Properties of Haloalkanes Questions in Gujarati

(A) $NaNO_2$ એ આયનીય સંયોજન છે જે $NO_2^-$ આયનો આપે છે. $NO_2^-$ આયન એ એમ્બિડેન્ટ ન્યુક્લિયોફાઇલ છે,અને $Na^+$ ની હાજરીમાં,હુમલો ઓક્સિજન પરમાણુ દ્વારા થાય છે જેથી આલ્કાઈલ નાઈટ્રાઈટ $(R-O-N=O)$ બને છે,જે $P$ છે.
$AgNO_2$ એ સહસંયોજક સંયોજન છે. નાઈટ્રોજન પરમાણુ પાસે બંધ બનાવવા માટે અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ ઉપલબ્ધ હોય છે,અને હુમલો નાઈટ્રોજન પરમાણુ દ્વારા થાય છે જેથી નાઈટ્રોઆલ્કેન $(R-NO_2)$ બને છે,જે $Q$ છે.
$P$ $(R-O-N=O)$ અને $Q$ $(R-NO_2)$ નું આણ્વીય સૂત્ર સમાન છે પરંતુ ક્રિયાશીલ સમૂહો અલગ છે (નાઈટ્રાઈટ વિરુદ્ધ નાઈટ્રો),તેથી તેઓ ક્રિયાશીલ સમઘટકો છે.

(C) રૂપરેખાંકનનું એકંદરે વ્યુત્ક્રમણ મેળવવા માટે,પ્રક્રિયા શ્રેણીમાં $S_N2$ પ્રક્રિયાઓની સંખ્યા એકી (odd) હોવી જોઈએ.
વિકલ્પ $C$ માં,$R-OH$ ની $SOCl_2$ સાથેની પ્રક્રિયા $S_Ni$ મિકેનિઝમ દ્વારા થાય છે,જે રૂપરેખાંકન જાળવી રાખે છે (Retention). ત્યારબાદ $DMF$ માં $CH_3ONa$ સાથેની $S_N2$ પ્રક્રિયા એક વ્યુત્ક્રમણ આપે છે. આમ,કુલ એક વ્યુત્ક્રમણ થાય છે.

(B) સેટઝેફ નીપજ એ વિલોપન પ્રક્રિયા દરમિયાન બનતી વધુ વિસ્થાપિત અને તેથી વધુ સ્થાયી આલ્કીન છે.
$A$: $CH_3CH_2CH(F)CH_3 \xrightarrow{NH_2^-, \Delta}$ આ પ્રક્રિયામાં નબળા લિવિંગ ગ્રુપ $(F^-)$ અને પ્રબળ બેઝનો ઉપયોગ થાય છે,જે સામાન્ય રીતે ઓછી વિસ્થાપિત આલ્કીન (હોફમેન નીપજ) મુખ્ય નીપજ તરીકે આપે છે.
$B$: $CH_3CH_2CH(Cl)CH_3 \xrightarrow{alc. KOH, \Delta}$ આ નાના બેઝ $(OH^-)$ સાથેની પ્રમાણભૂત $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા છે. મુખ્ય નીપજ વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન,$CH_3CH=CHCH_3$ (બ્યુટ$-2-$ઈન) છે,જે સેટઝેફ નીપજ છે.
$C$: $CH_3CH(CH_3)CH(Cl)CH_3 \xrightarrow{Me_3CO^-K^+, \Delta}$ આ પ્રક્રિયામાં મોટા કદના બેઝ $(Me_3CO^-)$ નો ઉપયોગ થાય છે. મોટા બેઝ વધુ સુલભ પ્રોટોનને દૂર કરવાનું પસંદ કરે છે,જેના પરિણામે ઓછી વિસ્થાપિત આલ્કીન (હોફમેન નીપજ) મુખ્ય નીપજ તરીકે મળે છે.
$D$: $CH_3CH_2CH(NMe_3^+)CH_3 \xrightarrow{OR^-, \Delta}$ આ હોફમેન વિલોપન છે. મોટું લિવિંગ ગ્રુપ $(NMe_3^+)$ બેઝને સૌથી વધુ સુલભ પ્રોટોન દૂર કરવા માટે મજબૂર કરે છે,જેના પરિણામે ઓછી વિસ્થાપિત આલ્કીન (હોફમેન નીપજ) મુખ્ય નીપજ તરીકે મળે છે.
તેથી,માત્ર પ્રક્રિયા $B$ મુખ્ય નીપજ તરીકે સેટઝેફ નીપજ આપે છે.

(A) આઇસોબ્યુટેન $(CH_3-CH(CH_3)-CH_3)$ ના ક્લોરિનેશનમાં,$1^\circ$ અને $3^\circ$ હાઇડ્રોજનની સાપેક્ષ પ્રતિક્રિયાશીલતા $1 : 5$ છે.
$1^\circ$ $H$ પરમાણુઓની સંખ્યા = $9$.
$3^\circ$ $H$ પરમાણુઓની સંખ્યા = $1$.
$1^\circ$ નીપજનું સાપેક્ષ પ્રમાણ = $9 \times 1 = 9$.
$3^\circ$ નીપજનું સાપેક્ષ પ્રમાણ = $1 \times 5 = 5$.
$9 > 5$ હોવાથી,પ્રાથમિક ક્લોરાઇડ $(CH_3-CH(CH_3)-CH_2Cl)$ મુખ્ય નીપજ છે,તૃતીયક ક્લોરાઇડ નહીં. તેથી,વિકલ્પ $(A)$ ખોટો છે.

(A) $(R)-2-bromo-1-methoxypropane$ ની એસિટોનમાં $NaCN$ સાથેની પ્રક્રિયા $S_N2$ ક્રિયાવિધિને અનુસરે છે.
$S_N2$ પ્રક્રિયામાં,કાઈરલ કેન્દ્ર પર વિન્યાસનું વ્યુત્ક્રમણ (inversion) થાય છે.
જોકે,$(R/S)$ નામકરણ Cahn-Ingold-Prelog $(CIP)$ નિયમો અનુસાર સમૂહોની અગ્રતા (priority) પર આધાર રાખે છે.
પ્રક્રિયકમાં,અગ્રતા આ મુજબ છે: $-Br (1) > -CH_2OCH_3 (2) > -CH_3 (3) > -H (4)$.
નીપજમાં,અગ્રતા આ મુજબ છે: $-CH_2OCH_3 (1) > -CN (2) > -CH_3 (3) > -H (4)$.
કારણ કે સમૂહોની અગ્રતા બદલાય છે (ન્યુક્લિયોફાઇલ $-CN$ એ અગ્રતા $2$ છે,જ્યારે લિવિંગ ગ્રુપ $-Br$ એ અગ્રતા $1$ હતું),તેથી અવકાશીય વ્યુત્ક્રમણને કારણે નીપજ હજુ પણ $(R)$ વિન્યાસ ધરાવે છે.

(A) ઇલેક્ટ્રોફિલિક યોગશીલ પ્રક્રિયાનો દર એ દ્વિબંધ પર ઇલેક્ટ્રોફાઇલના હુમલા પછી બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ $(EDG)$ કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા વધારે છે,જ્યારે ઇલેક્ટ્રોન-વિથડ્રોઇંગ ગ્રુપ $(EWG)$ તેને ઘટાડે છે.
$(S)$ $-N(Me)_2$ એ પ્રબળ $+M$ ગ્રુપ છે,જે કાર્બોકેટાયનને સૌથી વધુ સ્થિર બનાવે છે.
$(Q)$ $-OCH_3$ એ $+M$ ગ્રુપ છે,પરંતુ $-N(Me)_2$ કરતા નબળું છે.
$(R)$ $-CH_3$ એ $+I$ અને હાઇપરકોન્જુગેટિવ ગ્રુપ છે,જે મધ્યમ સ્થિરતા આપે છે.
$(P)$ $-CHO$ એ પ્રબળ $-M$ અને $-I$ ગ્રુપ છે,જે કાર્બોકેટાયનને સૌથી ઓછું સ્થિર બનાવે છે.
તેથી,ઇલેક્ટ્રોફિલિક યોગશીલ પ્રક્રિયાના દરનો ઘટતો ક્રમ $S > Q > R > P$ છે.

(C) આ પ્રક્રિયામાં બેન્ઝીન રિંગ સાથે જોડાયેલા વિનાઇલ ગ્રુપ $(-CH=CH_2)$ પર $HBr$ નું ઇલેક્ટ્રોન-અનુરાગી યોગશીલ પ્રક્રિયા થાય છે.
માર્કોવનીકોવના નિયમ મુજબ,પ્રોટોન $(H^+)$ એ કાર્બન પર જોડાય છે જેની પાસે વધુ હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ હોય છે,જેથી વધુ સ્થાયી કાર્બોકેટાયન બને છે.
વિનાઇલ ગ્રુપ $(-CH=CH_2)$ એ $(-CH^+-CH_3)$ (દ્વિતીયક બેન્ઝીલિક કાર્બોકેટાયન) માં ફેરવાય છે,જે બેન્ઝીન રિંગ સાથેના સંસ્પંદન દ્વારા સ્થાયી થાય છે.
ત્યારબાદ,બ્રોમાઇડ આયન $(Br^-)$ આ કાર્બોકેટાયન પર હુમલો કરીને અંતિમ નીપજ બનાવે છે.
વિકલ્પો જોતા,વિકલ્પ $C$ માં દર્શાવેલ બંધારણ માર્કોવનીકોવના નિયમ મુજબ દ્વિબંધ પર $HBr$ ના ઉમેરાને દર્શાવે છે,જેના પરિણામે $1$-બ્રોમોઇથાઇલ ગ્રુપ બને છે.

(D) વુર્ટ્ઝ પ્રક્રિયામાં $Na$ ધાતુ અને સૂકા ઈથરની હાજરીમાં બે આલ્કાઈલ હેલાઈડ અણુઓ જોડાઈને સંમિત આલ્કેન બનાવે છે.
$4,5-$diethyloctane બનાવવા માટે,અણુને $C_4$ અને $C_5$ વચ્ચેના બંધ પરથી સમાન રીતે વિભાજિત કરવો પડે.
$4,5-$diethyloctane નું બંધારણ $CH_3-CH_2-CH_2-CH(C_2H_5)-CH(C_2H_5)-CH_2-CH_2-CH_3$ છે.
આને વિભાજિત કરતા $CH_3-CH_2-CH_2-CH(Br)-CH_2-CH_3$ ($3$-bromohexane) ના બે એકમો મળે છે.
આમ,પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $2CH_3-CH_2-CH_2-CH(Br)-CH_2-CH_3 + 2Na$ $\xrightarrow{\text{dry ether}} CH_3-CH_2-CH_2-CH(C_2H_5)-CH(C_2H_5)-CH_2-CH_2-CH_3 + 2NaBr$.

(C) $4$-બ્રોમો-$1$-પેન્ટેનની આલ્કોહોલિક $KOH$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ડીહાઈડ્રોહેલોજનેશન ($E2$ વિલોપન) પ્રક્રિયા છે.
$C-3$ અને $C-4$ સ્થાન પરથી $HBr$ દૂર થવાથી $1,3$-પેન્ટાડાઈન $(CH_2=CH-CH=CH-CH_3)$ બને છે,જે એક સંયુગ્મિત ડાઈન છે અને $C-4$ અને $C-5$ પરથી વિલોપન દ્વારા બનતા આઈસોલેટેડ ડાઈન ($1,4$-પેન્ટાડાઈન) કરતા વધુ સ્થાયી છે.
આમ,$1,3$-પેન્ટાડાઈન એ મુખ્ય નીપજ છે.

(A) બેન્ઝાઇલ ક્લોરાઇડનું આલ્કલાઇન જળવિભાજન $S_N1$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે,જેમાં દર મધ્યવર્તી બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાનો ક્રમ:
$I$: $p-CH_3O-C_6H_4-CH_2^+$ ($-OCH_3$ ગ્રુપની $+M$ અસર દ્વારા સ્થિર).
$III$: $p-CH_3-C_6H_4-CH_2^+$ ($-CH_3$ ગ્રુપની $+I$ અને હાઇપરકોન્જુગેશન અસર દ્વારા સ્થિર).
$IV$: $m-CH_3-C_6H_4-CH_2^+$ ($-CH_3$ ગ્રુપની $+I$ અસર દ્વારા સ્થિર).
$II$: $C_6H_5-CH_2^+$ (કોઈ વિસ્થાપક નથી).
કારણ કે $+M > +I$ અને હાઇપરકોન્જુગેશન,સ્થિરતાનો ક્રમ $I > III > IV > II$ છે. તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $I > III > IV > II$ છે.

(A) આ પ્રક્રિયામાં $2$-ક્લોરોબેન્ઝાઈલ આયોડાઈડમાં રહેલા આયોડાઈડ સમૂહ $(-I)$ નું મિથેનથાયોલેટ આયન $(CH_3S^-)$ દ્વારા ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન થાય છે,જે મિથેનથાયોલ $(CH_3SH)$ અને સોડિયમ હાઈડ્રોક્સાઈડ $(NaOH)$ ની પ્રક્રિયાથી ઉત્પન્ન થાય છે.
$CH_3SH + NaOH \rightarrow CH_3S^-Na^+ + H_2O$
$CH_3S^-$ આયન એક પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઈલ છે અને તે $S_N2$ પ્રક્રિયા દ્વારા બેન્ઝાઈલિક કાર્બન પર હુમલો કરશે,જે આયોડિન પરમાણુ (એક સારો લિવિંગ ગ્રુપ) સાથે જોડાયેલ છે.
એરિલ ક્લોરાઈડ બંધ બેન્ઝાઈલિક આયોડાઈડ બંધની સરખામણીમાં ન્યુક્લિયોફિલિક વિસ્થાપન માટે ખૂબ ઓછો સક્રિય હોય છે. તેથી,વિસ્થાપન પસંદગીયુક્ત રીતે બેન્ઝાઈલિક સ્થાન પર થાય છે.
અંતિમ નીપજ $2$-ક્લોરોબેન્ઝાઈલ મિથાઈલ સલ્ફાઈડ છે.

(C) ધ્રુવીય પ્રોટિક દ્રાવકોમાં (દા.ત.,પાણી,આલ્કોહોલ),ન્યુક્લિયોફિલિસિટી સમૂહમાં નીચે તરફ જતાં વધે છે.
આનું કારણ એ છે કે $F^{\Theta}$ જેવા નાના આયનો હાઇડ્રોજન બંધ દ્વારા વધુ મજબૂત રીતે દ્રાવ્ય થાય છે,જે તેમની ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કામ કરવાની ક્ષમતાને અવરોધે છે.
$I^{\Theta}$ જેવા મોટા આયનો ઓછા દ્રાવ્ય થાય છે,જેનાથી તેઓ ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે વધુ સરળતાથી હુમલો કરી શકે છે.
તેથી,ન્યુક્લિયોફિલિસિટીનો ક્રમ $F^{\Theta} < Cl^{\Theta} < Br^{\Theta} < I^{\Theta}$ છે.

(C) ${S_N}^2$ પ્રક્રિયા માટે આલ્કાઈલ હેલાઈડની સક્રિયતા હેલોજન સાથે જોડાયેલા કાર્બન પરમાણુ પરના અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) પર આધાર રાખે છે. સક્રિયતાનો ક્રમ છે: $primary > secondary > tertiary$.
$(a)$ $2$-ક્લોરોસાયક્લોહેક્ઝેન-$1$-મિથાઈલ એ દ્વિતીયક $(2^{\circ})$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
$(b)$ $1$-ક્લોરો-$1$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેન એ તૃતીયક $(3^{\circ})$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
$(c)$ ક્લોરોમિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેન એ પ્રાથમિક $(1^{\circ})$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
$(d)$ ક્લોરોબેન્ઝીન એ એરાઈલ હેલાઈડ છે,જે આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા અને અવકાશી અવરોધને કારણે ${S_N}^2$ પ્રક્રિયા માટે ખૂબ જ ઓછું સક્રિય છે.
પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડમાં સૌથી ઓછો અવકાશી અવરોધ હોવાથી,તેઓ ${S_N}^2$ પ્રક્રિયાઓ માટે સૌથી વધુ સક્રિય હોય છે. તેથી,ક્લોરોમિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેન સૌથી વધુ સક્રિય છે.

(B) આ પ્રક્રિયામાં વિસિનલ ડાયબ્રોમાઇડ (ટ્રાન્સ$-1,2-$ડાયબ્રોમોસાયક્લોહેક્ઝેન) ની એસિટોનમાં સોડિયમ આયોડાઇડ $(NaI)$ સાથે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. આ ડીબ્રોમિનેશન પ્રક્રિયાનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે.
$1$. આયોડાઇડ આયન $(I^-)$ ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે વર્તે છે અને એક બ્રોમિન પરમાણુ પર હુમલો કરે છે,જ્યારે બીજો બ્રોમિન પરમાણુ બ્રોમાઇડ આયન $(Br^-)$ તરીકે દૂર થાય છે.
$2$. આ પ્રક્રિયા એક સંકલિત $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા છે.
$3$. વિલોપન થવા માટે,બંને બ્રોમિન પરમાણુઓ એન્ટી-પેરીપ્લેનર ગોઠવણીમાં હોવા જોઈએ. ટ્રાન્સ$-1,2-$ડાયબ્રોમોસાયક્લોહેક્ઝેનમાં,બ્રોમિન પરમાણુઓ એન્ટી-પેરીપ્લેનર સ્થિતિમાં હોય છે,જે બે કાર્બન વચ્ચે દ્વિબંધ બનાવવા માટે $Br_2$ ના વિલોપનને સરળ બનાવે છે.
$4$. પરિણામે,આ પ્રક્રિયાની મુખ્ય નીપજ સાયક્લોહેક્ઝીન છે.

(A) ડીહાઈડ્રોહેલોજનેશનની સરળતા બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી અથવા પરિણામી સંયુગ્મિત પ્રણાલીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$(i)$ બ્રોમોસાયક્લોહેક્ઝેન: આલ્કાઈલ હેલાઈડ,જે સાયક્લોહેક્ઝીન બનાવવા માટે વિલોપન પ્રક્રિયા આપે છે.
(ii) $3-$બ્રોમોસાયક્લોહેક્ઝીન: વિલોપનથી $1,3-$સાયક્લોહેક્ઝાડાઈઈન બને છે,જે સંયુગ્મિત અને સ્થિર છે.
(iii) $3-$બ્રોમોસાયક્લોહેક્ઝા$-1,4-$ડાઈઈન: વિલોપનથી બેન્ઝીન બને છે,જે એરોમેટિકતાને કારણે ખૂબ જ સ્થિર છે. આ પ્રક્રિયા સૌથી ઝડપી છે.
(iv) બ્રોમોબેન્ઝીન: સંસ્પંદનને કારણે $C-Br$ બંધમાં આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા હોય છે,જેથી તેને તોડવું ખૂબ મુશ્કેલ છે.
આમ,ડીહાઈડ્રોહેલોજનેશનની સરળતાનો ક્રમ $(iii) > (ii) > (i) > (iv)$ છે.

(C) $E_2$ પ્રક્રિયા માટે હેલોજન જોડાયેલા કાર્બન ($\alpha$-કાર્બન) ની સાપેક્ષમાં ઓછામાં ઓછો એક $\beta$-હાઇડ્રોજન પરમાણુ હોવો જરૂરી છે.
વિકલ્પ $C$ માં દર્શાવેલ બંધારણ ($1$-બ્રોમો-$2,2$-ડાયમિથાઇલબ્યુટેન) માં,$\alpha$-કાર્બન એક ચતુર્થક કાર્બન (એવો કાર્બન જેમાં કોઈ હાઇડ્રોજન પરમાણુ નથી) સાથે જોડાયેલ છે. પાડોશી કાર્બન પર કોઈ $\beta$-હાઇડ્રોજન ઉપલબ્ધ ન હોવાથી,આ અણુ $E_2$ વિલોપન પ્રક્રિયા આપી શકતું નથી.

(C) $E_2$ પ્રક્રિયા માટે આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાત્મકતા સંક્રાંતિ અવસ્થાની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે,જે બનતા આલ્કીનની સ્થિરતા દ્વારા નક્કી થાય છે.
$E_2$ પ્રક્રિયામાં એક જ તબક્કામાં $\beta$-હાઈડ્રોજનનું દૂર થવું અને લિવિંગ ગ્રુપનું દૂર થવું સામેલ છે.
જેમ દ્વિ-બંધિત કાર્બન સાથે જોડાયેલા આલ્કાઈલ સમૂહોની સંખ્યા વધે છે,તેમ હાઈપરકોન્જુગેશન અને પ્રેરક અસરને કારણે બનતા આલ્કીનની સ્થિરતા વધે છે.
$(x)$ $CH_3-CH_2-CH_2-Br$ એ પ્રાથમિક $(1^{\circ})$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે,જે મોનો-સબસ્ટીટ્યુટેડ આલ્કીન બનાવે છે.
$(y)$ $CH_3-CH(Br)-CH_3$ એ દ્વિતીયક $(2^{\circ})$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે,જે ડાય-સબસ્ટીટ્યુટેડ આલ્કીન બનાવે છે.
$(z)$ $(CH_3)_3C-Br$ એ તૃતીયક $(3^{\circ})$ આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે,જે ટ્રાય-સબસ્ટીટ્યુટેડ આલ્કીન બનાવે છે.
આલ્કીનની સ્થિરતાનો ક્રમ: ટ્રાય-સબસ્ટીટ્યુટેડ > ડાય-સબસ્ટીટ્યુટેડ > મોનો-સબસ્ટીટ્યુટેડ હોવાથી,$E_2$ પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$ થાય છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $z > y > x$ છે.

(B) ${S_N}^1$ પ્રતિક્રિયા તરફ આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાશીલતા એ લિવિંગ ગ્રુપ દૂર થયા પછી બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
$1$. સંયોજન $II$ માં,ઓક્સિજન પરમાણુ પરના અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મને કારણે રેઝોનન્સ દ્વારા કાર્બોકેટાયન સ્થિર થાય છે ($+M$ અસર),જે તેને સૌથી વધુ સ્થિર બનાવે છે.
$2$. સંયોજન $I$ માં,કાર્બોકેટાયન તૃતીયક $(3^{\circ})$ છે અને $7$ હાઇપરકોન્જુગેટિવ $\alpha$-હાઇડ્રોજન દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$3$. સંયોજન $IV$ માં,કાર્બોકેટાયન દ્વિતીયક $(2^{\circ})$ છે અને $4$ હાઇપરકોન્જુગેટિવ $\alpha$-હાઇડ્રોજન દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$4$. સંયોજન $III$ માં,કાર્બોકેટાયન કાર્બોનિલ ગ્રુપ $(C=O)$ ની બાજુમાં છે,જે ઇલેક્ટ્રોન-ખેંચનાર ગ્રુપ ($-I$ અસર) છે,જે તેને સૌથી ઓછું સ્થિર બનાવે છે.
તેથી,કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા અને આમ ${S_N}^1$ તરફની પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ $II > I > IV > III$ છે.

(C) $S_N2$ પ્રક્રિયાનો દર ઇલેક્ટ્રોફિલિક કાર્બન પરના અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) અને સંક્રાંતિ અવસ્થાની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$1$. $S_N2$ પ્રક્રિયાઓ પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ માટે સૌથી ઝડપી હોય છે જેમાં અવકાશી અવરોધ ન્યૂનતમ હોય છે.
$2$. ફિનાસિલ બ્રોમાઈડ $(C_6H_5COCH_2Br)$ એક પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે જેમાં સંક્રાંતિ અવસ્થા બાજુના કાર્બોનિલ સમૂહ $(C=O)$ દ્વારા સ્થિર થાય છે.
$3$. બેન્ઝાઈલ બ્રોમાઈડ પણ પ્રતિક્રિયાશીલ છે,પરંતુ કાર્બોનિલ સમૂહની પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક અસરને કારણે ફિનાસિલ બ્રોમાઈડ $S_N2$ પ્રક્રિયામાં વધુ ઝડપી છે.
$4$. આપેલા વિકલ્પોમાંથી,ફિનાસિલ બ્રોમાઈડ $(C_6H_5COCH_2Br)$ $S_N2$ પ્રક્રિયા માટે સૌથી વધુ ઝડપ દર્શાવે છે.

(D) હોફમેન આલ્કીન એ વિલોપન પ્રક્રિયામાં મુખ્ય નીપજ તરીકે બનતું ઓછું વિસ્થાપિત આલ્કીન છે.
$(A)$ $CH_3CH(F)CH_2CH_3 + CH_3O^- \xrightarrow{\Delta} CH_2=CHCH_2CH_3$ (નબળા લિવિંગ ગ્રુપ $F^-$ અને અવકાશી અવરોધને કારણે હોફમેન નીપજ).
$(B)$ $CH_3CH_2CH_2CH(Cl)CH_3 + (CH_3)_3CO^- \xrightarrow{\Delta} CH_3CH_2CH_2CH=CH_2$ (મોટા કદના બેઇઝ $(CH_3)_3CO^-$ ને કારણે હોફમેન નીપજ).
$(C)$ $CH_3CH(N^+(CH_3)_3)CH_2CH_3 + OH^- \xrightarrow{\Delta} CH_2=CHCH_2CH_3$ (મોટા કદના લિવિંગ ગ્રુપ $N(CH_3)_3$ ને કારણે હોફમેન નીપજ).
$(D)$ $CH_3CH_2CH(Br)CH_3 + CH_3O^- \xrightarrow{\Delta} CH_3CH_2CH=CH_2$ (મોટા કદના બેઇઝને કારણે હોફમેન નીપજ).
આમ,તમામ પ્રક્રિયાઓ $A, B, C$ અને $D$ હોફમેન નીપજની રચનાને પ્રોત્સાહન આપે છે,તેથી સાચો જવાબ 'આ તમામ' છે.

(B) કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા રેઝોનન્સ,હાઇપરકોન્જુગેશન અને ઇન્ડક્ટિવ ઇફેક્ટ જેવા પરિબળો દ્વારા નક્કી થાય છે.
$1$-ફિનાઇલઇથાઇલ કાર્બોકેટાયન $C_6H_5-CH^+(CH_3)$ એ ફિનાઇલ રિંગ સાથેના રેઝોનન્સને કારણે સૌથી વધુ સ્થાયી છે,જે હાઇપરકોન્જુગેશન કરતા વધુ મજબૂત સ્થાયીકરણ અસર છે.

(B) $RX + KOH \to ROH + KX$ પ્રક્રિયામાં,હેલાઇડ આયન $X^{-}$ નું વિસ્થાપન હાઇડ્રોક્સાઇડ આયન $OH^{-}$ દ્વારા થાય છે.
અહીં $OH^{-}$ ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે વર્તે છે,તેથી આ એક ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયા છે.

(B) પ્રતિક્રિયા $(i)$ માં,દ્રાવક $C_2H_5OH$ છે,જે નિર્બળ ન્યુક્લિયોફાઇલ અને ધ્રુવીય પ્રોટિક દ્રાવક છે. આ કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીના નિર્માણને પ્રોત્સાહન આપે છે,જે $S_N1$ ક્રિયાવિધિની લાક્ષણિકતા છે.
પ્રતિક્રિયા $(ii)$ માં,પ્રક્રિયક $C_2H_5O^-$ છે,જે પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઇલ છે. પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઇલ $S_N2$ ક્રિયાવિધિને પસંદ કરે છે,જેમાં ન્યુક્લિયોફાઇલ એક જ તબક્કામાં સબસ્ટ્રેટ પર સીધો હુમલો કરે છે.
તેથી,ક્રિયાવિધિઓ અનુક્રમે $S_N1$ અને $S_N2$ છે.

(B) $S_{N^1}$ પ્રતિક્રિયાનો દર લિવિંગ ગ્રુપ $(Cl^-)$ દૂર થયા પછી બનતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
વિકલ્પ $B$ માં,બનતો કાર્બોકેટાયન $-NH-$ જૂથના નાઇટ્રોજન પરમાણુની બાજુમાં છે.
નાઇટ્રોજન પરમાણુ પરની અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મ (lone pair) સંસ્પંદન (resonance) દ્વારા બાજુના કાર્બોકેટાયનને સ્થિર કરી શકે છે (ઇમિનિયમ આયન બનાવીને),જે અન્યની તુલનામાં કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે.
તેથી,વિકલ્પ $B$ માં રહેલ હેલાઇડ $S_{N^1}$ પ્રતિક્રિયા માટે સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ છે.

(A) આલ્કાઈલ હેલાઈડની $alc. \ KOH$ સાથેની પ્રક્રિયા $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે.
$E2$ વિલોપન માટે લિવિંગ ગ્રુપ (અહીં $Cl$) અને દૂર થતા $\beta$-હાઈડ્રોજન (અથવા $\beta$-ડ્યુટેરિયમ) વચ્ચે એન્ટી-પેરીપ્લેનર ગોઠવણી જરૂરી છે.
સાયક્લોહેક્સેન વલયમાં,આનો અર્થ એ છે કે લિવિંગ ગ્રુપ અને $\beta$-વિસ્થાપિત પરમાણુ બંને અક્ષીય (axial) સ્થિતિમાં હોવા જોઈએ.
આપેલ બંધારણમાં,$Cl$ વિષુવવૃત્તીય (equatorial) છે. અણુએ $Cl$ ને અક્ષીય સ્થિતિમાં લાવવા માટે રિંગ ફ્લિપ કરવી પડે છે.
એકવાર અક્ષીય સ્થિતિમાં આવ્યા પછી,જે $\beta$-વિસ્થાપિત પરમાણુઓ $Cl$ ની વિરુદ્ધ છે તે દૂર થશે.
અક્ષીય સંરૂપણમાં $D$ પરમાણુ $Cl$ ની વિરુદ્ધ હોવાથી,$D$ પરમાણુ દૂર થાય છે,જેના પરિણામે આલ્કીન નીપજ બને છે.

(B) $S_N1$ પ્રક્રિયાનો દર પ્રક્રિયાના નિર્ણાયક તબક્કામાં બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
વિકલ્પ $(B)$ માં,બનતો કાર્બોકેટાયન $CH_3-O-C^+H-CH_3$ છે.
આ કાર્બોકેટાયન ઓક્સિજન પરમાણુ પર રહેલા અબંધકારક ઇલેક્ટ્રોન યુગ્મની રેઝોનન્સ અસર ($+R$ અસર) દ્વારા અત્યંત સ્થિર થાય છે,જે બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયનમાં ફિનાઈલ રિંગ અથવા તૃતીયક કાર્બોકેટાયનમાં પ્રેરક અસર દ્વારા મળતી સ્થિરતા કરતા ઘણી વધારે છે.
તેથી,$CH_3-O-CH(Br)-CH_3$ સૌથી ઝડપી દરે પ્રક્રિયા આપે છે.

(B) $S_N1$ પ્રક્રિયાનો દર લિવિંગ ગ્રુપ $(Br^-)$ દૂર થયા પછી બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
આ તમામ કિસ્સાઓમાં,બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયન $(Ar-CH_2^+)$ બને છે.
પેરા સ્થાન પર ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ $(EDG)$ ની હાજરીને કારણે $+I$ અસર અને હાઇપરકોન્જુગેશન દ્વારા બેન્ઝિલિક કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા વધે છે.
આલ્કાઇલ ગ્રુપની ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ક્ષમતાનો ક્રમ આ મુજબ છે: આઇસોપ્રોપાઇલ $(>CH(CH_3)_2)$ > ઇથાઇલ $(-CH_2CH_3)$ > મિથાઇલ $(-CH_3)$ > હાઇડ્રોજન $(-H)$.
- સંયોજન (iv) માં આઇસોપ્રોપાઇલ ગ્રુપ છે,જે સૌથી મજબૂત $+I$ અસર અને હાઇપરકોન્જુગેશન આપે છે,જેથી કાર્બોકેટાયન સૌથી વધુ સ્થિર બને છે.
- સંયોજન (iii) માં ઇથાઇલ ગ્રુપ છે,જે પછીનું સૌથી અસરકારક ઇલેક્ટ્રોન દાતા છે.
- સંયોજન (ii) માં મિથાઇલ ગ્રુપ છે,જે આલ્કાઇલ ગ્રુપમાં સૌથી ઓછું અસરકારક ઇલેક્ટ્રોન દાતા છે.
- સંયોજન $(i)$ માં કોઈ ઇલેક્ટ્રોન-ડોનેટિંગ ગ્રુપ નથી.
તેથી,કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા અને $S_N1$ પ્રક્રિયાનો દર આ ક્રમમાં છે: $(iv) > (iii) > (ii) > (i)$.

(D) લિવિંગ ગ્રુપ ક્ષમતા એ લિવિંગ ગ્રુપ દૂર થયા પછી બનતા કોન્જુગેટ બેઝની સ્થિરતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે.
વધુ સ્થિર કોન્જુગેટ બેઝ એ નિર્બળ બેઝ હોય છે,અને નિર્બળ બેઝ એ સારા લિવિંગ ગ્રુપ હોય છે.
$(i)$ કોન્જુગેટ બેઝ ટોસિલેટ આયન છે,જે બે સલ્ફોનિલ ઓક્સિજન પરમાણુઓ સાથે રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થિર થાય છે.
(ii) કોન્જુગેટ બેઝ એસીટેટ આયન છે,જે એક કાર્બોનિલ ઓક્સિજન પરમાણુ સાથે રેઝોનન્સ દ્વારા સ્થિર થાય છે.
(iii) કોન્જુગેટ બેઝ મિથોક્સાઇડ આયન $(CH_3O^-)$ છે,જે પ્રબળ બેઝ છે અને ખરાબ લિવિંગ ગ્રુપ છે.
(iv) કોન્જુગેટ બેઝ ટ્રાઇફલેટ આયન છે,જે રેઝોનન્સ અને $-CF_3$ સમૂહની પ્રબળ ઇલેક્ટ્રોન-આકર્ષક અસરને કારણે અત્યંત સ્થિર છે.
કોન્જુગેટ બેઝની સ્થિરતાની સરખામણી:
ટ્રાઇફલેટ $(iv)$ > ટોસિલેટ $(i)$ > એસીટેટ $(ii)$ > મિથોક્સાઇડ $(iii)$.
તેથી,લિવિંગ ગ્રુપ ક્ષમતાનો ક્રમ $(iv) > (i) > (ii) > (iii)$ છે.

(B) $S_N1$ પ્રક્રિયા માટે આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાત્મકતા લિવિંગ ગ્રુપ $(Cl^-)$ દૂર થયા પછી બનતા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$(i)$ પ્રાથમિક $(1^{\circ})$ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે: $Cyclopropyl-CH_2^+$.
(ii) તૃતીયક $(3^{\circ})$ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે: $(Cyclopropyl)_3C^+$.
(iii) દ્વિતીયક $(2^{\circ})$ કાર્બોકેટાયન બનાવે છે: $(Cyclopropyl)_2CH^+$.
સાયક્લોપ્રોપાઈલ જૂથો સાયક્લોપ્રોપાઈલ રિંગના બેન્ટ બોન્ડ્સ સાથે સંયુગ્મન દ્વારા નજીકના કાર્બોકેટાયનને નોંધપાત્ર સ્થિરતા પ્રદાન કરે છે.
જેમ સાયક્લોપ્રોપાઈલ જૂથોની સંખ્યા વધે છે,તેમ પરિણામી કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતા નોંધપાત્ર રીતે વધે છે.
તેથી,કાર્બોકેટાયનનો સ્થિરતાનો ક્રમ: $(ii) > (iii) > (i)$ છે.
પરિણામે,$S_N1$ માટે પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ: $(ii) > (iii) > (i)$ છે.

(B) $S_N2$ પ્રતિક્રિયા માટે આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાત્મકતા અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) અને સંક્રાંતિ અવસ્થાની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે.
$(i)$ $CH_2=CH-Cl$ એ વિનાઈલ ક્લોરાઈડ છે,જેમાં સંસ્પંદનને કારણે $C-Cl$ બંધમાં આંશિક દ્વિબંધ લાક્ષણિકતા હોય છે,જે તેને $S_N2$ પ્રતિક્રિયા માટે અત્યંત નિષ્ક્રિય બનાવે છે.
(ii) $CH_2=CH-CH_2-Cl$ એ એલાઈલ ક્લોરાઈડ છે. તેની સંક્રાંતિ અવસ્થા બાજુના દ્વિબંધ સાથેના સંસ્પંદન દ્વારા સ્થિર થાય છે,જે તેને ખૂબ જ પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે.
(iii) $N\equiv C-CH_2-CH_2-Cl$ એ પ્રાથમિક આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડ છે. તે પ્રતિક્રિયાશીલ છે,પરંતુ એલાઈલિક હેલાઈડ કરતા ઓછું છે કારણ કે તેમાં સંક્રાંતિ અવસ્થામાં સંસ્પંદન સ્થિરતાનો અભાવ છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $ii > iii > i$ છે.

(B) $E_2$ પ્રક્રિયામાં પ્રોટોન અને લિવિંગ ગ્રુપ દૂર થઈને દ્વિબંધ બનાવે છે. જો બનતી નીપજ એરોમેટિક અથવા એન્ટી-એરોમેટિક હોય,તો $E_2$ વિલોપનનો દર નોંધપાત્ર રીતે વધે છે.
$(i)$ $8$-ક્લોરોસાયક્લોઓક્ટા-$1,3,5$-ટ્રાયનમાં વિલોપનથી સાયક્લોઓક્ટાટેટ્રાઈન બને છે,જે સ્થાયી $8\pi$ ઇલેક્ટ્રોન સિસ્ટમ છે.
(ii) $3$-ક્લોરોસાયક્લોહેક્ઝા-$1,4$-ડાયનમાં વિલોપનથી બેન્ઝીન બને છે,જે અત્યંત એરોમેટિક અને સ્થાયી છે. આ પ્રક્રિયા માટે ખૂબ જ મજબૂત પ્રેરક બળ પૂરું પાડે છે.
(iii) $3$-ક્લોરોસાયક્લોબ્યુટીનમાં વિલોપનથી સાયક્લોબ્યુટાડાઈન બને છે,જે એન્ટી-એરોમેટિક ($4\pi$ ઇલેક્ટ્રોન) અને અત્યંત અસ્થાયી છે. આથી પ્રક્રિયા ખૂબ જ ધીમી થાય છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $(ii) > (i) > (iii)$ છે.

(A) $E_2$ પ્રક્રિયામાં વેગ-નિર્ધારક તબક્કામાં બેઝ દ્વારા $\beta$-હાઇડ્રોજનનું નિષ્કર્ષણ થાય છે.
આ સંયોજનોમાં,$\beta$-પરમાણુઓ અનુક્રમે $H$,$D$ અને $T$ છે.
પ્રાથમિક ગતિજ આઇસોટોપ અસરને કારણે $C-H$ બંધ $C-D$ બંધ કરતા નબળો છે,જે $C-T$ બંધ કરતા નબળો છે.
$C-H$ બંધ તોડવો સૌથી સરળ હોવાથી,$E_2$ પ્રક્રિયાનો વેગ $H > D > T$ ક્રમ અનુસરે છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $(i) > (ii) > (iii)$ છે.

(B) બંને પ્રક્રિયાઓમાં પ્રાથમિક આલ્કાઈલ હેલાઈડ $(CH_3CH_2CH_2Br)$ ધ્રુવીય એપ્રોટિક દ્રાવક $(DMF)$ માં પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઈલ સાથે પ્રક્રિયા કરે છે,જે $S_{N}2$ ક્રિયાવિધિને અનુસરે છે.
$S_{N}2$ પ્રક્રિયામાં,પ્રક્રિયાનો વેગ ન્યુક્લિયોફાઈલની પ્રબળતા પર આધાર રાખે છે.
$CH_3S^-$ એ $CH_3O^-$ કરતા વધુ સારો ન્યુક્લિયોફાઈલ છે કારણ કે સલ્ફર મોટું,વધુ પોલરાઈઝેબલ અને ઓક્સિજનની સરખામણીમાં ધ્રુવીય એપ્રોટિક દ્રાવકોમાં ઓછું સોલ્વેટેડ હોય છે.
તેથી,થિઓમેથોક્સાઈડ આયન $(CH_3S^-)$ ની વધુ ન્યુક્લિયોફિલીસીટીને કારણે પ્રક્રિયા $(ii)$ એ પ્રક્રિયા $(i)$ કરતા ઝડપી છે.

(C) $\beta$-વિલોપન પ્રક્રિયામાં દ્વિબંધ બનાવવા માટે પાસપાસેના કાર્બન પરમાણુઓ ($\alpha$ અને $\beta$ કાર્બન) માંથી બે પરમાણુઓ અથવા સમૂહો દૂર થાય છે.
$(i)$ $CH_3CH_2CH(Cl)CH_3 + Alc. KOH \xrightarrow{\Delta} CH_3CH=CHCH_3 + CH_3CH_2CH=CH_2$: આ ડીહાઈડ્રોહેલોજનેશન છે,જે $\beta$-વિલોપન પ્રક્રિયા છે.
(ii) $CH_3CH(Cl)CH(Cl)CH_3 + Zn(dust) \xrightarrow{\Delta} CH_3CH=CHCH_3 + ZnCl_2$: આ ડીહેલોજનેશન છે,જે $\beta$-વિલોપન પ્રક્રિયા છે.
(iii) વિસીનલ બ્રોમો-મિથાઈલસાયક્લોહેક્સેનની $CH_3ONa$ સાથેની પ્રક્રિયામાં આલ્કીન બનાવવા માટે પાસપાસેના કાર્બનમાંથી $H$ અને $Br$ દૂર થાય છે,જે $\beta$-વિલોપન પ્રક્રિયા છે.
(iv) બ્રોમો-ડાયમિથાઈલસાયક્લોહેક્સેનની $Alc. KOH$ સાથેની પ્રક્રિયામાં આલ્કીન બનાવવા માટે પાસપાસેના કાર્બનમાંથી $H$ અને $Br$ દૂર થાય છે,જે $\beta$-વિલોપન પ્રક્રિયા છે.
$(v)$ $CH_3CH_2CH(F)CH_3 + OH^- \xrightarrow{\Delta} CH_3CH=CHCH_3 + CH_3CH_2CH=CH_2$: આ ડીહાઈડ્રોફ્લોરિનેશન છે,જે $\beta$-વિલોપન પ્રક્રિયા છે.
આમ,બધી પાંચ પ્રક્રિયાઓ $\beta$-વિલોપન પ્રક્રિયાઓ છે. તેથી,કુલ સંખ્યા $5$ છે.

(A) આ પ્રક્રિયા કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તીના નિર્માણ દ્વારા આગળ વધે છે.
$1$. આલ્કીનનું પ્રોટોનેશન સાઇડ ચેઇન પર દ્વિતીયક કાર્બોકેટાયન આપે છે.
$2$. પાંચ-સભ્યની રીંગ વધુ સ્થિર છ-સભ્યની રીંગ કાર્બોકેટાયન બનાવવા માટે રીંગ વિસ્તરણ પામે છે.
$3$. વધુ સ્થિર તૃતીયક કાર્બોકેટાયન બનાવવા માટે $1,2$-હાઇડ્રાઇડ શિફ્ટ થાય છે.
$4$. અંતે,ક્લોરાઇડ આયન તૃતીયક કાર્બોકેટાયન પર હુમલો કરીને $1$-ક્લોરો-$1$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેન બનાવે છે.

(A) $S_{N}1$ પ્રક્રિયાનો દર બનતા કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાના સમપ્રમાણમાં હોય છે.
આપેલ સંયોજનોમાં,બનતો કાર્બોકેટાયન એ વિસ્થાપિત બેન્ઝાઇલ કાર્બોકેટાયન $(Ar-CH_2^+)$ છે.
સંયોજન $(A)$ માં પેરા સ્થાન પર $-OCH_3$ સમૂહ છે,જે પ્રબળ $+M$ (મેસોમેરિક) અસર આપે છે,જે કાર્બોકેટાયનને ખૂબ જ સ્થિર બનાવે છે.
સંયોજન $(B)$ માં પેરા સ્થાન પર $-CH_3$ સમૂહ છે,જે $+I$ (પ્રેરક) અને હાઇપરકોન્જુગેશન અસરો દ્વારા કાર્બોકેટાયનને સ્થિર કરે છે.
સંયોજન $(C)$ માં પેરા સ્થાન પર $-NO_2$ સમૂહ છે,જે પ્રબળ $-M$ અને $-I$ અસર આપે છે,જે કાર્બોકેટાયનને અસ્થિર બનાવે છે.
તેથી,કાર્બોકેટાયનની સ્થિરતાનો ક્રમ $A > B > C$ છે,જે $S_{N}1$ પ્રક્રિયાના દરનો પણ ક્રમ છે.

(B) $2$-ક્લોરોબ્યુટેન ની જલીય $KOH$ સાથેની પ્રક્રિયા $S_N1$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે કારણ કે $2$-ક્લોરોબ્યુટેન એ દ્વિતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે.
$S_N1$ ક્રિયાવિધિમાં,વેગ નિર્ણાયક તબક્કામાં સમતલીય કાર્બોકેટાયન મધ્યવર્તી બને છે.
ન્યુક્લિયોફાઈલ $(OH^-)$ સમતલીય કાર્બોકેટાયન પર બંને બાજુથી સમાન સંભાવના સાથે હુમલો કરી શકે છે.
આના પરિણામે $(R)$ અને $(S)$ બંને એનાન્શિયોમર્સ સમાન પ્રમાણમાં બને છે,જે રેસેમિક મિશ્રણ બનાવે છે.

(A) $E_2$ પ્રક્રિયાનો દર સંક્રાંતિ અવસ્થાની સ્થિરતા અને દ્વિબંધ બનાવવાની સરળતા પર આધાર રાખે છે.
સંયોજન $(i)$ માં,વલયમાં દ્વિબંધની હાજરીને કારણે વિલોપન પછી સંયુગ્મિત પ્રણાલી અથવા વધુ સ્થિર આલ્કીન બનાવવાનું સરળ બને છે.
સંયોજન $(ii)$ માં,ક્લોરિન દ્વિબંધની બાજુના કાર્બન (એલાઈલિક સ્થાન) સાથે જોડાયેલ છે,જે સંયુગ્મિત ડાઈન પ્રણાલીના નિર્માણને કારણે વિલોપન પ્રક્રિયાને સરળ બનાવે છે.
સંયોજન $(iii)$ એ કોઈ પણ સક્રિય દ્વિબંધ વગરનું સાદું દ્વિતીયક આલ્કાઈલ હેલાઈડ છે,જે તેને અન્યની તુલનામાં $E_2$ વિલોપન માટે સૌથી ઓછું સક્રિય બનાવે છે.
આમ,પ્રતિક્રિયાશીલતાનો ક્રમ $(i) > (ii) > (iii)$ છે.

(A) $E_2$ પ્રક્રિયા થવા માટે,લિવિંગ ગ્રુપ $(-Cl)$ અને $\beta$-હાઇડ્રોજન એન્ટી-પેરિપ્લેનર (anti-periplanar) ગોઠવણીમાં હોવા જોઈએ.
સંયોજન $(i)$ માં,$\beta$-હાઇડ્રોજન એ $-Cl$ ગ્રુપની વિરુદ્ધ (anti) છે,જે સરળતાથી વિલોપન (elimination) થવા દે છે.
સંયોજન $(ii)$ માં,$\beta$-હાઇડ્રોજન પણ $-Cl$ ગ્રુપની વિરુદ્ધ છે,પરંતુ મિથાઈલ ગ્રુપ $(Me)$ ની હાજરીને કારણે $(i)$ ની સરખામણીમાં વધુ અવકાશી અવરોધ (steric hindrance) ઉદભવે છે,જે તેને થોડું ઓછું પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે.
સંયોજન $(iii)$ માં,$\beta$-હાઇડ્રોજન $-Cl$ ગ્રુપની વિરુદ્ધ છે,પરંતુ બાજુના કાર્બન પર બે મિથાઈલ ગ્રુપ $(Me)$ હોવાથી,તે નોંધપાત્ર અવકાશી અવરોધ પેદા કરે છે અને તેને સૌથી ઓછું પ્રતિક્રિયાશીલ બનાવે છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો સાચો ક્રમ $(i) > (ii) > (iii)$ છે.

(D) પિરિડિનની હાજરીમાં આલ્કોહોલ $(X)$ ની $SOCl_2$ સાથેની પ્રક્રિયા $S_N2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે,જેના પરિણામે કાઈરલ કેન્દ્ર પર વિન્યાસનું વ્યુત્ક્રમણ (inversion) થઈને આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડ બને છે.
ત્યારબાદ,આ આલ્કાઈલ ક્લોરાઈડની $DMSO$ (ધ્રુવીય એપ્રૉટિક દ્રાવક) માં $NaOH$ સાથેની પ્રક્રિયા પણ $S_N2$ ક્રિયાવિધિ દ્વારા થાય છે,જે બીજી વાર વિન્યાસનું વ્યુત્ક્રમણ કરે છે.
બે ક્રમિક વ્યુત્ક્રમણ થતા હોવાથી,અંતિમ નીપજ $(Y)$ નો વિન્યાસ શરૂઆતના પદાર્થ $(X)$ જેવો જ રહે છે.
તેથી,$(X)$ અને $(Y)$ સમાન સંયોજનો છે.

(C) $S_{N}2$ પ્રક્રિયાનો દર એલાઈલિક હેલાઈડ્સમાં વધુ હોય છે કારણ કે પાસપાસેના દ્વિબંધ દ્વારા સંક્રાંતિ અવસ્થા સ્થાયી થાય છે.
$1-$ક્લોરોબ્યુટ$-2-$ઈન $(CH_3-CH=CH-CH_2Cl)$ એ પ્રાથમિક એલાઈલિક હેલાઈડ છે.
પ્રાથમિક એલાઈલિક હેલાઈડ્સ તેમની સંક્રાંતિ અવસ્થાના રેઝોનન્સ સ્થાયીકરણને કારણે $S_{N}2$ પ્રક્રિયાઓ પ્રત્યે ખૂબ જ સક્રિય હોય છે.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી $1-$ક્લોરોબ્યુટ$-2-$ઈન સૌથી વધુ સક્રિય છે.

(A) $E_2$ પ્રક્રિયાની પ્રતિક્રિયાત્મકતા સંક્રાંતિ અવસ્થાની સ્થિરતા પર આધાર રાખે છે,જે પરિણામી આલ્કીનની સ્થિરતા દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે.
$(i)$ પ્રથમ કિસ્સામાં,વિલોપનથી સંયુગ્મિત ડાયિન પ્રણાલી બને છે,જે ખૂબ જ સ્થિર છે.
(ii) બીજા કિસ્સામાં,વિલોપનથી બાયસાઇક્લિક પ્રણાલીમાં વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન બને છે.
(iii) ત્રીજા કિસ્સામાં,(ii) ની સરખામણીમાં ઓછું વિસ્થાપિત આલ્કીન બને છે.
તેથી,પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $(i) > (ii) > (iii)$ છે.

(B) $1$-ફ્લોરો-$1$-મિથાઈલસાયક્લોહેક્ઝેનની આલ્કોહોલિક $KOH$ સાથેની પ્રક્રિયા $E2$ વિલોપન પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે.
આલ્કાઈલ ફ્લોરાઈડના કિસ્સામાં,ફ્લોરિન પરમાણુની ઊંચી વિદ્યુતઋણતાને કારણે સંક્રાંતિ અવસ્થામાં કાર્બેનાયન જેવો ગુણધર્મ જોવા મળે છે.
હોફમેન નિયમ મુજબ,ઓછું વિસ્થાપિત આલ્કીન મુખ્ય નીપજ તરીકે બને છે કારણ કે તેના તરફ દોરી જતી સંક્રાંતિ અવસ્થા ઓછી અવકાશી અવરોધ અને ફ્લોરિન લિવિંગ ગ્રુપની ઈલેક્ટ્રોનિક અસરોને કારણે વધુ સ્થાયી હોય છે.
તેથી,મુખ્ય નીપજ મિથાઈલીનસાયક્લોહેક્ઝેન છે.

(A) $1\text{-methylcyclohexene}$ ની $Br_2$ સાથે $H_2O$ ની હાજરીમાં પ્રક્રિયા એ હેલોહાઇડ્રિન બનાવવાની પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયામાં,ઇલેક્ટ્રોફાઇલ $Br^+$ દ્વિબંધ પર હુમલો કરીને ચક્રીય બ્રોમોનિયમ આયન મધ્યવર્તી બનાવે છે.
પાણી $(H_2O)$,ન્યુક્લિયોફાઇલ તરીકે કાર્ય કરીને,બ્રોમોનિયમ આયનના વધુ વિસ્થાપિત કાર્બન પર હુમલો કરે છે કારણ કે તે સંક્રમણ અવસ્થામાં આંશિક ધન વીજભારને વધુ સારી રીતે સ્થિર કરી શકે છે.
આના પરિણામે $2\text{-bromo-1-methylcyclohexan-1-ol}$ મુખ્ય નીપજ તરીકે મળે છે,જેમાં $-OH$ સમૂહ વધુ વિસ્થાપિત કાર્બન સાથે જોડાયેલ છે અને $-Br$ પરમાણુ ઓછા વિસ્થાપિત કાર્બન સાથે જોડાયેલ છે.

(C) $S_{N}2$ પ્રક્રિયામાં,પ્રક્રિયાનો દર લિવિંગ ગ્રુપની દૂર થવાની ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે.
સારા લિવિંગ ગ્રુપ નિર્બળ બેઝ હોય છે,જે પ્રબળ એસિડના સંયુગ્મી બેઝ છે.
લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતાનો ક્રમ: $I^- > Br^- > Cl^- > F^-$ છે.
આથી,હેલાઈડ્સમાં $I^-$ સૌથી શ્રેષ્ઠ લિવિંગ ગ્રુપ હોવાથી,$CH_3-CH_2-I$ એ $S_{N}2$ પ્રક્રિયામાં સૌથી વધુ સક્રિય સ્પીસીઝ છે.

(D) $S_N2$ પ્રક્રિયામાં આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાત્મકતા હેલાઈડ આયનની લિવિંગ ગ્રુપ તરીકેની ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે.
લિવિંગ ગ્રુપ જેટલું સારું,$S_N2$ પ્રક્રિયા તેટલી ઝડપી.
લિવિંગ ગ્રુપની ક્ષમતાનો ક્રમ $I^{-} > Br^{-} > Cl^{-} > F^{-}$ છે.
તેથી,$S_N2$ પ્રક્રિયા માટે આલ્કાઈલ હેલાઈડની પ્રતિક્રિયાત્મકતાનો ક્રમ $R-I > R-Br > R-Cl > R-F$ છે.

(D) $2-$બ્રોમોબ્યુટેનની આલ્કોહોલિક $KOH$ સાથેની પ્રક્રિયા એ ડિહાઇડ્રોહેલોજિનેશન (વિલોપન) પ્રક્રિયા છે.
$Saytzeff$ ના નિયમ મુજબ,વધુ વિસ્થાપિત આલ્કીન મુખ્ય નીપજ તરીકે મળે છે.
$2-$બ્રોમોબ્યુટેન $(CH_3-CHBr-CH_2-CH_3)$ માંથી $2-$બ્યુટીન ($\beta-$બ્યુટિલિન) અને $1-$બ્યુટીન ($\alpha-$બ્યુટિલિન) બને છે.
$2-$બ્યુટીન વધુ સ્થાયી હોવાથી તે મુખ્ય નીપજ $(80\%)$ તરીકે મળે છે.
$1-$બ્યુટીન ગૌણ નીપજ $(20\%)$ તરીકે મળે છે.
તેથી,સાચો જવાબ $80\% \beta-$બ્યુટિલિન $+ 20\% \alpha-$બ્યુટિલિન છે.

(B) $S_N2$ પ્રક્રિયા એક સંકલિત મિકેનિઝમ છે જેમાં પ્રક્રિયાનો દર ન્યુક્લિયોફાઇલની પ્રબળતા પર આધાર રાખે છે.
ન્યુક્લિયોફિલિસિટી સામાન્ય રીતે ઋણ વીજભાર સાથે વધે છે અને રેઝોનન્સ સ્ટેબિલાઇઝેશન સાથે ઘટે છે.
$1$. $OH^-$ એ પ્રબળ ન્યુક્લિયોફાઇલ છે કારણ કે તેના પર સંપૂર્ણ ઋણ વીજભાર છે.
$2$. $CH_3COO^-$ એ $OH^-$ કરતા નિર્બળ ન્યુક્લિયોફાઇલ છે કારણ કે રેઝોનન્સને કારણે ઋણ વીજભાર બે ઓક્સિજન પરમાણુઓ વચ્ચે વહેંચાયેલો હોય છે.
$3$. $H_2O$ એ તટસ્થ અણુ છે અને આપેલ પ્રજાતિઓમાં સૌથી નિર્બળ ન્યુક્લિયોફાઇલ છે.
તેથી,ન્યુક્લિયોફિલિસિટીનો સાચો ક્રમ $OH^- > CH_3COO^- > H_2O$ છે.

(A) બેન્ઝાઇલ બ્રોમાઇડ $(C_6H_5CH_2Br)$ ની શુષ્ક ઈથરની હાજરીમાં મેગ્નેશિયમ સાથેની પ્રક્રિયાથી ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયક,બેન્ઝાઇલમેગ્નેશિયમ બ્રોમાઇડ $(C_6H_5CH_2MgBr)$ બને છે.
ત્યારબાદ $H_3O^{+}$ સાથે ગ્રીગનાર્ડ પ્રક્રિયકનું જળવિભાજન કરવાથી કાર્બેનિયનનું પ્રોટોનેશન થાય છે,જેના પરિણામે ટોલ્યુઈન $(C_6H_5CH_3)$ બને છે.
સમગ્ર પ્રક્રિયા આ મુજબ છે: $C_6H_5CH_2Br + Mg$ $\xrightarrow{\text{Ether}} C_6H_5CH_2MgBr$ $\xrightarrow{H_3O^{+}} C_6H_5CH_3 + Mg(Br)(OH)$.

(D) આ પ્રક્રિયા ન્યુક્લિયોફિલિક સબસ્ટિટ્યુશન પ્રક્રિયા છે.
$C_2H_5Br + KCN \rightarrow C_2H_5CN + KBr$
અહીં,$C_2H_5Br$ (ઇથિલ બ્રોમાઇડ) $KCN$ સાથે પ્રક્રિયા કરીને સંયોજન $A$ તરીકે $C_2H_5CN$ (ઇથિલ સાયનાઇડ અથવા પ્રોપેનિટ્રાઇલ) બનાવે છે.
$A$ $(C_2H_5CN)$ નું વધુ જળવિભાજન $B$ ($C_2H_5COOH$,પ્રોપેનોઇક એસિડ) આપે છે.
તેથી,સંયોજન $A$ ઇથિલ સાયનાઇડ છે.