Properties of Haloalkanes Questions in Gujarati

(A) આ પ્રક્રિયા બે તબક્કામાં થાય છે:
$1$. $4$-હાઈડ્રોક્સીબેન્ઝાઈલ આલ્કોહોલની ગરમ $(\Delta)$ $HCl$ સાથેની પ્રક્રિયા આલ્કોહોલિક $-OH$ સમૂહનું $-Cl$ દ્વારા વિસ્થાપન કરે છે,જેનાથી નીપજ $A$ તરીકે $4$-(ક્લોરોમિથાઈલ)ફિનોલ મળે છે.
$2$. $A$ ની એસિટોનમાં $NaI$ સાથેની પ્રક્રિયા (ફિંકલસ્ટીન પ્રક્રિયા) $S_N2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે,જેમાં $-Cl$ પરમાણુનું $-I$ પરમાણુ દ્વારા વિસ્થાપન થઈને નીપજ $B$ તરીકે $4$-(આયોડોમિથાઈલ)ફિનોલ મળે છે.

(B) આપેલ પ્રક્રિયા એ ક્વોટરનરી એમોનિયમ ક્ષાર $(CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH(N^{+}(CH_{3})_{3})CH_{3})$ ની બેઇઝ $(C_{2}H_{5}ONa)$ નો ઉપયોગ કરીને થતી વિલોપન પ્રક્રિયા છે.
આ હોફમેન વિલોપન પ્રક્રિયાનું ઉદાહરણ છે.
હોફમેન વિલોપનમાં,મોટા કદના લિવિંગ ગ્રુપ $(N^{+}(CH_{3})_{3})$ ને કારણે અવકાશી અવરોધને લીધે ઓછું વિસ્થાપિત આલ્કીન મુખ્ય નીપજ તરીકે બને છે.
તેથી,ટર્મિનલ આલ્કીન $CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH=CH_{2}$ એ મુખ્ય નીપજ $(A)$ છે અને આંતરિક આલ્કીન $CH_{3}CH_{2}CH=CHCH_{3}$ એ ગૌણ નીપજ $(B)$ છે.

(A) $NaCN$ એક આયનીય સંયોજન છે,તેથી તે દ્રાવણમાં $CN^-$ આયનો આપે છે. કાર્બન પરમાણુ નાઇટ્રોજન પરમાણુ કરતા વધુ ન્યુક્લિયોફિલિક છે,જે મુખ્ય નીપજ તરીકે આલ્કાઇલ સાયનાઇડ $(R-CN)$ બનાવે છે.
$AgCN$ એક સહસંયોજક સંયોજન છે. નાઇટ્રોજન પરમાણુ પાસે ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલા માટે લોન પેર ઇલેક્ટ્રોન ઉપલબ્ધ હોય છે,જ્યારે કાર્બન પરમાણુ સિલ્વર સાથે સહસંયોજક બંધમાં જોડાયેલ હોય છે. આ મુખ્ય નીપજ તરીકે આલ્કાઇલ આઇસોસાયનાઇડ $(R-NC)$ બનાવે છે.
તેથી,$AgCN$ સાથેની પ્રતિક્રિયા માટે,નીપજ $A$ એ $CH_3CH_2NC$ (ઇથાઇલ આઇસોસાયનાઇડ) છે,અને $NaCN$ સાથેની પ્રતિક્રિયા માટે,નીપજ $B$ એ $CH_3CH_2CN$ (ઇથાઇલ સાયનાઇડ) છે.

(C) $S_{N}1$ પ્રક્રિયા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી સંયોજનના નિર્માણ દ્વારા આગળ વધે છે. $S_{N}1$ પ્રક્રિયાનો દર બનતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$I$: આ વિનાઇલિક હેલાઇડ છે. પરિણામી વિનાઇલિક કાર્બોકેટાયન ખૂબ જ અસ્થિર છે કારણ કે ધન વીજભારિત કાર્બન $sp$ સંકરણ ધરાવે છે.
$II$: આ ટર્ટ-બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડ છે. તે સ્થિર $3^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે હાઇપરકોન્જુગેશન દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$III$: આ $p$-મેથોક્સિબેન્ઝાઇલ બ્રોમાઇડ છે. તે રેઝોનન્સ-સ્થિર બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે $-OCH_3$ જૂથની ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ $+R$ અસર દ્વારા વધુ સ્થિર થાય છે.
$IV$: આ બ્રિજહેડ બ્રોમાઇડ છે. બ્રિજહેડ સ્થાન પર કાર્બોકેટાયનનું નિર્માણ બ્રેડ્ટના નિયમને કારણે ખૂબ જ અસ્થિર છે,જે કાર્બોકેટાયન માટે જરૂરી સમતલીય ભૂમિતિને અટકાવે છે.
તેથી,માત્ર સંયોજનો $II$ અને $III$ જ $S_{N}1$ પ્રક્રિયા આપી શકે છે.

(B) આ રૂપાંતરણમાં સ્ટાયરીનનું $(1-\text{bromoethyl})\text{benzene}$ માં રૂપાંતર અને ત્યારબાદ ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન દ્વારા $(1-\text{cyanoethyl})\text{benzene}$ બનાવવાનો સમાવેશ થાય છે.
તબક્કો $1$: સ્ટાયરીન $HBr$ સાથે માર્કોવનીકોવના નિયમ મુજબ ઇલેક્ટ્રોફિલિક યોગશીલ પ્રક્રિયા કરીને $(1-\text{bromoethyl})\text{benzene}$ આપે છે.
તબક્કો $2$: મળેલ આલ્કાઇલ બ્રોમાઇડ $NaCN$ સાથે ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા કરીને બ્રોમીન પરમાણુને સાયનો ગ્રુપ $(-CN)$ વડે બદલે છે,જેથી અંતિમ નીપજ મળે છે.

(B) તૃતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ,$(CH_{3})_{3}CCl$ અને પ્રબળ બેઈઝ,$CH_{3}CH_{2}ONa$ વચ્ચે ઇથેનોલમાં થતી પ્રક્રિયા મુખ્યત્વે $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા છે.
$(CH_{3})_{3}CCl$ તૃતીયક હેલાઈડ હોવાથી,અવકાશીય અવરોધને કારણે વિસ્થાપન પ્રક્રિયા મુશ્કેલ બને છે.
પ્રબળ બેઈઝ $CH_{3}CH_{2}O^-$ એ $\beta$-કાર્બન પરથી પ્રોટોન દૂર કરે છે,જેના પરિણામે આલ્કીન બને છે.
પ્રક્રિયા: $(CH_{3})_{3}CCl + CH_{3}CH_{2}ONa \rightarrow CH_{2}=C(CH_{3})_{2} + CH_{3}CH_{2}OH + NaCl$.
મુખ્ય નીપજ $2$-મિથાઈલપ્રોપીન છે,જે વિકલ્પ $B$ દર્શાવે છે.

(C) $S_N 1$ પ્રક્રિયાનો દર પ્રક્રિયાના નિર્ણાયક તબક્કામાં બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે. કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા જેટલી વધારે,તેટલી પ્રતિક્રિયાત્મકતા વધારે.
બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીઓ નીચે મુજબ છે:
$1$. $CH_3-CO-CH_2^+$ (કાર્બોનિલ સમૂહની પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષક અસરને કારણે સૌથી ઓછું સ્થિર).
$2$. $CH_3-CH_2-CH_2^+$ ($1^\circ$ કાર્બોકેટાયન).
$3$. $(CH_3)_3C^+$ ($3^\circ$ કાર્બોકેટાયન,હાયપરકોન્જુગેશન અને ઇન્ડક્ટિવ અસરને કારણે સૌથી વધુ સ્થિર).
આમ,કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાનો ક્રમ $(CH_3)_3C^+ > CH_3-CH_2-CH_2^+ > CH_3-CO-CH_2^+$ છે.
તેથી,$S_N 1$ પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $3 > 2 > 1$ છે.

(A) $AlCl_3$ ની હાજરીમાં,આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(CH_3)_2CHCH_2Cl$ આયનીકરણ પામીને પ્રાથમિક કાર્બોકેટાયન $(CH_3)_2CHCH_2^+$ બનાવે છે.
આ પ્રાથમિક કાર્બોકેટાયન અસ્થાયી હોવાથી તે $1,2$-હાઈડ્રાઈડ શિફ્ટ દ્વારા વધુ સ્થાયી તૃતીયક કાર્બોકેટાયન $(CH_3)_2C^+CH_3$ માં રૂપાંતરિત થાય છે.
ઈથાઈલબેન્ઝિન એ ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક સમૂહ છે. ઓર્થો સ્થાન પર અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ને કારણે,મોટો ટર્ટ-બ્યુટાઈલ સમૂહ ઈથાઈલબેન્ઝિનના પેરા સ્થાન પર હુમલો કરીને મુખ્ય નીપજ તરીકે $1$-ઈથાઈલ-$4$-ટર્ટ-બ્યુટાઈલબેન્ઝિન બનાવે છે.

(B) $(R)-2-$બ્રોમોબ્યુટેન એ દ્વિતીયક $(2^{\circ})$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
જ્યારે તેની પ્રક્રિયા $aq. \, NaOH$ સાથે કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયા આપે છે.
તે દ્વિતીયક હેલાઈડ હોવાથી,આ પ્રક્રિયા મુખ્યત્વે $S_N1$ મિકેનિઝમ દ્વારા થાય છે,જેમાં સમતલીય કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બને છે.
ન્યુક્લિયોફાઈલ $(OH^-)$ કાર્બોકેટાયન પર બંને બાજુથી સમાન સંભાવના સાથે હુમલો કરી શકે છે,જેના પરિણામે $2-$બ્યુટેનોલના $(R)$ અને $(S)$ બંને એનાન્શિયોમર સમાન પ્રમાણમાં મળે છે.
આ પ્રક્રિયાને રેસેમાઈઝેશન કહેવામાં આવે છે,અને મળતી નીપજ રેસેમિક મિશ્રણ છે.

(A) હેલોઆલ્કેન અને $AgNO_3$ વચ્ચેની પ્રક્રિયા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી દ્વારા થાય છે. કાર્બોકેટાયન જેટલું વધુ સ્થાયી,તેટલી પ્રક્રિયા ઝડપી અને અવક્ષેપ મળવાની શક્યતા વધુ.
આપેલ ચક્રીય ઈથર બંધારણમાં,$Cl^a$ પરમાણુ ઓક્સિજન પરમાણુની બાજુના કાર્બન સાથે જોડાયેલ છે.
જ્યારે $Cl^a$ ક્લોરાઈડ આયન તરીકે દૂર થાય છે,ત્યારે બનતો કાર્બોકેટાયન ઓક્સોકાર્બેનિયમ આયન છે,જે બાજુના ઓક્સિજન પરમાણુના અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મ દ્વારા સંસ્પંદન (resonance) અસરથી ખૂબ જ સ્થાયી થાય છે $(O-C^+ \leftrightarrow O^+=C)$.
આ સંસ્પંદન સ્થિરતાને કારણે આ કાર્બોકેટાયનનું નિર્માણ અન્ય સ્થાનો $(Cl^b, Cl^c, Cl^d)$ કરતા વધુ ઝડપી અને સરળ છે.
તેથી,$Cl^a$ એ $AgNO_3$ સાથે સૌથી સરળતાથી પ્રક્રિયા કરશે.

(C) આ પ્રક્રિયા $S_{N}2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે. ન્યુક્લિયોફાઇલ $CN^{-}$ પ્રાથમિક આલ્કાઇલ ક્લોરાઇડ કાર્બન પર હુમલો કરે છે,જે આપેલ અણુમાં $S_{N}2$ વિસ્થાપન માટે સૌથી વધુ સક્રિય સ્થાન છે. $Cl^{-}$ આયન લિવિંગ ગ્રુપ તરીકે કાર્ય કરે છે. આલ્કીનના $sp^{2}$ કાર્બન સાથે જોડાયેલ $Br$ પરમાણુનું આ પરિસ્થિતિઓમાં સરળતાથી વિસ્થાપન થતું નથી. તેથી,$CN$ સમૂહ $Cl$ પરમાણુનું સ્થાન લે છે,જેના પરિણામે નીપજ $(iii)$ મળે છે.

(C) સોલ્વોલિસિસનો દર લિવિંગ ગ્રુપ $(Br^-)$ દૂર થયા પછી બનતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
વિકલ્પ $C$ માં,સંયોજન $Me-CH(Br)-CH(CH_3)-Ph$ છે. $Br^-$ દૂર થવાથી,તે ફિનાઈલ ગ્રુપ અને મિથાઈલ ગ્રુપની બાજુમાં સેકન્ડરી કાર્બોકેટાયન બનાવે છે.
આ કાર્બોકેટાયન ફિનાઈલ ગ્રુપની રેઝોનન્સ અસર અને મિથાઈલ ગ્રુપની ઇન્ડક્ટિવ અસર $(+I)$ દ્વારા સ્થિર થાય છે,જે તેને આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી વધુ સ્થિર બનાવે છે.
તેથી,વિકલ્પ $C$ માં આપેલું સંયોજન સૌથી ઝડપી સોલ્વોલિસિસ અનુભવે છે.

(A) સંયોજન $X$ આલ્કોહોલિક $AgNO_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સફેદ અવક્ષેપ આપે છે,જે પ્રતિક્રિયાશીલ હેલોજન પરમાણુ (જેમ કે બેન્ઝિલિક બ્રોમાઇડ) ની હાજરી સૂચવે છે.
ઓક્સિડેશન પર,$X$ એ $C_8H_6O_4$ સૂત્ર ધરાવતો એસિડ આપે છે. આ એસિડ થેલિક એસિડ $(benzene-1,2-dicarboxylic \ acid)$ છે,જે ગરમ કરવા પર ચક્રીય એનહાઇડ્રાઇડ (થેલિક એનહાઇડ્રાઇડ) બનાવવા માટે જાણીતું છે.
$X$ ઓક્સિડેશન પર થેલિક એસિડ ઉત્પન્ન કરે તે માટે,તે ઓર્થો-વિસ્થાપિત બેન્ઝીન વ્યુત્પન્ન હોવું જોઈએ જેમાં બે સાઇડ ચેઇન હોય જેનું ઓક્સિડેશન $-COOH$ જૂથોમાં થઈ શકે. આ માટેનું બંધારણ $o-xylene$ વ્યુત્પન્ન છે,ખાસ કરીને $1-(bromomethyl)-2-methylbenzene$.
આમ,સંયોજન $X$ એ $o-methylbenzyl \ bromide$ (અથવા $1-(bromomethyl)-2-methylbenzene$) છે.

(C) આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડ $(R-Cl)$ નું જળવિભાજન ધીમું છે કારણ કે $Cl^-$ એ નબળો ન્યુક્લિયોફાઈલ છે.
જ્યારે $NaI$ ઉમેરવામાં આવે છે,ત્યારે $I^-$ એક મજબૂત ન્યુક્લિયોફાઈલ તરીકે કાર્ય કરે છે અને $S_N2$ પ્રક્રિયા દ્વારા આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડ પર હુમલો કરીને આલ્કાઈલ આયોડાઈડ $(R-I)$ બનાવે છે.
$I^-$ એ $Cl^-$ કરતા ઘણો સારો લિવિંગ ગ્રુપ હોવાથી,આલ્કોહોલ $(R-OH)$ બનાવવા માટે $R-I$ નું અનુગામી જળવિભાજન ખૂબ ઝડપથી થાય છે.
આમ,$I^-$ આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડને વધુ સક્રિય આલ્કાઈલ આયોડાઈડમાં રૂપાંતરિત કરીને ઉદ્દીપક તરીકે કાર્ય કરે છે.
$A$ અને $R$ બંને સાચા છે,અને $R$ એ $A$ ની સાચી સમજૂતી છે.

(C) $AgNO_3$ સાથે કાર્બનિક હેલાઈડની પ્રક્રિયા કાર્બોકેટાયનના નિર્માણ દ્વારા થાય છે.
માત્ર તે જ ક્લોરિન પરમાણુઓ જે સ્થિર કાર્બોકેટાયન (જેમ કે બેન્ઝિલિક અથવા તૃતીયક) બનાવી શકે છે અથવા સરળતાથી આયનીકરણ પામી શકે છે,તે $AgNO_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $AgCl$ ના અવક્ષેપ આપે છે.
$1$. બેન્ઝિન રિંગ પરનો ક્લોરિન પરમાણુ (એરિલ ક્લોરાઇડ) આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતાને કારણે $AgNO_3$ પ્રત્યે સક્રિય નથી.
$2$. વિનાઇલિક ક્લોરિન પરમાણુ પણ સક્રિય નથી.
$3$. દ્વિતીયક બેન્ઝિલિક ક્લોરિન પરમાણુ એક સ્થિર બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે $AgNO_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $1$ મોલ $AgCl$ આપે છે.
$4$. તૃતીયક આલ્કાઇલ ક્લોરિન પરમાણુ એક સ્થિર તૃતીયક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે $AgNO_3$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $1$ મોલ $AgCl$ આપે છે.
આમ,કુલ $2$ મોલ $AgCl$ બને છે.
તેથી,$X = 2$.

(C) કાઇરલ કાર્બન પરમાણુ તે છે જે ચાર અલગ-અલગ સમૂહો સાથે જોડાયેલ હોય છે.
ચાલો બંધારણોનું વિશ્લેષણ કરીએ:
$A$. $2-$બ્રોમો$-1-$ડ્યુટેરોબ્યુટેન: $CH_3-CH_2-CH(Br)-CH_2D$. અહીં,$C-2$ કાઇરલ છે. માત્ર એક કાઇરલ કેન્દ્ર છે.
$B$. $2-$બ્રોમો$-2-$ડ્યુટેરોબ્યુટેન: $CH_3-CH_2-C(Br)(D)-CH_3$. અહીં,$C-2$ કાઇરલ છે. માત્ર એક કાઇરલ કેન્દ્ર છે.
$C$. $2-$બ્રોમો$-3-$ડ્યુટેરોબ્યુટેન: $CH_3-CH(Br)-CH(D)-CH_3$. અહીં,$C-2$ અને $C-3$ બંને કાઇરલ છે. આ અણુમાં બે કાઇરલ કાર્બન પરમાણુઓ છે.
$D$. $2-$બ્રોમો$-1-$ડ્યુટેરો$-2-$મિથાઈલપ્રોપેન: $(CH_3)_2C(Br)-CH_2D$. કોઈ કાઇરલ કાર્બન પરમાણુ નથી.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(C) ડીહાઈડ્રોહેલોજનેશનમાં આલ્કીન બનાવવા માટે પાસપાસેના કાર્બન પરથી $H$ અને $X$ દૂર કરવામાં આવે છે.
$A$) $1-$બ્રોમો$-2-$મિથાઈલબ્યુટેન: માત્ર એક $\beta$-હાઈડ્રોજન ઉપલબ્ધ છે,જે $2-$મિથાઈલબ્યુટ$-1-$ઈન આપે છે ($1$ નીપજ).
$B$) $2-$બ્રોમોપ્રોપેન: માત્ર એક પ્રકારનો $\beta$-હાઈડ્રોજન ઉપલબ્ધ છે,જે પ્રોપીન આપે છે ($1$ નીપજ).
$C$) $2-$બ્રોમોપેન્ટેન: બે પ્રકારના $\beta$-હાઈડ્રોજન ઉપલબ્ધ છે. $C_1$ પરથી દૂર થતા પેન્ટ$-1-$ઈન મળે છે. $C_3$ પરથી દૂર થતા પેન્ટ$-2-$ઈન મળે છે,જે $cis$ અને $trans$ સમઘટકો ધરાવે છે. કુલ = $3$ નીપજ.
$D$) $2-$બ્રોમો$-3,3-$ડાયમિથાઈલપેન્ટેન: માત્ર $1$ આલ્કીન નીપજ આપે છે.
આમ,$2-$બ્રોમોપેન્ટેન મહત્તમ સંખ્યામાં આઈસોમેરિક આલ્કીન આપે છે.

(C) $S_N 1$ પ્રતિક્રિયાનો દર લિવિંગ ગ્રુપ $(Cl^-)$ દૂર થયા પછી બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ (જેમ કે $-OCH_3$) કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ (જેમ કે $-NO_2$ અને $-Cl$) તેની સ્થિરતા ઘટાડે છે.
કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાનો ક્રમ નીચે મુજબ છે:
$p-methoxybenzyl$ કાર્બોકેટાયન $(b)$ $>$ $benzyl$ કાર્બોકેટાયન $(d)$ $>$ $p-chlorobenzyl$ કાર્બોકેટાયન $(c)$ $>$ $p-nitrobenzyl$ કાર્બોકેટાયન $(a)$.
તેથી,$S_N 1$ પ્રતિક્રિયા તરફ પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ઘટતો ક્રમ છે:
$(b) > (d) > (c) > (a)$.

(B) વિકલ્પ $B$ માં,પ્રક્રિયામાં આલ્કોહોલિક $KOH$ સાથે પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(CH_3)_3CCH_2Br$ નો સમાવેશ થાય છે. આલ્કોહોલિક $KOH$ પ્રબળ બેઈઝ તરીકે કાર્ય કરે છે અને આલ્કીન બનાવવા માટે વિલોપન પ્રક્રિયા ($E2$ મિકેનિઝમ) ને પ્રોત્સાહન આપે છે. જોકે,દર્શાવેલ પ્રક્રિયા વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે,જે આલ્કોહોલિક $KOH$ માટે ખોટી છે. આલ્કોહોલ બનાવવા માટે વિસ્થાપન પ્રક્રિયા માટે જલીય $KOH$ ની જરૂર પડે છે.

(C) આપેલ પ્રક્રિયા તૃતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ,$(C_6H_5)_3C-Cl$ ની ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયા છે,જે $SN_1$ મિકેનિઝમ દ્વારા થાય છે.
$SN_1$ પ્રક્રિયામાં,દર-નિર્ધારક તબક્કો કાર્બોકેટાયનનું નિર્માણ છે,જે ફક્ત આલ્કાઈલ હેલાઈડની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે.
આ પ્રક્રિયા માટેનો દરનો નિયમ છે: $\text{Rate} = k[(C_6H_5)_3C-Cl]$.
જેથી દર એ આલ્કાઈલ હેલાઈડની સાંદ્રતાના સીધા પ્રમાણમાં હોવાથી,દર વિરુદ્ધ $[(C_6H_5)_3C-Cl]$ નો આલેખ ઉગમબિંદુમાંથી પસાર થતી સીધી રેખા હશે,જે વિકલ્પ $C$ માં દર્શાવેલ છે.

(C) $S_{N}2$ પ્રતિક્રિયાઓ માટે આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સની પ્રતિક્રિયાશીલતા મુખ્યત્વે અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) દ્વારા નક્કી થાય છે. પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ $Primary > Secondary > Tertiary$ છે.
$(I)$ $CH_{3}CH_{2}CH_{2}CH_{2}Cl$ એ ન્યૂનતમ અવકાશી અવરોધ ધરાવતું પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે.
$(III)$ $(CH_{3})_{2}CHCH_{2}Cl$ એ પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે,પરંતુ $\beta$-કાર્બન પર શાખાને કારણે $(I)$ કરતા વધુ અવકાશી અવરોધ ધરાવે છે.
$(II)$ $CH_{3}CH_{2}CH(Cl)CH_{3}$ એ દ્વિતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે.
$(IV)$ $(CH_{3})_{3}CCl$ એ તૃતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે,જે મહત્તમ અવકાશી અવરોધને કારણે $S_{N}2$ માટે સૌથી ઓછું પ્રતિક્રિયાશીલ છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $I > III > II > IV$ છે.

(A) આ $Finkelstein$ પ્રક્રિયા છે,જે $S_N2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે.
$S_N2$ સંક્રાંતિ અવસ્થામાં,ઋણ વીજભાર આવતા ન્યુક્લિયોફાઇલ $(I^-)$ અને દૂર થતા સમૂહ $(Br^-)$ પર વિખેરાય છે. તેથી,સંક્રાંતિ અવસ્થા સ્થાનિક ઋણાયન $(I^-)$ કરતા ઓછી ધ્રુવીય હોય છે,જે એસિટોન જેવા ધ્રુવીય એપ્રોટિક દ્રાવકમાં પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે.
એસિટિક એસિડ એ ધ્રુવીય પ્રોટિક દ્રાવક છે,જે હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા ન્યુક્લિયોફાઇલ $(I^-)$ નું દ્રાવકયોજન કરે છે,જેનાથી તેની ન્યુક્લિયોફિલીસીટી ઘટે છે અને $S_N2$ પ્રક્રિયા અવરોધાય છે.
એસિટોન એ ધ્રુવીય એપ્રોટિક દ્રાવક છે; તે ઋણાયનનું અસરકારક રીતે દ્રાવકયોજન કરતું નથી,જેથી ન્યુક્લિયોફાઇલ સક્રિય રહે છે.
$NaBr$ એસિટોનમાં અદ્રાવ્ય છે અને અવક્ષેપિત થાય છે,જે $Le$ $Chatelier$ ના સિદ્ધાંત મુજબ પ્રક્રિયાને આગળ ધપાવે છે,અને $Br^-$ ને સ્પર્ધાત્મક ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરતા અટકાવે છે.
આમ,સાચું વિધાન એ છે કે સંક્રાંતિ અવસ્થા સ્થાનિક ઋણાયન કરતા ઓછી ધ્રુવીય હોય છે.

(B) $SN1$ પ્રક્રિયાનો દર લિવિંગ ગ્રુપ દૂર થયા પછી બનતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$1$. સંયોજન $A$ માં,$Br_{(a)}$ બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે રેઝોનન્સ દ્વારા ખૂબ જ સ્થિર થાય છે.
$2$. સંયોજન $B$ માં,$I_{(a)}$ એલાઈલિક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થિર થાય છે પરંતુ બેન્ઝિલિક કરતા ઓછું.
$3$. સંયોજન $C$ માં,$Br_{(a)}$ તૃતીયક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે.
$4$. સંયોજન $D$ માં,$Br_{(a)}$ તૃતીયક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે.
સ્થિરતાની સરખામણી કરતા,સંયોજન $A$ માં $Br_{(a)}$ દ્વારા બનતું બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન સૌથી વધુ સ્થિર છે. તેથી,$A-Br_{(a)}$ એ $SN1$ પ્રક્રિયા માટે સૌથી વધુ સક્રિય છે.

(D) આ પ્રક્રિયા આંતર-આણ્વીય ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઈલેશન છે.
$1$. લુઈસ એસિડ $AlCl_3$ આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને દ્વિતીયક કાર્બન પર કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બનાવે છે.
$2$. બેન્ઝીન વલયમાં $-OCH_3$ સમૂહ (સક્રિયકારક,ઓર્થો/પેરા નિર્દેશક) અને $-NO_2$ સમૂહ (નિષ્ક્રિયકારક,મેટા નિર્દેશક) જોડાયેલા છે.
$3$. $-OCH_3$ સમૂહ $-NO_2$ સમૂહ કરતા વધુ પ્રબળ નિર્દેશક છે.
$4$. $-OCH_3$ ની સાપેક્ષમાં ઓર્થો સ્થાન અવકાશીય રીતે અવરોધાયેલું હોવાથી,ચક્રીયકરણ $-OCH_3$ ની સાપેક્ષમાં પેરા સ્થાન પર થાય છે (જે $-NO_2$ ની સાપેક્ષમાં ઓર્થો છે).
$5$. પરિણામી નીપજ વિકલ્પ $D$ માં દર્શાવ્યા મુજબનું ટેટ્રાલિન વ્યુત્પન્ન છે.

(C) પ્રતિક્રિયા $(I)$ માં,સબસ્ટ્રેટમાં પેરા સ્થાન પર ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ $(-OMe)$ છે,જે કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીને સ્થિર કરે છે. આ $S_N1$ મિકેનિઝમને સરળ બનાવે છે,જે $1^{st}$ ક્રમની પ્રતિક્રિયા છે.
પ્રતિક્રિયા $(II)$ માં,સબસ્ટ્રેટમાં પેરા સ્થાન પર ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ $(-NO_2)$ છે,જે કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીને અસ્થિર બનાવે છે,જેનાથી $S_N1$ માર્ગ પ્રતિકૂળ બને છે. તેના બદલે,તે $S_N2$ મિકેનિઝમ દ્વારા આગળ વધે છે,જે $2^{nd}$ ક્રમની પ્રતિક્રિયા છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયા $(I)$ $1^{st}$ ક્રમની છે અને પ્રતિક્રિયા $(II)$ $2^{nd}$ ક્રમની છે.

(A) $AgNO_3$ સાથેની પ્રક્રિયામાં કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની રચનાનો સમાવેશ થાય છે. જે સંયોજનો સ્થિર કાર્બોકેટાયન બનાવે છે તે $AgBr$ ના અવક્ષેપ આપવા માટે સરળતાથી પ્રતિક્રિયા આપે છે.
$A$. $1$-બ્રોમોસાયક્લોહેક્સિન: બ્રોમિન પરમાણુ દ્વિબંધના $sp^2$ સંકરણ ધરાવતા કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાયેલ છે (વિનાઇલિક હેલાઇડ). પરિણામી વિનાઇલિક કાર્બોકેટાયન $sp^2$ કાર્બનની ઊંચી વિદ્યુતઋણતા અને રેઝોનન્સ દ્વારા ધન વીજભારને સ્થિર કરવામાં અસમર્થતાને કારણે અત્યંત અસ્થિર છે. તેથી,તે $AgBr$ ના અવક્ષેપ બનાવવા માટે $AgNO_3$ સાથે પ્રતિક્રિયા આપતું નથી.
$B$. બેન્ઝાઇલ બ્રોમાઇડ: રેઝોનન્સ-સ્થિર બેન્ઝાઇલ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે સરળતાથી પ્રતિક્રિયા આપે છે.
$C$. $3$-બ્રોમોસાયક્લોપ્રોપીન: સાયક્લોપ્રોપેનાઇલ કેટાયન બનાવે છે,જે એરોમેટિક ($2\pi$ ઇલેક્ટ્રોન) અને અત્યંત સ્થિર છે.
$D$. $3$-ફિનાઇલ-$3$-બ્રોમોપ્રોપ-$1$-ઈન: રેઝોનન્સ-સ્થિર કાર્બોકેટાયન બનાવે છે (એલાઇલિક અને બેન્ઝાઇલિક સ્થિરીકરણ).
આમ,$1$-બ્રોમોસાયક્લોહેક્સિન સાચો જવાબ છે.

(A) $C_2H_5O^-$ સાથેની પ્રક્રિયા: $C_2H_5O^-$ એક પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઈલ છે. $2-$મિથાઈલ પ્રોપાઈલ બ્રોમાઈડ એ પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે. તેથી,તે આઈસોબ્યુટાઈલ ઈથાઈલ ઈથર $(A)$ બનાવવા માટે $S_N2$ પ્રક્રિયા આપે છે.
$C_2H_5OH$ સાથેની પ્રક્રિયા: $C_2H_5OH$ એક નિર્બળ ન્યુક્લિયોફાઈલ છે. આ પ્રક્રિયા $S_N1$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા આગળ વધે છે. શરૂઆતમાં બનેલો પ્રાથમિક કાર્બોકેટાયન વધુ સ્થાયી તૃતીયક કાર્બોકેટાયન બનાવવા માટે $1,2-H$ શિફ્ટ અનુભવે છે,જે ત્યારબાદ ન્યુક્લિયોફાઈલ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ટર્ટ-બ્યુટાઈલ ઈથાઈલ ઈથર $(B)$ બનાવે છે.

(B) $1$. $CH_3-CH_2-CH_2-Br + KOH \text{ (alc)} \rightarrow CH_3-CH=CH_2$ (આલ્કીન,$III$)
$2$. $CH_3-CH_2-CH_2-Br + KCN \text{ (alc)} \rightarrow CH_3-CH_2-CH_2-CN$ (નાઈટ્રાઈલ,$I$)
$3$. $CH_3-CH_2-CH_2-Br + AgNO_2 \rightarrow CH_3-CH_2-CH_2-NO_2 + AgBr$ (નાઈટ્રોઆલ્કેન,$IV$)
$4$. $CH_3-CH_2-CH_2-Br + CH_3COOAg \rightarrow CH_3COOCH_2-CH_2-CH_3 + AgBr$ (એસ્ટર,$II$)
તેથી,સાચી જોડ $A-III, B-I, C-IV, D-II$ છે.

(B) પ્રક્રિયાની શ્રેણી નીચે મુજબ છે:
$1$. એસીટાલ્ડિહાઇડ $(CH_3CHO)$ નું $LiAlH_4$ અને ત્યારબાદ $H_3O^+$ સાથે રિડક્શન કરવાથી ઇથેનોલ $(CH_3CH_2OH)$ $[A]$ તરીકે મળે છે.
$2$. ઇથેનોલનું $H_2SO_4$ સાથે ઊંચા તાપમાને નિર્જલીકરણ કરવાથી ઇથીન $(CH_2=CH_2)$ $[B]$ તરીકે મળે છે.
$3$. ઇથીનમાં $HBr$ ઉમેરવાથી બ્રોમોઇથેન $(CH_3CH_2Br)$ $[C]$ તરીકે મળે છે.
$4$. બ્રોમોઇથેનની બ્રોમોબેન્ઝીન સાથે $Na$ અને સૂકા ઇથરની હાજરીમાં પ્રક્રિયા એ વુર્ટ્ઝ-ફિટિંગ પ્રક્રિયા છે,જે અંતિમ નીપજ $[D]$ તરીકે ઇથાઇલબેન્ઝીન આપે છે.

(D) $S_{N}1$ પ્રતિક્રિયામાં,બનતું કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી સમતલીય હોય છે,જે ન્યુક્લિયોફાઈલને બંને બાજુથી હુમલો કરવાની મંજૂરી આપે છે,જે રેસેમિક મિશ્રણ (રેસેમાઈઝેશન) તરફ દોરી જાય છે.
$S_{N}2$ પ્રતિક્રિયામાં,ન્યુક્લિયોફાઈલ લિવિંગ ગ્રુપની વિરુદ્ધ બાજુથી હુમલો કરે છે,જેના પરિણામે કોન્ફિગરેશનનું ઇન્વર્ઝન (વોલ્ડન ઇન્વર્ઝન) થાય છે.

(D) $S_{N}1$ પ્રક્રિયા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી સંયોજન દ્વારા આગળ વધે છે. કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા પ્રતિક્રિયાશીલતા નક્કી કરે છે.
$(A)$ $H_2C=CH-CH_2Cl$ એ એલાઈલ કાર્બોકેટાયન $(H_2C=CH-CH_2^+)$ બનાવે છે,જે રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થાયી છે,તેથી તે $S_{N}1$ પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.
$(B)$ $CH_3-CH=CHCl$ એ વિનાઈલિક હેલાઈડ છે. બનતો કાર્બોકેટાયન $(CH_3-CH=CH^+)$ $sp$-સંકરિત કાર્બન પર ધન વીજભાર હોવાને કારણે અત્યંત અસ્થાયી છે,તેથી તે $S_{N}1$ પ્રક્રિયા દર્શાવતું નથી.
$(C)$ $C_6H_5CH_2Cl$ (બેન્ઝાઈલ ક્લોરાઈડ) બેન્ઝાઈલ કાર્બોકેટાયન $(C_6H_5CH_2^+)$ બનાવે છે,જે રેઝોનન્સ દ્વારા અત્યંત સ્થાયી છે,તેથી તે $S_{N}1$ પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.
$(D)$ $(CH_3)_2CHCl$ (આઈસોપ્રોપાઈલ ક્લોરાઈડ) દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન $((CH_3)_2CH^+)$ બનાવે છે,જે પ્રેરક અસર અને હાઈપરકોન્જુગેશનને કારણે પ્રમાણમાં સ્થાયી છે,તેથી તે $S_{N}1$ પ્રક્રિયા દર્શાવે છે.
તેથી,માત્ર $(B)$ $S_{N}1$ પ્રક્રિયા દર્શાવશે નહીં.

(D) $AgCN$ એ સહસંયોજક સંયોજન છે. $AgCN$ માં,કાર્બન પરમાણુ તેના અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મનું દાન કરવા માટે મુક્ત નથી કારણ કે તે $Ag$ સાથે સહસંયોજક બંધથી જોડાયેલ છે. જો કે,નાઈટ્રોજન પરમાણુ પાસે દાન કરવા માટે અબંધકારક ઈલેક્ટ્રોન યુગ્મ ઉપલબ્ધ હોય છે. તેથી,ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો નાઈટ્રોજન પરમાણુ દ્વારા થાય છે,જેના પરિણામે આલ્કાઈલ આઈસોસાયનાઈડ $(R-NC)$ બને છે.

(D) વિધાન-$I$: $S_{N}2$ પ્રક્રિયાનો વેગ $Rate = k[Substrate][Nu^{-}]$ દ્વારા આપવામાં આવે છે.
$S_{N}2$ પ્રક્રિયાઓ પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઈલની ઊંચી સાંદ્રતા અને સબસ્ટ્રેટમાં ન્યૂનતમ અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) દ્વારા પ્રેરાય છે.
વિધાન-$II$: સોલ્વોલિસિસ પ્રક્રિયાઓ,જેમ કે આલ્કાઈલ હેલાઈડની ઇથેનોલ જેવા ધ્રુવીય પ્રોટિક દ્રાવકના મોટા વધારા સાથેની પ્રક્રિયા,$S_{N}1$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા આગળ વધે છે કારણ કે દ્રાવક ન્યુક્લિયોફાઈલ અને આયનીકરણ માધ્યમ બંને તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેથી,બંને વિધાનો સાચા છે.

(A) $2$-ક્લોરોબ્યુટેન $(CH_3CHClCH_2CH_3)$ ના મુક્ત મુલક ક્લોરિનેશનથી વિવિધ નીપજો મળે છે:
$1$. $C_1$ પર વિસ્થાપન: $ClCH_2CHClCH_2CH_3$ ($1$-ક્લોરો$-2-$ક્લોરોબ્યુટેન). આમાં $C_2$ પર એક કાયરલ કેન્દ્ર છે,તેથી તે $2$ એનાન્ટીઓમર્સ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
$2$. $C_2$ પર વિસ્થાપન: $CH_3CCl_2CH_2CH_3$ ($2$,$2$-ડાયક્લોરોબ્યુટેન). આ અકાયરલ (પ્રકાશિત નિષ્ક્રિય) છે.
$3$. $C_3$ પર વિસ્થાપન: $CH_3CHClCHClCH_3$ ($2$,$3$-ડાયક્લોરોબ્યુટેન). આમાં બે કાયરલ કેન્દ્રો છે. મેસો સ્વરૂપ પ્રકાશિત નિષ્ક્રિય છે,જ્યારે $(2R, 3R)$ અને $(2S, 3S)$ સ્વરૂપો પ્રકાશિત સક્રિય છે ($2$ આઈસોમર્સ).
$4$. $C_4$ પર વિસ્થાપન: $CH_3CHClCH_2CH_2Cl$ ($1$,$3$-ડાયક્લોરોબ્યુટેન). આમાં $C_2$ પર એક કાયરલ કેન્દ્ર છે,તેથી તે $2$ એનાન્ટીઓમર્સ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
કુલ પ્રકાશિત સક્રિય આઈસોમર્સ = $2$ ($1$-ક્લોરો$-2-$ક્લોરોબ્યુટેનમાંથી) + $2$ ($2$,$3$-ડાયક્લોરોબ્યુટેનમાંથી) + $2$ ($1$,$3$-ડાયક્લોરોબ્યુટેનમાંથી) = $6$.

(A) $KCN$ એક આયનીય સંયોજન છે અને દ્રાવણમાં સાયનાઈડ આયનો $(CN^-)$ આપે છે. કાર્બન વધુ ન્યુક્લિયોફિલિક હોવાથી,તે આલ્કાઈલ હેલાઈડ પર હુમલો કરીને મુખ્ય નીપજ તરીકે આલ્કાઈલ સાયનાઈડ $(R-CN)$ બનાવે છે.
$AgCN$ પ્રકૃતિમાં મુખ્યત્વે સહસંયોજક છે. $AgCN$ માં,કાર્બન પરમાણુ સિલ્વર સાથે જોડાયેલ હોય છે,જેના કારણે નાઈટ્રોજન પરમાણુ ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલા માટે ઉપલબ્ધ એકમાત્ર સ્થાન છે. તેથી,તે મુખ્ય નીપજ તરીકે આલ્કાઈલ આઈસોસાયનાઈડ $(R-NC)$ બનાવે છે.
આમ,વિધાન $(A)$ સાચું છે,પરંતુ કારણ $(R)$ ખોટું છે કારણ કે $AgCN$ સહસંયોજક છે,આયનીય નથી.

(B) પ્રકાશ $(hv)$ ની હાજરીમાં ટોલ્યુઈનની $Cl_2$ સાથેની પ્રક્રિયા એ મુક્ત મુલક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
તે નીચે મુજબ આગળ વધે છે:
$C_6H_5CH_3 + 2Cl_2 \xrightarrow{hv} C_6H_5CHCl_2 + 2HCl$
અહીં,$A$ એ બેન્ઝલ ક્લોરાઈડ $(C_6H_5CHCl_2)$ છે.
ત્યારબાદ,$373 \ K$ તાપમાને પાણી સાથે બેન્ઝલ ક્લોરાઈડનું જળવિભાજન કરવાથી બેન્ઝાલ્ડિહાઈડ મળે છે:
$C_6H_5CHCl_2 + H_2O \xrightarrow{373 \ K} C_6H_5CHO + 2HCl$
આમ,$A$ એ બેન્ઝલ ક્લોરાઈડ છે અને $B$ એ બેન્ઝાલ્ડિહાઈડ છે.

(C) $1$. $(A)$ ($4$-બ્રોમોફિનેથિલ બ્રોમાઇડ) ની આલ્કોહોલિક $NaOH$ સાથેની પ્રક્રિયા $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે,જે $(B)$ ($4$-બ્રોમોસ્ટાયરીન) બનાવે છે.
$2$. $(B)$ ની ઇથરમાં $HBr$ સાથેની પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રોફિલિક યોગશીલ પ્રક્રિયા (માર્કોવનીકોવનો નિયમ) દ્વારા થાય છે,જે $(C)$ ($1$-($4$-બ્રોમોફિનાઇલ)$-1-$બ્રોમોઇથેન) બનાવે છે.
$3$. $(A)$ અને $(C)$ ની સરખામણી કરતા:
$(A)$ એ $1-$બ્રોમો$-2-$($4$-બ્રોમોફિનાઇલ)ઇથેન છે.
$(C)$ એ $1-$બ્રોમો$-1-$($4$-બ્રોમોફિનાઇલ)ઇથેન છે.
આ સ્થાન સમઘટકો (position isomers) છે કારણ કે સાઇડ ચેઇન પરનો બ્રોમીન પરમાણુ બેન્ઝીન રિંગની સાપેક્ષમાં અલગ અલગ સ્થાને છે.

(A) આ પ્રક્રિયા આલ્કોહોલિક $KOH$ નો ઉપયોગ કરીને ડિહાઇડ્રોહેલોજિનેશન પ્રક્રિયા (એલિમિનેશન પ્રક્રિયા,$E2$) છે.
પ્રક્રિયક $1\text{-ફિનાઇલ-2-બ્રોમો-3-મિથાઇલબ્યુટેન}$ છે.
$Br$ પરમાણુ ધરાવતા કાર્બનની બાજુના $\beta$-કાર્બન પરમાણુઓમાંથી $HBr$ નું દૂર થવું થાય છે.
બે સંભવિત $\beta$-હાઇડ્રોજન છે:
$1$. $C-1$ (બેન્ઝિલિક સ્થાન) થી,જે સંયુગ્મિત આલ્કીન $(1\text{-ફિનાઇલ-3-મિથાઇલબ્યુટ-1-ઈન})$ તરફ દોરી જાય છે.
$2$. $C-3$ થી,જે ઓછા વિસ્થાપિત આલ્કીન $(1\text{-ફિનાઇલ-3-મિથાઇલબ્યુટ-2-ઈન})$ તરફ દોરી જાય છે.
ઝેટસેફના નિયમ મુજબ,વધુ વિસ્થાપિત અને સંયુગ્મિત આલ્કીન મુખ્ય નીપજ છે.
તેથી,મુખ્ય નીપજ $P$ એ $1\text{-ફિનાઇલ-3-મિથાઇલબ્યુટ-1-ઈન}$ છે.

(C) આ પ્રક્રિયામાં તૃતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ ($1$-બ્રોમો-$1$-મિથાઈલસાયક્લોપેન્ટેન) આલ્કોહોલિક દ્રાવક $(C_2H_5OH)$ માં પ્રબળ બેઝ $(\text{OH}^-)$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે. આ પરિસ્થિતિ $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપે છે. બેઝ $\beta$-હાઈડ્રોજન પરમાણુનું નિષ્કર્ષણ કરે છે,જેના પરિણામે ઝેટસેવના નિયમ મુજબ સૌથી વધુ સ્થાયી આલ્કીન બને છે. સૌથી વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન,$1$-મિથાઈલસાયક્લોપેન્ટ-$1$-ઈન,મુખ્ય નીપજ છે.

(B) આ પ્રક્રિયા $S_N1$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા આગળ વધે છે કારણ કે પ્રક્રિયક દ્વિતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે અને દ્રાવક ધ્રુવીય પ્રોટિક $(H_2O)$ છે.
$1$. પ્રથમ પગલું $Cl^-$ આયનના દૂર થવાથી દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયનનું નિર્માણ છે.
$2$. આ દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન વધુ સ્થાયી તૃતીયક કાર્બોકેટાયન બનાવવા માટે $1,2-H^-$ સ્થળાંતર અનુભવે છે.
$3$. ત્યારબાદ ન્યુક્લિયોફાઈલ ($NaOH$ માંથી $OH^-$) તૃતીયક કાર્બોકેટાયન પર હુમલો કરીને મુખ્ય નીપજ,$1-propylcyclohexanol$ બનાવે છે.

(C) $S_{N}2$ પ્રક્રિયાનો દર ઇલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બન પરમાણુની આસપાસના અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) પર આધાર રાખે છે. પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ આ મુજબ છે: $Methyl \ halide > 1^{\circ} \ halide > 2^{\circ} \ halide > 3^{\circ} \ halide$.
આપેલા વિકલ્પોમાં:
$(A)$ $3^{\circ}$ આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે.
$(B)$ $3^{\circ}$ આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે.
$(C)$ $1^{\circ}$ આલ્કાઇલ હેલાઇડ (સાયક્લોબ્યુટાઇલ-મિથાઇલ બ્રોમાઇડ) છે.
$(D)$ $2^{\circ}$ આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે.
$1^{\circ}$ આલ્કાઇલ હેલાઇડમાં સૌથી ઓછો અવકાશી અવરોધ હોવાથી,તેઓ સૌથી ઝડપી $S_{N}2$ પ્રક્રિયા આપે છે. તેથી,સાયક્લોબ્યુટાઇલ-મિથાઇલ બ્રોમાઇડ સૌથી ઝડપી $S_{N}2$ પ્રક્રિયા આપશે.

(C) $S_N2$ પ્રક્રિયાઓ પાછળના ભાગથી હુમલા દ્વારા આગળ વધે છે,જે વિન્યાસના વ્યુત્ક્રમ (Walden inversion) તરફ દોરી જાય છે. કારણ કે માત્ર એક જ ચોક્કસ સ્ટીરિયો-આઈસોમર બને છે,તેથી તે સ્ટીરિયોસ્પેસિફિક છે.
$S_N1$ પ્રક્રિયાઓ સમતલીય કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીના નિર્માણ દ્વારા આગળ વધે છે. ન્યુક્લિયોફાઈલ બંને બાજુથી સમાન સંભાવના સાથે હુમલો કરી શકે છે,જે રેસેમિક મિશ્રણ (બંને એનાન્ટિઓમર્સનું મિશ્રણ) ના નિર્માણ તરફ દોરી જાય છે.
તેથી,વિધાન $I$ અને વિધાન $II$ બંને સાચા છે.

(A) $1$. $1$-બ્રોમો-$3$-ક્લોરોસાયક્લોબ્યુટેનની $Na/Et_2O$ સાથેની પ્રક્રિયા વુર્ટ્ઝ પ્રક્રિયા છે. $Br$ પરમાણુ $Cl$ કરતા સારો લિવિંગ ગ્રુપ હોવાથી,જોડાણ $Br$ ના સ્થાન પર થાય છે,જે $1,1'$-ડાયક્લોરો-$3,3'$-બાયસાયક્લોબ્યુટેન (સંયોજન $A$) બનાવે છે.
$2$. સંયોજન $A$ ની $(i) Mg/Et_2O$ અને ત્યારબાદ $(ii) D_2O$ સાથે પ્રક્રિયા થાય છે. $Mg$ એ $Cl$ પરમાણુઓ સાથે ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક બનાવે છે,જે ત્યારબાદ $D_2O$ દ્વારા ક્વેન્ચ થઈને $Cl$ ને $D$ દ્વારા બદલે છે,જેથી $B$ તરીકે $1,1'$-ડાયડ્યુટેરિયો-$3,3'$-બાયસાયક્લોબ્યુટેન મળે છે.
$3$. સંયોજન $A$ ની $CoF_2$ (સ્વાર્ટ્સ પ્રક્રિયામાં વપરાતો ફ્લોરિનેટિંગ એજન્ટ) સાથે પ્રક્રિયા થતા $Cl$ પરમાણુઓ $F$ પરમાણુઓ દ્વારા બદલાય છે,જેથી $C$ તરીકે $1,1'$-ડાયફ્લોરો-$3,3'$-બાયસાયક્લોબ્યુટેન મળે છે.
$4$. તેથી,નીપજો $B$ અને $C$ અનુક્રમે $1,1'$-ડાયડ્યુટેરિયો-$3,3'$-બાયસાયક્લોબ્યુટેન અને $1,1'$-ડાયફ્લોરો-$3,3'$-બાયસાયક્લોબ્યુટેન છે.

(C) $S_N2$ પ્રક્રિયામાં,ન્યુક્લિયોફાઇલ લિવિંગ ગ્રુપની પાછળની બાજુથી હુમલો કરે છે,જે ટ્રાયગોનલ બાયપિરામિડલ સંક્રાંતિ અવસ્થા તરફ દોરી જાય છે.
બેન્ઝાઈલ બ્રોમાઈડ $(C_6H_5CH_2Br)$ ના કિસ્સામાં,સંક્રાંતિ અવસ્થામાં બેન્ઝાઈલિક કાર્બન પર આંશિક રીતે બંધાયેલ અસંકરિત $p$-કક્ષકનો સમાવેશ થાય છે.
આ $p$-કક્ષક ફિનાઈલ વલયની $\pi$-ઈલેક્ટ્રોન સિસ્ટમ સાથેના સંયુગ્મન દ્વારા સ્થાયી થાય છે,જે પ્રક્રિયાની સક્રિયકરણ ઉર્જા ઘટાડે છે.
તેથી,$C_6H_5CH_2Br$ ની $S_N2$ પ્રક્રિયા $CH_3CH_2Br$ કરતા વધુ સરળતાથી થાય છે.
વિધાન $(A)$ અને કારણ $(R)$ બંને સાચા છે,અને $(R)$ એ $(A)$ ની સાચી સમજૂતી છે.

(A) આ પ્રક્રિયામાં નેબરિંગ ગ્રુપ પાર્ટિસિપેશન $(NGP)$ મિકેનિઝમમાં ફિનાઈલ રિંગનો સહભાગી થાય છે.
$1$. ફિનાઈલ રિંગના $\pi$-ઈલેક્ટ્રોન લિવિંગ ગ્રુપ $(Br^{-})$ ના દૂર થવામાં મદદ કરે છે.
$2$. આનાથી ફિનોનિયમ આયન મધ્યવર્તી બને છે.
$3$. ન્યુક્લિયોફાઈલ $(CN^{-})$ ત્યારબાદ ફિનોનિયમ આયનના વધુ ઈલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બન પર હુમલો કરે છે.
$4$. આ પ્રક્રિયાને પરિણામે $Br$ પરમાણુનું $CN$ ગ્રુપ દ્વારા વિસ્થાપન થાય છે,જે વિકલ્પ $A$ માં દર્શાવેલ નીપજ આપે છે.

(B) આયોડોફોર્મ કસોટી એવા સંયોજનો દ્વારા આપવામાં આવે છે જેમાં $CH_3CO-$ સમૂહ હોય અથવા જેનું આ સમૂહમાં ઓક્સિડેશન થઈ શકે.
$CH_3-CH_2-CCl_2-CH_3$ ની જલીય $KOH$ સાથે પ્રક્રિયા કરવાથી જેમ-ડાયક્લોરાઇડનું જળવિભાજન થઈને જેમ-ડાયોલ $(CH_3-CH_2-C(OH)_2-CH_3)$ બને છે,જે અસ્થાયી છે અને પાણીનો અણુ ગુમાવીને બ્યુટેન$-2-$ઓન $(CH_3-CH_2-CO-CH_3)$ બનાવે છે.
બ્યુટેન$-2-$ઓનમાં $CH_3CO-$ સમૂહ હોય છે,જે પોટેશિયમ હાઇપોઆયોડાઇટ $(KOI)$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને આયોડોફોર્મ $(CHI_3)$ બનાવે છે,જે પીળા રંગના અવક્ષેપ છે.
તેથી,સાચું સંયોજન $CH_3-CH_2-CCl_2-CH_3$ છે.

(C) $S_N 1$ પ્રક્રિયાનો દર પ્રક્રિયાના નિર્ણાયક તબક્કામાં બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$1$. $1$-ફિનાઈલઈથાઈલ બ્રોમાઈડ દ્વિતીયક બેન્ઝાઈલિક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે બેન્ઝીન વલય સાથેના અનુનાદ દ્વારા ખૂબ જ સ્થિર થાય છે.
$2$. બ્રોમોસાયક્લોહેક્ઝેન દ્વિતીયક આલ્કાઈલ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે.
$3$. (સાયક્લોહેક્ઝાઈલમિથાઈલ) બ્રોમાઈડ પ્રાથમિક આલ્કાઈલ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે.
$4$. બ્રોમોબેન્ઝીન સરળતાથી $S_N 1$ પ્રક્રિયા આપતું નથી કારણ કે અનુનાદને કારણે $C-Br$ બંધમાં આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા હોય છે.
આમ,દ્વિતીયક બેન્ઝાઈલિક કાર્બોકેટાયન સૌથી વધુ સ્થિર હોવાથી,$1$-ફિનાઈલઈથાઈલ બ્રોમાઈડ સૌથી ઝડપી પ્રક્રિયા આપે છે.

(B) પગલું $1$: $2$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેનોલની $PBr_3$ સાથેની પ્રતિક્રિયા $S_N2$ મિકેનિઝમ દ્વારા $1$-બ્રોમો-$2$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેન $(A)$ બનાવે છે.
પગલું $2$: $1$-બ્રોમો-$2$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેન $(A)$ ની આલ્કોહોલિક $KOH$ (પ્રબળ બેઝ) સાથેની પ્રક્રિયા $E2$ મિકેનિઝમ દ્વારા ડિહાઈડ્રોહેલોજિનેશન કરે છે.
પગલું $3$: ઝેટસેવના નિયમ મુજબ,વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન મુખ્ય નીપજ છે. બેઝ $C_2$ સ્થાન પરથી પ્રોટોન દૂર કરે છે,જેના પરિણામે મુખ્ય નીપજ તરીકે $1$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝીન $(B)$ બને છે.

(B) . $CH_3-CHBr-CD_3$ આલ્કોહોલિક $KOH$ સાથે $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા આપે છે $(A-Q)$.
$B$. $Ph-CHBr-CH_3$ એ $E2$ પ્રક્રિયામાં પ્રાથમિક ગતિજ આઇસોટોપ અસર દર્શાવે છે,તેથી તે ઝડપથી પ્રક્રિયા કરે છે $(B-Q)$.
$C$. $Ph-CH_2-CH_2Br$ એ $E1cb$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા પ્રક્રિયા કરે છે અને પ્રથમ ક્રમની ગતિશાસ્ત્ર અનુસરે છે $(C-R,S)$.
$D$. $PhCH_2CH_2Br$ અને $PhCD_2CH_2Br$ સમાન દરે પ્રક્રિયા કરે છે જે $E1$ પ્રક્રિયા સૂચવે છે $(D-P,S)$.