Properties of Haloalkanes Questions in Gujarati

(C) આ પ્રક્રિયા માર્કોવનીકોવના નિયમનું પાલન કરે છે,જેમાં ઇલેક્ટ્રોફાઇલ $H^+$ એ કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાય છે જેની પાસે વધુ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ હોય છે,અને ન્યુક્લિયોફાઇલ $Br^-$ વધુ વિસ્થાપિત કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાય છે.
$C_6H_5CH=CHCH_3$ ની $HBr$ સાથેની પ્રક્રિયામાં,પ્રોટોન $H^+$ એ $CH$ ગ્રુપ સાથે જોડાઈને વધુ સ્થાયી બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન,$C_6H_5CH^+CH_2CH_3$ બનાવે છે.
ત્યારબાદ,બ્રોમાઇડ આયન $Br^-$ આ કાર્બોકેટાયન પર હુમલો કરીને અંતિમ નીપજ $C_6H_5CH(Br)CH_2CH_3$ બનાવે છે.

(D) રેસેમાઇઝેશન $S_N1$ પ્રક્રિયાઓમાં થાય છે જ્યાં કાઇરલ કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બને છે,જે ન્યુક્લિયોફાઇલને બંને બાજુથી હુમલો કરવાની મંજૂરી આપે છે.
સંયોજન $(iv)$,$CH_3CH(Cl)C_2H_5$,એક દ્વિતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે જે સ્થિર કાર્બોકેટાયન બનાવી શકે છે અને તેમાં કાઇરલ કેન્દ્ર છે,જે જળવિભાજન પર રેસેમિક મિશ્રણ તરફ દોરી જાય છે.
સંયોજનો $(i)$,$(ii)$,અને $(iii)$ પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે. પ્રાથમિક હેલાઇડ સામાન્ય રીતે $S_N2$ પ્રક્રિયાઓમાંથી પસાર થાય છે,જે રેસેમાઇઝેશનને બદલે વોલ્ડન ઇન્વર્ઝન (Walden inversion) માં પરિણમે છે. તેથી,માત્ર $(iv)$ રેસેમાઇઝેશન અનુભવે છે.

(C) પ્રક્રિયા $(i)$ માં પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ નિર્બળ ન્યુક્લિયોફાઈલ $(C_2H_5OH)$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,જે $S_N1$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે.
પ્રક્રિયા $(ii)$ માં પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઈલ $(C_2H_5O^-)$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,જે $S_N2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે.
તેથી,ક્રિયાવિધિઓ અનુક્રમે $S_N1$ અને $S_N2$ છે.

(C) મુખ્ય વિચાર: $S_{N}1$ પ્રક્રિયા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીના નિર્માણ દ્વારા આગળ વધે છે. કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા આલ્કાઈલ/એરાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાત્મકતા નક્કી કરે છે; વધુ સ્થિરતા એટલે વધુ પ્રતિક્રિયાત્મકતા.
આપેલ હેલાઈડ્સમાંથી બનતા કાર્બોકેટાયન નીચે મુજબ છે:
$1$. $C_6H_5CH(C_6H_5)Br \rightarrow (C_6H_5)_2CH^+ + Br^-$
$2$. $C_6H_5CH(CH_3)Br \rightarrow C_6H_5CH^+(CH_3) + Br^-$
$3$. $C_6H_5C(CH_3)(C_6H_5)Br \rightarrow (C_6H_5)_2C^+(CH_3) + Br^-$
$4$. $C_6H_5CH_2Br \rightarrow C_6H_5CH_2^+ + Br^-$
આ કાર્બોકેટાયનનો સ્થિરતાનો ક્રમ: $(C_6H_5)_2C^+(CH_3) > (C_6H_5)_2CH^+ > C_6H_5CH^+(CH_3) > C_6H_5CH_2^+$.
કાર્બોકેટાયન $(C_6H_5)_2C^+(CH_3)$ સૌથી વધુ સ્થિર છે. તેથી,$C_6H_5C(CH_3)(C_6H_5)Br$ એ $S_{N}1$ પ્રક્રિયા માટે સૌથી વધુ સક્રિય છે.

(C) પ્રક્રિયા નીચે મુજબ થાય છે:
$1$. $C_6H_5CH_2Br$ એ શુષ્ક ઈથરની હાજરીમાં $Mg$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક $C_6H_5CH_2MgBr$ બનાવે છે.
$2$. ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક $C_6H_5CH_2MgBr$ નું $H_3O^{+}$ સાથે જળવિભાજન થતા $C_6H_5CH_3$ (ટોલ્યુઈન) મળે છે.
તેથી,નીપજ $X$ એ $C_6H_5CH_3$ છે.

(D) $KOH \rightarrow K^{+} + OH^{-}$
$RX + OH^{-} \rightarrow R-OH + X^{-}$
$OH^{-}$ એ હેલાઇડ આયન $(X^{-})$ કરતા વધુ શક્તિશાળી ન્યુક્લિયોફાઇલ છે,તેથી તે નબળા ન્યુક્લિયોફાઇલને સરળતાથી દૂર કરે છે. ન્યુક્લિયોફાઇલ્સ એવી પ્રજાતિઓ છે જે કાં તો ઋણ વીજભારિત હોય છે અથવા ઇલેક્ટ્રોનની અબંધકારક જોડી ધરાવે છે,જેમ કે $OH^{-}$,$\ddot{N}H_{3}$,વગેરે.

(B) $S_N2$ પ્રક્રિયાઓમાં,પ્રક્રિયાનો દર વિસ્થાપન પામતા કાર્બન પરમાણુની આસપાસના અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
જેમ આલ્કાઈલ સમૂહનું કદ વધે અથવા પ્રક્રિયા કેન્દ્રની નજીક શાખાઓ વધે,તેમ દર ઘટે છે.
આપેલા પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ્સમાં,ઈથાઈલ બ્રોમાઈડ $(CH_3-CH_2-Br)$ માં સૌથી ઓછો અવકાશી અવરોધ છે,તેથી તે સૌથી વધુ સાપેક્ષ દર દર્શાવે છે.

(B) પ્રતિક્રિયા $(i)$ માં,$3\text{-methylbutan-}2\text{-ol}$ નું નિર્જલીકરણ કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી દ્વારા થાય છે.
શરૂઆતમાં બનેલ $2^\circ$ કાર્બોકેટાયન $CH_3-CH(CH_3)-C^+H-CH_3$ વધુ સ્થિર $3^\circ$ કાર્બોકેટાયન $CH_3-C^+(CH_3)-CH_2-CH_3$ બનાવવા માટે $1,2\text{-હાઇડ્રાઇડ શિફ્ટ}$ અનુભવે છે.
સેટઝેફના નિયમ મુજબ આ $3^\circ$ કાર્બોકેટાયનમાંથી પ્રોટોન દૂર થવાથી મુખ્ય નીપજ $A$ મળે છે,જે $2\text{-methylbut-}2\text{-ene}$ $(CH_3-C(CH_3)=CH-CH_3)$ છે.
પ્રતિક્રિયા $(ii)$ માં,પેરોક્સાઇડની ગેરહાજરીમાં $A$ માં $HBr$ નો માર્કોવનીકોવ ઉમેરો મુખ્ય નીપજ $C$ આપે છે,જે $2\text{-bromo-}2\text{-methylbutane}$ $(CH_3-C(Br)(CH_3)-CH_2-CH_3)$ છે.

(C) $S_N2$ પ્રક્રિયાનો દર એ આક્રમણ કરતા ન્યુક્લિયોફાઇલની ન્યુક્લિયોફિલિસિટીના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
ન્યુક્લિયોફિલિસિટી એ તેના અનુરૂપ સંયુગ્મી એસિડની પ્રબળતા સાથે વ્યસ્ત સંબંધ ધરાવે છે.
સંયુગ્મી એસિડની એસિડિકતાનો ક્રમ: $CH_3COOH > C_6H_5OH > H_2O > CH_3OH$ છે.
તેથી,બેઝિકતા (ન્યુક્લિયોફિલિસિટી) નો ક્રમ તેનાથી ઉલટો હશે: $CH_3COO^{-} < C_6H_5O^{-} < HO^{-} < CH_3O^{-}$.
આમ,પ્રક્રિયાના દરનો ઘટતો ક્રમ $D > C > A > B$ છે.

(C) $SbCl_5$ લુઈસ એસિડ તરીકે કાર્ય કરે છે અને $(-)-1-$ક્લોરો$-1-$ફિનાઈલઈથેનમાંથી ક્લોરાઈડ આયન દૂર કરીને સ્થાયી બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બનાવે છે: $Ph-CH(Cl)-CH_3 + SbCl_5 \to [Ph-CH^+-CH_3] + SbCl_6^-$.
કાર્બોકેટાયન સમતલીય હોવાથી,$Cl^-$ દ્વારા ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલો બંને બાજુથી થઈ શકે છે,જેના પરિણામે રેસેમિક મિશ્રણ બને છે.

(B) આ પ્રક્રિયા $E2$ મિકેનિઝમને અનુસરે છે. $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયામાં,દૂર થતા સમૂહ $(-Br)$ અને $\beta$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ દ્વિબંધના નિર્માણ માટે એન્ટી-પેરીપ્લેનર (trans) ગોઠવણીમાં હોવા જોઈએ. trans-$2-$phenyl$-1-$bromocyclopentane માં,$C-3$ સ્થાન પરનો $\beta$-હાઇડ્રોજન $C-1$ સ્થાન પરના $-Br$ સમૂહની વિરુદ્ધ (anti) હોય છે. તેથી,વિલોપન $C-1$ અને $C-3$ વચ્ચે થાય છે,જેના પરિણામે $3-$phenylcyclopentene બને છે.

(C) $S_{N^{2}}$ પ્રક્રિયામાં સંક્રાંતિ અવસ્થા પંચસંયોજક હોય છે.
$S_{N^{2}}$ પ્રક્રિયામાં અવકાશીય અવરોધ (steric hindrance) મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.
મોટા આલ્કાઈલ સમૂહો ન્યુક્લિયોફાઈલના અભિગમને અવરોધે છે,જ્યારે નાના આલ્કાઈલ સમૂહો તેને સરળ બનાવે છે.
તેથી,$S_{N^{2}}$ માટે પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ પ્રાથમિક $(RCH_2X)$ > દ્વિતીયક $(R_2CHX)$ > તૃતીયક $(R_3CX)$ છે.
સાચો ક્રમ $RCH_2X > R_2CHX > R_3CX$ છે.

(D) ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન બાયમોલેક્યુલર $(S_{N}2)$ પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક હુમલા માટે ઓછી અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ધરાવતી જગ્યા પસંદ કરે છે.
જેટલો અવકાશી અવરોધ ઓછો,તેટલી $S_{N}2$ પ્રક્રિયા ઝડપી.
$S_{N}2$ પ્રક્રિયા માટે પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ: $\text{મિથાઈલ હેલાઈડ} > 1^{\circ} > 2^{\circ} > 3^{\circ}$ છે.
$S_{N}2$ પ્રક્રિયામાં સ્ટીરિયોકેમિકલ રીતે વિન્યાસનું સંપૂર્ણ વ્યુત્ક્રમણ (inversion) થાય છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$CH_3Cl$ એ મિથાઈલ હેલાઈડ છે,જે સૌથી ઓછો અવકાશી અવરોધ ધરાવે છે અને તેથી તે સંપૂર્ણ સ્ટીરિયોકેમિકલ ઇન્વર્ઝન સાથે $S_{N}2$ પ્રક્રિયા આપે છે.

(A) $1$. સંયોજન $(A)$ નું સૂત્ર $C_8H_9Br$ છે. આલ્કોહોલિક $AgNO_3$ સાથે સફેદ અવક્ષેપ મળવો તે બેન્ઝાઈલિક બ્રોમાઈડ $(-CH_2Br)$ ની હાજરી સૂચવે છે.
$2$. $(A)$ નું ઓક્સિડેશન કરતા $C_8H_6O_4$ સૂત્ર ધરાવતો એસિડ $(B)$ મળે છે. આ એસિડ ગરમ કરવાથી સરળતાથી એનહાઇડ્રાઇડ બનાવે છે,જે થેલિક એસિડ (બેન્ઝીન$-1,2-$ડાયકાર્બોક્સિલિક એસિડ) નો ગુણધર્મ છે.
$3$. $(A)$ માંથી ઓક્સિડેશન દ્વારા થેલિક એસિડ મેળવવા માટે,બેન્ઝીન રિંગ પર ઓર્થો સ્થાન પર બે વિસ્થાપકો હોવા જોઈએ જે કાર્બોક્સિલિક એસિડ જૂથોમાં ઓક્સિડાઈઝ થઈ શકે. એક $-CH_2Br$ જૂથ છે અને બીજું ઓર્થો સ્થાન પર મિથાઈલ જૂથ $(-CH_3)$ હોવું જોઈએ.
$4$. તેથી,$(A)$ એ $o$-મિથાઈલબેન્ઝાઈલ બ્રોમાઈડ છે.

(B) $S_{N}2$ પ્રક્રિયાઓનો દર ઇલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બન પરમાણુની આસપાસના અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
જેમ હેલોજન ધરાવતા કાર્બન સાથે જોડાયેલા આલ્કાઈલ જૂથોની સંખ્યા વધે છે,તેમ અવકાશી અવરોધ વધે છે,જે ન્યુક્લિયોફાઈલના અભિગમને અવરોધે છે.
$S_{N}2$ પ્રક્રિયાઓ માટે આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ છે: $Methyl \ halide > Primary \ (1^{\circ}) \ halide > Secondary \ (2^{\circ}) \ halide > Tertiary \ (3^{\circ}) \ halide$.
આપેલા સંયોજનોની સરખામણી કરતા:
$CH_3Cl$ (મિથાઈલ હેલાઈડ) > $CH_3CH_2Cl$ (પ્રાથમિક) > $(CH_3)_2CHCl$ (દ્વિતીયક) > $(CH_3)_3CCl$ (તૃતીયક).
તેથી,સાચો ક્રમ $CH_3Cl > CH_3CH_2Cl > (CH_3)_2CHCl > (CH_3)_3CCl$ છે.

(B) આ પ્રક્રિયામાં $HBr$ નું ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી યોગશીલ પ્રક્રિયા થાય છે.
$HBr$ માંથી $H^{+}$ ટર્મિનલ કાર્બન $(CH_2)$ પર ઉમેરાઈને સંસ્પદન દ્વારા સ્થાયી થયેલ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે:
$CH_2=CH-OCH_3 + H^{+} \rightarrow CH_3-C^{+}H-OCH_3 \leftrightarrow CH_3-CH=O^{+}-CH_3$
ત્યારબાદ $Br^{-}$ આયન કાર્બોકેટાયન પર હુમલો કરીને નીપજ બનાવે છે:
$CH_3-C^{+}H-OCH_3 + Br^{-} \rightarrow CH_3-CHBr-OCH_3$

(C) $2-$ક્લોરો$-2-$મિથાઈલપેન્ટેન એ તૃતીયક $(3^{\circ})$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
મિથેનોલ $(CH_3OH)$ માં સોડિયમ મિથોક્સાઈડ $(CH_3ONa)$ જેવા પ્રબળ બેઈઝ/ન્યુક્લિયોફાઈલની હાજરીમાં,તે વિસ્થાપન અને વિલોપન બંને પ્રક્રિયાઓ આપી શકે છે.
$1.$ વિસ્થાપન $(S_N1)$: $Cl^-$ નું $-OCH_3$ દ્વારા વિસ્થાપન થઈને $2-$મિથોક્સી$-2-$મિથાઈલપેન્ટેન (નીપજ $(1)$) બને છે.
$2.$ વિલોપન $(E2)$: $\beta-$કાર્બન પરથી $HCl$ દૂર થાય છે.
$-$ ટર્મિનલ મિથાઈલ ગ્રુપમાંથી,તે $2-$મિથાઈલપેન્ટ$-1-$ઈન (નીપજ $(2)$) બનાવે છે.
$-$ આંતરિક મિથાઈલીન ગ્રુપમાંથી,તે $2-$મિથાઈલપેન્ટ$-2-$ઈન (નીપજ $(3)$) બનાવે છે.
આમ,ત્રણેય નીપજો પ્રાપ્ત થાય છે.

(C) જ્યારે $CH_3CHCl_2$ ($1$,$1$-ડાયક્લોરોઈથેન) ને જલીય $KOH$ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન દ્વારા જેમિનલ ડાયોલ,$CH_3CH(OH)_2$ બનાવે છે.
જેમિનલ ડાયોલ અસ્થિર હોય છે અને પાણીનો અણુ ગુમાવીને એસીટાલ્ડિહાઈડ $(CH_3CHO)$ બનાવે છે:
$CH_3CHCl_2$ $\xrightarrow{aq. KOH} CH_3CH(OH)_2$ $\xrightarrow{-H_2O} CH_3CHO$.

(B) $S_N1$ પ્રક્રિયામાં હેલાઈડ્સની પ્રતિક્રિયાત્મકતા બનતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
બનતા કાર્બોકેટાયન નીચે મુજબ છે:
$(I)$ $CH_3-CH^+-CH_2-CH_3$ ($2^\circ$ કાર્બોકેટાયન)
$(II)$ $CH_3-CH_2-CH_2^+$ ($1^\circ$ કાર્બોકેટાયન)
$(III)$ $p-CH_3O-C_6H_4-CH_2^+$ ($-OCH_3$ ગ્રુપની $+M$ અસરને કારણે રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થિર થયેલ બેન્ઝાઈલિક કાર્બોકેટાયન).
આ કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાનો ક્રમ $(II) < (I) < (III)$ છે.
તેથી,$S_N1$ પ્રક્રિયા માટે પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો વધતો ક્રમ $(II) < (I) < (III)$ છે.

(A) બ્રોમિન પાણી કાર્બન-કાર્બન દ્વિબંધ અથવા ત્રિબંધ (અસંતૃપ્તતા) ધરાવતા સંયોજનો દ્વારા ઇલેક્ટ્રોફિલિક એડિશનને કારણે રંગવિહીન થાય છે.
$tert-BuONa$ (એક પ્રબળ બેઇઝ) સાથેની પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સમાં એલિમિનેશન પ્રક્રિયા $(E2)$ પ્રેરે છે જેથી આલ્કીન બને.
વિકલ્પ $A$ સાયક્લોહેક્સાઇલ બ્રોમોમિથાઇલ ઈથર છે. $tert-BuONa$ સાથેની પ્રક્રિયામાં એલિમિનેશનને બદલે સબસ્ટિટ્યુશન (વિલિયમસન ઈથર સંશ્લેષણ) થાય છે કારણ કે $\beta$-કાર્બન પાસે હાઇડ્રોજન હોતા નથી,પરિણામે સંતૃપ્ત ઈથર બને છે જે બ્રોમિન પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરતું નથી.
વિકલ્પો $B$,$C$,અને $D$ માં $\beta$-હાઇડ્રોજન હોય છે અને તે એલિમિનેશન દ્વારા આલ્કીન બનાવે છે,જે બ્રોમિન પાણીને રંગવિહીન કરશે.

(B) $1,2-diphenyl-1-bromoethane$ ની પોટેશિયમ ટર્ટ-બ્યુટોક્સાઇડ $(t-BuOK)$ જેવા પ્રબળ બેઇઝ સાથે ગરમી $(\Delta)$ ની હાજરીમાં પ્રક્રિયા થતા ડીહાઇડ્રોહેલોજિનેશન પ્રક્રિયા થાય છે.
આ એક $E_2$ વિલોપન પ્રક્રિયા છે જેમાં બેઇઝ $\beta$-કાર્બન પરથી પ્રોટોન દૂર કરે છે,જેના પરિણામે $\alpha$ અને $\beta$ કાર્બન વચ્ચે દ્વિબંધ રચાય છે.
મળતી નીપજ $1,2-diphenylethene$ $(C_6H_5CH=CHC_6H_5)$ છે,જે એક સ્થાયી સંયુગ્મિત આલ્કીન છે.
પ્રક્રિયા નીચે મુજબ છે:
$C_6H_5CH(Br)CH_2C_6H_5 + t-BuOK \xrightarrow{\Delta} C_6H_5CH=CHC_6H_5 + t-BuOH + KBr$

(B) $1$-ઈથાઈલ-$4$-નાઈટ્રોબેન્ઝીનની પ્રકાશ $(h\nu)$ ની હાજરીમાં $Br_2$ સાથેની પ્રક્રિયા મુક્ત મૂલક ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે.
મુક્ત મૂલક બ્રોમિનેશન બેન્ઝાઈલિક સ્થાન પર પ્રાધાન્યતાથી થાય છે કારણ કે બનતો બેન્ઝાઈલિક મુક્ત મૂલક બેન્ઝીન વલય સાથે સંસ્પંદન દ્વારા સ્થાયી થાય છે.
$1$-ઈથાઈલ-$4$-નાઈટ્રોબેન્ઝીનમાં,બેન્ઝાઈલિક કાર્બન એ બેન્ઝીન વલય સાથે જોડાયેલ $CH_2$ સમૂહ છે.
તેથી,બ્રોમીન પરમાણુ બેન્ઝાઈલિક કાર્બન પરના હાઈડ્રોજન પરમાણુઓમાંથી એકને દૂર કરીને મુખ્ય નીપજ તરીકે $1$-($4$-નાઈટ્રોફિનાઈલ)-$1$-બ્રોમોઈથેન બનાવે છે.

(B) $S_N2$ પ્રક્રિયાઓમાં આલ્કાઇલ હેલાઇડ્સની પ્રતિક્રિયાત્મકતા મુખ્યત્વે અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) દ્વારા નક્કી થાય છે. પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ છે: $Primary > Secondary > Tertiary$.
વધુમાં,લિવિંગ ગ્રુપની પ્રકૃતિ દરને અસર કરે છે,જેમાં આયોડાઇડ એ ક્લોરાઇડ કરતા સારું લિવિંગ ગ્રુપ છે.
વિકલ્પ $B$ માં,$1$-આયોડોબ્યુટ-$2$-ઈન એ એલાઈલિક હેલાઈડ છે. એલાઈલિક હેલાઈડ્સ $1$-આયોડોબ્યુટેન જેવા સાદા પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઈડ્સની તુલનામાં $S_N2$ પ્રક્રિયાઓમાં વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ હોય છે,કારણ કે બાજુના દ્વિબંધ દ્વારા સંક્રમણ અવસ્થા (transition state) સ્થિર થાય છે.
તેથી,$1$-આયોડોબ્યુટ-$2$-ઈન એ $1$-આયોડોબ્યુટેન કરતા વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે.

(A) આપેલ પ્રક્રિયા ફિંકલસ્ટીન પ્રક્રિયાનું ઉદાહરણ છે,ખાસ કરીને આલ્કાઇલ ફ્લોરાઇડ્સ તૈયાર કરવા માટે વપરાતી હેલોજન વિનિમય પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયામાં,બેન્ઝાઇલ બ્રોમાઇડ $(C_6H_5CH_2Br)$ એ $DMF$ (ડાયમિથાઇલફોર્મામાઇડ) જેવા ધ્રુવીય એપ્રોટિક દ્રાવકની હાજરીમાં પોટેશિયમ ફ્લોરાઇડ $(KF)$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે.
બ્રોમાઇડ આયન $S_N2$ મિકેનિઝમ દ્વારા ફ્લોરાઇડ આયન દ્વારા બદલાય છે અને બેન્ઝાઇલ ફ્લોરાઇડ $(C_6H_5CH_2F)$ અને પોટેશિયમ બ્રોમાઇડ $(KBr)$ બનાવે છે.
પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $C_6H_5CH_2Br + KF \xrightarrow{DMF} C_6H_5CH_2F + KBr$.

(A) સેટઝેફના નિયમ મુજબ,ડીહાઈડ્રોહેલોજિનેશન પ્રત્યે આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાત્મકતા મળતી આલ્કીનની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
વધારે વિસ્થાપિત આલ્કીન વધુ સ્થિર હોય છે.
$3^{\circ}$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ સૌથી વધુ વિસ્થાપિત (સૌથી વધુ સ્થિર) આલ્કીન બનાવે છે,તેથી તેઓ સૌથી ઝડપથી પ્રક્રિયા કરે છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$ છે.

(B) $S_N2$ પ્રક્રિયાનો દર ઇલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બન પર અવકાશીય અવરોધ (steric hindrance) અને ન્યુક્લિયોફાઇલની પ્રબળતા પર આધાર રાખે છે.
$1$. અવકાશીય અવરોધ: $S_N2$ પ્રક્રિયામાં પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડ $(1^{\circ})$ દ્વિતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ $(2^{\circ})$ કરતા ઝડપથી પ્રક્રિયા કરે છે.
$2$. ન્યુક્લિયોફિલિસિટી: $OH^{\ominus}$ જેવો પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઇલ $H_2O$ જેવા નિર્બળ ન્યુક્લિયોફાઇલ કરતા ઘણી ઝડપથી પ્રક્રિયા કરે છે.
વિકલ્પ $B$ માં દ્વિતીયક આલ્કાઇલ હેલાઇડ અને નિર્બળ ન્યુક્લિયોફાઇલ $(H_2O)$ હોવાથી,તે સૌથી ધીમી પ્રક્રિયા છે.

(A) $\beta$-ડીહાઇડ્રોહેલોજનેશન પ્રક્રિયા $E2$ મિકેનિઝમ દ્વારા થાય છે,જેમાં પ્રબળ બેઇઝ દ્વારા $\beta$-હાઇડ્રોજનનું નિષ્કર્ષણ થાય છે.
આ પ્રક્રિયામાં,દર-નિર્ધારક તબક્કામાં $\beta$-સ્થાન પર $C-H$ અથવા $C-D$ બંધનું તૂટવું સામેલ છે.
પ્રાથમિક ગતિજ આઇસોટોપ અસરને કારણે $C-D$ બંધ $C-H$ બંધ કરતા મજબૂત હોવાથી,$C-H$ બંધનું વિભાજન $C-D$ બંધ કરતા ઝડપી હોય છે.
સંયોજન $(a)$ માં બે $\beta$-હાઇડ્રોજન $(Ph-CH_2-CH_2-Br)$ છે,તેથી તે સૌથી ઝડપી છે.
સંયોજન $(b)$ માં બે $\beta$-ડ્યુટેરિયમ $(Ph-CD_2-CH_2-Br)$ છે,જે આઇસોટોપ અસરને કારણે $(a)$ કરતા ધીમું છે.
સંયોજન $(c)$ $(CD_3-CH_2-Br)$ માં પણ $\beta$-ડ્યુટેરિયમ છે,પરંતુ $(b)$ માં ફિનાઇલ રિંગની ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ અસર $(c)$ માં રહેલા મિથાઇલ ગ્રુપ કરતા સંક્રાંતિ અવસ્થાને વધુ સ્થિર કરે છે,તેથી $(b)$ એ $(c)$ કરતા ઝડપી છે.
આમ,પ્રક્રિયાનો દર $a > b > c$ ક્રમમાં છે.

(C) $S_N1$ પ્રક્રિયા સમતલીય કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી દ્વારા આગળ વધે છે. જો પ્રારંભિક પદાર્થ પ્રતિક્રિયા કેન્દ્ર પર કાયરલ (chiral) હોય,તો ન્યુક્લિયોફાઇલ બંને બાજુથી સમાન સંભાવના સાથે હુમલો કરી શકે છે,જેના પરિણામે રેસેમિક મિશ્રણ મળે છે. $CH_3-CH(Br)-C_2H_5$ ($2$-બ્રોમોબ્યુટેન) એક કાયરલ અણુ છે કારણ કે કાર્બન પરમાણુ ચાર અલગ-અલગ જૂથો ($-H$,$-CH_3$,$-C_2H_5$,અને $-Br$) સાથે જોડાયેલ છે. તેથી,તે $S_N1$ પ્રક્રિયા પર રેસેમિક મિશ્રણ બનાવશે.

(C) $SN^1$ અને $SN^2$ પ્રક્રિયાઓ માટે,પ્રતિક્રિયાત્મકતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા ($SN^1$ માટે) અને અવકાશી અવરોધ/લીવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતા ($SN^2$ માટે) પર આધાર રાખે છે.
$A$: $sec-butyl chloride$ એ $sec-butyl bromide$ કરતા ઓછું સક્રિય છે કારણ કે $Br^-$ એ $Cl^-$ કરતા સારું લીવિંગ ગ્રુપ છે.
$B$: $CH_2=CHCl$ (વિનાઇલ ક્લોરાઇડ) આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતાને કારણે ખૂબ જ ઓછું સક્રિય છે,જ્યારે $CH_3CH_2Cl$ એ પ્રાથમિક આલ્કાઇલ હેલાઇડ છે. તેથી,$CH_3CH_2Cl > CH_2=CHCl$.
$C$: $Benzyl chloride$ $(C_6H_5CH_2Cl)$ એ $SN^1$ (રેઝોનન્સ-સ્થિર બેન્ઝાઇલ કાર્બોકેટાયનને કારણે) અને $SN^2$ (ટ્રાન્ઝિશન સ્ટેટની રેઝોનન્સ સ્થિરતાને કારણે) બંનેમાં ખૂબ જ સક્રિય છે. $Chlorobenzene$ એ $C-Cl$ બંધની આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા અને ફિનાઇલ કેટાયનની અસ્થિરતાને કારણે બંને પ્રક્રિયાઓમાં અત્યંત ઓછું સક્રિય છે. તેથી,$Benzyl chloride > Chlorobenzene$ સાચું છે.
$D$: $CH_2=CH-CH_2Cl$ (એલાઈલ ક્લોરાઇડ) એ એલાઈલ કાર્બોકેટાયનની રેઝોનન્સ સ્થિરતા અને ઓછા અવકાશી અવરોધને કારણે $CH_2=CHCl$ કરતા વધુ સક્રિય છે. તેથી,$CH_2=CH-CH_2Cl > CH_2=CHCl$.

(D) પગલું $1$: ટોલ્યુઈન $CCl_4$ અને ગરમીની હાજરીમાં $NBS$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને બેન્ઝિલિક સ્થાન પર મુક્ત-મૂલક બ્રોમિનેશન અનુભવે છે,જે બેન્ઝાઈલ બ્રોમાઈડ $(A = C_6H_5CH_2Br)$ બનાવે છે.
પગલું $2$: બેન્ઝાઈલ બ્રોમાઈડ $(A)$ સોડિયમ મેથોક્સાઈડ $(CH_3ONa)$ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,જે એક પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઈલ છે,અને $S_N2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા બેન્ઝાઈલ મિથાઈલ ઈથર $(B = C_6H_5CH_2OCH_3)$ બનાવે છે.

(D) $t-BuO^{-}K^{+}$ એ પ્રબળ અવરોધક બેઇઝ છે,પરંતુ $CH_3-Br$ એ મિથાઈલ હેલાઈડ છે. મિથાઈલ હેલાઈડમાં $\beta$-હાઈડ્રોજન હોતા નથી,તેથી વિલોપન $(E2)$ શક્ય નથી. પ્રક્રિયા $S_N2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા આગળ વધીને મુખ્ય નીપજ તરીકે ઈથર $(t-Bu-O-CH_3)$ બનાવે છે.
$t-BuO^{-}K^{+} + CH_3-Br \rightarrow t-Bu-O-CH_3 + KBr$.
તેથી,તે આઈસોબ્યુટીલીન $(CH_3-C(CH_3)=CH_2)$ આપે છે તે વિધાન ખોટું છે.

(A) $CH_3-CHCl_2$ (ઈથિલીડીન ક્લોરાઈડ) એ જેમિનલ ડાયહેલાઈડ છે. જલીય $KOH$ સાથે જળવિભાજન કરવાથી,તે અસ્થાયી જેમ-ડાયોલ બનાવે છે,જે પાણીનો અણુ ગુમાવીને એસીટાલ્ડિહાઈડ $(CH_3CHO)$ આપે છે.
$CH_3-CHCl_2 + 2KOH_{(aq)}$ $\rightarrow [CH_3-CH(OH)_2]$ $\rightarrow CH_3CHO + H_2O$

(C) આ પ્રક્રિયા બે તબક્કામાં થાય છે,જેમાં બંને $S_N2$ મિકેનિઝમનો સમાવેશ થાય છે.
તબક્કો $1$: શરૂઆતનું મટીરીયલ (ધારો કે કાયરલ આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડ) એસિટોનમાં $NaI$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને (ફિંકલસ્ટીન પ્રક્રિયા) આલ્કાઈલ આયોડાઈડ $X$ બનાવે છે. $S_N2$ મિકેનિઝમને કારણે કાયરલ કેન્દ્ર પર વિન્યાસનું વ્યુત્ક્રમણ (inversion) થાય છે.
તબક્કો $2$: આલ્કાઈલ આયોડાઈડ $X$ એ $aq. KOH$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને આલ્કોહોલ $Y$ બનાવે છે. આ પણ એક $S_N2$ પ્રક્રિયા છે,જે કાયરલ કેન્દ્ર પર ફરીથી વિન્યાસનું વ્યુત્ક્રમણ કરે છે.
બે ક્રમિક વ્યુત્ક્રમણ થવાથી,અંતિમ નીપજ $Y$ નો વિન્યાસ મૂળ શરૂઆતના મટીરીયલ જેવો જ રહેશે.
બંધારણોની સરખામણી કરતા,વિકલ્પ $C$ એ $X$ માટે યોગ્ય વ્યુત્ક્રમણ અને ત્યારબાદ $Y$ માટે યોગ્ય વ્યુત્ક્રમણ દર્શાવે છે.

(D) $1$. $AlCl_3$ ની હાજરીમાં બેન્ઝીનનું $n$-પ્રોપાઇલ ક્લોરાઇડ $(CH_3CH_2CH_2Cl)$ સાથે ફ્રિડલ-ક્રાફ્ટ આલ્કાઇલેશન થવાથી કાર્બોકેટાયનનું પુનઃરચના (rearrangement) થાય છે. પ્રાથમિક પ્રોપાઇલ કાર્બોકેટાયન વધુ સ્થાયી દ્વિતીયક આઇસોપ્રોપાઇલ કાર્બોકેટાયનમાં ફેરવાય છે. તેથી,$X$ એ આઇસોપ્રોપાઇલબેન્ઝીન (ક્યુમીન) છે.
$2$. ક્યુમીન $(X)$ નું $HNO_3 + H_2SO_4$ સાથે નાઇટ્રેશન કરવાથી ઓર્થો સ્થાન પર અવકાશી અવરોધને કારણે મુખ્ય નીપજ તરીકે $p$-નાઇટ્રોક્યુમીન $(Y)$ મળે છે.
$3$. $p$-નાઇટ્રોક્યુમીન $(Y)$ નું $Sn + HCl$ સાથે રિડક્શન કરવાથી $p$-આઇસોપ્રોપાઇલએનિલીન $(Z)$ મળે છે.
$4$. $p$-આઇસોપ્રોપાઇલએનિલીન $(Z)$ નું $H_2SO_4 + SO_3$ સાથે સલ્ફોનેશન $-NH_2$ સમૂહની સાપેક્ષમાં ઓર્થો સ્થાન પર થાય છે,જેનાથી $W$ ($2$-એમિનો$-5-$આઇસોપ્રોપાઇલબેન્ઝીનસલ્ફોનિક એસિડ) મળે છે.

(A) આલ્કાઈલ હેલાઈડની $NaCN$ સાથે $DMSO$ માં પ્રક્રિયા $S_N2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે.
$S_N2$ પ્રક્રિયામાં,કાઈરલ કેન્દ્ર પર વિન્યાસનું વ્યુત્ક્રમણ (વોલ્ડન વ્યુત્ક્રમણ) થાય છે.
બનતી નીપજ $(R)-2-$મિથાઈલબ્યુટેન નાઈટ્રાઈલ છે.
પ્રક્રિયામાં વિન્યાસનું વ્યુત્ક્રમણ થતું હોવાથી,પ્રારંભિક પદાર્થ (સંયોજન $A$) $(S)$ વિન્યાસ ધરાવતો હોવો જોઈએ.
$2-$મિથાઈલબ્યુટેન નાઈટ્રાઈલનું બંધારણ $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CN$ છે.
તેથી,પ્રારંભિક પદાર્થ $A$ એ $(S)-2-$ક્લોરોબ્યુટેન છે,જે $CH_3-CH(Cl)-CH_2-CH_3$ છે.
આપેલા વિકલ્પોમાંથી,$(S)-2-$ક્લોરોબ્યુટેનનું બંધારણ વિકલ્પ $A$ દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું છે.

(C) $S_N2$ પ્રક્રિયામાં,ન્યુક્લિયોફાઇલ હેલોજન સાથે જોડાયેલા કાર્બન પરમાણુ પર પાછળની બાજુથી હુમલો કરે છે.
$CH_2=CHCl$ (વિનાઇલ ક્લોરાઇડ) સબસ્ટ્રેટ તરીકે ઉપયોગી નથી કારણ કે સંસ્પંદન (resonance) ને કારણે $C-Cl$ બંધમાં આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા હોય છે,જે તેને ખૂબ જ મજબૂત અને તોડવામાં મુશ્કેલ બનાવે છે.
વધુમાં,$sp^2$ સંકરણ ધરાવતો કાર્બન પરમાણુ વધુ વિદ્યુતઋણ હોય છે,જે $C-Cl$ બંધને વધુ મજબૂત બનાવે છે,જેનાથી તે ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન સામે પ્રતિરોધક બને છે.

(C) $HBr$ ની વિનાઇલ મિથાઇલ ઈથર $(CH_2=CH-OCH_3)$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ઇલેક્ટ્રોન અનુરાગી યોગશીલ પ્રક્રિયા છે.
પ્રથમ,$HBr$ માંથી $H^+$ આયન દ્વિબંધ પર હુમલો કરે છે.
મિથોક્સી ગ્રુપ $(-OCH_3)$ ની રેઝોનન્સ અસરને કારણે,ટર્મિનલ કાર્બન પરમાણુ $(CH_2)$ પર ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા વધારે હોય છે.
આમ,પ્રોટોનેશન ટર્મિનલ કાર્બન પર થાય છે જેથી સ્થિર કાર્બોકેટાયન $CH_3-CH^+-OCH_3$ બને છે.
આ કાર્બોકેટાયન ઓક્સિજન પરમાણુ પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ દ્વારા સ્થિર થાય છે.
અંતે,બ્રોમાઇડ આયન $(Br^-)$ કાર્બોકેટાયન પર હુમલો કરીને નીપજ $CH_3-CHBr-OCH_3$ બનાવે છે.

(A) $3$-બ્રોમોસાયક્લોહેક્સિનની $HBr$ સાથેની પ્રક્રિયામાં દ્વિબંધના પ્રોટોનેશન પછી $C_2$ સ્થાન પર કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બને છે.
આ કાર્બોકેટાયન રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થાયી થાય છે.
ન્યુક્લિયોફિલિક $Br^-$ નો હુમલો $C_3$ સ્થાન પર રહેલા બ્રોમિન પરમાણુની સાપેક્ષમાં સમાન બાજુ (syn) અથવા વિરુદ્ધ બાજુ (anti) થી થઈ શકે છે.
આનાથી $1,2$-ડાયબ્રોમોસાયક્લોહેક્સિન વ્યુત્પન્ન બને છે.
બનતી બે મુખ્ય નીપજો $cis$-$1,2$-ડાયબ્રોમોસાયક્લોહેક્સિન અને $trans$-$1,2$-ડાયબ્રોમોસાયક્લોહેક્સિન છે.
આમ,$P_1$ અને $P_2$ એ ડાયસ્ટીરિયોમર્સ છે.

(A) $S_{N^1}$ પ્રક્રિયાનો દર એ બનતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
$I$ માટે: કાર્બોકેટાયન $Ph-C^+(CH_3)-Ph$ છે,જે બે ફિનાઈલ અને એક મિથાઈલ સમૂહ દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$II$ માટે: કાર્બોકેટાયન $Ph-CH^+-Ph$ છે,જે બે ફિનાઈલ સમૂહ દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$III$ માટે: કાર્બોકેટાયન $Ph-CH^+-CH_3$ છે,જે એક ફિનાઈલ અને એક મિથાઈલ સમૂહ દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$IV$ માટે: કાર્બોકેટાયન $Ph-CH_2^+$ છે,જે માત્ર એક ફિનાઈલ સમૂહ દ્વારા સ્થિર થાય છે.
સ્થિરતાનો ક્રમ: $I > II > III > IV$ છે. તેથી,પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ $I > II > III > IV$ છે.

(C) $Gem$-ડાયહેલાઇડ એ એવું સંયોજન છે જેમાં બે હેલોજન પરમાણુઓ એક જ કાર્બન પરમાણુ સાથે જોડાયેલા હોય છે,જેને $R_2C(X)_2$ તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
જલીય આલ્કલી (દા.ત.,$KOH$) સાથે જળવિભાજન કરવાથી,હેલોજન પરમાણુઓ હાઇડ્રોક્સિલ જૂથો દ્વારા બદલાય છે અને $gem$-ડાયોલ $(R_2C(OH)_2)$ બનાવે છે.
$Gem$-ડાયોલ સામાન્ય રીતે અસ્થિર હોય છે અને સ્થિર કાર્બોનિલ સંયોજન (આલ્ડિહાઇડ અથવા કીટોન) બનાવવા માટે સરળતાથી પાણીનો અણુ $(H_2O)$ ગુમાવે છે.
તેથી,$gem$-ડાયહેલાઇડના જળવિભાજનની અંતિમ નીપજ કાર્બોનિલ સંયોજન છે.

(A) $1,2-dichlorocyclopentane$ ની $1 \text{ equivalent}$ $Mg$ સાથે ઈથરમાં પ્રક્રિયા કરવાથી ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક મધ્યવર્તી $X$ $(2-chlorocyclopentylmagnesium \text{ chloride})$ બને છે.
$X$ એ $C_5H_8ClMgCl$ છે.
જ્યારે આ મધ્યવર્તી $X$ ની પ્રક્રિયા $D_2O$ સાથે કરવામાં આવે છે,ત્યારે $MgCl$ સમૂહનું વિસ્થાપન ડ્યુટેરિયમ $(D)$ પરમાણુ દ્વારા થાય છે.
તેથી,અંતિમ નીપજ $Y$ એ $1-chloro-2-deuterocyclopentane$ છે.

(B) કાર્બોકેટાયન બનાવવા માટે પ્રક્રિયાની એન્થાલ્પી $(\Delta H^{\circ})$ એ બનતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે. વધુ સ્થિર કાર્બોકેટાયન સરળતાથી બને છે,તેથી ઓછી ઉર્જા (ઓછી $\Delta H^{\circ}$) ની જરૂર પડે છે.
$1$. કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાનો ક્રમ:
બેન્ઝાઇલ કેટાયન $(III)$ > સાયક્લોહેક્સ$-2-$ઇનાઇલ કેટાયન $(II)$ > સાયક્લોહેક્સાઇલ કેટાયન $(I)$ > ફિનાઇલ કેટાયન $(IV)$.
$2$. એન્થાલ્પીનો ક્રમ $(\Delta H^{\circ})$:
સ્થિરતાનો ક્રમ $(III)$ > $(II)$ > $(I)$ > $(IV)$ હોવાથી,જરૂરી એન્થાલ્પીનો ક્રમ ઉલટો હશે:
$\Delta H_4^{\circ} > \Delta H_1^{\circ} > \Delta H_2^{\circ} > \Delta H_3^{\circ}$.

(B) લિવિંગ ગ્રુપ ક્ષમતા એ સમૂહની બેઝિકતાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે. નિર્બળ બેઝ એ વધુ સારું લિવિંગ ગ્રુપ છે.
આપેલા વિકલ્પોમાં,સલ્ફોનેટ આયનો $(I)$ અને $(II)$ ત્રણ ઓક્સિજન પરમાણુઓ પર ઋણ વીજભારના રેઝોનન્સ સ્થિરીકરણને કારણે ઉત્તમ લિવિંગ ગ્રુપ છે.
$(I)$ અને $(II)$ ની વચ્ચે,$(I)$ માં રહેલ મિથાઈલ સમૂહ ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ($+I$ અને $+H$ અસર) છે,જે આયનની ઇલેક્ટ્રોન ઘનતા અને બેઝિકતા વધારે છે,જેથી $(II)$ એ $(I)$ કરતા વધુ સારું લિવિંગ ગ્રુપ બને છે.
$Br^-$ $(IV)$ એ $N_3^-$ $(III)$ કરતા વધુ સારું લિવિંગ ગ્રુપ છે કારણ કે $HBr$ એ $HN_3$ કરતા ઘણો વધુ પ્રબળ એસિડ છે.
આમ,લિવિંગ ગ્રુપ ક્ષમતાનો ઉતરતો ક્રમ $II > I > IV > III$ છે.

(D) ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશનની પ્રતિક્રિયાત્મકતા લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે.
$(I)$ ટ્રાયફલેટ $(-OSO_2CF_3)$ એ $CF_3$ ગ્રુપની પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ અસરને કારણે ઉત્તમ લિવિંગ ગ્રુપ છે.
$(II)$ ટોસિલેટ $(-OTs)$ એ સારું લિવિંગ ગ્રુપ છે પરંતુ ટ્રાયફલેટ કરતા ઓછું અસરકારક છે.
$(III)$ અને $(IV)$ માં $-OH$ ગ્રુપ હોય છે,જે નબળા લિવિંગ ગ્રુપ છે. જો કે,એસિડ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં,તેઓ સબસ્ટિટ્યુશન પ્રતિક્રિયા આપી શકે છે. $(III)$ અને $(IV)$ વચ્ચે,$(IV)$ વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે કારણ કે તે રેઝોનન્સ-સ્ટેબિલાઇઝ્ડ બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન $(C_6H_5-CH^+-CH_3)$ બનાવે છે,જ્યારે $(III)$ સેકન્ડરી કાર્બોકેટાયન $(CH_3-CH^+-CH_3)$ બનાવે છે.
આમ,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ઘટતો ક્રમ $I > II > IV > III$ છે.

(D) $S_N2$ પ્રક્રિયામાં ન્યુક્લિયોફાઇલ $(OH^-)$ હેલાઇડ સાથે જોડાયેલા કાર્બન પર પાછળની બાજુથી હુમલો કરે છે.
આના પરિણામે કાયરલ કેન્દ્ર પર વિન્યાસનું વ્યુત્ક્રમણ (inversion) થાય છે.
જો પ્રારંભિક પદાર્થ $cis-4-methylcyclohexyl$ હેલાઇડ હોય,તો $OH^-$ હેલાઇડની વિરુદ્ધ બાજુથી હુમલો કરશે,જેનાથી $trans-4-methylcyclohexanol$ નીપજ મળશે.
તેનાથી ઉલટું,જો પ્રારંભિક પદાર્થ $trans-4-methylcyclohexyl$ હેલાઇડ હોય,તો નીપજ $cis-4-methylcyclohexanol$ હશે.
$S_N2$ પ્રક્રિયામાં વિન્યાસનું વ્યુત્ક્રમણ એ મુખ્ય સિદ્ધાંત છે.

(B) $1-$બ્રોમો$-1,2-$ડાયફિનાઈલપ્રોપેનની $alc.KOH$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ડીહાઈડ્રોહેલોજનેશન પ્રક્રિયા ($E2$ મિકેનિઝમ) છે.
આ પ્રક્રિયામાં પાસપાસેના કાર્બન પરથી $H$ અને $Br$ દૂર થઈને આલ્કીન બને છે.
મુખ્ય નીપજ વધુ સ્થાયી આલ્કીન હોય છે,જે $1,2-$ડાયફિનાઈલપ્રોપ$-1-$ઈનનો ટ્રાન્સ-આઈસોમર છે.
ટ્રાન્સ-આઈસોમરમાં,મોટા ફિનાઈલ સમૂહો દ્વિબંધની વિરુદ્ધ બાજુએ હોય છે,જે અવકાશીય અવરોધ ઘટાડે છે.
આમ,નીપજ $A$ એ $1,2-$ડાયફિનાઈલપ્રોપ$-1-$ઈન (ટ્રાન્સ-આઈસોમર) છે.

(A) $1-$phenyl$-2-$bromobutane ની $NaOMe$ (એક પ્રબળ બેઇઝ) સાથેની પ્રક્રિયા $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે.
$1-$phenyl$-2-$bromobutane નું બંધારણ $Ph-CH_2-CH(Br)-CH_2-CH_3$ છે.
$HBr$ ના વિલોપનથી $1-$phenylbut$-1-$ene અથવા $1-$phenylbut$-2-$ene બની શકે છે.
જોકે ઝેટસેફનો નિયમ સામાન્ય રીતે વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીનને મુખ્ય નીપજ તરીકે દર્શાવે છે,પરંતુ આ કિસ્સામાં $(E)-1-$phenylbut$-1-$ene નું નિર્માણ વધુ પસંદગી પામે છે કારણ કે દ્વિબંધ ફિનાઈલ વલય સાથે સંયુગ્મન (conjugation) માં છે,જે તેને વધારાની સ્થિરતા આપે છે.
$1-$phenylbut$-1-$ene ના $(E)$ અને $(Z)$ સમઘટકોમાં,$(E)-$સમઘટક વધુ સ્થિર છે કારણ કે તેમાં ફિનાઈલ ગ્રુપ અને ઇથાઈલ ગ્રુપ વચ્ચે અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ઓછો હોય છે.
તેથી,મુખ્ય નીપજ $(E)-1-$phenylbut$-1-$ene છે.

(C) ધ્રુવીય દ્રાવકમાં $C-Br$ બંધની મજબૂતી $Br^-$ આયનના વિયોજન પછી બનતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં હોય છે.
કાર્બોકેટાયન જેટલો વધુ સ્થિર,તેટલો $C-Br$ બંધ નબળો.
$(I)$ અને $(II)$ સાયક્લોહેક્સાડાયનાઈલ કેટાયન બનાવે છે. $(III)$ અને $(IV)$ સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ કેટાયન બનાવે છે.
સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ કેટાયન એન્ટી-એરોમેટિક ($4n \pi$ ઈલેક્ટ્રોન,$n=1$,કુલ $4\pi$ ઈલેક્ટ્રોન) છે,જે તેને અત્યંત અસ્થિર બનાવે છે.
સાયક્લોહેક્સાડાયનાઈલ કેટાયન નોન-એરોમેટિક છે અને સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ કેટાયન કરતા પ્રમાણમાં વધુ સ્થિર છે.
$(I)$ અને $(II)$ ની સરખામણી: $(I)$ માં મિથાઈલ ગ્રુપ છે જે ઇન્ડક્ટિવ ઇફેક્ટ અને હાઈપરકોન્જુગેશન દ્વારા કાર્બોકેટાયનને સ્થિર કરે છે,જેથી $C-Br$ બંધ નબળો બને છે. તેથી,$C-Br$ બંધની મજબૂતી: $II > I$.
$(III)$ અને $(IV)$ ની સરખામણી: $(III)$ માં મિથાઈલ ગ્રુપ કાર્બોકેટાયનને સ્થિર કરે છે,જેથી $C-Br$ બંધ નબળો બને છે. તેથી,$C-Br$ બંધની મજબૂતી: $IV > III$.
સાયક્લોપેન્ટાડાયનાઈલ કેટાયન સાયક્લોહેક્સાડાયનાઈલ કેટાયન કરતા ઘણું ઓછું સ્થિર હોવાથી,$(III)$ અને $(IV)$ માં $C-Br$ બંધ $(I)$ અને $(II)$ કરતા ઘણો મજબૂત હોય છે.
તેથી,$C-Br$ બંધની મજબૂતીનો ક્રમ $IV > III > II > I$ છે.

(D) $1$-ક્લોરોએપોકેમ્ફેન એ બ્રિજહેડ હેલાઈડ છે જેમાં ક્લોરિન પરમાણુ બાયસાઇક્લિક સિસ્ટમના બ્રિજહેડ કાર્બન સાથે જોડાયેલ હોય છે.
બ્રેડ્ટના નિયમ મુજબ,બ્રિજહેડ સ્થાન પર કાર્બોકેટાયનનું નિર્માણ અત્યંત અસ્થિર છે કારણ કે સખત બાયસાઇક્લિક માળખાને કારણે પરિણામી કાર્બોકેટાયન જરૂરી સમતલીય $sp^2$ સંકરણ પ્રાપ્ત કરી શકતું નથી.
વધુમાં,$S_N2$ મિકેનિઝમ અશક્ય છે કારણ કે બ્રિજહેડ કાર્બનની પાછળની બાજુ બાયસાઇક્લિક માળખા દ્વારા અવરોધાયેલી હોય છે,જે ન્યુક્લિયોફાઇલને હુમલો કરતા અટકાવે છે.
તેથી,$1$-ક્લોરોએપોકેમ્ફેન જેવા બ્રિજહેડ હેલાઈડ્સ $AgNO_3$ સાથે $S_N1$ અને $S_N2$ બંને પ્રતિક્રિયાઓ માટે અત્યંત નિષ્ક્રિય હોય છે.

(C) $S_N1$ પ્રક્રિયા પ્રત્યે હેલાઈડ્સની પ્રતિક્રિયાત્મકતા બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$(I)$ $CH_3CH_2CH_2Cl$ એ $1^\circ$ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે: $CH_3CH_2CH_2^+$.
$(II)$ $CH_2=CHCHClCH_3$ એ એલાઈલિક કાર્બોકેટાયન બનાવે છે: $CH_2=CHCH^+CH_3$,જે રેઝોનન્સ દ્વારા અત્યંત સ્થિર થાય છે.
$(III)$ $CH_3CH_2CHClCH_3$ એ $2^\circ$ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે: $CH_3CH_2CH^+CH_3$.
કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાનો ક્રમ છે: એલાઈલિક $(II) > 2^\circ (III) > 1^\circ (I)$.
તેથી,$S_N1$ પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ઉતરતો ક્રમ $II > III > I$ છે.