Properties of Haloalkanes Questions in Hindi

(B) $S_{N}1$ अभिक्रिया में,निर्मित कार्बोनियम आयन मध्यवर्ती समतलीय होता है,जिससे न्यूक्लियोफाइल दोनों तरफ से आक्रमण कर सकता है,जो रेसेमिक मिश्रण (रेसेमीकरण) के निर्माण की ओर ले जाता है।
$S_{N}2$ अभिक्रिया में,न्यूक्लियोफाइल लिविंग ग्रुप के विपरीत दिशा से कार्बन परमाणु पर आक्रमण करता है,जिसके परिणामस्वरूप विन्यास का प्रतिलोमन (वाल्डन प्रतिलोमन) होता है।
इसलिए,सही कथन यह है कि $S_{N}1$ रेसेमीकरण की ओर ले जाता है और $S_{N}2$ विन्यास के प्रतिलोमन की ओर ले जाता है,जो विकल्प $(b)$ के अनुरूप है।

(A) शुष्क एसीटोन में,आयोडाइड आयन के साथ अभिक्रिया $S_N2$ क्रियाविधि का पालन करती है।
$S_N2$ अभिक्रिया में,अभिक्रिया की दर इलेक्ट्रोफिलिक कार्बन परमाणु के चारों ओर त्रिविम बाधा (steric hindrance) के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
त्रिविम बाधा का क्रम है: $Methyl < Primary < Secondary < Tertiary$.
इसलिए,अभिक्रियाशीलता का क्रम है: $CH_3Br (IV) > CH_3CH_2Br (I) > (CH_3)_2CHBr (II) > (CH_3)_3CBr (III)$.
अतः,सही क्रम $IV > I > II > III$ है।

(B) एल्किल हैलाइड $(C_2H_5Cl)$ की $AgCN$ के साथ अभिक्रिया एक नाभिकरागी प्रतिस्थापन (nucleophilic substitution) अभिक्रिया है।
$AgCN$ एक सहसंयोजक यौगिक है,और नाइट्रोजन परमाणु नाभिकरागी केंद्र के रूप में कार्य करता है।
इसलिए,अभिक्रिया इस प्रकार होती है:
$C_2H_5Cl + AgCN \xrightarrow{EtOH / H_2O} C_2H_5-NC + AgCl$
यहाँ,$\underline{X}$ एथिल आइसोसाइनाइड $(C_2H_5NC)$ है।
एथिल आइसोसाइनाइड में,नाइट्रोजन परमाणु सीधे एथिल कार्बन $(C_2H_5-N \equiv C)$ से जुड़ा होता है।
अतः,कथन $(III)$ सही है।

(A) $C_2H_5Cl + \text{नम } Ag_2O \rightarrow C_2H_5OH + AgCl$। अतः,$A-iii$।
$(B)$ $C_2H_5Cl + AgCN \rightarrow C_2H_5NC + AgCl$ (आइसोसायनाइड मुख्य उत्पाद है)। अतः,$B-iv$।
$(C)$ $C_2H_5Cl + AgNO_2 \rightarrow C_2H_5ONO + AgCl$ (अल्काइल नाइट्राइट मुख्य उत्पाद है)। अतः,$C-i$।
$(D)$ $C_2H_5Cl + \text{इथेनॉलिक } KOH \rightarrow C_2H_4 + KCl + H_2O$ (डीहाइड्रोहैलोजनीकरण)। अतः,$D-ii$।
इसलिए,सही मिलान $A-iii, B-iv, C-i, D-ii$ है।

(B) क्लोरोफॉर्म $(CHCl_3)$ प्रकाश की उपस्थिति में वायु द्वारा ऑक्सीकृत होकर फॉसजीन $(COCl_2)$ नामक अत्यधिक जहरीली गैस बनाता है।
$2CHCl_3 + O_2 \xrightarrow{light} 2COCl_2 + 2HCl$
इसे रोकने के लिए,क्लोरोफॉर्म में $1\%$ एथिल अल्कोहल $(C_2H_5OH)$ मिलाया जाता है।
एथिल अल्कोहल एक ऋणात्मक उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है और बनी हुई फॉसजीन को हानिकारक डाइएथिल कार्बोनेट में बदल देता है।

(C) केवल अल्कोहलिक $KOH$ ही एल्काइल हैलाइड के साथ विहाइड्रोहैलोजनीकरण (dehydrohalogenation) अभिक्रिया देता है। जब एथिल क्लोराइड $(CH_3CH_2Cl)$ को अल्कोहलिक $KOH$ के साथ गर्म किया जाता है,तो यह विलोपन अभिक्रिया द्वारा एथिलीन $(CH_2=CH_2)$ बनाता है।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$CH_3CH_2Cl + KOH (alc.) \rightarrow CH_2=CH_2 + KCl + H_2O$

(D) हेलोऐल्केन की जलीय $NaOH$ या नम $AgOH$ के साथ अभिक्रिया से हैलोजन परमाणु का हाइड्रॉक्सिल समूह $(-OH)$ द्वारा नाभिकरागी प्रतिस्थापन होता है,जिससे ऐल्कोहॉल बनता है।
दी गई अभिक्रिया में,$C_2H_5Cl$ जलीय $NaOH$ के साथ अभिक्रिया करके $C_2H_5OH$ (एथेनॉल) बनाता है।
इसी प्रकार,$C_2H_5Cl$ नम $AgOH$ के साथ अभिक्रिया करके $C_2H_5OH$ (एथेनॉल) बनाता है।
अतः,$A$ और $B$ दोनों $C_2H_5Cl$ हैं।

(A) $C_2H_5Cl$ जैसे हैलोऐल्केन की जलीय क्षार (जैसे $\text{aq. } KOH$ या $\text{aq. } NaOH$) के साथ अभिक्रिया नाभिकरागी प्रतिस्थापन द्वारा ऐल्कोहॉल बनाती है।
इसी प्रकार,नम सिल्वर ऑक्साइड $(AgOH)$ भी हाइड्रॉक्साइड आयनों के स्रोत के रूप में कार्य करता है और हैलोऐल्केन को ऐल्कोहॉल में परिवर्तित करता है।
अतः,$A = \text{aq. } KOH$ और $B = AgOH$ हो सकता है।

(A) वायु और प्रकाश की उपस्थिति में,क्लोरोफॉर्म $(CHCl_3)$ का ऑक्सीकरण होकर कार्बोनिल क्लोराइड बनता है,जिसे सामान्यतः फॉसजीन $(COCl_2)$ कहा जाता है,जो एक अत्यंत विषैली गैस है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$CHCl_3 + \frac{1}{2}O_2 \xrightarrow{\text{Air and light}} COCl_2 + HCl$

(A) सही उत्तर $H_3CCH_2CH_2CH_2Cl$ (n-ब्यूटाइल क्लोराइड) है।
आइसोमेरिक अल्काइल हैलाइड्स के लिए,शाखाओं (branching) में वृद्धि के साथ क्वथनांक कम हो जाता है।
कार्बन श्रृंखला में शाखाएं होने से अणु अधिक कॉम्पैक्ट हो जाता है,जिससे सतह का क्षेत्रफल कम हो जाता है।
जैसे-जैसे सतह का क्षेत्रफल कम होता है,वैसे-वैसे अंतर-आणविक वैन डेर वाल्स आकर्षण बलों का परिमाण भी कम हो जाता है।
इसलिए,समान आणविक सूत्र वाले शाखित श्रृंखला आइसोमर्स की तुलना में सीधी श्रृंखला वाले आइसोमर्स के क्वथनांक अधिक होते हैं।
दिए गए विकल्पों में से,$H_3CCH_2CH_2CH_2Cl$ एक सीधी श्रृंखला वाला आइसोमर है,जबकि अन्य शाखित हैं,इसलिए इसका क्वथनांक सबसे अधिक है।

(A) $1$. एसीटोन $(CH_3)_2C=O$ की $CH_3MgBr$ के साथ अभिक्रिया और उसके बाद अम्लीय जल-अपघटन से टर्ट-ब्यूटिल अल्कोहल $(A)$ प्राप्त होता है,जो $(CH_3)_3C-OH$ है।
$2$. $(A)$ की $SOCl_2$ के साथ अभिक्रिया से टर्ट-ब्यूटिल क्लोराइड $(B)$ बनता है,जो $(CH_3)_3C-Cl$ है।
$3$. $(B)$ की $CH_3ONa$ (एक प्रबल क्षार) के साथ गर्म करने पर अभिक्रिया $E2$ क्रियाविधि द्वारा विहाइड्रोहैलोजनीकरण होता है,जिसके परिणामस्वरूप मुख्य उत्पाद $(C)$ के रूप में आइसोब्यूटिलीन ($2$-मिथाइलप्रोपीन) प्राप्त होता है,जो $(CH_3)_2C=CH_2$ है।

(A, C) एथिल क्लोराइड इथेनॉलिक $KCN$ के साथ नाभिकरागी प्रतिस्थापन (nucleophilic substitution) अभिक्रिया करके एथिल साइनाइड बनाता है:
$C_2H_5Cl + KCN \xrightarrow{\text{Ethanol}} C_2H_5CN + KCl$
$(B)$ क्लोरोबेंजीन सामान्य परिस्थितियों में $KCN$ के साथ नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रिया नहीं करता है क्योंकि $C-Cl$ बंध में आंशिक द्वि-बंध गुण होता है।
$(C)$ बेंज़ैल्डिहाइड $HCN$ के साथ अभिक्रिया करके (जो $KCN$ से अम्ल या अल्कोहलिक माध्यम में उत्पन्न होता है) साइनोहाइड्रिन बनाता है:
$C_6H_5CHO + HCN \rightarrow C_6H_5CH(OH)CN$
$(D)$ सैलिसिलिक एसिड $KCN$ के साथ अभिक्रिया नहीं करता है।

(C) $Me_{3}CBr$ से $S_{N}2$ अभिक्रिया द्वारा $Me_{3}CCN$ का निर्माण संभव नहीं है क्योंकि $Me_{3}CBr$ एक तृतीयक एल्किल हैलाइड है,जो प्रतिस्थापन के बजाय विलोपन अभिक्रिया देता है।
$Me_{3}CMgBr$ (ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक) की $ClCN$ (सायनोजन क्लोराइड) के साथ अभिक्रिया तृतीयक कार्बन परमाणु पर सायनो समूह को जोड़ने की सबसे प्रभावी विधि है।
अभिक्रिया इस प्रकार है:
$Me_{3}CMgBr + ClCN \rightarrow Me_{3}CCN + Mg(Cl)Br$

(D) $SbCl_5$ एक लुईस अम्ल के रूप में कार्य करता है और सबस्ट्रेट $(+)-2-$क्लोरो$-2-$फेनिलइथेन से क्लोराइड आयन $(Cl^-)$ को हटा देता है।
इसके परिणामस्वरूप एक समतलीय,$sp^2$ संकरित कार्बोकेशन मध्यवर्ती बनता है।
चूंकि कार्बोकेशन समतलीय होता है,क्लोराइड आयन ऊपर या नीचे दोनों तरफ से समान संभावना के साथ आक्रमण कर सकता है।
यह दोनों प्रतिबिंब रूपों (enantiomers) के निर्माण की ओर ले जाता है,जिसके परिणामस्वरूप एक रेसमिक मिश्रण प्राप्त होता है।

(A) $S_{N}1$ अभिक्रिया की दर दर-निर्धारक चरण के दौरान बनने वाले कार्बोनियम आयन (carbocation) के स्थायित्व पर निर्भर करती है।
$S_{N}1$ अभिक्रियाएं कार्बोनियम आयन के निर्माण के माध्यम से आगे बढ़ती हैं,और कार्बोनियम आयन का स्थायित्व क्रम $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$ होता है।
इसलिए,$S_{N}1$ अभिक्रियाओं के लिए अभिक्रियाशीलता का क्रम $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$ एल्किल हैलाइड है।
दिए गए विकल्पों में से:
$A$. tert-ब्यूटाइल क्लोराइड एक $3^{\circ}$ एल्किल हैलाइड है।
$B$. $1-$क्लोरोब्यूटेन एक $1^{\circ}$ एल्किल हैलाइड है।
$C$. $2-$मिथाइल$-1-$क्लोरोप्रोपेन एक $1^{\circ}$ एल्किल हैलाइड है।
$D$. $2-$क्लोरोब्यूटेन एक $2^{\circ}$ एल्किल हैलाइड है।
चूंकि tert-ब्यूटाइल क्लोराइड सबसे स्थिर $3^{\circ}$ कार्बोनियम आयन बनाता है,इसलिए यह $S_{N}1$ क्रियाविधि द्वारा सबसे कुशलता से अभिक्रिया करता है।

(A) $S_N 1$ अभिक्रिया की अभिक्रियाशीलता लिविंग ग्रुप $(Br^-)$ के निकलने के बाद बनने वाले कार्बोनियम आयन (कार्बोकेशन) की स्थिरता के सीधे समानुपाती होती है।
विकल्प $A$ में,बनने वाला कार्बोकेशन साइक्लोपेंटाडाइनाइल धनायन है,जो एरोमैटिक ($6 \pi$ इलेक्ट्रॉन,समतलीय,चक्रीय,संयुग्मित) है। एरोमैटिक यौगिक अत्यधिक स्थिर होते हैं।
विकल्प $B$ में,कार्बोकेशन एलाइलिक है,जो अनुनाद (रेज़ोनेंस) द्वारा स्थिर है लेकिन एरोमैटिक नहीं है।
विकल्प $C$ में,कार्बोकेशन भी एलाइलिक है लेकिन $B$ की तुलना में कम प्रतिस्थापित है।
विकल्प $D$ में,कार्बोकेशन भी एलाइलिक है लेकिन अलग प्रतिस्थापन के साथ है।
चूंकि साइक्लोपेंटाडाइनाइल धनायन एरोमैटिक है,इसलिए यह विकल्पों में सबसे स्थिर कार्बोकेशन है,जिससे संबंधित एल्काइल ब्रोमाइड $S_N 1$ अभिक्रिया में सबसे अधिक अभिक्रियाशील हो जाता है।

(A) $S_N1$ अभिक्रिया के प्रति एल्किल हैलाइड की अभिक्रियाशीलता दर-निर्धारक चरण में बनने वाले कार्बोनियम आयन (कार्बोकेशन) के स्थायित्व पर निर्भर करती है।
$1$. एलिल क्लोराइड $(I)$ एलिल कार्बोकेशन $(CH_2=CH-CH_2^+)$ बनाता है,जो अनुनाद (resonance) द्वारा स्थिर होता है।
$2$. एथिल क्लोराइड $(III)$ प्राथमिक एथिल कार्बोकेशन $(CH_3-CH_2^+)$ बनाता है,जो एलिल कार्बोकेशन की तुलना में कम स्थिर होता है।
$3$. क्लोरोबेंजीन $(II)$ आसानी से $S_N1$ अभिक्रिया नहीं देता है क्योंकि अनुनाद के कारण $C-Cl$ बंध में आंशिक द्वि-बंध गुण होता है,जिससे फेनिल कार्बोकेशन का बनना अत्यंत कठिन होता है।
अतः,अभिक्रियाशीलता का क्रम $I > III > II$ है।

(C) यह अभिक्रिया $NaCN$ और $DMF$ (एक ध्रुवीय एप्रोटिक विलायक) की उपस्थिति में प्राथमिक एल्काइल हैलाइड के न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन को दर्शाती है,जो $S_{N}2$ क्रियाविधि का समर्थन करती है।
सब्सट्रेट में दो हैलोजन परमाणु हैं: बेंजीन रिंग से सीधे जुड़ा एक आयोडीन परमाणु (एरील आयोडाइड) और एक बेंज़िलिक कार्बन से जुड़ा क्लोरीन परमाणु (बेंज़िलिक क्लोराइड)।
$1$. बेंजीन रिंग से जुड़ा $C-I$ बंध अनुनाद (resonance) के कारण आंशिक द्वि-बंध गुण रखता है,जो इसे न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन के प्रति बहुत प्रतिरोधी बनाता है।
$2$. बेंज़िलिक $C-Cl$ बंध $S_{N}2$ प्रतिस्थापन के प्रति अत्यधिक सक्रिय है क्योंकि संक्रमण अवस्था (transition state) निकटवर्ती बेंजीन रिंग द्वारा स्थिर होती है।
इसलिए,$CN^-$ न्यूक्लियोफाइल चयनात्मक रूप से बेंज़िलिक कार्बन पर हमला करता है और $Cl^-$ आयन को विस्थापित करके मुख्य उत्पाद के रूप में $2-(3-\text{iodophenyl})\text{acetonitrile}$ बनाता है।

(A, B, C) $S_{N}2$ अभिक्रिया एक द्वि-आण्विक नाभिकरागी प्रतिस्थापन अभिक्रिया है।
$1$. अभिक्रिया की दर सबस्ट्रेट और न्यूक्लियोफाइल दोनों की सांद्रता पर निर्भर करती है,इसलिए यह द्वितीय कोटि की अभिक्रिया है।
$2$. न्यूक्लियोफाइल की शक्ति (न्यूक्लियोफिलिसिटी) बढ़ने के साथ दर बढ़ती है।
$3$. तृतीयक सबस्ट्रेट में त्रिविम बाधा (steric hindrance) के कारण $S_{N}2$ अभिक्रिया बहुत धीमी या असंभव होती है।
$4$. प्रकाशिक घूर्णन में परिवर्तन अनिवार्य नहीं है; यह Cahn-Ingold-Prelog नियमों के अनुसार आने वाले न्यूक्लियोफाइल और निकलने वाले समूह की प्राथमिकता पर निर्भर करता है।
अतः,कथन $A$,$B$ और $C$ सत्य हैं।

(D) अभिक्रिया अनुक्रम में दो $S_N2$ चरण शामिल हैं,जिनमें से प्रत्येक कायरल केंद्र पर विन्यास का प्रतिलोमन (inversion) उत्पन्न करता है।
$1$. प्रारंभिक पदार्थ $sec$-ब्यूटाइल क्लोराइड है। जलीय $NaOH$ के साथ अभिक्रिया $S_N2$ क्रियाविधि द्वारा होती है,जिससे विन्यास के प्रतिलोमन के साथ $sec$-ब्यूटाइल अल्कोहल का निर्माण होता है।
$2$. इसके बाद अल्कोहल पिरिडीन में $p$-टोल्यूनिसल्फोनिल क्लोराइड $(TsCl)$ के साथ अभिक्रिया करके एक टोसिलेट मध्यवर्ती बनाता है,जो एक अच्छा लिविंग ग्रुप है।
$3$. अंत में,टोसिलेट एसीटोन में $NaI$ के साथ एक और $S_N2$ अभिक्रिया करता है,जिसके परिणामस्वरूप दूसरी बार विन्यास का प्रतिलोमन होता है।
$4$. चूंकि दो बार प्रतिलोमन होता है,इसलिए अंतिम उत्पाद $C_4H_9I$ का विन्यास प्रारंभिक पदार्थ $C_4H_9Cl$ के समान ही रहेगा।
$5$. संरचनाओं की तुलना करने पर,विकल्प $D$ मध्यवर्ती अल्कोहल (प्रतिलोमित) और अंतिम आयोडाइड (प्रारंभिक पदार्थ के सापेक्ष संरक्षित विन्यास) को सही ढंग से दर्शाता है।

(A) जलीय $NaOH$ में एल्किल क्लोराइड का जल-अपघटन $S_N1$ या $S_N2$ क्रियाविधि द्वारा होता है।
$1$. मेथॉक्सीमेथिल क्लोराइड $(CH_3OCH_2Cl)$ बहुत तेजी से $S_N1$ अभिक्रिया करता है क्योंकि बनने वाला कार्बोनियम आयन $(CH_3OCH_2^+)$ ऑक्सीजन परमाणु पर मौजूद एकाकी इलेक्ट्रॉन युग्म (lone pair) द्वारा अनुनाद (resonance) से अत्यधिक स्थिर हो जाता है।
$2$. बेंजिल क्लोराइड $(C_6H_5CH_2Cl)$ भी अनुनाद द्वारा स्थिर कार्बोनियम आयन बनाता है,लेकिन यह मेथॉक्सीमेथिल कार्बोनियम आयन की तुलना में कम स्थिर होता है।
$3$. नियोपेंटिल क्लोराइड $((CH_3)_3CCH_2Cl)$ एक प्राथमिक एल्किल हैलाइड है जिसमें $\beta$-कार्बन पर अत्यधिक त्रिविम बाधा (steric hindrance) होती है,जिससे $S_N2$ अभिक्रिया बहुत धीमी हो जाती है।
$4$. प्रोपिल क्लोराइड $(CH_3CH_2CH_2Cl)$ एक प्राथमिक एल्किल हैलाइड है जो मध्यम गति से $S_N2$ अभिक्रिया करता है।
अतः,मेथॉक्सीमेथिल क्लोराइड $(1)$ सबसे आसानी से और नियोपेंटिल क्लोराइड $(3)$ सबसे धीरे जल-अपघटित होता है।

(B) अभिक्रिया में $CH_3-O-CH_2-Cl$ में क्लोरीन परमाणु का हाइड्रॉक्सिल समूह द्वारा प्रतिस्थापन शामिल है।
इस सबस्ट्रेट में,क्लोरीन से जुड़ा कार्बन परमाणु ऑक्सीजन परमाणु के बगल में है जिसके पास लोन पेयर होते हैं।
यदि $C-Cl$ बंध टूटकर कार्बोकेशन बनाता है,तो मध्यवर्ती $CH_3-O^+-CH_2$ बनता है।
यह कार्बोकेशन ऑक्सीजन परमाणु से लोन पेयर इलेक्ट्रॉनों के दान के कारण अनुनाद द्वारा अत्यधिक स्थिर होता है $(CH_3-O^+=CH_2)$।
इस महत्वपूर्ण अनुनाद स्थिरता के कारण,अभिक्रिया $S_{N}1$ क्रियाविधि द्वारा आगे बढ़ती है।

(B) अल्कोहलिक $KOH$ के साथ अल्काइल हैलाइड का डीहाइड्रोहैलोजिनेशन $E_2$ क्रियाविधि का पालन करता है।
इस अभिक्रिया में बनने वाले एल्कीन की स्थिरता अभिक्रिया की मुख्य प्रेरक शक्ति है।
सैटज़ेफ के नियम के अनुसार,अधिक प्रतिस्थापित एल्कीन अधिक स्थिर होते हैं।
चूंकि तृतीयक $(3^{\circ})$ अल्काइल हैलाइड सबसे अधिक प्रतिस्थापित एल्कीन बनाते हैं,इसलिए वे सबसे तेजी से अभिक्रिया करते हैं।
अतः,अभिक्रियाशीलता का क्रम $3^{\circ} > 2^{\circ} > 1^{\circ}$ है।

(D) गर्मी (क्वथनांक की स्थिति) या $UV$ प्रकाश की उपस्थिति में,क्लोरीन मुक्त मूलक प्रतिस्थापन क्रियाविधि के माध्यम से टोल्यूनि की पार्श्व श्रृंखला (side chain) के साथ अभिक्रिया करता है।
जब अतिरिक्त $Cl_{2}$ का उपयोग किया जाता है,तो यह मिथाइल समूह पर मौजूद तीनों हाइड्रोजन परमाणुओं का क्रमिक प्रतिस्थापन करता है।
अभिक्रिया इस प्रकार होती है:
$C_6H_5CH_3$ $\xrightarrow{Cl_2, \Delta} C_6H_5CH_2Cl$ $\xrightarrow{Cl_2, \Delta} C_6H_5CHCl_2$ $\xrightarrow{Cl_2, \Delta} C_6H_5CCl_3$.
अतः,अंतिम उत्पाद $C_6H_5CCl_3$ है,जिसे ट्राइक्लोरोमिथाइल बेंजीन या बेंज़ोट्राइक्लोराइड के रूप में जाना जाता है।

(B) चरण $1$: $Zn/\Delta$ के साथ विहैलोजनीकरण दो ब्रोमीन परमाणुओं को हटाकर एक द्वि-आबंध बनाता है,जिससे $3-\text{ethyl}-4-\text{methylcyclopentene}$ प्राप्त होता है।
चरण $2$: एल्कीन पर $HBr$ का इलेक्ट्रोफिलिक योग मार्कोवनिकोव नियम का पालन करता है। द्वि-आबंध के प्रोटोनीकरण से एक द्वितीयक कार्बोकेशन बनता है।
चरण $3$: मिथाइल समूह वाले कार्बन पर अधिक स्थिर तृतीयक कार्बोकेशन बनाने के लिए $1,2-\text{hydride shift}$ होता है।
चरण $4$: ब्रोमाइड आयन $(Br^-)$ तृतीयक कार्बोकेशन पर आक्रमण करके मुख्य उत्पाद के रूप में $1-\text{bromo}-1-\text{methyl}-2-\text{ethylcyclopentane}$ बनाता है।

(B) $C_5H_{11}Br$ के संरचनात्मक समावयवी इस प्रकार हैं:
$1$. $1$-ब्रोमोपेंटेन $\rightarrow$ $1$-पेंटेनॉल (अप्रकाशिक सक्रिय)।
$2$. $2$-ब्रोमोपेंटेन $\rightarrow$ $2$-पेंटेनॉल (प्रकाशिक सक्रिय)।
$3$. $3$-ब्रोमोपेंटेन $\rightarrow$ $3$-पेंटेनॉल (अप्रकाशिक सक्रिय)।
$4$. $1$-ब्रोमो-$2$-मिथाइल ब्यूटेन $\rightarrow$ $2$-मिथाइल-$1$-ब्यूटेनॉल (प्रकाशिक सक्रिय)।
$5$. $2$-ब्रोमो-$2$-मिथाइल ब्यूटेन $\rightarrow$ $2$-मिथाइल-$2$-ब्यूटेनॉल (अप्रकाशिक सक्रिय)।
$6$. $2$-ब्रोमो-$3$-मिथाइल ब्यूटेन $\rightarrow$ $3$-मिथाइल-$2$-ब्यूटेनॉल (प्रकाशिक सक्रिय)।
$7$. $1$-ब्रोमो-$3$-मिथाइल ब्यूटेन $\rightarrow$ $3$-मिथाइल-$1$-ब्यूटेनॉल (अप्रकाशिक सक्रिय)।
$8$. $1$-ब्रोमो-$2,2$-डाइमिथाइल प्रोपेन $\rightarrow$ $2,2$-डाइमिथाइल-$1$-प्रोपेनॉल (अप्रकाशिक सक्रिय)।
उत्पादों में,$2$-पेंटेनॉल,$2$-मिथाइल-$1$-ब्यूटेनॉल और $3$-मिथाइल-$2$-ब्यूटेनॉल प्रकाशिक समावयवता प्रदर्शित करते हैं।
अतः,उत्पादों की संख्या $3$ है।

(D) $1-\text{phenylethyl bromide}$ $(X)$ का $2-\text{phenylacetic acid}$ $(Y)$ में रूपांतरण निम्नलिखित चरणों द्वारा होता है:
$1$. डीहाइड्रोहैलोजनीकरण: $1-\text{phenylethyl bromide}$ की अभिक्रिया $NaOEt$ (एक प्रबल क्षार) के साथ कराने पर $E2$ विलोपन क्रियाविधि द्वारा $styrene$ $(Ph-CH=CH_{2})$ प्राप्त होता है।
$2$. हाइड्रोबोरोन-ऑक्सीकरण: $Styrene$ की अभिक्रिया $B_{2}H_{6}$ और उसके बाद $H_{2}O_{2}/OH^{-}$ के साथ कराने पर एंटी-मार्कोवनिकोव नियम के अनुसार $2-\text{phenylethanol}$ $(Ph-CH_{2}-CH_{2}-OH)$ प्राप्त होता है।
$3$. ऑक्सीकरण: अंत में,$2-\text{phenylethanol}$ का जोंस अभिकर्मक $(CrO_{3}/H_{2}SO_{4})$ जैसे प्रबल ऑक्सीकरण एजेंट का उपयोग करके $2-\text{phenylacetic acid}$ $(Ph-CH_{2}-COOH)$ में ऑक्सीकरण किया जाता है।
अतः,सही क्रम $(i) NaOEt, (ii) B_{2}H_{6}/H_{2}O_{2}, (iii) \text{Jones reagent}$ है।

(D) $S_{N}2$ अभिक्रिया की दर न्यूक्लियोफाइल की न्यूक्लियोफिलिसिटी पर निर्भर करती है। न्यूक्लियोफिलिसिटी आमतौर पर ऋणायन (संयुग्मी क्षार) की स्थिरता के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
दिए गए ऋणायनों की स्थिरता का क्रम है: $ClO_{4}^{-} > CH_{3}COO^{-} > PhO^{-} > {}^{-}OH$।
चूंकि न्यूक्लियोफिलिसिटी ऋणायन की स्थिरता के विपरीत होती है,इसलिए न्यूक्लियोफिलिसिटी (और इस प्रकार अभिक्रिया की दर) का क्रम है: ${}^{-}OH > PhO^{-} > CH_{3}COO^{-} > ClO_{4}^{-}$।

(B) बेंजाइल हैलाइड्स की $KCN$ के साथ अभिक्रिया $S_{N}1$ या $S_{N}2$ क्रियाविधि द्वारा होती है। इलेक्ट्रॉन-दाता समूह $(EDG)$ अभिक्रियाशीलता को बढ़ाते हैं,जबकि इलेक्ट्रॉन-आकर्षक समूह $(EWG)$ इसे कम करते हैं।
$a$ में $-OH$ है,$b$ में $-NH_2$ है,$c$ में $-NO_2$ (पैरा स्थिति) है,और $d$ में $-NO_2$ (मेटा स्थिति) है।
$-NH_2$,$-OH$ की तुलना में अधिक शक्तिशाली $EDG$ है,इसलिए $b > a$।
$-NO_2$ पैरा स्थिति $(c)$ पर मेटा स्थिति $(d)$ की तुलना में अधिक अस्थिरता पैदा करता है,इसलिए $d > c$।
अतः,सही क्रम $b > a > d > c$ है।

(C) $S_{N}1$ अभिक्रिया की दर बनने वाले कार्बोनियम आयन $(C^{\oplus})$ की स्थिरता के सीधे आनुपातिक होती है।
$I$ $1$-ब्रोमोबाइसाइक्लो$[2.2.1]$हेप्टेन है और $II$ $1$-ब्रोमोबाइसाइक्लो$[2.2.2]$ऑक्टेन है। दोनों ब्रिजहेड हैलाइड हैं और ब्रेड्ट के नियम के कारण $S_{N}1$ अभिक्रियाओं में अत्यधिक अक्रियाशील हैं,जो ब्रिजहेड स्थिति पर समतलीय कार्बोनियम आयन के निर्माण को रोकता है।
$I$ और $II$ के बीच,$II$ $I$ की तुलना में थोड़ा अधिक क्रियाशील है क्योंकि $II$ में ब्रिजहेड कार्बोनियम आयन $I$ की तुलना में कम तनावपूर्ण है।
$III$ एक टर्ट-ब्यूटाइल कार्बोनियम आयन है,जो ब्रिजहेड कार्बोनियम आयनों की तुलना में अधिक स्थिर है।
$IV$ एक ट्राइफेनिलमिथाइल कार्बोनियम आयन है,जो तीन फेनिल रिंगों द्वारा व्यापक अनुनाद स्थिरीकरण के कारण सबसे अधिक स्थिर है।
अतः,अभिक्रियाशीलता का सही क्रम $II < I < III < IV$ है।

(B) मेथनॉल जैसे ध्रुवीय प्रोटिक विलायक में,न्यूक्लियोफिलिसिटी न्यूक्लियोफाइल की इलेक्ट्रॉन युग्म दान करने की क्षमता द्वारा निर्धारित की जाती है।
न्यूक्लियोफिलिसिटी का क्रम बेसिसिटी और ध्रुवीयता (polarizability) द्वारा निर्धारित होता है।
$C_2H_5O^{-}$ एक प्रबल क्षार और अच्छा न्यूक्लियोफाइल है।
$C_6H_5O^{-}$ (फिनोक्साइड) ऑक्सीजन परमाणु पर ऋणात्मक आवेश के अनुनाद स्थिरीकरण (resonance stabilization) के कारण $C_2H_5O^{-}$ से कम क्षारीय है।
$I^{-}$ अपनी उच्च ध्रुवीयता के कारण ध्रुवीय प्रोटिक विलायकों में बहुत अच्छा न्यूक्लियोफाइल है,भले ही यह एक दुर्बल क्षार हो।
$F^{-}$ मेथनॉल में एक छोटा और अत्यधिक विलायकित (solvated) आयन है,जो इसे एक दुर्बल न्यूक्लियोफाइल बनाता है।
अतः,सही क्रम $I^{-} > C_2H_5O^{-} > C_6H_5O^{-} > F^{-}$ है।

(B) किसी अणु के लिए प्रकाशिक समावयवता प्रदर्शित करने हेतु उसका कायरल (chiral) होना आवश्यक है,जिसका अर्थ है कि उसमें कम से कम एक कायरल केंद्र होना चाहिए।
कायरल केंद्र वह कार्बन परमाणु होता है जो चार अलग-अलग समूहों से जुड़ा होता है।
मोनोहेलोऐल्केन $(C_nH_{2n+1}X)$ के मामले में,हमें सबसे छोटी ऐल्केन श्रृंखला ज्ञात करनी है जिसमें कायरल केंद्र हो सके।
$n=1$ (क्लोरोमेथेन) और $n=2$ (क्लोरोएथेन) के लिए,सभी कार्बन कम से कम दो समान हाइड्रोजन परमाणुओं से जुड़े होते हैं।
$n=3$ (क्लोरोप्रोपेन) के लिए,$1$-क्लोरोप्रोपेन में कोई कायरल केंद्र नहीं है और $2$-क्लोरोप्रोपेन में केंद्रीय कार्बन से दो समान मिथाइल समूह जुड़े होते हैं।
$n=4$ के लिए,$2$-क्लोरोब्यूटेन $(CH_3-CHCl-CH_2-CH_3)$ में $C-2$ स्थिति पर एक कायरल केंद्र होता है क्योंकि यह चार अलग-अलग समूहों: $-H$,$-Cl$,$-CH_3$,और $-CH_2CH_3$ से जुड़ा होता है।
अतः,आवश्यक कार्बन परमाणुओं की न्यूनतम संख्या $4$ है।

(D) $S_N2$ अभिक्रियाओं के प्रति एल्किल हैलाइड की अभिक्रियाशीलता मुख्य रूप से त्रिविम बाधा (steric hindrance) द्वारा निर्धारित होती है।
$S_N2$ अभिक्रियाएं एक संक्रमण अवस्था के माध्यम से आगे बढ़ती हैं जहाँ न्यूक्लियोफाइल कार्बन परमाणु पर लिविंग ग्रुप के विपरीत दिशा से हमला करता है।
जैसे-जैसे अभिक्रियाशील कार्बन के पास त्रिविम बाधा (bulkiness) बढ़ती है,$S_N2$ अभिक्रिया की दर कम हो जाती है।
प्राथमिक एल्किल हैलाइड के लिए अभिक्रियाशीलता का क्रम है: $CH_3X > R-CH_2X > R_2CH-CH_2X > R_3C-CH_2X$।
दिए गए विकल्पों की तुलना करने पर:
$(A)$ $1$-ब्रोमो-$3$-मिथाइल ब्यूटेन: $CH_3-CH(CH_3)-CH_2-CH_2Br$ (प्राथमिक,लेकिन $\gamma$-स्थिति पर शाखित)।
$(B)$ $1$-ब्रोमो-$2,2$-डाइमिथाइल प्रोपेन: $(CH_3)_3C-CH_2Br$ (प्राथमिक,लेकिन $\beta$-स्थिति पर अत्यधिक बाधित)।
$(C)$ $1$-ब्रोमो-$2$-मिथाइल ब्यूटेन: $CH_3-CH_2-CH(CH_3)-CH_2Br$ (प्राथमिक,लेकिन $\beta$-स्थिति पर शाखित)।
$(D)$ $1$-ब्रोमो ब्यूटेन: $CH_3-CH_2-CH_2-CH_2Br$ (सीधी श्रृंखला वाला प्राथमिक एल्किल हैलाइड)।
चूंकि $1$-ब्रोमो ब्यूटेन में दिए गए विकल्पों में सबसे कम त्रिविम बाधा है,इसलिए यह $S_N2$ अभिक्रिया के प्रति सबसे अधिक अभिक्रियाशीलता प्रदर्शित करता है।

(A) ट्राइक्लोरोमेथेन,जिसे सामान्यतः क्लोरोफॉर्म $(CHCl_3)$ के रूप में जाना जाता है,प्रकाश की उपस्थिति में वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा धीरे-धीरे ऑक्सीकृत होकर कार्बोनिल क्लोराइड बनाता है,जिसे फॉसजीन $(COCl_2)$ भी कहा जाता है,जो अत्यधिक विषैला होता है।
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है:
$2CHCl_3 + O_2 \xrightarrow{\text{light}} 2COCl_2 + 2HCl$

(A) एक कायरल कार्बन परमाणु वह कार्बन परमाणु होता है जो चार अलग-अलग समूहों या परमाणुओं से जुड़ा होता है।
$2$-क्लोरोब्यूटेन $(CH_3-CHCl-CH_2-CH_3)$ में,$2$ नंबर की स्थिति पर स्थित कार्बन परमाणु चार अलग-अलग समूहों से जुड़ा है: एक हाइड्रोजन परमाणु $(-H)$,एक क्लोरीन परमाणु $(-Cl)$,एक मिथाइल समूह $(-CH_3)$,और एक एथिल समूह $(-CH_2CH_3)$।
चूंकि इस कार्बन से जुड़े चारों समूह अलग-अलग हैं,इसलिए यह एक कायरल केंद्र है।
अन्य विकल्पों में,कार्बन परमाणु या तो समान समूहों से जुड़े हैं (जैसे,दो मिथाइल समूह या दो हाइड्रोजन परमाणु),जो उन्हें अकायरल बनाता है।

(B) ब्रोमोसाइक्लोहेक्सेन की शुष्क ईथर की उपस्थिति में मैग्नीशियम के साथ अभिक्रिया करने पर ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक,साइक्लोहेक्सिलमैग्नीशियम ब्रोमाइड $(C_6H_{11}MgBr)$ बनता है।
जब इस ग्रिग्नार्ड अभिकर्मक को जल $(\text{H}_2\text{O})$ के साथ उपचारित किया जाता है,तो यह प्रोटोनीकरण (protonolysis) के माध्यम से अंतिम उत्पाद '$A$' के रूप में साइक्लोहेक्सेन $(C_6H_{12})$ प्रदान करता है।

(C) शुष्क ईथर में सोडियम धातु की उपस्थिति में एक एल्किल हैलाइड और एक एरिल हैलाइड के युग्मन (coupling) द्वारा एल्किलबेन्जीन बनाने की अभिक्रिया को वुर्ट्ज़-फिटिंग अभिक्रिया कहा जाता है।
सामान्य समीकरण: $R-X + 2Na + X-Ar \xrightarrow{\text{dry ether}} R-Ar + 2NaX$.

(C) . विलियमसन संश्लेषण में एल्कोक्साइड आयन और एल्काइल हैलाइड के बीच अभिक्रिया होती है,जो एक नाभिकरागी प्रतिस्थापन $(III)$ अभिक्रिया है।
$B$. फ्रीडल-क्राफ्ट अभिक्रिया में एक एरोमैटिक हाइड्रोजन का एल्काइल या एसाइल समूह द्वारा प्रतिस्थापन होता है,जो एक इलेक्ट्रॉनरागी प्रतिस्थापन $(IV)$ अभिक्रिया है।
$C$. विनाइल बेंजीन (एल्कीन) का ब्रोमीनीकरण द्वि-आबंध पर ब्रोमीन के योग द्वारा होता है,जो एक इलेक्ट्रॉनरागी योगज $(I)$ अभिक्रिया है।
$D$. प्रकाश की उपस्थिति में टॉलूईन का क्लोरीनीकरण मुक्त मूलक क्रियाविधि द्वारा पार्श्व श्रृंखला (side chain) पर हाइड्रोजन के प्रतिस्थापन द्वारा होता है,जो एक मुक्त मूलक प्रतिस्थापन $(II)$ अभिक्रिया है।
अतः,सही मिलान $A-III, B-IV, C-I, D-II$ है।

$(A)$ कथन $(I)$ सत्य है क्योंकि $S_N1$ क्रियाविधि में मध्यवर्ती के रूप में बनने वाला बेंजाइल कार्बोनियम आयन फेनिल वलय द्वारा अनुनाद-स्थायित्व प्राप्त करता है, जो इसे प्राथमिक इथाइल कार्बोनियम आयन की तुलना में काफी अधिक स्थिर बनाता है।
कथन $(II)$ भी सत्य है क्योंकि अनुनाद स्थायित्व (जिसमें इलेक्ट्रॉनों का एरोमैटिक वलय पर विस्थानीकरण होता है) अतिसंयुग्मन (जिसमें $C-H$ $\sigma$-कक्षकों का खाली $p$-कक्षक के साथ अतिव्यापन होता है) की तुलना में कहीं अधिक प्रभावी होता है।
अतः, दोनों कथन सही हैं, इसलिए सही विकल्प $(A)$ है।