिक्रिया है।
इस अभिक्रिया में,एक प्राथमिक एमाइड $(RCONH_2)$ ब्रोमीन $(Br_2)$ और एक प्रबल क्षार ($NaOH$ या $KOH$) के साथ अभिक्रिया करके एक प्राथमिक एमाइन $(RNH_2)$ बनाता है,जिसमें मूल एमाइड की तुलना में एक कार्बन परमाणु कम होता है।
संतुलित रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:
$H_3CCONH_2 + Br_2 + 4NaOH \longrightarrow CH_3NH_2 + Na_2CO_3 + 2NaBr + 2H_2O$
दी गई अभिक्रिया से तुलना करने पर,$Y$ का मान $CH_3NH_2$ (मिथाइल एमाइन) है,जो विकल्प $B$ के अनुरूप है।

(C) $273-278 \ K$ पर एनिलीन की $NaNO_2/HCl$ के साथ अभिक्रिया से बेंजीन डायज़ोनियम क्लोराइड प्राप्त होता है।
जब बेंजीन डायज़ोनियम क्लोराइड को $KI$ के साथ उपचारित किया जाता है,तो यह प्रतिस्थापन अभिक्रिया के माध्यम से अंतिम उत्पाद $Z$ के रूप में आयोडोबेंजीन बनाता है।

(C) नाइट्रोबेंजीन का अपचयन प्रयुक्त माध्यम पर निर्भर करता है:
$1$. उदासीन माध्यम में $(Zn/NH_4Cl)$: नाइट्रोबेंजीन अपचयित होकर फेनिलहाइड्रॉक्सिलएमीन $(C_6H_5NHOH)$ देता है। अतः,$X$ फेनिलहाइड्रॉक्सिलएमीन है।
$2$. क्षारीय माध्यम में $(Zn + KOH/C_2H_5OH)$: नाइट्रोबेंजीन का अपचयन होकर एज़ोक्सीबेंजीन,एज़ोबेंजीन और अंत में हाइड्रैज़ोबेंजीन $(C_6H_5NH-NHC_6H_5)$ प्राप्त होता है। अतः,$Y$ हाइड्रैज़ोबेंजीन है।
इसलिए,सही विकल्प $C$ है।

(A) $1$. $-NO_2$ समूह एक डीएक्टिवेटिंग और मेटा-डायरेक्टिंग समूह है। इसलिए,जब नाइट्रोबेंजीन $Fe$ (लुईस एसिड उत्प्रेरक) की उपस्थिति में $Cl_2$ के साथ अभिक्रिया करता है,तो मेटा स्थिति पर इलेक्ट्रोफिलिक एरोमैटिक प्रतिस्थापन होता है और $m$-क्लोरोनाइट्रोबेंजीन $(A)$ बनता है।
$2$. $LiAlH_4$ के साथ नाइट्रोबेंजीन का अपचयन एक जटिल प्रक्रिया है। हालाँकि $LiAlH_4$ एक शक्तिशाली अपचायक है,नाइट्रोबेंजीन के साथ इसकी अभिक्रिया आमतौर पर मुख्य उत्पाद के रूप में एज़ोबेंजीन $(C_6H_5-N=N-C_6H_5)$ $(B)$ देती है।

(D) क्षारीय माध्यम में $(Zn/NaOH)$ जिंक के साथ नाइट्रोबेंजीन का अपचयन करने पर हाइड्राज़ोबेंजीन $(C_{12}H_{12}N_2)$ प्राप्त होता है,जो $X$ है।
हाइड्राज़ोबेंजीन की संरचना: $Ph-NH-NH-Ph$.
प्रत्येक फेनिल रिंग $(C_6H_5)$ में $3 \pi$ बंध (एरोमैटिक रिंग से) और $12 \sigma$ बंध ($6$ $C-C$ और $6$ $C-H$) होते हैं।
दो फेनिल रिंग के लिए,हमारे पास कुल $6 \pi$ बंध और $24 \sigma$ बंध हैं।
इसके अतिरिक्त,मध्य में $N-N$ बंध में $1 \sigma$ बंध है और दो $N-H$ बंध $2 \sigma$ बंध प्रदान करते हैं।
कुल $\sigma$ बंध = $24 + 1 + 2 = 27$.
कुल $\pi$ बंध = $3 + 3 = 6$ (दो बेंजीन रिंग से)।
अतः,$X$ में $27 \sigma$ और $6 \pi$ बंध हैं।

(A) $Zn$ चूर्ण और अल्कोहलिक $KOH$ के साथ नाइट्रोबेंजीन $(C_6H_5NO_2)$ का अपचयन एक विशिष्ट रासायनिक अभिक्रिया है जो कई मध्यवर्ती उत्पादों से होकर अंततः हाइड्रेज़ोबेंजीन $(C_6H_5NH-NHC_6H_5)$ बनाती है।
यह अभिक्रिया क्षारीय माध्यम में नाइट्रो यौगिकों के अपचयन का एक उत्कृष्ट उदाहरण है।

(C) क्षारीय माध्यम में लिथियम एल्युमिनियम हाइड्राइड $(LiAlH_4)$ के साथ नाइट्रोबेंजीन का अपचयन करने पर मुख्य उत्पाद के रूप में एज़ोबेंजीन प्राप्त होता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2 C_6H_5NO_2 \xrightarrow{LiAlH_4} C_6H_5-N=N-C_6H_5$ (एज़ोबेंजीन)।

(D) नाइट्रोबेंजीन का जिंक डस्ट $(Zn)$ और जलीय अमोनियम क्लोराइड $(NH_4Cl)$ के साथ अपचयन एक नियंत्रित अपचयन प्रक्रिया है।
यह अभिक्रिया मुख्य उत्पाद के रूप में $N$-फेनिलहाइड्रॉक्सिलएमीन प्रदान करती है।
रासायनिक समीकरण इस प्रकार है:
$C_6H_5NO_2 + 4[H] \xrightarrow{Zn, NH_4Cl} C_6H_5NHOH + H_2O$

(C) एमाइन अतिरिक्त अल्काइल हैलाइड के साथ प्रतिक्रिया करके संपूर्ण अल्काइलेशन (exhaustive alkylation) से गुजरते हैं,जिसके परिणामस्वरूप चतुर्धातुक अमोनियम लवण का निर्माण होता है।
दिए गए विकल्पों में से,$C_6H_5NH_2$ (एनिलिन) एक एमाइन है,जो अतिरिक्त मिथाइल आयोडाइड $(CH_3I)$ के साथ प्रतिक्रिया करके नीचे दिखाए अनुसार चतुर्धातुक अमोनियम लवण बनाता है:
$C_6H_5NH_2 + 3CH_3I \rightarrow C_6H_5N^+(CH_3)_3I^- + 2HI$
ईथर ($C_2H_5OCH_3$ और $(CH_3)_2CHOC_2H_5$) इन परिस्थितियों में चतुर्धातुक लवण नहीं बनाते हैं,और नाइट्रो यौगिक $(C_6H_5NO_2)$ इस प्रतिक्रिया को करने के लिए पर्याप्त न्यूक्लियोफिलिक नहीं होते हैं।

(B) चरण $1$: नाइट्रोबेन्ज़ीन $(C_6H_5NO_2)$ का $Sn/HCl$ के साथ अपचयन करने पर एनिलीन $(C_6H_5NH_2)$ प्राप्त होता है,जो $X$ है।
$C_6H_5NO_2 + 6[H] \xrightarrow{Sn/HCl} C_6H_5NH_2 + 2H_2O$
चरण $2$: एनिलीन $(X)$ की क्षार (जैसे $NaOH$) की उपस्थिति में बेन्ज़ोयल क्लोराइड $(C_6H_5COCl)$ के साथ अभिक्रिया को बेन्ज़ोयलेशन कहा जाता है,जिससे $Y$ के रूप में बेन्ज़ानिलाइड $(C_6H_5NHCOC_6H_5)$ प्राप्त होता है।
$C_6H_5NH_2 + C_6H_5COCl \xrightarrow{NaOH} C_6H_5NHCOC_6H_5 + HCl$
अतः,$Y$ बेन्ज़ानिलाइड है।

(B) यह अभिक्रिया एक द्वितीयक एमीन के साथ सल्फोनिल क्लोराइड के नाभिकरागी प्रतिस्थापन (nucleophilic substitution) को दर्शाती है। डाइमिथाइल एमीन का नाइट्रोजन परमाणु एक नाभिकरागी (nucleophile) के रूप में कार्य करता है और बेंजीनसल्फोनिल क्लोराइड के सल्फर परमाणु पर आक्रमण करता है,जिससे क्लोराइड आयन विस्थापित हो जाता है। यह अभिक्रिया $N,N$-डाइमिथाइल बेंजीनसल्फोनैमाइड बनाती है। अतः,अभिकर्मक $P$ बेंजीनसल्फोनिल क्लोराइड $(C_6H_5SO_2Cl)$ है।