Properties of Haloalkanes Questions in Gujarati

(B) આ પ્રક્રિયામાં તૃતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ,$(CH_3)_3C-Cl$,અને પ્રબળ બેઈઝ,$C_2H_5ONa$ (સોડિયમ ઈથોક્સાઈડ) વચ્ચે પ્રક્રિયા થાય છે.
આલ્કાઈલ હેલાઈડ અવકાશીય રીતે અવરોધિત (તૃતીયક) હોવાથી,$S_N2$ પ્રક્રિયા શક્ય નથી.
તેથી,બેઈઝ પ્રોટોન સ્વીકારક તરીકે વર્તે છે,જે $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા તરફ દોરી જાય છે.
બેઈઝ $\beta$-કાર્બન પરમાણુમાંથી પ્રોટોન દૂર કરે છે,જેના પરિણામે આલ્કીન બને છે.
મુખ્ય નીપજ $2$-મિથાઈલપ્રોપીન,એટલે કે $(CH_3)_2C=CH_2$ છે.

(C) પ્રથમ પ્રક્રિયા છે: $(CH_3)_3 C-O^- Na^+ + CH_3 CH_2 Br \longrightarrow (CH_3)_3 C-OCH_2 CH_3 (X) + NaBr$.
આ એક $S_N2$ પ્રક્રિયા છે જેમાં પ્રાથમિક હેલાઈડ મોટા આલ્કોક્સાઈડ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ઈથર બનાવે છે.
બીજી પ્રક્રિયા છે: $(CH_3)_3 C-Br + CH_3 CH_2 O^- Na^+ \longrightarrow CH_3-C(CH_3)=CH_2 (Y) + CH_3 CH_2 OH (Z) + NaBr$.
આ એક વિલોપન પ્રક્રિયા $(E2)$ છે જેમાં તૃતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ પ્રબળ બેઈઝ (આલ્કોક્સાઈડ) સાથે પ્રક્રિયા કરીને આલ્કીન અને આલ્કોહોલ બનાવે છે.

(C) $1$. સિલ્વર એસિટેટ $(CH_3COOAg)$ સાથેની પ્રક્રિયા: ક્લોરોઈથેન $(CH_3CH_2Cl)$ સિલ્વર એસિટેટ સાથે ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા દ્વારા ઈથાઈલ એસિટેટ $(CH_3COOCH_2CH_3)$ બનાવે છે. તેથી,$X = CH_3COOCH_2CH_3$.
$2$. $LiAlH_4$ સાથેની પ્રક્રિયા: ક્લોરોઈથેન $(CH_3CH_2Cl)$ લિથિયમ એલ્યુમિનિયમ હાઈડ્રાઈડ $(LiAlH_4)$ સાથે રિડક્શન પામીને ઈથેન $(CH_3CH_3)$ બનાવે છે. તેથી,$Y = CH_3CH_3$.
$3$. તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(A) પ્રકાશ અને હવાની હાજરીમાં ક્લોરોફોર્મ $(CHCl_3)$ નું ધીમે ધીમે ઓક્સિડેશન થઈને ફોસ્જીન $(COCl_2)$ નામનો અત્યંત ઝેરી વાયુ બને છે.
રાસાયણિક પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$2CHCl_3 + O_2 \xrightarrow{\text{light}} 2COCl_2 + 2HCl$

(D) $S_N1$ વિસ્થાપન પ્રત્યે સંયોજનોની પ્રતિક્રિયાત્મકતા દર-નિર્ધારક તબક્કામાં બનતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$1. CH_3CH_2Br \rightarrow CH_3CH_2^+$ (ઇથાઇલ કાર્બોકેટાયન,$1^\circ$)
$2. CH_2=CHCH(Br)CH_3 \rightarrow CH_2=CHCH^+CH_3$ (એલાઇલિક કાર્બોકેટાયન,રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થાયી)
$3. CH_2=CHBr \rightarrow CH_2=CH^+$ (વિનાઇલ કાર્બોકેટાયન,અત્યંત અસ્થાયી)
$4. CH_3CH(Br)CH_3 \rightarrow CH_3CH^+CH_3$ (આઇસોપ્રોપાઇલ કાર્બોકેટાયન,$2^\circ$)
કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાનો ક્રમ: $\text{Vinyl} < 1^\circ < 2^\circ < \text{Allylic}$.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $3 < 1 < 4 < 2$ છે.

(C) $1$. નીપજો $x, y, z$ ઓળખો:
- પ્રતિક્રિયા $1$: સાયક્લોહેક્સિન + $HBr$ બ્રોમોસાયક્લોહેક્સિન $(x)$ આપે છે.
- પ્રતિક્રિયા $2$: $1-$મિથાઈલસાયક્લોહેક્સિન + $HCl$ $1-$ક્લોરો$-1-$મિથાઈલસાયક્લોહેક્સિન $(y)$ આપે છે.
- પ્રતિક્રિયા $3$: સાયક્લોહેક્ઝેનોલ + $SOCl_2$ ક્લોરોસાયક્લોહેક્સિન $(z)$ આપે છે.
$2$. $S_{N}1$ પ્રતિક્રિયાશીલતાનું વિશ્લેષણ:
- $S_{N}1$ પ્રતિક્રિયાશીલતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
- $y$ એ $1-$ક્લોરો$-1-$મિથાઈલસાયક્લોહેક્સિન (તૃતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ) છે,જે સ્થિર તૃતીયક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે.
- $x$ એ બ્રોમોસાયક્લોહેક્સિન (દ્વિતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ) છે,જે દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે.
- $z$ એ ક્લોરોસાયક્લોહેક્સિન (દ્વિતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ) છે,જે દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે.
- $x$ અને $z$ ની સરખામણી: $Br^-$ ની લિવિંગ ગ્રુપ ક્ષમતા $Cl^-$ કરતા વધુ સારી છે,તેથી $x$ એ $z$ કરતા વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે.
$3$. પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ: $y$ (તૃતીયક) > $x$ (દ્વિતીયક,$Br$) > $z$ (દ્વિતીયક,$Cl$).
તેથી,સાચો ક્રમ $y > x > z$ છે.

(D) $S_{N}1$ પ્રક્રિયા માટે આલ્કાઈલ હેલાઈડની સક્રિયતા દર-નિર્ધારક તબક્કા દરમિયાન બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાનો ક્રમ: $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$.
$1$. ટર્શરી બ્યુટાઈલ ક્લોરાઈડ $(CH_3)_3CCl$ એ $3^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે ખૂબ જ સ્થિર છે.
$2$. આઈસોપ્રોપાઈલ ક્લોરાઈડ $(CH_3)_2CHCl$ એ $2^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે.
$3$. એલાઈલ ક્લોરાઈડ $CH_2=CH-CH_2Cl$ એ એલાઈલ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$4$. ઈથાઈલ ક્લોરાઈડ $CH_3CH_2Cl$ એ $1^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે,જે આપેલા વિકલ્પોમાં સૌથી ઓછું સ્થિર છે.
તેથી,ઈથાઈલ ક્લોરાઈડ $S_{N}1$ પ્રક્રિયા માટે સૌથી ઓછું સક્રિય છે.

(B) $C_2H_5OH$ (આલ્કોહોલિક દ્રાવક) ની હાજરીમાં આલ્કાઈલ હેલાઈડ $C_3H_7Cl$ ની $KCN$ સાથેની પ્રક્રિયા $S_N2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા મુખ્ય નીપજ તરીકે આલ્કાઈલ સાયનાઈડ (નાઈટ્રાઈલ) આપે છે.
$CH_3CH_2CH_2Cl + KCN \xrightarrow{C_2H_5OH} CH_3CH_2CH_2CN + KCl$
અહીં,$X = KCN/C_2H_5OH$ અને $Y = CH_3CH_2CH_2CN$.
આલ્કાઈલ સાયનાઈડ $(Y)$ નું જળવિભાજન કાર્બોક્સિલિક એસિડ અને એમોનિયા વાયુ $(NH_3)$ આપે છે:
$CH_3CH_2CH_2CN + 2H_2O + H^+ \rightarrow CH_3CH_2CH_2COOH + NH_3 \uparrow$
મુક્ત થતો એમોનિયા વાયુ $(NH_3)$ બેઝિક સ્વભાવનો હોય છે અને તે લાલ લિટમસ પેપરને ભૂરા રંગમાં ફેરવે છે.

(C) $S_N 1$ ક્રિયાવિધિ સ્થાયી કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી દ્વારા આગળ વધે છે. કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા $S_N 1$ પ્રક્રિયાની સરળતા નક્કી કરે છે. બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન સંસ્પંદનને કારણે ખૂબ જ સ્થાયી હોય છે.
$(A)$ નીપજ $C_6H_5CH_2CH_2CH_2Cl$ (પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ) છે,જે $S_N 2$ દ્વારા જળવિભાજન પામે છે.
$(B)$ નીપજ $C_6H_5CH(Br)CH_2CH_3$ છે,જે આયનીકરણ પર સ્થાયી બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન $(C_6H_5CH^+CH_2CH_3)$ બનાવે છે,તેથી $S_N 1$ ને અનુસરે છે.
$(C)$ નીપજ $C_6H_5C(Br)(CH_3)_2$ છે,જે આયનીકરણ પર સ્થાયી બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન $(C_6H_5C^+(CH_3)_2)$ બનાવે છે,તેથી $S_N 1$ ને અનુસરે છે.
$(D)$ નીપજ $C_6H_5CH_2CH_2Br$ (પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ) છે,જે $S_N 2$ દ્વારા જળવિભાજન પામે છે.
તેથી,માત્ર $(B)$ અને $(C)$ સ્થાયી બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે અને $S_N 1$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા જળવિભાજન પામે છે.

(D) પ્રથમ પ્રક્રિયામાં,$(CH_3)_3CONa$ એક પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઇલ છે અને $CH_3CH_2Br$ એ પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે. આ $S_N2$ પ્રક્રિયા દ્વારા ઈથર $(CH_3)_3COCH_2CH_3$ $(X)$ બનાવે છે.
બીજી પ્રક્રિયામાં,$(CH_3)_3CBr$ એ તૃતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે અને $CH_3CH_2ONa$ એક પ્રબળ બેઇઝ છે. પ્રબળ બેઇઝ સાથે તૃતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા દ્વારા આલ્કીન $(CH_3)_2C=CH_2$ $(Y)$ બનાવે છે.

(D) $1$. $C_5H_{12}$ નો આઇસોમર જે $Br_2 / \text{light}$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને માત્ર એક જ મોનોબ્રોમિનેટેડ નીપજ $C_5H_{11}Br$ આપે છે તે નિયોપેન્ટેન $(2,2-\text{ડાયમિથાઈલપ્રોપેન})$ છે. આનું કારણ એ છે કે નિયોપેન્ટેનમાં તમામ $12$ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ સમાન છે.
$2$. નિયોપેન્ટેન $Br_2 / \text{light}$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $1-\text{બ્રોમો}-2,2-\text{ડાયમિથાઈલપ્રોપેન}$ $(X)$ બનાવે છે.
$3$. પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(X)$ ની $AgNO_2$ સાથેની પ્રક્રિયા $S_N2$ મિકેનિઝમ દ્વારા થાય છે,જ્યાં ન્યુક્લિયોફાઈલ નાઈટ્રાઈટ આયન $(NO_2^-)$ છે. $AgNO_2$ મોટાભાગે સહસંયોજક હોવાથી,નાઈટ્રોજન પરમાણુ ન્યુક્લિયોફાઈલ તરીકે વર્તે છે,જે મુખ્ય નીપજ તરીકે નાઈટ્રોઆલ્કેન $(R-NO_2)$ બનાવે છે.
$4$. તેથી,$1-\text{બ્રોમો}-2,2-\text{ડાયમિથાઈલપ્રોપેન}$ ની $AgNO_2$ સાથેની પ્રક્રિયા મુખ્ય નીપજ તરીકે $2,2-\text{ડાયમિથાઈલ}-1-\text{નાઈટ્રોપ્રોપેન}$ $(Y)$ આપે છે.

(A) $1$. $X$ ની રચના માટે: $CH_3CH_2CH_2Br$ ની સૂકા ઈથરમાં $Mg$ સાથેની પ્રક્રિયાથી ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક,$CH_3CH_2CH_2MgBr$ બને છે. ત્યારબાદ $H_2O$ સાથે જળવિભાજન કરવાથી પ્રોપેન,$CH_3CH_2CH_3$ નીપજ $X$ તરીકે મળે છે.
$2$. $Y$ ની રચના માટે: $CH_3CH_2CH_2Br$ ની ઈથેનોલમાં $NaOEt$ (એક પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઇલ/બેઇઝ) સાથેની પ્રક્રિયા $S_N2$ ક્રિયાવિધિને અનુસરે છે,જેનાથી ઈથર,$CH_3CH_2CH_2OCH_2CH_3$ મુખ્ય નીપજ $Y$ તરીકે મળે છે.

(D) આલ્કાઈલ બ્રોમાઈડ $C_5H_{11}Br$ નું પ્રથમ ક્રમની ગતિશાસ્ત્ર મુજબ જળવિભાજન $S_N1$ પ્રક્રિયા સૂચવે છે,જે સ્થાયી કાર્બોકેટાયન દ્વારા થાય છે. $C_5$ આલ્કાઈલ બ્રોમાઈડ માટે સ્થાયી કાર્બોકેટાયન બનાવવા માટે,તે તૃતીયક આલ્કાઈલ બ્રોમાઈડ,ખાસ કરીને $2$-બ્રોમો-$2$-મિથાઈલબ્યુટેન હોવાની શક્યતા છે.
$1$. ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકનું નિર્માણ: $CH_3CH_2C(CH_3)_2Br + Mg \xrightarrow{\text{dry ether}} CH_3CH_2C(CH_3)_2MgBr$.
$2$. $D_2O$ સાથે પ્રક્રિયા: ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક $D_2O$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $MgBr$ સમૂહને ડ્યુટેરિયમ પરમાણુ $(D)$ દ્વારા બદલે છે: $CH_3CH_2C(CH_3)_2MgBr + D_2O \rightarrow CH_3CH_2C(CH_3)_2D + Mg(OD)Br$.
આમ,નીપજ $Y$ એ $2$-ડ્યુટેરિયો-$2$-મિથાઈલબ્યુટેન છે,જે વિકલ્પ $D$ માં દર્શાવેલ બંધારણ સાથે મેળ ખાય છે.

(D) $1$. $4-\text{Bromoethylbenzene}$ ની ગરમી $(\Delta)$ ની હાજરીમાં $Br_2$ સાથેની પ્રતિક્રિયા બેન્ઝિલિક સ્થાન પર મુક્ત-રેડિકલ વિસ્થાપન દ્વારા $1-(4-\text{bromophenyl})\text{bromoethane}$ (સંયોજન $B$) બનાવે છે.
$2$. ત્યારબાદ સંયોજન $B$ ની જલીય $KOH$ સાથેની પ્રતિક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રતિક્રિયા છે,જેમાં બેન્ઝિલિક સ્થાન પરનો બ્રોમિન પરમાણુ હાઇડ્રોક્સિલ ગ્રુપ $(-OH)$ દ્વારા બદલાઈને $1-(4-\text{bromophenyl})\text{ethanol}$ (સંયોજન $C$) બનાવે છે.

(B) $S_{N}2$ પ્રક્રિયામાં,ન્યુક્લિયોફાઇલ કાર્બન પરમાણુ પર લિવિંગ ગ્રુપની વિરુદ્ધ દિશામાંથી હુમલો કરે છે.
આ એક સંક્રાંતિ અવસ્થા તરફ દોરી જાય છે જ્યાં કાર્બન પરમાણુ એકસાથે આવતા ન્યુક્લિયોફાઇલ,લિવિંગ ગ્રુપ અને અન્ય ત્રણ વિસ્થાપકો સાથે જોડાયેલ હોય છે.
મિકેનિઝમમાં દર્શાવ્યા મુજબ,સંક્રાંતિ અવસ્થામાં કાર્બન પરમાણુ $5$ સમૂહો સાથે જોડાયેલ હોય છે,જે તેને પંચ-સંયોજક (penta-coordinated) બનાવે છે.

(B) $S_{N}1$ પ્રક્રિયામાં કાર્બોકેટાયનનું નિર્માણ એ વેગ-નિર્ધારક તબક્કો છે.
આપેલા તમામ વિકલ્પો માટે કાર્બોકેટાયન સમાન $((CH_3)_3C^+)$ હોવાથી,પ્રક્રિયાનો વેગ લિવિંગ ગ્રુપના દૂર થવાની સરળતા પર આધાર રાખે છે.
હેલોજન પરમાણુનું કદ વધવાની સાથે $C-X$ બંધની બંધ વિયોજન ઉર્જા ઘટે છે $(F < Cl < Br < I)$.
તેથી,$C-I$ બંધ સૌથી નબળો છે અને સૌથી સરળતાથી તૂટે છે.
આમ,$(CH_3)_3C-I$ એ $S_{N}1$ વિસ્થાપન માટે સૌથી વધુ સક્રિય છે.

(C) $S_N2$ પ્રક્રિયા એક તબક્કાની પ્રક્રિયા છે જેમાં ન્યુક્લિયોફાઈલ $\alpha$-કાર્બન પર પાછળથી હુમલો કરે છે.
સ્ટેરિક અવરોધ $S_N2$ પ્રક્રિયાના વેગને નક્કી કરવામાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.
જેમ $\alpha$-કાર્બન સાથે જોડાયેલા આલ્કાઈલ સમૂહોની સંખ્યા વધે છે,તેમ સ્ટેરિક અવરોધ વધે છે,જેનાથી ન્યુક્લિયોફાઈલનો અભિગમ મુશ્કેલ બને છે.
$S_N2$ પ્રક્રિયા માટે સક્રિયતાનો ક્રમ: $\text{પ્રાથમિક} > \text{દ્વિતીયક} > \text{તૃતીયક}$ છે.
$2-$ક્લોરો$-2-$મિથાઈલપ્રોપેન એ તૃતીયક આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડ છે,જે મહત્તમ સ્ટેરિક અવરોધ પૂરો પાડે છે,તેથી તે $S_N2$ પ્રક્રિયા પ્રત્યે સૌથી ઓછો સક્રિય છે.

(A) $UV$ પ્રકાશની હાજરીમાં ઈથાઈલબેન્ઝીનની $Br_2$ સાથેની પ્રક્રિયા મુક્ત મુલક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે. બ્રોમીન મુલક બેન્ઝાઈલિક કાર્બન પરથી હાઈડ્રોજન પરમાણુનું વિસ્થાપન કરે છે કારણ કે પરિણામી બેન્ઝાઈલિક મુલક ફિનાઈલ વલય દ્વારા સંસ્પંદન સ્થાયી હોય છે. $\alpha$-કાર્બન (બેન્ઝાઈલિક સ્થાન) પર બનેલો મુલક $\beta$-કાર્બન પરના મુલક કરતા વધુ સ્થાયી હોય છે. તેથી,મુખ્ય નીપજ $1$-બ્રોમો-$1$-ફિનાઈલઈથેન $(C_6H_5CH(Br)CH_3)$ છે.

(A) ડિહાઈડ્રોહેલોજનેશન પ્રતિક્રિયા ($E2$ મિકેનિઝમ દ્વારા) સંક્રાંતિ અવસ્થાની સ્થિરતા દ્વારા પસંદ કરવામાં આવે છે,જે આલ્કાઈલ હેલાઈડના વિસ્થાપન પર આધાર રાખે છે. ડિહાઈડ્રોહેલોજનેશન માટે પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે,કારણ કે તે વધુ વિસ્થાપિત (સ્થિર) આલ્કીન બનાવે છે (સેટઝેફનો નિયમ).
આપેલા સંયોજનો:
$(A)$ $CH_3-CH_2-Br$ ($1^{\circ}$ હેલાઈડ)
$(B)$ $CH_3-CH_2-CH_2-Br$ ($1^{\circ}$ હેલાઈડ)
$(C)$ $CH_3-CH(Br)-CH_3$ ($2^{\circ}$ હેલાઈડ)
$(D)$ $(CH_3)_3-CBr$ ($3^{\circ}$ હેલાઈડ)
$1^{\circ}$ હેલાઈડની સરખામણીમાં,$CH_3-CH_2-Br$ એ $CH_3-CH_2-CH_2-Br$ કરતા ઓછું પ્રતિક્રિયાશીલ છે. તેથી,પ્રતિક્રિયાશીલતાનો વધતો ક્રમ $A < B < C < D$ છે.

(B) $S_{N}2$ પ્રક્રિયાઓ પ્રત્યે આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સની પ્રતિક્રિયાત્મકતા $\alpha$-કાર્બન પરમાણુ પરના અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) પર આધાર રાખે છે. પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ છે: પ્રાથમિક $(1^{\circ})$ > દ્વિતીયક $(2^{\circ})$ > તૃતીયક $(3^{\circ})$.
આપેલ બંધારણોમાં:
(iii) એ પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડ ($1$-બ્રોમોપેન્ટેન) છે.
$(i)$ એ પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડ ($1$-બ્રોમો-$3$-મિથાઇલબ્યુટેન) છે,પરંતુ તેમાં (iii) ની સરખામણીમાં $\beta$-કાર્બન પર વધુ અવકાશી અવરોધ છે.
(ii) એ દ્વિતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ ($2$-બ્રોમો-$3$-મિથાઇલબ્યુટેન) છે.
તેથી,$S_{N}2$ માટે પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો સાચો ક્રમ $(iii) > (i) > (ii)$ છે.

(A) $S_{N}2$ પ્રતિક્રિયાશીલતા બે મુખ્ય પરિબળો પર આધાર રાખે છે: $\alpha$-કાર્બન પર અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) અને $C-X$ બંધની મજબૂતી.
$1$. અવકાશી અવરોધ: પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(1^{\circ})$ દ્વિતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(2^{\circ})$ કરતા વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે કારણ કે તેમાં ઓછી અવકાશી ભીડ હોય છે. તેથી,$1$-વિસ્થાપિત સંયોજનો $(I, III)$ એ $2$-વિસ્થાપિત સંયોજનો $(II, IV)$ કરતા વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે.
$2$. લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતા: $C-I$ બંધ એ $C-Cl$ બંધ કરતા નબળો અને લાંબો છે,જે $I^-$ ને $Cl^-$ કરતા વધુ સારું લિવિંગ ગ્રુપ બનાવે છે. તેથી,આયોડાઈડ ક્લોરાઈડ કરતા વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે.
આ પરિબળોને જોડતા,પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ આ મુજબ છે:
$1$-આયોડોપ્રોપેન $(III)$ > $1$-ક્લોરોપ્રોપેન $(I)$ > $2$-આયોડોપ્રોપેન $(IV)$ > $2$-ક્લોરોપ્રોપેન $(II)$
તેથી,સાચો ક્રમ $III > I > IV > II$ છે.

(D) જલીય $KOH$ ની હાજરીમાં,$1-$ક્લોરોબ્યુટેન ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન ($S_{N}2$ મિકેનિઝમ) દ્વારા બ્યુટેન$-1-$ઓલ બનાવે છે.
આલ્કોહોલિક $KOH$ માં $RO^-$ આયનો હોય છે જે પ્રબળ બેઇઝ તરીકે કાર્ય કરે છે. તે $\beta$-હાઇડ્રોજન પરમાણુનું નિષ્કર્ષણ કરે છે,જે ડિહાઇડ્રોહેલોજિનેશન (વિલોપન પ્રક્રિયા) તરફ દોરી જાય છે.
તેથી,આલ્કોહોલિક $KOH$ ની હાજરીમાં,$1-$ક્લોરોબ્યુટેન $\beta$-વિલોપન દ્વારા બ્યુટ$-1-$ઈન બનાવે છે.

(D) પ્રક્રિયા બે તબક્કામાં થાય છે:
$1$. ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકનું નિર્માણ: બ્રોમોસાયક્લોહેક્સિન શુષ્ક ઈથરની હાજરીમાં $Mg$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સાયક્લોહેક્સ$-1-$એનાઇલ મેગ્નેશિયમ બ્રોમાઇડ $(C_6H_9MgBr)$ બનાવે છે.
$2$. ભારે પાણી $(D_2O)$ સાથે પ્રક્રિયા: ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે વર્તે છે અને $D_2O$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $-MgBr$ સમૂહને ડ્યુટેરિયમ પરમાણુ $(-D)$ વડે બદલે છે.
સમગ્ર પ્રક્રિયા છે: $C_6H_9Br + Mg$ $\xrightarrow{\text{dry ether}} C_6H_9MgBr$ $\xrightarrow{D_2O} C_6H_9D$.

(C) $AgCN$ એ સહસંયોજક સ્વભાવ ધરાવે છે,આયનીય નહીં.
તેના સહસંયોજક સ્વભાવને કારણે,નાઇટ્રોજન પરમાણુ આલ્કાઇલ હેલાઇડ પર હુમલો કરવા માટે ઉપલબ્ધ એકમાત્ર ન્યુક્લિયોફિલિક સાઇટ છે,જે આઇસોસાયનાઇડ $(R-NC)$ ના નિર્માણ તરફ દોરી જાય છે.
તેનાથી વિપરીત,$KCN$ આયનીય છે અને સાયનાઇડ આયન $(CN^-)$ પ્રદાન કરે છે,જે કાર્બન પરમાણુ દ્વારા હુમલો કરીને સાયનાઇડ $(R-CN)$ બનાવે છે.
તેથી,વિધાન $(A)$ સાચું છે,પરંતુ કારણ $(R)$ ખોટું છે.

(A) $S_N1$ પ્રક્રિયાનો દર પ્રક્રિયાના નિર્ણાયક તબક્કામાં બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$Ph_2CHBr$ માં,બનતો કાર્બોકેટાયન $Ph_2CH^+$ છે,જે બેન્ઝહાઈડ્રિલ કાર્બોકેટાયન છે. આ કાર્બોકેટાયન બે બેન્ઝીન વલયો પર ધન વીજભારના રેઝોનન્સ વિસ્થાનીકરણ દ્વારા અત્યંત સ્થિર થાય છે.
કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાની તુલના:
$1$. $Ph_2CH^+$ (બે બેન્ઝીન વલયો દ્વારા સ્થિર)
$2$. $Ph-C_6H_4-CH_2^+$ (એક બેન્ઝીન વલય દ્વારા સ્થિર)
$3$. $Ph-CH^+(CH_3)$ (સેકન્ડરી બેન્ઝિલિક,એક બેન્ઝીન વલય દ્વારા સ્થિર)
$4$. $(CH_3)_2CH^+$ (સેકન્ડરી આલ્કાઈલ,કોઈ રેઝોનન્સ સ્થિરતા નથી)
આપેલા વિકલ્પોમાં $Ph_2CH^+$ કાર્બોકેટાયન સૌથી વધુ સ્થિર છે,તેથી $Ph_2CHBr$ સૌથી ઝડપથી $S_N1$ પ્રક્રિયા આપશે.

(C) $1$-બ્રોમોહેક્ઝેનની જલીય $NaOH$ સાથેની પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયા છે.
$1$-બ્રોમોહેક્ઝેન એ પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ હોવાથી,પ્રક્રિયા $S_N2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા આગળ વધે છે.
$S_N2$ ક્રિયાવિધિમાં,પ્રક્રિયાનો વેગ સબસ્ટ્રેટ ($1$-બ્રોમોહેક્ઝેન) અને ન્યુક્લિયોફાઈલ $(OH^-)$ બંનેની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે.
તેથી,વેગ નિયમ $Rate = k[CH_3(CH_2)_5Br][OH^-]$ છે.
આ દર્શાવે છે કે પ્રક્રિયા દ્વિતીય ક્રમની ગતિશાસ્ત્રને અનુસરે છે.

(C) પ્રોપીન $(CH_3-CH=CH_2)$ માર્કોવનીકોવના નિયમ મુજબ $HCl$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને $2-$ક્લોરોપ્રોપેન $(CH_3-CHCl-CH_3)$ બનાવે છે.
ત્યારબાદ $2-$ક્લોરોપ્રોપેન સ્વાર્ટ્સ પ્રક્રિયા ($SbF_3$ અથવા $AgF$ જેવા પ્રક્રિયકોનો ઉપયોગ કરીને) માંથી પસાર થાય છે,જેમાં ક્લોરિન પરમાણુનું ફ્લોરિન પરમાણુ દ્વારા વિસ્થાપન થાય છે,જેના પરિણામે $2-$ફ્લોરોપ્રોપેન $(CH_3-CHF-CH_3)$ બને છે.

(C) ધ્રુવીય પ્રોટિક દ્રાવક $S_N1$ ક્રિયાવિધિને પ્રોત્સાહન આપે છે.
ધ્રુવીય પ્રોટિક દ્રાવકો મધ્યવર્તી તરીકે બનતા કાર્બોકેટાયનને સોલ્વેશન દ્વારા સ્થિર કરે છે અને લિવિંગ ગ્રુપને પણ સ્થિર કરે છે,જેનાથી આયનીકરણનો તબક્કો સરળ બને છે.
વધુમાં,તેઓ હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા ન્યુક્લિયોફાઇલની પ્રતિક્રિયાશીલતા ઘટાડે છે,જે કાર્બોકેટાયન બનતા પહેલા તેને સબસ્ટ્રેટ પર હુમલો કરતા અટકાવે છે.

(D) $t-$બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડનું જલીય $NaOH$ સાથેનું જળવિભાજન એ $S_N1$ પ્રક્રિયાનું ઉદાહરણ છે.
પગલું $I$: કાર્બોકેટાયનનું નિર્માણ એ ધીમું પગલું છે અને તેથી તે પ્રક્રિયાનો વેગ નક્કી કરતું પગલું છે.
$(CH_3)_3C-Br \rightarrow (CH_3)_3C^+ + Br^-$
પગલું $II$: ન્યુક્લિયોફાઇલ $(OH^-)$ ઝડપી પગલામાં કાર્બોકેટાયન પર હુમલો કરે છે.
$(CH_3)_3C^+ + OH^- \rightarrow (CH_3)_3C-OH$
કારણ કે વેગ નક્કી કરતા પગલામાં માત્ર $t-$બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડનો અણુ સામેલ છે,તેથી પ્રક્રિયાનો દર માત્ર $t-$બ્યુટાઇલ બ્રોમાઇડની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે.

(B) $S_N2$ ક્રિયાવિધિ માટે આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ: $Primary > Secondary > Tertiary$ છે.
આ ક્રમ મુખ્યત્વે અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) દ્વારા નક્કી થાય છે,જ્યાં ઓછા અવરોધિત સબસ્ટ્રેટ વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે.
- વિકલ્પ $A$ એ દ્વિતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
- વિકલ્પ $B$ એ પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_2-Br)$ છે.
- વિકલ્પ $C$ એ નોંધપાત્ર અવકાશી અવરોધ ધરાવતું દ્વિતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
- વિકલ્પ $D$ એ દ્વિતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
$S_N2$ પ્રતિક્રિયાઓ અવકાશી અવરોધ પ્રત્યે ખૂબ જ સંવેદનશીલ હોવાથી,વિકલ્પ $B$ માં રહેલ પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે.

(A) આપેલ પ્રક્રિયા વુર્ટ્ઝ પ્રક્રિયા છે,જેમાં આલ્કાઈલ હેલાઈડના બે અણુઓ શુષ્ક ઈથરની હાજરીમાં સોડિયમ ધાતુ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સંમિત આલ્કેન બનાવે છે.
નીપજ $2,5-$ડાયમિથાઈલહેક્ઝેન છે,જેનું બંધારણ $(H_3C)_2CHCH_2CH_2CH(CH_3)_2$ છે.
આ આલ્કેન $1-$બ્રોમો$-2-$મિથાઈલપ્રોપેન $(CH_3CH(CH_3)CH_2Br)$ ના બે એકમોના જોડાણથી બને છે.
તેથી,શરૂઆતનું સંયોજન '$P$' એ $1-$બ્રોમો$-2-$મિથાઈલપ્રોપેન છે.

(A) આલ્કાઈલ હેલાઈડ સરળતાથી $S_{N}2$ અને $S_{N}1$ જેવી ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન પ્રક્રિયાઓ આપે છે.
આ પ્રક્રિયાઓમાં,એક પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઈલ $(Nu^{\ominus})$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(R-X)$ માંથી નિર્બળ ન્યુક્લિયોફાઈલ (લીવિંગ ગ્રુપ,$X^{-}$) નું વિસ્થાપન કરે છે.
સામાન્ય પ્રક્રિયા: $R-X + Nu^{\ominus} \rightarrow R-Nu + X^{-}$.

(B) આ પ્રક્રિયામાં ઇથેનોલ $(C_2H_5OH)$ માં $2$-બ્રોમો-$2$-મિથાઇલપ્રોપેનનું સોલ્વોલિસિસ થાય છે.
આ એક $S_N1$ પ્રક્રિયા છે.
પગલું $1$: $C-Br$ બંધ તૂટીને સ્થાયી $3^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન,$(CH_3)_3C^+$ બનાવે છે.
પગલું $2$: ન્યુક્લિયોફાઇલ,જે દ્રાવક ઇથેનોલ $(C_2H_5OH)$ છે,તે $3^{\circ}$ કાર્બોકેટાયન પર હુમલો કરે છે.
આના પરિણામે મુખ્ય નીપજ તરીકે ઈથર,$(CH_3)_3C-OC_2H_5$ (tert-બ્યુટાઇલ ઇથાઇલ ઈથર) બને છે.

(A) સમાન આલ્કાઈલ સમૂહ માટે,આલ્કાઈલ હેલાઈડની ઘનતા હેલોજન પરમાણુના પરમાણ્વીય દળમાં વધારા સાથે વધે છે.
હેલોજનના પરમાણ્વીય દળનો ક્રમ $Cl < Br < I$ છે.
તેથી,ઘનતાનો ક્રમ $n-C_3H_7Cl < n-C_3H_7Br < n-C_3H_7I$ છે,જે $(II) < (I) < (III)$ ને અનુરૂપ છે.

(D) $S_N1$ પ્રક્રિયા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી સંયોજન દ્વારા થાય છે. કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા પ્રતિક્રિયાશીલતા નક્કી કરે છે.
બેન્ઝાઇલ ક્લોરાઇડ $(C_6H_5CH_2Cl)$ બેન્ઝાઇલ કાર્બોકેટાયન $(C_6H_5CH_2^+)$ બનાવે છે,જે બેન્ઝીન રિંગ સાથેના અનુનાદ (resonance) દ્વારા ખૂબ જ સ્થિર થાય છે.
ઇથાઇલ ક્લોરાઇડ અને આઇસોપ્રોપાઇલ ક્લોરાઇડ મુખ્યત્વે $S_N2$ અથવા પરિસ્થિતિ મુજબ $S_N1/S_N2$ મિશ્રણ દ્વારા પ્રક્રિયા આપે છે.
ક્લોરોબેન્ઝીન સામાન્ય પરિસ્થિતિમાં ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન આપતું નથી.
તેથી,બેન્ઝાઇલ ક્લોરાઇડ સાચો જવાબ છે.

(D) $S_{N}2$ પ્રતિક્રિયાઓ માટે આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાત્મકતા ઇલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બન પરમાણુની આસપાસ અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) પર આધાર રાખે છે.
$S_{N}2$ પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ: $1^{\circ} > 2^{\circ} > 3^{\circ}$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
$(P) \ (CH_3)_2C(Br)CH_2CH_3$ એ $3^{\circ}$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે (વધારે અવકાશી અવરોધ).
$(Q) \ BrCH_2(CH_2)_3CH_3$ એ $1^{\circ}$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે (ઓછો અવકાશી અવરોધ).
$(R) \ CH_3CH(Br)(CH_2)_2CH_3$ એ $2^{\circ}$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો સાચો ક્રમ $Q > R > P$ છે.

(C) આપેલ પ્રક્રિયા નીચે મુજબ આગળ વધે છે:
$1$. પ્રારંભિક પદાર્થ એક કાયરલ $2^{\circ}$ હેલોઆલ્કેન છે,ખાસ કરીને $(S)-2-$બ્રોમોબ્યુટેન.
$2$. $KCN$ સાથેની પ્રક્રિયા $S_{N}2$ મિકેનિઝમ દ્વારા થાય છે. ન્યુક્લિયોફાઇલ $CN^-$ લિવિંગ ગ્રુપ $(Br^-)$ ની વિરુદ્ધ બાજુથી હુમલો કરે છે,જેના પરિણામે કાયરલ કેન્દ્ર પર વાલ્ડન ઇન્વર્ઝન (વિન્યાસનું ઉલટાવું) થાય છે.
$3$. આનાથી નીપજ $X$ તરીકે $(R)-2-$મિથાઈલબ્યુટેન નાઈટ્રાઈલ મળે છે.
$4$. ત્યારબાદ નાઈટ્રાઈલ ગ્રુપ $(-CN)$ નું એસિડ-કેટેલાઈઝ્ડ જળવિભાજન તેને કાર્બોક્સિલિક એસિડ ગ્રુપ $(-COOH)$ માં રૂપાંતરિત કરે છે,જે કાયરલ કેન્દ્રને અસર કરતું નથી. આમ,પ્રારંભિક પદાર્થની સાપેક્ષમાં વિન્યાસ ઉલટાયેલો રહે છે,જે નીપજ $Y$ તરીકે $(R)-2-$મિથાઈલબ્યુટેનોઈક એસિડ આપે છે.
$5$. આપેલા વિકલ્પો સાથે સરખાવતા,વિકલ્પ $C$ એ $X$ અને $Y$ ની રચનાઓને યોગ્ય રીતે રજૂ કરે છે.