Properties of Haloalkanes Questions in Gujarati

(A) આપેલ આલ્કાઈલ સમૂહ માટે,ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રત્યે પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ કાર્બન-હેલોજન બંધની મજબૂતી દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
જેમ હેલોજન પરમાણુનું કદ વધે છે તેમ બંધ વિયોજન ઉર્જા ઘટે છે $(I > Br > Cl > F)$.
$C-I$ બંધ સૌથી નબળો હોવાથી,તે તોડવો સૌથી સરળ છે,જે આલ્કાઈલ આયોડાઈડને સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો સાચો ક્રમ $R-I > R-Br > R-Cl$ છે.

(B) ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયામાં,લીવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતા તેના બેઝિક ગુણધર્મ (બેઝિક સ્ટ્રેન્થ) ના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
નિર્બળ બેઝ વધુ સારા લીવિંગ ગ્રુપ હોય છે કારણ કે તેઓ દૂર થયા પછી દ્રાવણમાં વધુ સ્થિર હોય છે.
આપેલા હેલાઇડ આયનોની બેઝિક સ્ટ્રેન્થનો ક્રમ: $I^{-} < Br^{-} < Cl^{-}$ છે.
$I^{-}$ એ ત્રણેયમાં સૌથી નિર્બળ બેઝ હોવાથી,તે સૌથી સારું લીવિંગ ગ્રુપ છે.
તેથી,લીવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતાનો ક્રમ: $I^{-} > Br^{-} > Cl^{-}$ છે.

(D) ડાયપોલ મોમેન્ટ $(\mu)$ એ સદિશ રાશિ છે.
$trans-1,2-dichloroethene$ માં,બે $C-Cl$ બંધો $180^{\circ}$ ના ખૂણે વિરુદ્ધ દિશામાં ગોઠવાયેલા હોય છે.
અણુની સમપ્રમાણતાને કારણે,બંધના ડાયપોલ એકબીજાને નાબૂદ કરે છે,જેના પરિણામે ચોખ્ખો ડાયપોલ મોમેન્ટ $\mu = 0$ થાય છે.
તેનાથી વિપરીત,$CH_3Cl$,$cis-1,2-dichloroethene$,અને $CH_2Cl_2$ તેમની અસમપ્રમાણ રચનાઓને કારણે શૂન્યતર ડાયપોલ મોમેન્ટ ધરાવે છે.

(B) $N$-બ્રોમોસક્સિનાઈમાઈડ $(NBS)$ એ મુક્ત મુલક પ્રક્રિયા દ્વારા એલાઈલિક અથવા બેન્ઝિલિક બ્રોમિનેશન માટે વપરાતો પ્રક્રિયક છે.
ઈથાઈલબેન્ઝીન $(C_6H_5CH_2CH_3)$ માં,બેન્ઝિલિક સ્થાન એ બેન્ઝીન વલય સાથે સીધો જોડાયેલ કાર્બન પરમાણુ છે.
બેન્ઝિલિક સ્થાન પરના હાઈડ્રોજન પરમાણુઓ પરિણામી બેન્ઝિલિક મુક્ત મુલકની સ્થિરતાને કારણે વધુ સક્રિય હોય છે.
તેથી,$NBS$ પસંદગીયુક્ત રીતે બેન્ઝિલિક સ્થાન પરના હાઈડ્રોજન પરમાણુને બ્રોમીન પરમાણુ સાથે બદલે છે,જે $1$-બ્રોમો-$1$-ફિનાઈલઈથેન $(C_6H_5CH(Br)CH_3)$ આપે છે.

(D) $1$. $Benzene$ ની $HCHO$ અને $HCl$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ક્લોરોમિથાઈલેશન પ્રક્રિયા (બ્લેન્ક પ્રક્રિયા) છે,જે સંયોજન $A$ તરીકે $Benzyl$ $chloride$ $(C_6H_5CH_2Cl)$ આપે છે.
$2$. $Benzyl$ $chloride$ ની $AgCN$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે. $AgCN$ એ સહસંયોજક પ્રક્રિયક હોવાથી,નાઈટ્રોજન પરમાણુ ન્યુક્લિયોફાઈલ તરીકે વર્તે છે,જે સંયોજન $B$ તરીકે $Benzyl$ $isocyanide$ $(C_6H_5CH_2NC)$ બનાવે છે.

(A) આ પ્રક્રિયામાં વધારાના આલ્કોહોલિક $KOH$ અને ઊંચા તાપમાન $(\Delta)$ નો ઉપયોગ કરીને ડાયહેલોઆલ્કેનનું ડિહાઈડ્રોહેલોજિનેશન થાય છે.
આ એક $E_2$ વિલોપન પ્રક્રિયા છે જે સંયુગ્મિત ડાયિન (conjugated diene) બનાવવા માટે આગળ વધે છે.
શરૂઆતનો પદાર્થ $Ph-CH(CH_3)-CH(Br)-CH_2-CH_2-Br$ છે.
વધારાના આલ્કોહોલિક $KOH$ સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી,$HBr$ ના બે અણુઓ દૂર થાય છે અને સંયુગ્મિત સિસ્ટમ બને છે.
સૌથી સ્થાયી નીપજ તે છે જેમાં વિસ્તૃત સંયુગ્મન (extended conjugation) હોય છે,જે $Ph-C(CH_3)=CH-CH=CH_2$ છે.
આમ,મુખ્ય નીપજ સંયુગ્મિત ડાયિન છે.

(B) $AgNO_3$ સાથેની પ્રક્રિયામાં કાર્બન-હેલોજન બંધના આયનીકરણ દ્વારા કાર્બોકેટાયન બનવાથી સિલ્વર હેલાઇડ $(AgBr)$ ના અવક્ષેપ મળે છે.
પ્રક્રિયા સરળતાથી થાય તે માટે,બનતો કાર્બોકેટાયન સ્થાયી હોવો જોઈએ.
સાયક્લોહેપ્ટાટ્રાયેનાઇલ બ્રોમાઇડ આયનીકરણ પામીને સાયક્લોહેપ્ટાટ્રાયેનાઇલ કેટાયન (ટ્રોપિલિયમ આયન) બનાવે છે,જે $6\pi$ ઇલેક્ટ્રોન ધરાવતી $7$-સભ્યની એરોમેટિક રીંગ છે,જે તેની એરોમેટિકતાને કારણે ખૂબ જ સ્થાયી છે.
તેથી,તે $AgNO_3$ સાથે સરળતાથી પ્રક્રિયા કરીને $AgBr$ ના અવક્ષેપ આપે છે.

(A) આ પ્રક્રિયામાં $MeOH$ દ્રાવકની હાજરીમાં $C=C$ દ્વિબંધ પર $Br_2$ નું ઇલેક્ટ્રોન-અનુરાગી યોગશીલ પ્રક્રિયા થાય છે.
આ એક બ્રોમોમેથોક્સિલેશન પ્રક્રિયા છે.
$Br_2$ અણુ આલ્કીન સાથે ચક્રીય બ્રોમોનિયમ આયન મધ્યવર્તી બનાવે છે.
ત્યારબાદ,ન્યુક્લિયોફિલિક દ્રાવક $MeOH$ બ્રોમોનિયમ આયનના વધુ વિસ્થાપિત કાર્બન પર હુમલો કરે છે,જેના પરિણામે દ્વિબંધ પર $Br$ અને $OMe$ નું એન્ટી-એડિશન થાય છે.
તેથી,મુખ્ય નીપજ વિકલ્પ $A$ માં દર્શાવેલ બંધારણ છે.

(B) આ પ્રક્રિયા પ્રબળ બેઇઝ $(NaOEt)$ સાથેની $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા છે.
ઝેટસેફના નિયમ મુજબ,વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન મુખ્ય નીપજ તરીકે મળે છે કારણ કે તે વધુ સ્થાયી હોય છે.
આપેલ પ્રક્રિયકમાં,$CH_2$ સમૂહમાંથી વિલોપન થવાથી ટ્રાય-વિસ્થાપિત આલ્કીન $(CH_3-C(CO_2Et)=CH-CH_3)$ બને છે,જે $CH_3$ સમૂહમાંથી વિલોપન દ્વારા બનતા ડાય-વિસ્થાપિત આલ્કીન કરતા વધુ સ્થાયી છે.
તેથી,મુખ્ય નીપજ $CH_3-C(CO_2CH_2CH_3)=CH-CH_3$ છે.

(D) આ પ્રક્રિયામાં આલ્કીન સાથે $HCl$ નું ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી યોગશીલ પ્રક્રિયા થાય છે.
માર્કોવનીકોવના નિયમ મુજબ,ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી $(H^+)$ દ્વિબંધના તે કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાય છે જેની પાસે વધુ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ હોય છે,જેના પરિણામે સૌથી વધુ સ્થાયી કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બને છે.
અહીં,દ્વિબંધ ટર્મિનલ $CH_2$ ગ્રુપ અને તૃતીયક કાર્બન પરમાણુ વચ્ચે છે.
$H^+$ નું $CH_2$ ગ્રુપ પર જોડાણ થવાથી બાજુના કાર્બન પર સ્થાયી તૃતીયક કાર્બોકેટાયન બને છે.
ત્યારબાદ,ન્યુક્લિયોફાઇલ $(Cl^-)$ આ તૃતીયક કાર્બોકેટાયન પર હુમલો કરે છે અને મુખ્ય નીપજ તરીકે તૃતીયક આલ્કાઇલ ક્લોરાઇડ બનાવે છે.

(A) $4$-ક્લોરોટોલ્યુઈનની $h\nu$ (સૂર્યપ્રકાશ) ની હાજરીમાં $Cl_2$ સાથેની પ્રક્રિયા એ બેન્ઝાઈલિક સ્થાન પર થતી મુક્ત મુલક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
પગલું $1$: $4$-ક્લોરોટોલ્યુઈનનું મુક્ત મુલક ક્લોરિનેશન $4$-ક્લોરોબેન્ઝાઈલ ક્લોરાઈડ $(Cl-C_6H_4-CH_2Cl)$ આપે છે.
પગલું $2$: $4$-ક્લોરોબેન્ઝાઈલ ક્લોરાઈડનું પાણી $(H_2O, \Delta)$ સાથે જળવિભાજન થતા ક્લોરિન પરમાણુનું હાઈડ્રોક્સિલ સમૂહ દ્વારા વિસ્થાપન થઈને $4$-ક્લોરોબેન્ઝાઈલ આલ્કોહોલ $(Cl-C_6H_4-CH_2OH)$ બને છે.
તેથી,મુખ્ય નીપજ $4$-ક્લોરોબેન્ઝાઈલ આલ્કોહોલ છે.

(A) પોલીસબસ્ટીટ્યુશન એ ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશનની મુખ્ય ખામી છે.
આનું કારણ એ છે કે બેન્ઝીન રિંગ પર દાખલ થયેલ આલ્કાઈલ ગ્રુપ ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ સ્વભાવ ધરાવે છે,જે રિંગની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે છે.
પરિણામે,રિંગ વધુ ઇલેક્ટ્રોફિલિક સબસ્ટીટ્યુશન માટે સક્રિય બને છે,જેનાથી પોલી-આલ્કાઈલેટેડ નીપજો બને છે.

(C) $S_N1$ વિસ્થાપન પ્રત્યે સંયોજનોની પ્રતિક્રિયાત્મકતા લિવિંગ ગ્રુપ $(Cl^-)$ દૂર થયા પછી બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$1$. બનતા કાર્બોકેટાયન:
$(a)$ $(CH_3)_2CH-CH_2^+$ (શાખાયુક્ત પ્રાથમિક કાર્બોકેટાયન)
$(b)$ $CH_3CH_2^+$ (પ્રાથમિક કાર્બોકેટાયન)
$(c)$ $CH_3O-C_6H_4-CH_2^+$ ($-OCH_3$ ગ્રુપની $+M$ અસર દ્વારા સ્થિર થયેલ બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન)
$(d)$ $C_6H_5-CH_2^+$ (અનુનાદ દ્વારા સ્થિર થયેલ બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન)
$2$. કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાનો ક્રમ:
$CH_3O-C_6H_4-CH_2^+ > C_6H_5-CH_2^+ > (CH_3)_2CH-CH_2^+ > CH_3CH_2^+$
$3$. પ્રતિક્રિયાત્મકતા $\propto$ કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા હોવાથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો વધતો ક્રમ:
$(b) < (a) < (d) < (c)$

(A) $S_N^1$ પ્રક્રિયા એ બે તબક્કાની ક્રિયાવિધિ છે જેમાં કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી સંયોજન બને છે.
પ્રથમ તબક્કામાં,લિવિંગ ગ્રુપ દૂર થઈને કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે વેગ-નિર્ધારક તબક્કો છે અને તેની સક્રિયકરણ ઊર્જા વધુ હોય છે.
બીજા તબક્કામાં,ન્યુક્લિયોફાઈલ કાર્બોકેટાયન પર હુમલો કરે છે,જેની સક્રિયકરણ ઊર્જા ઓછી હોય છે.
તેથી,સ્થિતિ ઊર્જા આલેખમાં બે શિખરો હોવા જોઈએ,જ્યાં પ્રથમ સંક્રાંતિ અવસ્થા $(T.S. I)$ ની ઊર્જા બીજી સંક્રાંતિ અવસ્થા $(T.S. II)$ કરતા વધારે હોય છે.

(A) $2$-બ્રોમો-$3$-મિથાઈલબ્યુટેનની મિથેનોલ $(CH_3OH)$ સાથેની પ્રક્રિયા $S_N1$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે.
પ્રથમ,$Br^-$ આયન દૂર થઈને દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન $CH_3-CH(CH_3)-C^+H-CH_3$ બનાવે છે.
આ કાર્બોકેટાયન વધુ સ્થાયી તૃતીયક કાર્બોકેટાયન $CH_3-C^+(CH_3)-CH_2-CH_3$ બનાવવા માટે $1,2$-હાઈડ્રાઈડ શિફ્ટ અનુભવે છે.
અંતે,ન્યુક્લિયોફાઈલ $CH_3OH$ તૃતીયક કાર્બોકેટાયન પર હુમલો કરે છે,ત્યારબાદ ડિપ્રોટોનેશન દ્વારા $2$-મિથોક્સી-$2$-મિથાઈલબ્યુટેન $(CH_3-C(CH_3)(OCH_3)-CH_2-CH_3)$ મુખ્ય નીપજ તરીકે મળે છે.

(D) $S_N1$ પ્રક્રિયાનો દર કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
$(A)$ કાર્બોકેટાયન એ સેકન્ડરી બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન છે.
$(B)$ $-OCH_3$ સમૂહ મેટા સ્થાન પર છે. તે $-I$ અસર દર્શાવે છે અને કાર્બોકેટાયન પર કોઈ રેઝોનન્સ અસર કરતું નથી,જે તેને $(A)$ કરતા ઓછું સ્થિર બનાવે છે.
$(C)$ $-CH_3$ સમૂહ પેરા સ્થાન પર છે. તે $+I$ અને હાઇપરકોન્જુગેશન દ્વારા સ્થિરતા આપે છે.
$(D)$ $-OCH_3$ સમૂહ પેરા સ્થાન પર છે. તે $+M$ (રેઝોનન્સ) અસર દ્વારા નોંધપાત્ર સ્થિરતા આપે છે.
સ્થિરતાનો ક્રમ: $(B)$ સૌથી ઓછું સ્થિર છે,ત્યારબાદ $(A)$,પછી $(C)$,અને $(D)$ સૌથી વધુ સ્થિર છે.
તેથી,વધતા દરનો ક્રમ $B < A < C < D$ છે.

(D) આપેલ પ્રક્રિયા એ આંતર-આણ્વીય ફ્રિડેલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશન છે.
$AlCl_3$ લુઈસ એસિડ તરીકે કાર્ય કરે છે અને ક્લોરિન પરમાણુ સાથે પ્રક્રિયા કરીને દ્વિતીયક કાર્બન સ્થાન પર કાર્બોકેટાયન બનાવે છે.
આ કાર્બોકેટાયન ત્યારબાદ બેન્ઝીન રિંગ પર ઇલેક્ટ્રોફિલિક એરોમેટિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા અનુભવે છે.
ઓક્સિજન પરમાણુ ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક હોવાથી,ચક્રીયકરણ ઈથર લિંકેજની સાપેક્ષમાં ઓર્થો સ્થાન પર થાય છે,જેના પરિણામે બેન્ઝીન રિંગ સાથે જોડાયેલ છ-સભ્યની રિંગ બને છે.
આમ,મુખ્ય નીપજ વિકલ્પ $D$ માં દર્શાવેલ બંધારણ છે.

(B) પ્રક્રિયા $2$-ક્લોરો-$3$-મિથાઈલબ્યુટેનથી શરૂ થાય છે.
$EtONa$ (પ્રબળ બેઈઝ) અને ગરમી સાથેની પ્રક્રિયા $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા તરફ દોરી જાય છે.
મુખ્ય નીપજ તરીકે વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન,$2$-મિથાઈલબ્યુટ-$2$-ઈન (સેટઝેફ નીપજ) મળે છે.
ત્યારબાદ $2$-મિથાઈલબ્યુટ-$2$-ઈનમાં $HBr$ ઉમેરતા માર્કોવનીકોવના નિયમ મુજબ,$H^+$ વધુ હાઈડ્રોજન ધરાવતા કાર્બન પર અને $Br^-$ વધુ વિસ્થાપિત કાર્બન પર જોડાય છે.
આથી મુખ્ય નીપજ '$Y$' તરીકે $2$-બ્રોમો-$2$-મિથાઈલબ્યુટેન મળે છે.

(C) $(CH_3)_3CCl$ આયનીકરણ પામીને સ્થાયી $tert$-બ્યુટાઇલ કાર્બોકેટાયન $(CH_3)_3C^+$ અને ક્લોરાઇડ આયન $Cl^-$ બનાવે છે.
$Cl^-$ આયન $AgNO_3$ માંથી $Ag^+$ આયનો સાથે પ્રક્રિયા કરીને $AgCl$ ના સફેદ અવક્ષેપ બનાવે છે.
અન્ય સંયોજનો જેવા કે $CH_2=CHCl$ (વિનાઇલ ક્લોરાઇડ) માં રેઝોનન્સને કારણે આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા હોય છે,અને $CHCl_3$ તથા $CCl_4$ સહસંયોજક હોવાથી આ પરિસ્થિતિમાં સરળતાથી $Cl^-$ આયનો આપતા નથી.

(D) વિનાઇલ હેલાઇડ્સ $(CH_2=CH-X)$ સરળતાથી ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા આપતા નથી કારણ કે સંસ્પંદનને લીધે કાર્બન અને હેલોજન પરમાણુ વચ્ચે આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા જોવા મળે છે.
આપેલ કારણ ખોટું છે કારણ કે વિનાઇલ હેલાઇડ્સમાંથી બનતો મધ્યવર્તી કાર્બોકેટાયન અત્યંત અસ્થિર હોય છે,સ્થિર નથી,અને $sp^2$ સંકરણ તથા સંસ્પંદનને કારણે $C-X$ બંધ મજબૂત હોય છે,જે વિભાજનને મુશ્કેલ બનાવે છે.
તેથી,$(A)$ સાચું વિધાન છે,પરંતુ $(R)$ ખોટું વિધાન છે.

(A) આ પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે. ન્યુક્લિયોફાઈલ $PhS^-$ એ $-CH_2Cl$ સમૂહના ઇલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બન પર હુમલો કરે છે,જે પ્રાથમિક બેન્ઝાઈલિક હેલાઈડ છે. બેન્ઝીન રિંગ સાથે સીધો જોડાયેલ $-Br$ સમૂહ બેન્ઝાઈલિક ક્લોરાઈડની સરખામણીમાં આ પરિસ્થિતિઓમાં ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન માટે ખૂબ ઓછો સક્રિય છે. તેથી,$PhS^-$ સમૂહ $-Cl$ પરમાણુનું સ્થાન લે છે અને મુખ્ય નીપજ $(A)$ તરીકે $4$-બ્રોમોબેન્ઝાઈલ ફિનાઈલ સલ્ફાઈડ બનાવે છે.

(D) $S_N2$ પ્રક્રિયાઓ માટે આલ્કાઇલ હેલાઇડની પ્રતિક્રિયાશીલતા બે મુખ્ય પરિબળો પર આધાર રાખે છે: અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) અને લિવિંગ ગ્રુપની પ્રકૃતિ.
$1.$ અવકાશી અવરોધ: $S_N2$ પ્રક્રિયાઓ અવકાશી અવરોધ પ્રત્યે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોય છે. પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સ દ્વિતીયક અથવા તૃતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સ કરતા વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે કારણ કે ન્યુક્લિયોફાઇલ કાર્બન પરમાણુ સુધી સરળતાથી પહોંચી શકે છે.
$2.$ લિવિંગ ગ્રુપ: સારું લિવિંગ ગ્રુપ $S_N2$ પ્રક્રિયાનો દર વધારે છે. આયોડાઇડ $(I^-)$ એ ક્લોરાઇડ $(Cl^-)$ કરતા સારું લિવિંગ ગ્રુપ છે કારણ કે તે નિર્બળ બેઇઝ છે.
આપેલા વિકલ્પોની સરખામણી:
- વિકલ્પ $A$ અને $D$ પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સ છે,જ્યારે $B$ અને $C$ દ્વિતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સ છે. તેથી,$A$ અને $D$ એ $B$ અને $C$ કરતા વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે.
- $A$ $(R-CH_2-Cl)$ અને $D$ $(R-CH_2-I)$ વચ્ચે,$D$ વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે કારણ કે $I^-$ એ $Cl^-$ કરતા સારું લિવિંગ ગ્રુપ છે.
આમ,સાયક્લોહેક્સિલ-CH_2-$I$ એ $S_N2$ પ્રક્રિયા તરફ સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે.

(A) આપેલ પ્રક્રિયા એ $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા છે જેમાં પ્રબળ બેઇઝ $(C_2H_5O^-K^+)$ અને ગરમી $(\Delta)$ નો ઉપયોગ થાય છે.
$1$. પ્રક્રિયક $1$-ક્લોરો-$1$-ઇથાઇલ-$2$-મિથાઇલસાયક્લોહેક્ઝેન છે.
$2$. $\beta$-કાર્બન પરથી પ્રોટોન દૂર થવાથી વિલોપન થાય છે:
- ઇથાઇલ ગ્રુપમાંથી પ્રોટોન દૂર થવાથી એક્ઝોસાયક્લિક દ્વિબંધ ધરાવતી નીપજ $(A)$ મળે છે.
- $C_2$ સ્થાન પરથી પ્રોટોન દૂર થવાથી એન્ડોસાયક્લિક દ્વિબંધ ધરાવતી નીપજ $(C)$ મળે છે.
- $C_6$ સ્થાન પરથી પ્રોટોન દૂર થવાથી એન્ડોસાયક્લિક દ્વિબંધ ધરાવતી નીપજ $(D)$ મળે છે.
$3$. નીપજ $(B)$ શક્ય નથી.
$4$. આમ,$A, C,$ અને $D$ શક્ય નીપજો છે.

(C) $S_N1$ પ્રક્રિયાઓમાં,ક્રિયાવિધિમાં સમતલીય કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીનું નિર્માણ થાય છે.
કાર્બોકેટાયન સમતલીય હોવાથી,ન્યુક્લિયોફાઇલ $(I^-)$ સમાન સંભાવના સાથે બંને બાજુથી હુમલો કરી શકે છે.
આ રેસેમાઇઝેશન તરફ દોરી જાય છે,જેના પરિણામે $50\% D$ અને $50\% L$ વિન્યાસનું મિશ્રણ મળે છે.

(A) કોઈ સંયોજન $S_N1$ અને $S_N2$ બંને પ્રક્રિયાઓમાં સમાન નીપજ આપે તે માટે,$S_N1$ માં બનતો કાર્બોકેટાયન સંમિત હોવો જોઈએ અથવા $S_N2$ ઇન્વર્ઝન જેવી જ નીપજ આપવો જોઈએ.
$3$-ક્લોરોસાયક્લોહેક્સ-$1$-ઈનમાં,$S_N1$ ક્રિયાવિધિમાં રેઝોનન્સ-સ્થાયી એલાઈલિક કાર્બોકેટાયનનું નિર્માણ થાય છે. ધન વીજભાર $C_1$ અને $C_3$ સ્થાન વચ્ચે વિસ્થાનિત થઈ શકે છે. ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો બંને સ્થાન પર થઈ શકે છે,જે નીપજોનું મિશ્રણ આપે છે.
જોકે,$3$-ક્લોરોસાયક્લોહેક્સ-$1$-ઈનમાં,બંધારણ એવું છે કે બનતો એલાઈલિક કાર્બોકેટાયન દ્વિબંધના સ્થાનની સાપેક્ષમાં સંમિત છે,અથવા રેઝોનન્સ સ્થાયીકરણને કારણે વિસ્થાપન સમાન નીપજ આપે છે.

(C) ઇથિલિન ડાયક્લોરાઇડ $(ClCH_2-CH_2Cl)$ એ વિસિનલ ડાયહેલાઇડ છે અને ઇથિલિડીન ક્લોરાઇડ $(CH_3-CHCl_2)$ એ જેમિનલ ડાયહેલાઇડ છે.
બંને આલ્કોહોલિક $KOH$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ડિહાઇડ્રોહેલોજનેશન અનુભવે છે.
બંને ડાયહેલાઇડ્સ છે.
જ્યારે તેઓ જલીય $KOH$ (ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયા) સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,ત્યારે તેઓ અલગ નીપજો આપે છે:
$1$. ઇથિલિન ડાયક્લોરાઇડ જલીય $KOH$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઇથિલિન ગ્લાયકોલ $(HOCH_2-CH_2OH)$ બનાવે છે.
$2$. ઇથિલિડીન ક્લોરાઇડ જલીય $KOH$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને અસ્થાયી જેમ-ડાયોલ $(CH_3-CH(OH)_2)$ બનાવે છે,જે તરત જ પાણીનો અણુ ગુમાવીને એસીટાલ્ડિહાઇડ $(CH_3CHO)$ બનાવે છે.
તેથી,વિધાન કે તેઓ જલીય $KOH$ સાથે સમાન નીપજ આપે છે તે ખોટું છે.

(D) સંયોજન $(B)$ $(C_4H_8O)$ હાઇડ્રોક્સિલએમાઇન $(NH_2OH)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઓક્સાઇમ બનાવે છે,જે સૂચવે છે કે તે કાર્બોનિલ સંયોજન છે.
તે ટોલેન્સ કસોટી આપતું ન હોવાથી,તે કીટોન હોવું જોઈએ.
$4-$કાર્બન ધરાવતું એકમાત્ર કીટોન બ્યુટેનોન $(CH_3-CO-CH_2-CH_3)$ છે.
જેમ-ડાયક્લોરાઇડ $(A)$ નું જળવિભાજન કીટોન આપે છે,તેથી $(A)$ એ $2,2-$ડાયક્લોરોબ્યુટેન $(CH_3-CCl_2-CH_2-CH_3)$ હોવું જોઈએ.
$CH_3-CCl_2-CH_2-CH_3 \xrightarrow{H_2O} CH_3-CO-CH_2-CH_3$

(B) ન્યુક્લિયોફિલિસિટી એટલે ઇલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બન પરમાણુને ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ દાન કરવાની ક્ષમતા.
$S_N2$ પ્રક્રિયાઓ માટે,જ્યારે હુમલો કરનારા પરમાણુઓ સમાન હોય અથવા સમાન આવર્તમાં હોય,ત્યારે ન્યુક્લિયોફિલિસિટી સામાન્ય રીતે બેઝિકતા સાથે સંબંધિત હોય છે.
બેઝિકતાની સરખામણી કરતા:
$OH^{-}$ એક પ્રબળ બેઝ છે.
$CH_3COO^{-}$ એ ઋણ વીજભારના રેઝોનન્સ સ્ટેબિલાઇઝેશનને કારણે નિર્બળ બેઝ છે.
$H_2O$ એક તટસ્થ અણુ છે અને તે ત્રણેયમાં સૌથી નિર્બળ ન્યુક્લિયોફાઇલ છે.
તેથી,ન્યુક્લિયોફિલિસિટીનો સાચો ક્રમ $OH^{-} > CH_3COO^{-} > H_2O$ છે.

(A) પ્રક્રિયા નીચે મુજબ આગળ વધે છે:
$1$. $C_{6}H_{5}CH_{2}Br$ એ શુષ્ક ઈથરની હાજરીમાં $Mg$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક,$C_{6}H_{5}CH_{2}MgBr$ બનાવે છે.
$2$. ત્યારબાદ $H_{3}O^{+}$ સાથે જળવિભાજન કરવાથી $MgBr$ સમૂહ હાઇડ્રોજન પરમાણુ દ્વારા બદલાય છે,જે ટોલ્યુઈન $(C_{6}H_{5}CH_{3})$ આપે છે.
સમગ્ર પ્રક્રિયા છે: $C_{6}H_{5}CH_{2}Br \xrightarrow{(i)Mg, \text{Ether}, (ii)H_{3}O^{+}} C_{6}H_{5}CH_{3} + Mg(Br)(OH)$.

(B) લિવિંગ ગ્રુપ ક્ષમતા એ મળતા ઋણ આયનની સ્થિરતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે. વધુ સ્થિર ઋણ આયન એ સારું લિવિંગ ગ્રુપ છે.
$(I)$ $CF_3SO_3^-$ (ટ્રાયફ્લેટ): ઋણ વીજભાર ત્રણ ઓક્સિજન પરમાણુઓ પર વિસ્થાનિકૃત (delocalized) થાય છે અને $CF_3$ સમૂહ પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક $(-I)$ અસર ધરાવે છે,જે તેને સૌથી વધુ સ્થિર બનાવે છે.
$(II)$ $C_6H_5SO_3^-$ (બેન્ઝીન સલ્ફોનેટ): ઋણ વીજભાર ત્રણ ઓક્સિજન પરમાણુઓ પર વિસ્થાનિકૃત થાય છે,પરંતુ ફિનાઈલ સમૂહ $CF_3$ કરતા ઓછો ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક છે.
$(IV)$ $CH_3COO^-$ (એસીટેટ): ઋણ વીજભાર બે ઓક્સિજન પરમાણુઓ પર વિસ્થાનિકૃત થાય છે.
$(III)$ $C_6H_5O^-$ (ફિનોક્સાઈડ): ઋણ વીજભાર રિંગના કાર્બન પરમાણુઓ પર વિસ્થાનિકૃત થાય છે,જે ઓક્સિજન પરમાણુઓ પરના વિસ્થાનિકરણ કરતા ઓછું અસરકારક છે.
આમ,ઋણ આયનોની સ્થિરતાનો ક્રમ $I > II > IV > III$ છે,જે લિવિંગ ગ્રુપ ક્ષમતાનો ક્રમ $I > II > IV > III$ દર્શાવે છે.

(A) ${S_N}^1$ પ્રક્રિયાની પ્રતિક્રિયાત્મકતા લિવિંગ ગ્રુપ $(Br^-)$ દૂર થયા પછી બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$1$. $(I)$ માટે,બનતો કાર્બોકેટાયન સાયક્લોપેન્ટેનાઇલ કેટાયન છે,જે એક દ્વિબંધ સાથે સંસ્પંદન દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$2$. $(II)$ માટે,બનતો કાર્બોકેટાયન સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઇલ કેટાયન છે,જે એરોમેટિક છે ($6 \pi$ ઇલેક્ટ્રોન,હકલનો નિયમ).
$3$. $(III)$ માટે,બનતો કાર્બોકેટાયન બે દ્વિબંધ અને ઓક્સિજન પરમાણુની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ સાથે સંસ્પંદન દ્વારા સ્થિર થાય છે,જે ઓક્સિજન પરમાણુની $+M$ અસરને કારણે તેને અત્યંત સ્થિર બનાવે છે.
સ્થિરતાની સરખામણી કરતા:
- $(III)$ માંથી બનતો કાર્બોકેટાયન ઓક્સિજનની $+M$ અસરને કારણે સૌથી વધુ સ્થિર છે.
- $(II)$ માંથી બનતો કાર્બોકેટાયન એરોમેટિક હોવાથી ખૂબ જ સ્થિર છે.
- $(I)$ માંથી બનતો કાર્બોકેટાયન ત્રણેયમાં સૌથી ઓછો સ્થિર છે કારણ કે તેમાં સૌથી ઓછી સંસ્પંદન સ્થિરતા છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $III > II > I$ છે.

(A) સોલ્વોલિસિસ પ્રતિક્રિયાઓ સામાન્ય રીતે $S_N1$ મિકેનિઝમ દ્વારા આગળ વધે છે,જેમાં કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીનું નિર્માણ એ દર-નિર્ધારક તબક્કો છે.
બનેલા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા સબસ્ટ્રેટની પ્રતિક્રિયાત્મકતા નક્કી કરે છે. વધુ સ્થિર કાર્બોકેટાયન ઝડપથી બને છે,જે ઉચ્ચ પ્રતિક્રિયાત્મકતા તરફ દોરી જાય છે.
$1$. સંયોજન $(I)$ માં,બનેલો કાર્બોકેટાયન બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન છે: $Ph-C^+(CH_3)_2$.
$2$. સંયોજન $(II)$ માં,બનેલો કાર્બોકેટાયન $p-CH_3O-C_6H_4-C^+(CH_3)_2$ છે. મિથોક્સી ગ્રુપ $(-OCH_3)$ એ રેઝોનન્સ ($+M$ અસર) દ્વારા મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ છે,જે કાર્બોકેટાયનને નોંધપાત્ર રીતે સ્થિર કરે છે.
$3$. સંયોજન $(III)$ માં,બનેલો કાર્બોકેટાયન $p-O_2N-C_6H_4-C^+(CH_3)_2$ છે. નાઈટ્રો ગ્રુપ $(-NO_2)$ એ ઇન્ડક્ટિવ $(-I)$ અને રેઝોનન્સ $(-M)$ બંને અસરો દ્વારા મજબૂત ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ છે,જે કાર્બોકેટાયનને અસ્થિર કરે છે.
સ્થિરતાની સરખામણી કરતા: $-OCH_3$ ની $+M$ અસરને કારણે $(II)$ માંથી બનેલો કાર્બોકેટાયન સૌથી વધુ સ્થિર છે. $(I)$ માંથી બનેલો કાર્બોકેટાયન મધ્યમ છે. $-NO_2$ ની $-I$ અને $-M$ અસરોને કારણે $(III)$ માંથી બનેલો કાર્બોકેટાયન સૌથી ઓછો સ્થિર છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ઘટતો ક્રમ $II > I > III$ છે.

(D) પ્રથમ પ્રક્રિયામાં,$2-bromobutane$ આલ્કોહોલિક $KOH$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $E2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા ડીહાઈડ્રોહેલોજનેશન અનુભવે છે. ઝેટસેવના નિયમ મુજબ,વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન મુખ્ય નીપજ છે. ટ્રાન્સ-$2-butene$ એ સિસ-$2-butene$ કરતા વધુ સ્થાયી હોવાથી,$(X)$ એ ટ્રાન્સ-$2-butene$ છે.
બીજી પ્રક્રિયામાં,ચતુર્થક એમોનિયમ ક્ષાર હોફમેન વિલોપન અનુભવે છે. હોફમેનના નિયમ મુજબ,અવકાશી અવરોધને કારણે ઓછો વિસ્થાપિત આલ્કીન મુખ્ય નીપજ છે. આમ,$(Y)$ એ $1-butene$ છે.

(D) $E2$ પ્રક્રિયા થવા માટે,લિવિંગ ગ્રુપ $(Br^-)$ અને $\beta$-હાઈડ્રોજન એન્ટી-પેરીપ્લેનર ગોઠવણીમાં ($180^\circ$ ડાયહેડ્રલ ખૂણો) હોવા જોઈએ.
આપેલ અણુમાં,બ્રોમીન પરમાણુ એક્સિયલ સ્થાનમાં છે (જો આપણે ચેર કન્ફોર્મેશન ધ્યાનમાં લઈએ). જો કે,મિથાઈલ સમૂહોની ચોક્કસ સ્ટીરિયોકેમિસ્ટ્રીને કારણે બાજુના $\beta$-હાઈડ્રોજન બ્રોમીન પરમાણુ સાથે એન્ટી-પેરીપ્લેનર નથી.
ચોક્કસ રીતે કહીએ તો,$\beta$-કાર્બન પરના $C-H$ બંધો $C-Br$ બંધની વિરુદ્ધ (એન્ટી) ગોઠવાયેલા નથી,જે સંકલિત $E2$ મિકેનિઝમ માટે જરૂરી ઓર્બિટલ ઓવરલેપને અટકાવે છે.

(C) $1$. $1$-બ્રોમો-$4$-ક્લોરોબેન્ઝીનની શુષ્ક ઈથરમાં $1$ તુલ્ય $Mg$ સાથેની પ્રક્રિયા વધુ સક્રિય $C-Br$ બંધ પર ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક બનાવે છે,જે નીપજ $(A)$ તરીકે $4$-ક્લોરોફિનાઈલમેગ્નેશિયમ બ્રોમાઈડ આપે છે.
$2$. ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક $(A)$ એક પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઈલ તરીકે વર્તે છે. તે $2$-ક્લોરોઈથેનોલ $(HO-CH_2-CH_2-Cl)$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
$3$. $2$-ક્લોરોઈથેનોલમાં રહેલા હાઈડ્રોક્સિલ સમૂહ $(-OH)$ નો એસિડિક હાઈડ્રોજન ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક દ્વારા દૂર થાય છે,જેના પરિણામે ક્લોરોબેન્ઝીન બને છે.
$4$. વિકલ્પો જોતા,વિકલ્પ $(C)$ ક્લોરોબેન્ઝીન છે,જે આ પ્રક્રિયાની મુખ્ય નીપજ છે.

(A) $(R)$ અથવા $(S)$ વિન્યાસ નક્કી કરવા માટે,આપણે Cahn-Ingold-Prelog $(CIP)$ નિયમોના આધારે કાયરલ કાર્બન સાથે જોડાયેલા સમૂહોને અગ્રતા આપીએ છીએ:
$1$. $-Cl$ (પરમાણુ ક્રમાંક $17$) ની અગ્રતા સૌથી વધુ $(1)$ છે.
$2$. $4$-ક્લોરોફિનાઈલ ગ્રુપની અગ્રતા $(2)$ છે.
$3$. $-D$ (ડ્યુટેરિયમ) ની અગ્રતા $(3)$ છે.
$4$. $-H$ (હાઇડ્રોજન) ની અગ્રતા $(4)$ છે.
વિકલ્પ $(A)$ માં આપેલી રચનામાં,જો આપણે $C-H$ બંધની દિશામાં જોઈએ,તો $1(Cl)$ $\rightarrow 2(phenyl)$ $\rightarrow 3(D)$ નો ક્રમ ઘડિયાળના કાંટાની દિશામાં (clockwise) મળે છે,જે $(R)$-વિન્યાસ દર્શાવે છે.

(C) $SN^2$ પ્રક્રિયા માટે આલ્કાઈલ હેલાઈડની સક્રિયતાનો ક્રમ અવકાશી અવરોધને કારણે $Primary > Secondary > Tertiary$ હોય છે.
વધુમાં,સમાન આલ્કાઈલ સમૂહ માટે,લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતાનો ક્રમ $I^- > Br^- > Cl^- > F^-$ હોય છે.
આપેલા વિકલ્પોની સરખામણી કરતા:
$(A)$ $CH_3CH_2CH_2CH_2Cl$ એ પ્રાથમિક આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડ છે.
$(B)$ $CH_3CH(Cl)CH_3$ એ દ્વિતીયક આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડ છે.
$(C)$ $CH_3CH_2Br$ એ પ્રાથમિક આલ્કાઈલ બ્રોમાઈડ છે.
$(D)$ $(CH_3)_2CHCH_2Cl$ એ $\beta$-કાર્બન પર શાખા ધરાવતું પ્રાથમિક આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડ છે.
પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ્સ વચ્ચે,$CH_3CH_2Br$ $(C)$ એ $CH_3CH_2CH_2CH_2Cl$ $(A)$ કરતા વધુ સક્રિય છે કારણ કે $Br^-$ એ $Cl^-$ કરતા સારું લિવિંગ ગ્રુપ છે. તેથી,$CH_3CH_2Br$ એ $SN^2$ પ્રક્રિયા માટે સૌથી વધુ સક્રિય છે.

(C) જ્યારે $AgNO_3$ ત્વચાના સંપર્કમાં આવે છે,ત્યારે તેનું ધાત્વિક સિલ્વર $(Ag)$ માં રિડક્શન થાય છે.
કાળા ડાઘા ઝીણા વિભાજિત ધાત્વિક સિલ્વરના નિર્માણને કારણે દેખાય છે,જેનો રંગ કાળો હોય છે.

(D) આ પ્રક્રિયામાં $3\text{-iodobenzyl chloride}$ માં રહેલા ક્લોરિન પરમાણુનું સાયનાઇડ આયન $(CN^-)$ દ્વારા ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન થાય છે.
$DMF$ (ધ્રુવીય એપ્રોટિક દ્રાવક) માં $NaCN$ પ્રક્રિયક $S_N2$ પ્રક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપે છે.
બેન્ઝીલિક કાર્બન તેની સંક્રાંતિ અવસ્થાની સ્થિરતાને કારણે $S_N2$ વિસ્થાપન માટે ખૂબ જ સક્રિય હોય છે.
બેન્ઝીન રિંગ સાથે જોડાયેલ આયોડિન પરમાણુ બેન્ઝીલિક ક્લોરાઇડની તુલનામાં ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન માટે ઘણો ઓછો સક્રિય હોય છે.
તેથી,$CN^-$ આયન પસંદગીયુક્ત રીતે બેન્ઝીલિક સ્થાન પરના $Cl$ પરમાણુને બદલે છે,જેના પરિણામે $3\text{-iodobenzyl cyanide}$ મળે છે.
સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(D) પ્રકાશની હાજરીમાં હેલોજનેશન મુક્ત મુલક (free radical) માર્ગને અનુસરે છે અને આલ્કાઈલ સમૂહ સાથે પ્રક્રિયા કરીને હેલોઆલ્કાઈલ આપે છે.
આમ બનેલ હેલોઆલ્કાઈલ આલ્કલાઇન માધ્યમમાં વિસ્થાપન પ્રક્રિયા અનુભવે છે અને હેલોજન પરમાણુને દૂર કરીને આલ્કોહોલ બનાવે છે.
ટોલ્યુઈન સાથેની પ્રક્રિયા નીચે મુજબ દર્શાવી શકાય:
$C_6H_5CH_3$ $\xrightarrow{Cl_2, hv} C_6H_5CH_2Cl$ $\xrightarrow{\text{aq. } NaOH} C_6H_5CH_2OH$
આમ,સૂર્યપ્રકાશમાં ટોલ્યુઈનનું મોનોક્લોરિનેશન અને ત્યારબાદ જલીય $NaOH$ સાથે હાઇડ્રોલિસિસ કરવાથી બેન્ઝાઈલ આલ્કોહોલ મળે છે.

(A) આ પ્રક્રિયા આલ્કોહોલિક $KOH$ નો ઉપયોગ કરીને આલ્કાઈલ હેલાઈડનું ડિહાઈડ્રોહેલોજિનેશન (વિલોપન પ્રક્રિયા,ખાસ કરીને $E2$ મિકેનિઝમ) છે.
પ્રક્રિયક $Ph-CH_2-CH(Cl)-CH(CH_3)_2$ છે.
વિલોપન $\alpha$-કાર્બન પરથી $Cl$ પરમાણુ અને પાડોશી $\beta$-કાર્બન પરથી હાઈડ્રોજન પરમાણુ દૂર કરીને થાય છે.
અહીં બે શક્ય $\beta$-કાર્બન છે:
$1$. ફિનાઈલ ગ્રુપ તરફનો $\beta$-કાર્બન $(Ph-CH_2-)$: અહીંથી $H$ દૂર કરવાથી $Ph-CH=CH-CH(CH_3)_2$ મળે છે.
$2$. આઈસોપ્રોપાઈલ ગ્રુપ તરફનો $\beta$-કાર્બન: અહીંથી $H$ દૂર કરવાથી $Ph-CH_2-CH=C(CH_3)_2$ મળે છે.
ઝેટસેવના નિયમ મુજબ,વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન મુખ્ય નીપજ હોય છે.
$Ph-CH_2-CH=C(CH_3)_2$ એ ટ્રાય-વિસ્થાપિત આલ્કીન છે,જ્યારે $Ph-CH=CH-CH(CH_3)_2$ એ ડાય-વિસ્થાપિત આલ્કીન છે.
તેથી,$Ph-CH_2-CH=C(CH_3)_2$ એ મુખ્ય નીપજ છે.

(B) ઝિંક અને મંદ $HCl$ સાથે આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(R-X)$ નું રિડક્શન $C-X$ બંધના વિભાજન પર આધારિત છે.
જેમ સમૂહમાં નીચે તરફ જઈએ તેમ હેલોજન પરમાણુનું કદ વધે છે,તેથી બંધ લંબાઈ વધે છે અને $C-X$ બંધની બંધ વિયોજન ઉર્જા ઘટે છે.
પરિણામે,આલ્કાઈલ હેલાઈડની રિડક્શન પ્રત્યેની પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો વધતો ક્રમ $R-Cl < R-Br < R-I$ છે.

(C) ડીહાઈડ્રોહેલોજિનેશન $Saytzeff$ ના નિયમનું પાલન કરે છે,જ્યાં વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન મુખ્ય નીપજ હોય છે.
$s-$બ્યુટાઈલ ક્લોરાઈડ $(CH_3-CH_2-CHCl-CH_3)$ માં બે અલગ પ્રકારના $\beta-$હાઈડ્રોજન ઉપલબ્ધ છે.
$Alc. KOH$ સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી,તે વિલોપન પ્રક્રિયા દ્વારા નીપજોનું મિશ્રણ બનાવે છે:
$CH_3-CH_2-CHCl-CH_3 \xrightarrow{Alc. KOH} CH_3-CH=CH-CH_3$ (બ્યુટ$-2-$ઈન) $+ CH_3-CH_2-CH=CH_2$ (બ્યુટ$-1-$ઈન).
આમ,$s-$બ્યુટાઈલ ક્લોરાઈડ એક કરતા વધુ નીપજ આપે છે.

(B) $1$. બેન્ઝાઈલ બ્રોમાઈડ $(C_6H_5CH_2Br)$ ની શુષ્ક ઈથરની હાજરીમાં મેગ્નેશિયમ સાથે પ્રક્રિયા થતા ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક,બેન્ઝાઈલ મેગ્નેશિયમ બ્રોમાઈડ $(C_6H_5CH_2MgBr)$ બને છે,જે $'X'$ છે.
$2$. ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકો પ્રબળ બેઝ છે અને તે ઇથેનોલ $(C_2H_5OH)$ જેવા પ્રોટિક સંયોજનો સાથે પ્રક્રિયા કરીને અનુરૂપ હાઈડ્રોકાર્બન બનાવે છે.
$3$. પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $C_6H_5CH_2MgBr + C_2H_5OH \rightarrow C_6H_5CH_3 + C_2H_5OMgBr$.
$4$. અહીં,$C_6H_5CH_3$ એ ટોલ્યુઈન છે,જે સંયોજન $'Y'$ છે.

(B) $SN^2$ પ્રક્રિયાઓમાં,પ્રતિક્રિયાત્મકતા મુખ્યત્વે અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) પર આધાર રાખે છે. આલ્કાઈલ હેલાઈડ્સ માટે પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો સામાન્ય ક્રમ $Methyl > Primary (1^\circ) > Secondary (2^\circ) > Tertiary (3^\circ)$ છે.
$(II)$ $CH_3-Br$ એ મિથાઈલ હેલાઈડ છે,જેમાં સૌથી ઓછો અવકાશી અવરોધ હોય છે અને તે સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે.
$(IV)$ $CH_3-CH_2-Br$ એ પ્રાથમિક $(1^\circ)$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
$(III)$ $CH_3-CH(Br)-CH_3$ એ દ્વિતીયક $(2^\circ)$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
$(I)$ $CH_2=CH-Br$ એ વિનાઈલ હેલાઈડ છે,જે સૌથી ઓછું પ્રતિક્રિયાશીલ છે કારણ કે સંસ્પંદન (resonance) ને લીધે $C-Br$ બંધમાં આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા હોય છે,જેને તોડવું ખૂબ મુશ્કેલ છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો સાચો ઘટતો ક્રમ $II > IV > III > I$ છે.

(C) પેરોક્સાઈડ $(R_2O_2)$ ની હાજરીમાં સ્ટાયરીન અને $HBr$ ની પ્રક્રિયા મુક્ત મુલક ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે,જે એન્ટી-માર્કોવનીકોવના નિયમને અનુસરે છે.
$1$. પેરોક્સાઈડનું હોમોલિટીક વિભાજન થઈને આલ્કોક્સી મુલક $(RO^{\bullet})$ બને છે.
$2$. આલ્કોક્સી મુલક $HBr$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને બ્રોમીન મુલક $(Br^{\bullet})$ ઉત્પન્ન કરે છે.
$3$. બ્રોમીન મુલક સ્ટાયરીનના દ્વિબંધ પર હુમલો કરીને કાર્બન-કેન્દ્રિત મુલક બનાવે છે. બે શક્યતાઓ છે:
- ટર્મિનલ કાર્બન પર હુમલો કરવાથી વધુ સ્થાયી બેન્ઝિલિક મુલક $(Ph-CH^{\bullet}-CH_2Br)$ બને છે.
- આંતરિક કાર્બન પર હુમલો કરવાથી ઓછો સ્થાયી દ્વિતીયક મુલક $(Ph-CH(Br)-CH_2^{\bullet})$ બને છે.
$4$. વધુ સ્થાયી બેન્ઝિલિક મુલક $HBr$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને મુખ્ય નીપજ $1$-બ્રોમો-$2$-ફિનાઈલઈથેન $(Ph-CH_2-CH_2Br)$ બનાવે છે.

(B) ક્લોરોપિક્રિન,જેને ટ્રાયક્લોરોનાઈટ્રોમિથેન $(CCl_3NO_2)$ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે,તે ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ ની સાંદ્ર નાઈટ્રિક એસિડ $(HNO_3)$ સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવે છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા: $CHCl_3 + HNO_3 \xrightarrow{\Delta} CCl_3NO_2 + H_2O$.
આ સંયોજન એક શક્તિશાળી અશ્રુજનક છે અને તેનો ઉપયોગ રાસાયણિક યુદ્ધના એજન્ટ તરીકે કરવામાં આવ્યો છે.

(C) $S_N1$ પ્રક્રિયા પ્રત્યેની સક્રિયતા મધ્યવર્તી તરીકે બનતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે. કાર્બોકેટાયન જેટલો વધુ સ્થિર,પ્રક્રિયા તેટલી ઝડપી.
$1.$ બેન્ઝાઇલ બ્રોમાઇડ અને બેન્ઝાઇલ ક્લોરાઇડ બેન્ઝાઇલ કાર્બોકેટાયન $(C_6H_5CH_2^+)$ બનાવે છે,જે રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$2.$ $1-$મિથાઇલસાયક્લોહેક્સાઇલ ક્લોરાઇડ તૃતીયક $(3^{\circ})$ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે ઇન્ડક્ટિવ અસર અને હાઇપરકોન્જુગેશનને કારણે પ્રાથમિક બેન્ઝાઇલ કાર્બોકેટાયન કરતા વધુ સ્થિર છે.
$3.$ ક્લોરોબેન્ઝીન સરળતાથી $S_N1$ પ્રક્રિયા આપતું નથી કારણ કે રેઝોનન્સને લીધે $C-Cl$ બંધમાં આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા હોય છે.
લીવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતાની સરખામણી કરતા,$Br^-$ એ $Cl^-$ કરતા સારું લીવિંગ ગ્રુપ છે. તેથી,બેન્ઝાઇલ બ્રોમાઇડ એ બેન્ઝાઇલ ક્લોરાઇડ કરતા વધુ સક્રિય છે. જોકે,$1$-મિથાઇલસાયક્લોહેક્સાઇલ ક્લોરાઇડમાંથી બનતો તૃતીયક કાર્બોકેટાયન એ પ્રાથમિક બેન્ઝાઇલ કાર્બોકેટાયન કરતા ઘણો વધુ સ્થિર છે. આમ,$1$-મિથાઇલસાયક્લોહેક્સાઇલ ક્લોરાઇડ $S_N1$ પ્રત્યે સૌથી વધુ સક્રિય છે.

(A) જ્યારે કાઈરલ કાર્બન પરમાણુ પર ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા થાય છે,ત્યારે સામાન્ય રીતે $S_N1$ મિકેનિઝમ દ્વારા રેસેમિક મિશ્રણ રચાય છે.
સંયોજન $(a)$ $CH_3-CH(Br)-C_2H_5$ ($2$-બ્રોમોબ્યુટેન) કાઈરલ છે કારણ કે કાર્બન પરમાણુ ચાર અલગ-અલગ સમૂહો સાથે જોડાયેલ છે: $-H$,$-CH_3$,$-C_2H_5$,અને $-Br$.
વિસ્થાપન પર,તે સમતલીય કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બનાવે છે,જે રેસેમાઇઝેશન તરફ દોરી જાય છે.
સંયોજન $(b)$ અને $(c)$ અકાઈરલ છે અને રેસેમિક મિશ્રણ બનાવતા નથી.
તેથી,માત્ર સંયોજન $(a)$ રેસેમિક મિશ્રણ બનાવે છે.

(C) ડીહાઈડ્રોહેલોજનેશનમાં દ્વિબંધ બનાવવા માટે હાઈડ્રોજન અને હેલોજન પરમાણુનું વિલોપન થાય છે. સક્રિયતા સંક્રાંતિ અવસ્થાની સ્થિરતા અને બનતા આલ્કીન પર આધાર રાખે છે.
$A$: ક્લોરોસાયક્લોહેક્ઝેન એ દ્વિતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
$B$: $1$-મિથાઈલ-$1$-ક્લોરોસાયક્લોહેક્ઝેન એ તૃતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
$C$: $3$-ક્લોરોસાયક્લોહેક્ઝીન એ એલાઈલિક હેલાઈડ છે. એલાઈલિક હેલાઈડ વિલોપન પ્રત્યે ખૂબ જ સક્રિય હોય છે કારણ કે પરિણામી નીપજ સંયુગ્મિત ડાઈન ($1,3$-સાયક્લોહેક્ઝાડાઈન) છે,જે રેઝોનન્સને કારણે વધુ સ્થિર છે.
$D$: $4$-ક્લોરોસાયક્લોહેક્ઝીન પણ એલાઈલિક હેલાઈડ છે,પરંતુ તેમાં બનતો દ્વિબંધ અગાઉના દ્વિબંધ સાથે સંયુગ્મિત હોતો નથી,તેથી તે $C$ કરતા ઓછો સ્થિર છે.
તેથી,$3$-ક્લોરોસાયક્લોહેક્ઝીન સૌથી વધુ સક્રિય છે.